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。     

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。     

杀虫剂胁迫下褐飞虱迁飞虫和本地虫后代体内粗脂肪、可溶性糖及氨基酸含量的比较

为了解迁飞种群与居留种群后代发生再猖獗的生理生化差异,探讨再猖獗的机制,比较研究了在两个水稻品种（TN1和协优963）上施用杀虫剂后褐飞虱Nilaparvata lugens (Stål)迁飞虫和本地虫后代3龄、5龄若虫和成虫体内可溶性糖和粗脂肪含量以及迁飞成虫与其后代成虫体内游离氨基酸含量的变化。结果表明： 施药以及未施药处理(对照)TN1水稻品种上的迁飞后代3龄、5龄若虫和成虫体内的可溶性糖含量均显著高于本地虫。与可溶性糖含量相比,施药以及对照TN1水稻品种上的迁飞后代3龄、5龄若虫和成虫体内的粗脂肪含量均显著低于本地虫。协优963上3龄、5龄若虫体内可溶性糖含量的变化趋势与TN1上相同。对照水稻上迁飞成虫的粗脂肪含量显著高于本地种群,迁飞与本地3龄、5龄若虫间粗脂肪含量没有显著差异。杀虫剂处理后的水稻上迁飞后代5龄若虫和成虫体内粗脂肪含量显著高于本地虫。方差分析结果也显示,可溶性糖和粗脂肪含量的变化在虫源和杀虫剂,虫源和杀虫剂浓度以及杀虫剂类型和浓度方面有显著交互作用。两种水稻品种上,迁飞当代成虫体内的游离氨基酸含量显著低于其后代成虫。在经3种杀虫剂处理后,TN1上施用三唑磷后成虫体内的氨基酸含量显著高于施用溴氰菊酯和吡虫啉的处理,而协优963上施用溴氰菊酯和吡虫啉显著高于施用三唑磷的处理。本研究结果对深入阐明农药诱导褐飞虱再猖獗的机制具有参考价值。     

褐飞虱体内保幼激素滴度变化及其与翅型分化的关系

用高压液相色谱及放射化学法,分别测定了褐飞虱Nilaparvata lugens 1～5龄若虫体内的保幼激素滴度与保幼激素酯酶活性变化,并用保幼激素类似物(ZR-515)进行体表点滴加以验证。结果表明,褐飞虱雌、雄4龄若虫期及雄虫的5龄若虫初期,短、长翅型间体内保幼激素滴度差异明显,可以认为该阶段是其翅型分化的关键时期。     

褐飞虱高温条件下应激反应及体内保护酶系活性的研究

利用34℃、36℃、38℃3个温度处理褐飞虱的若虫和不同型成虫,研究其在热休克过程中体内保护酶系活性及脂质过氧化物含量的变化。结果表明,热休克对4龄若虫过氧化氢酶（CAT）活性影响大于3龄、5龄,而其成虫期CAT活性则随日龄增加而增加,36℃为CAT清除H2O2最适温度。高龄若虫全内谷胱甘肽过氧化物本(GSH-px）活性高于低龄若虫,老熟成虫体内GSH－px清除H2O2能力强于初羽化成虫,超氧化物歧化酶（SOD）活性与处理温度呈正相关,而同一处理温度下SOD活性随成虫龄期和成虫日龄增加而降低,长型成虫体内CAT、GSH－px、SOD活性均高于短翅型,而雌、雄成虫间CAT、GSH－px、SOD活性无明显差异（α＞0.05）。褐飞虱体内脂质过氧化物（LPO）含量随处理温度升高而上升,同一处理温度下随若虫龄期和成虫日龄的增加而增加,短型成虫体内LPO含量高于长翅型。     

褐飞虱五龄若虫翅芽长度与成虫翅型关系的研究

褐飞虱饲养于不同水稻品种、不同生育期以及不同种群密度条件下,5龄若虫翅芽长度与成虫翅型具有稳定的相关性：翅芽长于1．10mm羽化后为长翅型雌虫,介于0．96～1．09mm之间为长翅型雄虫或短翅型雌虫,小于0．95mm为短翅型雄虫。根据5龄若虫翅芽长度结合外生殖器特征,编制了成虫翅型检索表。由此,可在5龄若虫期预测成虫的翅型和种群盛衰的趋势。     

褐飞虱、白背飞虱种间、种内密度制约效应研究

以高感品种TN1为材料．研究了褐飞虱、白背飞虱成、若虫密度对种群的制约效应。实验表明,单虫种一龄善虫密度15头／株和30头／株相比．褐飞虱成虫的羽化率、短翘率、体长和若虫历期均无明显差异,但成虫雌性比率前高;白背飞虱成虫羽化率前比后高21．22％．短翘率高15.25％。在两种飞虱一龄若虫密度30、45、60头／株等虫量混合组配下,褐飞虱成虫羽化率60头／株比30头／株下降28％,白背飞虱若虫历期以30头／株最长。在总虫量为30头／株时,种内(30头／株)和种间(15：15头／株)比．白背飞虱种内处理成虫羽化率高36．83％．昔虫历期短;褐飞虱以种内处理成虫短翘率高。从产卵位点来看．褐飞虱喜产在稻株叶鞘中下部厚肉组织上,白背飞虱以叶脉基部产卵为主．成虫密度2、4、8对／株3处理,其叶鞘、叶脉上的平均卵块变小;10天内的平均卵量亦减步。同密度下,种间组合比种内组合的产卵量多。从各指标对密度反应来看,褐飞虱比白背飞虱更耐拥挤。     

