近零磁场对灰飞虱生长发育的影响

【目的】作为矢量场的地磁场(Geomagnetic field, GMF)不仅可为生物提供定向(定位)信息,并可能影响生物的进化。磁场强度的变化对生物生理、代谢和行为等可产生影响,本研究以迁飞性昆虫为模式生物,探究GMF强度变化对其生长发育的影响,进一步明确其对GMF强度变化的磁响应策略。【方法】以水稻迁飞性害虫灰飞虱Laodelphaxstriatellus为研究对象,利用亥姆霍兹线圈模拟近乎抵消GMF强度的近零磁场(Near-zeromagneticfield,NZMF),明确GMF强度缺失这一极端处理(NZMFvs.GMF)对灰飞虱生长发育的生物学效应。【结果】与GMF相比,NZMF显著延长了若虫历期(+8.23%)及雄成虫寿命(+35.60%)(P <0.05),显著缩短了雌成虫寿命(–17.68%)并显著降低了雌(–15.82%)雄(–15.21%)成虫体重(P <0.05),但NZMF对灰飞虱卵的发育历期影响不显著。【结论】相对于GMF对照,NZMF显著影响灰飞虱若虫和成虫的生长发育,且对灰飞虱成虫寿命的磁生物学效应表现出雌雄二型现象。     

三种杀虫剂对褐飞虱海藻糖含量和海藻糖酶活性的影响

为了解农药处理导致褐飞虱Nilaparvata lugens (Stål）飞行能力增强的生理机制, 本文采用蒽酮法和酶促反应终止法, 研究了吡虫啉、 三唑磷和溴氰菊酯3种杀虫剂亚致死剂量对褐飞虱3龄、 5龄若虫及长、 短翅型雌雄成虫体内海藻糖含量和海藻糖酶活性的影响。结果表明： 杀虫剂处理的褐飞虱3龄若虫海藻糖含量和海藻糖酶活性与对照相比没有显著差异（P>0.05）。40 mg/L三唑磷处理的褐飞虱5龄若虫体内海藻糖含量显著低于对照（P<0.05）, 比对照降低了24%; 而20和40 mg/L三唑磷处理的褐飞虱5龄若虫海藻糖酶活性显著高于对照（P<0.05）, 分别比对照高出了100%和129%。10 mg/L吡虫啉, 20 和40 mg/L三唑磷以及3和6 mg/L溴氰菊酯处理的褐飞虱短翅雌成虫和雄成虫体内海藻糖含量显著低于对照（P<0.05）, 雌成虫体内海藻糖含量比对照分别降低了36%, 53%, 67%, 58%和69%, 雄成虫体内海藻糖含量比对照分别降低了59%, 71%, 65%, 70%和77%; 而40 mg/L三唑磷以及3和6 mg/L溴氰菊酯处理的褐飞虱短翅型雌成虫和雄成虫体内海藻糖酶活性显著高于对照（P<0.05）, 雌成虫体内海藻糖酶活性比对照分别高出了124%, 100%和88%, 雄成虫体内海藻糖酶活性比对照分别高出了146%, 132%和118%。10 mg/L吡虫啉, 40 mg/L三唑磷和3 mg/L溴氰菊酯处理的褐飞虱长翅型雌成虫和雄成虫海藻糖含量显著低于对照（P<0.05）, 雌成虫海藻糖含量比对照分别降低了44%, 34%和37%, 雄成虫体内海藻糖含量比对照降低了48%, 54%和43%; 而5和10 mg/L吡虫啉处理的长翅型雌成虫和雄成虫海藻糖酶活性显著高于对照（P<0.05）, 雌成虫体内海藻糖酶活性比对照分别高出了317%和300%, 雄成虫体内海藻糖酶活性比对照分别高出了170%和97%。这些结果说明这3种杀虫剂亚致死剂量处理可以增强褐飞虱体内海藻糖酶活性, 并导致海藻糖含量下降。本研究结果对深入阐明农药诱导褐飞虱再猖獗及杀虫剂处理增强其飞行能力的生理机制具有一定的科学价值。     

