稻株含氮量和密度对褐飞虱存活、发育和生殖特性的影响

对褐飞虱种群在不同含氮量稻株和若虫密度条件下的反应进行了研究。结果表明,若虫密度对褐飞虱存活的抑制作用随若虫密度提高而增强,但随寄主含氮量的增加而显著下降,表现为低含量的寄主植物可以增强对种群调节的负反馈作用。在低氮稻株上的饲养代数也明显影响若虫存活率,而在高氮稻株上饲养的不同代别褐飞虱之间则无显著差异。若虫率与稻株含氮量呈极显著的负相关,即在高若虫密度下寄主含氮量的增加可显著缩短褐飞虱若虫的发育历期。与高含氮量稻株上的褐飞虱种群相比,饲养在低含氮量稻株上的褐飞虱种群的若虫发育时间在高若虫密度下显著延长。在每盆40头褐飞虱若虫的密度下,成虫性比与稻株含氮量呈极显著的正相关,而在不同若虫密度下,随着若虫密度的增加雌性成虫比例显著下降。在每盆160头的若虫密度时低氮稻株上褐飞虱种群的性比低于0.3,显著低于在高氮稻株上的褐飞虱种群的性比0.85。在含氮量低的稻株上的雌成虫体重随若虫密度的增加极显著减少,连续取食第2代的雌成虫又比取食第1代时的轻。在所研究的所有若虫密度下,取食高含氮量稻株的褐飞虱种群的雌成虫寿命均为取食低含氮量稻株褐飞虱种群雌成虫寿命的3倍左右,差异极为显著。稻株含氮量和若虫密度对褐飞虱生殖力的作用最大,特别是在低氮稻株上若虫密度对褐飞虱生殖力的作用更为突出。在高含氮量稻株上的卵孵化率均随若虫密度的增加而有所下降,但在相同含氮量稻株上卵孵化率的差异均不显著。结果推测由于施用氮肥较多的水稻可以承受高密度的褐飞虱,提高了它们的迁出临界密度,减少了褐飞虱在克服逆境过程中的种群损失,从而造成更高的密度和更重的田间危害程度。     

两个水稻抗源与其育成新品种对褐飞虱生物学特性的影响

本试验对褐飞虱若虫生存率、发育进度、体重、种群建立以及成虫全氨基酸含量进行测定分析．结果表明,抗源品种上取食的褐0飞虱若虫存活率降低20%～40％;发育进度慢了1—2个龄期,体重轻13．2—17mg/10头,群体增长数量减少4倍以上。反映出抗源品种对褐飞虱的生存率、体重、发育进度及群体增长数量等生物学特性存在不良的影响,其育成品种也表观出相似的特点。成虫取食后全氨基酸测定结果表明,取食抗性品种后,虫体内氨基酸总含量偏低．与感虫品种相比相差2倍。     

褐飞虱种群生命系统管理模型的研究

本文引用太湖稻区单季晚稻褐飞虱种群动态和为害损失研究的结果,以车厢法(boxcar train)原理为基本框架,建立褐飞虱种群动态模拟模型,并结合Bellman的动态规划最优化原理组建褐飞虱种群生命系统管理模型。经川沙县1984—1989年预测圃资料验证,模型模拟值与田间实查值相当吻合,累积虫量误差在1.4％—16.3％之间,平均11.4％;种群管理的模型决策与实际经验决策的准则不同,造成两种决策结果的差异。     

温度对褐飞虱种群调控作用研究

本用Schoolfield等提出的生物物理模型描述了褐飞虱不同发育阶段的发育速率与温度的非线性回归关系。组建了褐飞虱在不同温度下的种群生命表,种群增长趋势指数与温度的关系式为：Y=-9628.90 1058.66x-36.66x^2 0.40745x^3,在最适温度24.2℃时,种群增长趋势指数为295.5。而在34℃温度下,种群增长趋势指数仅为0.56,短翅型雌成虫和雄成虫对高温最敏感。40℃恒温下,成虫平均寿命为21.4至23小时。长翅型雌成虫对高温有一定的耐性,而16℃的低温对成虫死亡率影响较小,对若虫的死亡率影响较大。本还研究了江淮杂交稻田小气候温度与气温的关系。     

