二化螟越冬幼虫耐寒性及其机理研究

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二化螟(Chilo suppressalis(Walker))俗称钻心虫、蛀心虫、旋心虫等,属于鳞翅目(Lepidoptera)、螟蛾科(Pyralidae)、禾草螟属(Chilo),是一种重要的钻蛀性水稻害虫,以老熟幼虫进行兼性滞育越冬。本文以过冷却点为耐寒性指标,以自然越冬种群为研究对象,对二化螟越冬幼虫的耐寒性和越冬能力进行了初步研究,揭示了二化螟幼虫越冬期间体重、含水量和糖、脂肪、甘油、蛋白质、氨基酸等主要生理生化指标的变化动态及其与耐寒性的关系;以室内实验种群为研究对象,对二化螟幼虫的滞育特征和耐寒性进行了初步研究,揭示了二化螟滞育特征及其与耐寒性的关系。研究结果如下:1.自然条件下二化螟幼虫死亡率。越冬期间,从10月至翌年3月二化螟幼虫死亡率不断增加,以10月为最低,3月为最高,分别为1.06%、5.75%,整个越冬期间幼虫死亡率基本稳定在6%以下。分析越冬期间二化螟死亡率增加幅度与环境温度变化,在不同时期其死亡率变化幅度与环境温度变化幅度关系密切,越冬结束时寒流对越冬幼虫的死亡率有较大影响。2.越冬期间二化螟幼虫过冷却点、冰点的变化及其与环境温度的关系。二化螟幼虫在越冬前期,过冷却点和冰点逐渐下降,越冬后期又逐渐升高。10月、11月的过冷却点显著高于9月的过冷却点,又显著低于12月、1月的过冷却点,到2月份过冷却点降至最低值-21.15℃,3月份随着温度的回升又升至-16.26℃。冰点自9月份的-2.45℃降低到2月份的-8.73℃,3月份又开始回升。过冷却点和冰点的变化与环境温度的变化趋势表现高度一致,但相对于环境温度的变化有一定的滞后性,过冷却点比冰点的变化幅度更大。低温锻炼后死亡率的测定结果表明二化螟幼虫进入12月份后抗寒能力达到了一个较高的水平。3.越冬二化螟幼虫体重和含水率的变化。从9月份到来年2月份越冬二化螟幼虫体内含水率逐渐降低,且含量变化差异显著。从9月份到11月份,虫体含水率急剧下降,从68.83%下降至59.60%,共下降8.23%;3月份又逐渐升高。结果表明:越冬幼虫体内含水量与当月的外界环境温度变化呈正相关,相对于温度的变化呈现出一定的滞后性。越冬期间二化螟幼虫体重的变化呈现出体重先增加后减少的趋势,体重可能是影响二化螟耐寒能力的重要因素。4.越冬二化螟幼虫含糖量的变化。二化螟越冬期间,幼虫虫体总糖、海藻糖、糖原等主要糖类的含量变化均存在极显著差异。糖原是幼虫越冬期间的能源物质,糖原含量先是上升,进入11月份温度继续下降,糖原含量开始减少,到2月份降至最低2.69μg/mg;而虫体海藻糖含量变化恰好与之相反,越冬期间随着温度的降低,海藻糖含量明显增加;越冬后期,环境温度升高,海藻糖等抗寒物质又转化为能源物质,海藻糖含量下降,糖原含量逐渐升高。这进一步证明了昆虫在越冬期间大量积累海藻糖可以提高其耐寒能力,海藻糖可作为指示二化螟幼虫滞育状态的一个重要指标。5.越冬二化螟幼虫不同时期的体内脂肪和蛋白质含量的变化。整个越冬期,体内游离脂肪含量由越冬前的23.42%降低到越冬期的20.72%,越冬后期,游离脂肪的含量上升到21.61%,游离脂肪的含量与二化螟幼虫的耐寒性变化呈相反趋势;结合脂肪含量有明显上升,由越冬初期的4.75%上升到越冬期的8.27%,越冬后期下降到6.87%,二化螟越冬幼虫体内结合脂肪的含量变化与过冷却点的变化呈正相关,其含量变化影响着二化螟越冬幼虫的耐寒性。在整个越冬过程中,二化螟幼虫蛋白质含量呈现先上升后下降的趋势,且不同时期的越冬幼虫蛋白质含量存在显著差异。6.越冬二化螟幼虫不同时期的体内甘油含量的变化。从越冬前进入越冬期后,越冬幼虫体内甘油含量由9月份的3.13μg/mg增加到1月份的12.05μg/mg,增加了285%;越冬期后,随着温度的升高,体内甘油含量明显下降,到3月份,其含量为6.34μg/mg。甘油含量变化与耐寒能力的变化一致,说明二化螟幼虫在越冬期间积累甘油作为体内抗寒物质,提高自身的耐寒能力。7.越冬二化螟幼虫体内氨基酸含量变化。二化螟幼虫虫体中丝氨酸、丙氨酸含量在越冬初期大幅度上升,越冬后期却是大幅度下降,含量明显高于越冬前期和越冬后期;而蛋氨酸的变化动态则恰好与之相反,1月份为最低。由此可初步认为丙氨酸、丝氨酸是二化螟越冬期间的重要抗寒物质。8.二化螟幼虫滞育与耐寒性研究。随着光照时数的减少和温度降低二化螟滞育率逐步增加;在相同光照条件下,随着温度的升高滞育率逐步降低,在22℃、25℃和28℃下的临界光周期分别约为13h35min、13h31min、13h25min。实验种群非滞育幼虫的过冷却点为-9.12℃,冰点为-2.48℃,滞育幼虫的过冷却点、冰点分别为-9.95℃、-2.69℃,但差异不显著,而田间种群滞育幼虫过冷却点达-13.43℃、冰点为-4.67,显著低于2个实验种群(P<0.05)。二化螟滞育幼虫血淋巴中体重、蛋白质和总糖含量都比非滞育幼虫体内的高,且差异显著,说明蛋白质和小分子糖类等物质可以增强二化螟的抗寒能力,但海藻糖和糖原一直维持在一定水平,没有很大幅度的升高,这可能是实验种群滞育幼虫与非滞育幼虫过冷却点和冰点差异不显著的原因。
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