迁飞性害虫褐飞虱对地磁强度变化的种群适合度响应

【目的】地球生物时刻处于地磁场(geomagnetic field,GMF)环境影响下,迁飞昆虫也不例外。迁飞昆虫多可进行跨纬度长距离迁飞,其迁出与迁入地间必然存在地磁强度差异,进而影响迁飞昆虫的种群适合度。本研究旨在明确迁飞性昆虫的磁生物学效应及其地磁环境适应性,服务于迁飞害虫发生的预测预报。【方法】利用直流电型亥姆霍兹线圈模拟迁飞害虫褐飞虱Nilaparvata lugens春季迁出地(广州:GMF 45μT)与迁入地(南京:GMF 50μT)地磁场环境,调查了迁出地和迁入地地磁场强度变化对其生长发育与繁殖的影响。【结果】结果显示,与迁出地GMF 45μT下相比,迁入地GMF 50μT下褐飞虱卵历期略有缩短(0.50%),卵孵化率显著提高(6.11%),雌、雄若虫历期分别延长5.26%和2.37%,初羽化雌、雄成虫体重分别提高0.66%和9.56%,雌、雄成虫寿命分别缩短了35.34%和26.16%,雌成虫产卵量显著提高(30.13%),卵黄原蛋白基因Vg相对表达量显著提高(259.25%);此外,迁入地GMF 50μT还显著缩短了褐飞虱F_1代卵历期(2.52%),并显著提高了F_1代卵的孵化率(10.83%)。【结论】结果说明,每年春季北迁过程中褐飞虱所处的地磁场强度增加有利于其种群适合度提高,进而对其迁飞种群发生有利,并加重其暴发危害风险。     

金纹细蛾飞行能力测定

【目的】明确金纹细蛾Lithocolletis ringoniella自身生理状态下的飞行能力,了解其飞行生物学的基础参数。【方法】利用昆虫飞行磨系统,室内测定了金纹细蛾雌雄成虫不同日龄和性别以及5日龄雌雄成虫补充营养(5%蜂蜜水)与交配状态下的飞行距离、飞行时间、飞行速度等参数。【结果】连续吊飞12 h的结果显示,金纹细蛾3-6日龄成虫飞行能力较强,5日龄成虫飞行能力最强; 5日龄雌成虫的平均 飞行距离、飞行时间和飞行速度分别为2.293±0.254 km, 5.341±0.617 h和0.711±0.126 km/h, 5日龄雄成虫的平均飞行距离、飞行时间和飞行速度分别为2.142±0.276 km, 5.132±0.628 h和0.620±0.132 km/h, 说明雌雄成虫间飞行能力差异不显著。金纹细蛾5日龄雌雄成虫取食5%蜂蜜水后其飞行能力较对照显著提高,取食5%蜂蜜水后5日龄雌成虫的飞行距离、飞行时间和飞行速度较对照(取食清水)的分别提高46.945%, 15.430%和15.978%;5日龄雄成虫的飞行距离、飞行时间和飞行速度较对照分别提高42.610%, 13.590%和6.529%。交配后5日龄雌成虫的飞行距离、飞行时间和飞行速度较未交配雌成虫的分别提高41.628%, 7.152%和39.925%,而5日龄雄成虫交配后飞行能力则较未交配雄成虫的分别降低35.823%, 17.888%和46.129%。【结论】金纹细蛾成虫具有一定的飞行能力,补充营养和雌雄交配状态对飞行能力有重要影响。     