“秕谷草-伪褐飞虱-中华淡翅盲蝽”载体植物系统的可行性

为明确用于防治稻飞虱的“秕谷草-伪褐飞虱-中华淡翅盲蝽”载体植物系统的可行性,本文开展了靶标作物水稻、载体植物秕谷草和靶标害虫褐飞虱、替代猎物伪褐飞虱组合对中华淡翅盲蝽成虫形态、种群增长参数、产卵选择性和取食选择性的影响研究.结果表明: 中华淡翅盲蝽水稻种群(取食褐飞虱卵)的雌雄成虫个体均显著大于秕谷草种群(取食伪褐飞虱卵).取食褐飞虱卵的中华淡翅盲蝽种群增长参数单雌产卵量、净增长率、内禀增长率、周限增长率明显高于取食伪褐飞虱卵的种群,但取食伪褐飞虱卵也有较高的种群增长能力,足以扩繁种群.对于靶标作物水稻和载体植物秕谷草,无论是水稻种群还是秕谷草种群均偏好在水稻上产卵.同时,2个种群的雌虫、雄虫和若虫对褐飞虱卵和伪褐飞虱卵捕食量没有显著性差异.在上述研究基础上,讨论了在田间建立“秕谷草-伪褐飞虱-中华淡翅盲蝽”载体植物系统的可行性.     

化学元素用于识别褐飞虱不同地理种群的可行性研究

研究褐飞虱Nilaparvata lugens (Stal)不同地理种群成虫体内化学元素组成特点, 筛选出可用于褐飞虱不同地理种群识别的化学元素种类。应用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）半定量分析检测存在于褐飞虱体内的化学元素, 对各元素进行巢式设计方差分析, 初步筛选出地理种群间具有显著差异的元素; 然后对这些元素采用ICP-MS全定量分析, 进一步筛选、 验证地区间差异显著而年份间差异不显著的元素。结果表明, 褐飞虱体内存在57种化学元素, 巢式设计方差分析筛选出了地区间具有显著性差异的27种元素。随后的ICP-MS全定量分析及统计检验, 筛选出各地理种群都存在而含量不同的Ce, Nd, Pr, Sm, Gd, Th, V, Tl, Mo, Cs, Fe和Mn 12种元素。不同地理种群褐飞虱成虫体内的一些化学元素含量存在着显著差异, 有助于褐飞虱远距离迁入虫源地的识别研究, 可为追溯褐飞虱地理来源提供新的方法。     

氯虫苯甲酰胺对非靶标害虫褐飞虱实验种群的亚致死效应

在稻田中,氯虫苯甲酰胺是以鳞翅目幼虫为主要防治对象的新型杀虫剂,而褐飞虱 是该药剂的重要非靶标害虫.本文采用稻茎浸渍法测定氯虫苯甲酰胺对其非靶标害虫褐飞虱3龄若虫和成虫的毒力.结果表明:氯虫苯甲酰胺对褐飞虱3龄若虫和成虫的LC50分别为26.85和35.53 mg·L-1;以氯虫苯甲酰胺亚致死浓度LC10和LC25分别处理褐飞虱3龄若虫后,对当代褐飞虱雌虫寿命无显著影响,但LC25剂量处理后,当代褐飞虱雌虫产卵量显著降低45.6粒.亚致死剂量处理褐飞虱3龄若虫后,显著影响F1代褐飞虱的产卵量和雌虫寿命,雌虫产卵量分别减少43.5和72.9粒,雌虫寿命分别缩短1.35和2.87 d;两个剂量处理后F1代的各虫态发育历期均有所延长;施药后各项种群参数也发生了变化,种群内禀增长率rm分别降低12.8％和23.5％,净增殖率R0分别降低37.4％和68.7％,而世代平均历期T和种群加倍时间t均延长.表明氯虫苯甲酰胺亚致死剂量对褐飞虱种群增长具有一定的抑制作用.     

