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二化螟滞育幼虫抗寒性对温湿度互作胁迫的响应及其调节机制

批准号31071681 学科分类粮食作物害虫 ( C140202 )
项目负责人侯茂林 负责人职称研究员 依托单位中国农业科学院植物保护研究所
资助金额31.00
万元
项目类别面上项目 研究期限2011 年 01 月 01 日 至
2013 年 12 月 31 日
中文主题词二化螟;滞育;抗寒性;环境胁迫;调节机制
英文主题词striped stem borer;diapause;cold-hardiness;environemental stress;regulatory mechanism

摘要

中文摘要 滞育是多数温带昆虫适应环境胁迫的策略之一。二化螟滞育幼虫在受到环境胁迫后抗寒性才显著增强,虽然前人就二化螟越冬幼虫抗寒性进行了研究,但由于既往研究仅针对自然种群越冬幼虫,未能阐明环境胁迫激发二化螟滞育幼虫抗寒性变化的强度、时期和生理调节机制。本申请项目在室内受控条件下,针对二化螟滞育幼虫,设置温湿度组合胁迫,监测二化螟滞育幼虫抗寒性的响应特征,测定虫体含水率、小分子抗冻保护剂、糖原和脂肪等与抗寒性相关的生理特性的变化,测定小分子抗冻保护剂合成代谢酶活性、细胞膜对水分和小分子物质的通透性、激素含量及其对小分子抗冻保护剂合成代谢的影响等生理调节机制的变化。本申请项目突破单一环境因子胁迫和针对二化螟自然种群越冬幼虫的研究,将揭示二化螟滞育幼虫抗寒性对温湿度互作胁迫响应的强度、时期、生理基础及其调节机制,阐明各胁迫因子影响的相对重要性;研究结果将对二化螟越冬种群调控和预测提供指导。
英文摘要
结题摘要 滞育是多数昆虫适应环境胁迫的策略之一。二化螟滞育幼虫在受到环境胁迫后抗寒性显著增强,既往研究未能阐明环境胁迫调节滞育幼虫抗寒性的规律和生理机制。本项目在国内外首次研制了高效的二化螟幼虫人工饲料及饲养技术。采用人工饲料饲养二化螟幼虫,测定了滞育诱导的临界暗长,发现三龄幼虫为滞育诱导的临界光照龄期以及暗期长度在滞育诱导中起到更重要的作用,采用Nanda–Hamner和Bünsow试验发现控制二化螟滞育的光周期钟是沙漏钟模型或者是阻尼振荡器模型。针对进入滞育0、1、2和3个月后的二化螟滞育幼虫,动态测定了不同滞育期幼虫的蛋白和核酸含量的变化,发现总RNA和DNA含量的降低、RNA/DNA比值先上升后下降、总蛋白含量的升高是二化螟幼虫滞育过程中的主要生理特征。同时发现二化螟滞育幼虫体内5种抗逆性酶活性随发育阶段而不同,POD、CAT和SOD的活性呈现出随滞育时间延长而逐渐增加的趋势,滞育2个月幼虫中的活性最高,而非滞育的老熟幼虫中的活性最低;LDH和ATP酶的活性则相反,非滞育的老熟幼虫中的活性最高,滞育2个月幼虫中的活性最低。设置系列温湿度组合,发现温湿度对滞育20d幼虫的鲜重和干重存在显著影响,但在其它滞育时段温湿度的影响不显著;温度对滞育幼虫的过冷却点和冰点存在显著影响,过冷却点和冰点由低到高排列为5℃<15℃ 30% RH<15℃ 90% RH;温湿度处理对滞育幼虫脂肪含量没有显著影响,对甘油含量影响显著,甘油含量排序为:5℃>15℃ 30% RH>15℃ 90% RH;滞育幼虫中糖原含量随温湿度处理的变化与甘油相反,推测甘油可能是由糖原代谢转化而来。可见,低温和高湿导致二化螟滞育幼虫在滞育初期鲜重和含水率下降,滞育幼虫的过冷却点和冰点随温度和湿度下降而下降,抗冻保护剂甘油的含量随温度下降和湿度升高而增大,糖原呈现与甘油相反的变化趋势,推测温湿度通过影响滞育幼虫体内生理代谢过程而影响其抗寒性。发现二化螟幼虫在滞育诱导的临界龄期对滞育诱导光周期存在生理上的适应性反应。明确了二化螟滞育幼虫快速冷驯化的判别温度为-14℃、最优快速冷驯化的诱导条件为5℃处理4 h。经过快速冷驯化后,滞育种群低温存活率显著提高。本项目克服了既往针对二化螟自然越冬种群研究的局限、突破了单一环境因子胁迫的研究,揭示了二化螟滞育幼虫抗寒性对温湿度互作胁迫的响应规律及其调节机制,研究结果有助于指导二

成果

序号 标题 类型 作者
1 水稻病虫草害防治技术问答 著作 侯茂林,韩永强,王锡峰,魏守辉|
2 二化螟滞育幼虫的蛋白和核酸含量以及保护酶活性的变化 期刊 杨光平,刘玉娣,侯茂林*|
3 Diapause induction and photoperiodic clock in Chilo suppressalis Walker (Lepidoptera: Crambidae) 期刊 Chen F, Han YQ, Hu QB, Hou ML*|

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