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。     

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。     

褐飞虱的迁人和翅型分化规律的研究

褐飞虱Nilaparvata lugens(Stal)属迁飞性水稻害虫,其成虫有短翅和长翅两种翅型。 褐飞虱迁入雌虫均未经过交配,其短翅型由一对显性等位基因控制。翅型分化同时受到遗传和内分泌系统的协调控制,外界条件如密度和寄主等因子通过内分泌系统来影响翅型的分化。褐飞虱翅型分化的敏感龄期雌虫为1～3龄,而雄虫为1-5龄;不同若虫蜜度处理对褐飞虱成虫的前翅形成有一定的影响。分蘖期水稻饲养的褐飞虱短翅型比例明显高于孕穗期水稻饲养的褐飞虱。不同密度下各生物型间的翅型分化差异不显著。迁入地的浙江各种群属温带型,其雌虫短翅率低且与密度呈显著负相关;菲律宾热带种群雌虫在不同密度下均为短翅型,而雄虫的短翅率随密度增加而上升。广西种群接近热带型,其雌虫短翅率高但不随密度而变化。试验各种群的雄虫在中等密度甚至高密度时其短翅率出现最高。     

硫激肽及其受体调控褐飞虱取食行为

【目的】明确硫激肽(sulfakinin, SK)及硫激肽受体(sulfakinin receptor, SKR)在褐飞虱Nilaparvata lugens取食行为中的作用。【方法】PCR克隆褐飞虱硫激肽基因Nlsk及其受体基因Nlskr cDNA全长序列并进行生物信息学分析；利用qRT-PCR检测Nlsk及Nlskr在褐飞虱不同发育阶段(卵、1-5龄若虫、雄成虫和雌成虫)和雌成虫不同组织(头、触角、翅、口针、足、肠道和马氏管)中的表达量；褐飞虱3龄若虫注射dsNlskr进行基因沉默，qRT-PCR检测4龄若虫中Nlskr的表达量，测定4龄若虫的取食量；基于已构建的Nlskr RNAi后的4龄若虫转录组数据库进行差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)的GO和KEGG分析以及取食相关基因的qRT-PCR验证。【结果】PCR克隆得到了褐飞虱Nlsk(GenBank登录号：AB817281)及Nlskr(GenBank登录号：BAO01059.1)的cDNA全长序列。序列比对结果显示，褐飞虱NlSK成熟肽具有与其他物种保守的C端FMRFam...     

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。     

褐飞虱的交配行为及与保幼激素滴度的关系

受5龄末期和羽化初期较高保幼激素滴度的影响,褐飞虱Nilaparvata lugens(Stal)短翅型成虫性成熟比长翅型成虫早40～50h。5日龄前短翅型雌成虫的交配成功率较高,雄成虫的交配竞争能力较强;1、2日龄的长翅型雌成虫不交配,5日龄后长翅型成虫的交配能力渐渐超过短翅型成虫。实验种群的交配持续时间为(70.38±41.77)s;交配成功率为51.63%;雌、雄虫均可重复交配。一日中0～4h和10～14h交配成功率较高。     

不同日龄和吊飞过程中桔小实蝇成虫飞行肌能量代谢相关酶活性的变化

【目的】明确桔小实蝇Bactrocera dorsalis(Hendel)飞行肌对能源物质的利用。【方法】通过生化方法测定了能源物质代谢相关5种酶[3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)、3-磷酸甘油脱氢酶(GDH)、乳酸脱氢酶(LDH)、柠檬酸合酶(CS)和3-羟酰辅酶A脱氢酶(HOAD)]活性的变化。【结果】桔小实蝇成虫中所测的5种酶活性随日龄的变化而变化,4日龄GAPDH,GDH,LDH和CS活性最高,20日龄HOAD活性最高。吊飞过程中,GAPDH,GDH和CS的活性变化基本一致,随吊飞时间的延长活性逐渐升高;LDH和HOAD的活性变化雌、雄虫完全不同。雄虫LDH活性除吊飞2 h外其他时间均高于静息状态,雌虫则始终低于静息状态;雄虫HOAD活性只有吊飞24 h低于静息状态水平,而雌虫吊飞后HOAD活性一直在静息状态水平及以下波动。【结论】桔小实蝇飞行所利用的能源物质包括糖类和脂肪,以糖类能源为主。吊飞过程中,雄虫除可以进行高速有氧代谢以外,还具备一定的无氧代谢能力,而雌虫只进行有氧代谢;雄虫能利用脂肪供给能量,雌虫则几乎不动用脂肪。研究结果为进一步阐明桔小实蝇的迁飞行为机制提供了依据。     