稻田氮肥施用量对黑肩绿盲蝽捕食功能的影响

在实验室条件下研究了黑肩绿盲蝽Cyrtorhinuslividipennis Reuter在不同含氮量稻株上对褐飞虱Nilaparvata lugens Stal卵和低龄若虫的捕食能力、对褐飞虱卵的捕食功能反应以及褐飞虱蜜露和水稻伤流液对其捕食 能力的影响。结果表明,黑肩绿盲蝽对褐飞虱卵和若虫的捕食量均与寄主植物的含氮量呈显著 负相关。黑肩绿盲蝽在相同氮肥施用量的稻株上连续饲养2代后对褐飞虱卵的捕食能力没有改变 。黑肩绿盲蝽对褐飞虱卵的功能反应呈Holling Ⅱ型方程,其参数瞬时发现率(a)和处置时间(T_h)只与寄主含氮量有关,而与黑肩绿盲蝽种群和褐飞虱卵的来源无关。 在高氮量稻株上黑肩绿盲蝽种群对褐飞虱卵的瞬时发现率(a)下降导致了功能反应的减弱, 而在相同含氮量稻株上黑肩绿盲蝽种群之间的捕食功能没有明显差异。黑肩绿盲蝽成虫取食水 稻伤流液和褐飞虱蜜露时寿命明显延长,取食高氮稻株的褐飞虱分泌的蜜露对延长黑肩绿盲蝽 雌成虫寿命的作用最大。但是,在高氮稻株上褐飞虱蜜露显著降低黑肩绿盲蝽的捕食能力。这 些结果表明黑肩绿盲蝽对褐飞虱自然控制作用的下降是稻田过量施用氮肥后褐飞虱种群增加的 主要原因之一。     

黑肩绿盲蝽捕食褐飞虱卵的功能与数值反应

褐飞虱作为水稻的重要迁飞性害虫,至今未见有效的生物防治技术报道。黑肩绿盲蝽对褐飞虱卵及低龄若虫有较强的捕食能力,为评价黑肩绿盲蝽对褐飞虱的控害能力,研究了黑肩绿盲蝽若虫各虫期和雌雄成虫对褐飞虱卵的捕食功能反应与数值反应。功能反应研究结果表明,黑肩绿盲蝽对褐飞虱卵的捕食功能反应符合HollingⅡ型方程,捕食量在一定范围内随着猎物密度的增加而增加,若虫的捕食能力大于成虫;四龄若虫理论捕食量最大,为104.2粒卵/d。数值反应研究结果表明,不同褐飞虱卵密度对黑肩绿盲蝽的生长、发育、繁殖有着显著影响。随着猎物密度增大,黑肩绿盲蝽若虫发育速率、雌虫产卵量、孵化率及雌性比增大,成虫寿命减小,最后趋于稳定。猎物密度1、3、5卵/d分别是黑肩绿盲蝽若虫存活、成虫羽化及维持种群最低繁殖力的临界值。在天敌控害潜能的研究过程中,数值反应的研究目的在于探讨捕食者对猎物密度的依赖程度,探明能引起捕食者种群衰退的猎物密度临界值,为大田释放捕食者时增补替代寄主,增强捕食者持续控害能力提供理论依据。     

转Bt基因水稻“赣绿1号”对非靶标害虫褐飞虱取食、产卵行为及生长发育的影响

【目的】研究转cry1Ab/Ac基因水稻"赣绿1号"对非靶标害虫褐飞虱Nilaparvata lugens的潜在影响。【方法】采用标准苗期集团筛选法研究"赣绿1号"对褐飞虱的抗性;利用取食和产卵选择性研究"赣绿1号"对褐飞虱取食、产卵行为的影响;用"赣绿1号"连续饲养褐飞虱5代,研究对褐飞虱生长发育(若虫发育历期、成虫体重)和繁殖(孵化子代若虫数量)的影响。【结果】"赣绿1号"与非转基因亲本对褐飞虱均表现为中抗;褐飞虱于"赣绿1号"上取食、产卵选择与非转基因亲本均无显著差异;除取食"赣绿1号"第2代褐飞虱第3龄龄期显著短于取食非转基因亲本水稻的褐飞虱外,第2代和第5代若虫各龄龄期均无显著差异,褐飞虱雌雄成虫体重和孵化若虫数均无显著差异。【结论】与对照水稻相比,转Bt基因水稻"赣绿1号"对非靶标害虫褐飞虱的苗期抗性、取食、产卵行为及生长发育等无明显的不利影响。     

A COMPUTER SIMULATION MODEL OF POPULATION DYNAMICS OF BROWN PLANTHOPPER, NILAPARVATA WGENS STÅL

Abstract A comprehensive computer model, based on the concept and analysis of the population life system, was developed to simulate effects of major environmental variables on the population dynamics of brown planthopper (BPH), Nilaparvata lugens Still. The basic frame of the model consists of a multiple column matrix, which was used to describe the stage overlapping phenomenon and the age-stage-structure of the BPH population, and a set of difference equations, which was employed to calculate the growth of individuals from one age-class and stage to the next in the BPH population. The life cycle of BPH was incremented in the model into 10 degree-days age classes and simulations were run with daily time steps. The model incorporates 1) temperature-dependent developmental rates or eggs, nymphs, and adults; 2) stage-specific survival rates obtained from the life table data of BPH; 3) immigration patterns and rates of macropterous adults; and 4) female fecundity. General validation of the model was established by comparisons between simulated and observed population densities for five years at three locations, which represent plain, hilly, and mountainous aresa in Fujian Province, using actual daily weather data and immigration patterns of macropterous adults for each year as model inputs. Simulation results from the model output were also compared by varying the model inputs within realistic limits in order to analyze the model behavior. We think that this model may serve as the framework for further studies on biology and ecology of BPH, and used to study various integrated BPH management strategies. Moreover, this model could be adapted to describe the population life systems of other insects with minor modification.     

高温对稻褐飞虱发育与生殖的影响

通过高温处理及交配产卵实验,探讨了高温对稻褐飞虱Nilaparvata lugens (Stal)发育与生殖的影响。研究了不同高温条件对褐飞虱若虫发育历期、产卵量、产卵前期、寿命等生物学特性的影响。34℃以上高温导致褐飞虱若虫发育历期延长。高温处理4龄若虫使羽化后的雌成虫产卵量减少。高温处理不同日龄雌成虫也致使其产卵量减少,其中以1日龄短翅型、3日龄长翅型的产卵量影响最大。高温处理后褐飞虱寿命缩短。高温恒温处理,对短翅型雌成虫的产卵前期影响不大,但能延长长翅型雌成虫的产卵前期;而高温变温处理致使短、长翅型雌成虫的产卵前期均延长。高温变温对褐飞虱生殖的影响程度大于高温恒温。高温处理组雌、雄成虫与对照组相应的成虫交配试验表明,高温对雌性的影响大于雄性。实验初步确定34℃为对褐飞虱发育与生殖产生影响的临界温度。     

白背飞虱的迁飞生物学:江苏苏州个例分析

对苏州市吴中区1984—2002年灯诱数据的分析表明,白背飞虱Sogatella furcifera(Horváth)的灯下始见期一般在6月上旬,而主迁峰日则一般出现在7月上旬。1996年后,始见期有提前的趋势。对18年灯诱虫量的时间序列分析表明,田间迁入代虫量与6月份的灯诱虫量相关,田间第1代虫量与迁入代虫量相关,第2代则只与田间第1代和8月份的诱虫量相关。对1986—2002年吴中区白背飞虱田间虫量的分析表明,白背飞虱在田间一般要完成2个世代,20世纪90年代中期之后会出现第3代,表现出低迁入率(平均百穴21头)、高增殖倍数(G1/G0在30～200倍左右)和高峰值密度(16年平均百穴3200头)的种群特征。此间白背飞虱长翅型成虫的比率不高,迁入后便像褐飞虱Nilaparvata lugens(Stl)那样形成了滞留本地的增殖代(7月20日到8月10日)和以本地滞留为害与部分迁出个体混合而成的主害代(8月15日到9月5日),直到8月下旬和9月上中旬,其长翅型比率才会有大幅回升开始回迁,呈现出翅型长-短-长的变化模式。     