取食不同寄主植物的桃小食心虫飞行能力

【目的】评测取食不同寄主植物的桃小食心虫Carposina sasakii飞行能力,为该虫预测预报和防控提供参考。【方法】使用飞行磨装置测定了取食不同寄主植物(海棠、苹果和杏)的桃小食心虫雌雄成虫的飞行能力,比较了取食同一寄主植物的雌雄成虫间和取食不同寄主植物的同一性别个体间平均飞行距离、平均飞行时间、平均飞行速度和最大飞行速度4个飞行参数。【结果】在12 h的飞行测试中,桃食心虫成虫最长飞行距离为24.54 km,最长飞行时间接近12 h,最大飞行速度为5.88 km/h,飞行11~12h的个体占比最高(36.98%)。取食同一寄主的雌成虫各飞行参数值均大于雄成虫。取食苹果和海棠的成虫的平均飞行距离在雌雄间存在显著差异,取食苹果的雌成虫的平均飞行距离显著大于取食杏的个体,取食苹果的雌成虫平均飞行速度和最大飞行速度显著大于取食另外两种寄主的个体;但是取食不同寄主植物的雄成虫间各飞行参数值差异不显著。【结论】桃小食心虫成虫飞行能力较强,取食同一寄主植物的雌雄成虫间以及取食不同寄主植物的雌成虫间飞行能力存在差异。     

取食和交配对苹小吉丁飞行能力的影响

【目的】苹小吉丁Agrilus mali是一种严重危害苹果树的钻蛀性害虫。本研究旨在明确苹小吉丁的飞行扩散能力及对其飞行能力产生影响的关键因子。【方法】以SUN-FL型智能飞行磨系统对苹小吉丁不同日龄雌雄成虫的飞行能力进行了测定,同时评价了取食和交配情况对其飞行能力的影响。【结果】苹小吉丁飞行能力均随日龄的增加先增强后逐渐降低,初羽化的成虫飞行能力最低,11日龄成虫的飞行能力最强。雌成虫飞行能力强于雄成虫。在24 h内雌雄成虫的最长飞行距离分别为0.4165和0.3559 km;最长飞行时间分别为0.4582和0.4873 h;最大飞行速度分别为2.4639和1.8561 km/h。取食的3日龄雌成虫的平均飞行距离和平均飞行时间分别为0.047 km和0.048 h,雄成虫的分别为0.044 km和0.042 h;而未取食的雌成虫平均飞行距离和平均飞行时间仅分别为0.016 km和0.013 h,雄成虫的仅分别为0.013 km和0.012 h。交配对飞行能力的影响存在性别差异,已交配雌成虫的飞行能力要强于未交配雌成虫的,而已交配雄成虫的飞行能力却低于未交配雄成虫的。【结论】日龄对苹小吉丁成虫的飞行能力影响作用显著。取食显著提高苹小吉丁雌雄成虫的飞行能力,交配显著提高雌成虫飞行能力。     

枣实蝇成虫飞行能力的测定

【目的】为了明确枣实蝇Carpomya vesuviana Costa成虫飞行扩散能力及相关因子对其飞行能力的影响。【方法】本研究以SUN-FL型智能昆虫飞行信息系统（飞行磨）吊飞方法, 测定了不同日龄、性别的枣实蝇成虫的飞行能力, 并探究了温度对枣实蝇飞行能力的影响。【结果】羽化后12 d左右的枣实蝇飞行能力最强, 雌虫平均飞行距离和最远飞行距离分别为1.037和3.192 km, 雄虫分别为0.943和3.085 km; 枣实蝇飞行能力随着日龄的增加呈现先增强后减弱的趋势; 相同日龄的雌成虫平均飞行距离、平均飞行时间略高于雄虫, 雌、雄虫的平均飞行距离、平均最快飞行速度、平均飞行时间之间没有显著性差异; 环境温度28～34℃为枣实蝇最佳飞行温度区间, 且31℃条件下飞行能力最强。【结论】由此可见, 枣实蝇成虫具有较强的迁飞扩散能力。     

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.