影响褐飞虱猖獗和为害的因素

本文是1977—1983年关于褐飞虱(Niloparvata Lugens St?l)迁飞和猖獗因素研究和观察的结果。褐飞虱在我省田间不能安全越冬,早稻上最初虫源系由冬季气温较高的南部地区依次长距离迁飞而来。连作晚稻一般受害不重,虫口高峰即为害盛期是在晚稻抽穗以后。造成在晚稻上猖獗的虫源固有本地的和陆续由南方迁入的,但主要系在晚稻移栽以后的8月中旬,由西南一季中稻区长距离迁入的。至于晚稻后期的受害程度,在这7年的虫口条件下,主要受后期尤其9月高温的影响。褐飞虱是一种比较典型的南方性害虫,即各虫态的发育历期随着温度升高而缩短,在25°—30℃适温条件下,20天左右即可完成一代,加之产卵量多,所以在晚稻上短时期内即能猖獗成灾。构成我省晚稻虫口基数的主要虫源,系夏季以后8月中旬迁入的虫口,决定晚稻受害程度的主要系9月份高温。但是造成褐飞虱猖獗的根本原因是感虫品种的推广和有利于虫口上升的耕作制度。     

Cover Caption

The brown planthopper (BPH) is the most important insect pest of rice in Asia. This specialist herbivore feeds on the phloem of the rice plant. Heavy infestations of BPH cause ‘hopperburn’, which can result in dramatic yield loss and eventually lead to death of the plant. BPH is dimorphic, with fully winged ‘macropterous’ (blackish‐brown color) and truncate‐winged ‘brachypterous’ (brown color) forms. The macropterous are potentially migrants. Pattern identification of trace elements in BPH bodies is feasible for determining the source area of its immigration. See pages 21–29. Photo provided by Qi‐Yi Tang and Sheng‐Guang Xia.     

Molecular characterization of the flightin gene in the wing-dimorphic planthopper,Nilaparvata lugens,and its evolution in Pancrustacea

Flightin was initially identified in Drosophila melanogaster. Previous work has shown that Drosophila flightin plays a key role in indirect flight muscle (IFM) function and has limited expression in the IFM. In this study, we demonstrated that flightin is conserved across the Pancrustacea species, including winged insects, non-winged insects, non-insect hexapods and several crustaceans. The brown planthopper (BPH), Nilaparvata lugens (Stål) (Hemiptera: Delphacidae), a long-distance migration insect with wing dimorphism, is the most destructive rice pest in Asia. We showed that flightin was one of the most differentially expressed genes in macropterous and brachypterous BPH adults. In female BPHs, flightin was expressed in the IFM of macropterous adults, no expression was detected in brachypterous ones; while in male BPHs, flightin was not only expressed in the IFM of macropterous adults, but also in the dorsal longitudinal muscle (DLM) in the basal two abdominal segments of both macropterous and brachypterous ones. RNAi and transmission electron microscopy results showed that flightin played key roles in maintaining IFM and male DLM structure, which drive wing movements in macropterous adults and the vibration of the male-specific tymbal, respectively. Using Daphnia magna as an example of a crustacean species, we observed that flightin was expressed in juvenile instars and adults, and was localized in the antenna muscles. These results illustrate the functional variations of flightin in insects and other arthropod species and provide clues as to how insects with flight apparatuses evolved from ancient pancrustaceans.     

褐飞虱长翅型和短翅型雌雄成虫体内磁性物质定位和定量检测

【目的】地磁定向是昆虫远距离迁飞定向的重要机制之一。本研究以迁飞性害虫褐飞虱Nilaparvata lugens长翅型和短翅型雌雄成虫为研究对象,系统开展虫体内磁性物质定量研究。【方法】本研究利用MPMS-7型超导量子磁强计检测褐飞虱长翅型和短翅型雌雄成虫体内的磁性物质,并将经普鲁士蓝染色后的虫体超薄石蜡切片于JEM-2100型透射电子显微镜下观察磁性物质的分布状况,最后利用原子发射光谱法对虫体内的磁性物质进行定量分析与比较。【结果】超导量子磁强计检测发现,仅在褐飞虱长翅型和短翅型雌雄成虫腹部的磁滞曲线有明显闭合现象,证明该部位存在磁性物质;经透射电镜观察发现,普鲁士蓝沉淀主要呈点簇状存在于虫体腹部,证明该部位存在铁磁性物质;通过等离子发射光谱检测发现,同一性别长翅型成虫体内铁离子含量显著高于短翅型成虫,且相同翅型雄成虫体内铁离子含量显著高于雌成虫。【结论】褐飞虱长翅型和短翅型雌雄成虫腹部普遍存在铁磁性物质,且不同翅型和性别间磁性物质含量差异显著。     

稻飞虱翅型纯系后代个体的翅型分化对光周期变化不敏感

【目的】为了明确光周期和遗传因子在稻飞虱翅型分化中的作用, 研究了3种稻飞虱（褐飞虱Nilaparvata lugens、白背飞虱Sogatella furcifera和灰飞虱Laodelphax striatellus）翅型纯系或近纯系在不同光照时数下的翅型分化比率。【方法】以经过5~45代连续翅型筛选后的褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱的长翅型和短翅型纯系或近纯系为材料, 在室内分别测定了其在长光照（16和20 h）、短光照(4~12 h)和正常光照(14 h) 3类光周期条件下饲养后, 雌、雄成虫中长翅和短翅个体出现的比率及存活率。【结果】白背飞虱和灰飞虱的长翅型纯系M♂×M♀或短翅型纯系B♂×B♀在不同光周期下的翅型比率均无显著差异（P>0.05）。褐飞虱短翅型近纯系B♂×B♀的雌虫短翅率和成虫总短翅率在不同光周期下也无显著差异（P>0.05）, 但雄虫短翅率在正常光照14 h和短光照4 h下显著高于长光照20 h下的（P<0.05）。当褐飞虱短翅型达到纯系后, 其后代翅型在6~16 h光照条件下无显著差异。褐飞虱长翅型近纯系M♂×M♀的后代虽有短翅个体出现, 但是雌虫和雄虫的各自短翅率在不同光周期下无显著差异（P>0.05), 仅总体短翅率在12 h光照条件下的显著高于16 h下的（P<0.05）。褐飞虱长、短翅型杂交筛选品系M♂×B♀的雌虫短翅率随光照时数的延长而升高; 灰飞虱杂交筛选品系M♂×B♀的短翅雄虫随光照时数的缩短而增多（P<0.05）, 但当筛选代次达到45代时, 这种趋势不再显著。3种稻飞虱长翅型和短翅型纯系或近纯系若虫的存活率会稍低于长、短翅型杂交后代的存活率, 但长、短翅型品系的存活率在6~16 h光照条件下差异不显著(P>0.05)。【结论】稻飞虱翅型分化对光周期的反应受飞虱本身遗传背景的影响, 翅型纯系后代个体的翅型分化对光周期变化不敏感。     

A combined inverse method and multivariate approach for exploring population trends of Florida manatees

Given the expense and time required to monitor marine mammal populations effectively, approaches that fully exploit the resulting data certainly are warranted. We employed a two‐step modeling approach to estimate key demographic parameters, including immigration, from aerial surveys of manatees (Trichechus manatus latirostris) in the Northwest management unit of Florida. Abundances of adults and calves were predicted by multivariate adaptive regression spline (MARS) models, after accounting for heterogeneous detection rates caused by variable environmental conditions. The resulting predictions were incorporated into a stage‐structured, deterministic model that used an inverse method to estimate parameters with and without immigration. The model without immigration estimated mean survival probabilities of 0.966, 0.923, and 0.794 for adults, subadults and calves, respectively, with a per capita reproductive rate of 0.135. These parameter estimates yielded an overall mean population growth rate of approximately 1.037, which is comparable to rates from mark‐recapture studies. When we added an immigration term that accounted for the greater slope in adult counts since 1999, as identified by the MARS model, the estimated per capita reproductive rate was 0.122, with survival probabilities for adults, subadults and calves of 0.926, 0.920, and 0.833, respectively. These rates were coupled with an estimated mean winter immigration rate corresponding to roughly 5.2% of the adult and subadult population. In this latter scenario, the number of manatees in the core population of the Northwest management unit was predicted to remain constant, with a population growth rate near one, and additional manatees counted during aerial surveys were deemed to be immigrants. While further studies could certainly expound on the potential effects of migrants on population indices, we present this first published immigration estimate for wintering manatees in northwest Florida.