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。     

三种稻飞虱在恒定高温胁迫下的生态表现

对揭飞虱、白背飞虱、灰飞虱等3种稻飞虱的不同虫态在38℃恒温下,暴露不同时间后的生存率进行了研究。结果表明,随高温处理时间的延长．卵孵化率明显下降,卵历期延长。褐飞虱、白背飞虱卵在38℃恒温下暴露12h后．卵孵化率比对照分别低34%和45%;暴露24h后,两种稻飞虱的卵孵化率均比对照低25％;致死中时值LT50分别为11h和10h。3种稻飞虱8日龄若虫及羽化后3天的雌雄成虫的生存率,随处理时间的延长而呈显著下降趋势,褐飞虱、自背飞虱和灰飞虱若虫的致死中时值LT50依次为15．6h、17．8h和25．9h,长翅型雌成虫依次为34．7h、17．1h和43．2h．长翅型雄成虫依次为28．9h、23．2h和54．5h。另外,高温处理过的若虫,其羽化出成虫的体重明显下降,在高温下暴露30h后,白背飞虱长趣型雌成虫的体重比对照低32％,褐飞虱短翅型雌成虫低50％;高温处理后存活的白背飞虱雌成虫产出的卵块较小,总产卵量也明显下降。     

营养对褐飞虱生长和繁殖信号通路的影响

【目的】昆虫感知外界营养状态,在体内营养信号通过许多信号通路进行传递,进而调控昆虫的生长和繁殖。本研究旨在为营养调控褐飞虱Nilaparvata lugens生长和繁殖的分子机制作出初步探索。【方法】在不同营养条件［100%浓度饲料(全纯人工饲料D-97, 对照)、50%浓度人工饲料和25%浓度人工饲料］下饲喂褐飞虱3龄第2天若虫至成虫,统计体重、发育历期、存活率和每卵巢成熟卵量;利用荧光定量PCR检测羽化后第2天褐飞虱成虫不同组织(卵巢、脂肪体和其他组织)中IIS, TOR以及AMPK信号通路相关基因(InR1, InR2, AKT, FoxO, TOR, S6K, 4EBP, AMPKα,AMPKβ和AMPKγ)的表达量;利用Western blot方法检测羽化后第6天褐飞虱成虫卵巢和其他组织中Akt, FoxO和AMPK蛋白磷酸化水平;同时检测羽化后第6天褐飞虱成虫不同组织中的ROS水平以及不同龄期褐飞虱体内保幼激素(juvenile hormone, JH)和蜕皮激素(20-hydroxyecdysone, 20E)滴度。【结果】与饲喂100%浓度人工饲料的对照相比,用低浓度人工饲料饲喂褐飞虱至成虫导致5龄第2天至成虫体重显著降低,从3龄第2天若虫至成虫发育历期缩短,死亡率提高,每卵巢成熟卵量显著降低。取食低浓度人工饲料后,羽化后第2天成虫IIS, TOR以及AMPK信号通路相关基因InR2, TOR, 4EBP, AMPKα在卵巢、脂肪体和其他组织中, AKT, S6K和AMPKγ在脂肪体和其他组织中,以及InR1, FoxO和AMPKβ在其他组织中表达量较对照均显著下降,但卵巢中InR1, AKT, FoxO和AMPKγ的表达量相对稳定;羽化后第6天成虫卵巢和其他组织中AKT, FoxO以及AMPK的磷酸化水平显著增加。随着人工饲料饲喂浓度的降低,羽化后第6天褐飞虱成虫不同组织中的ROS水平显著增加。不同营养条件下褐飞虱4龄第2天若虫体内JH滴度无显著差异,低营养条件下5龄第2天若虫体内JH滴度较对照显著降低,而在羽化后第2天成虫体内JH滴度则较对照显著增加;低营养条件导致褐飞虱若虫以及成虫体内20E滴度均显著增加。【结论】褐飞虱在面临营养缺失的情况下,营养信号传导通路(IIS, TOR以及APMK通路)的关键基因表达均下降,而ROS水平显著上升,通过调节AKT, FoxO以及AMPK的磷酸化水平,进而影响JH以及20E的生物合成。     

褐飞虱翅型分化的组织学研究

利用石蜡切片的方法,观察并比较了褐飞虱Nilaparvata lugens (Stal)长翅型和短翅型纯系各龄若虫及成虫的翅芽和间接飞行肌的发育情况。发现在4龄的第8h以后间接飞行肌就开始分化,长翅型若虫的间接飞行肌正常发育而短翅型若虫间接飞行肌的发育则被抑制。在5龄初始时方可明显观察到翅芽分化,短翅型若虫前翅芽细胞增殖速度明显慢于长翅型,并且其后翅芽停止发育。本文还比较了长翅型雌、雄性个体之间间接飞行肌的发育情况。     

THE EVOLUTION OF WING DIMORPHISM IN INSECTS

Wing-dimorphic insects are excellent subjects for a study of the evolution of dispersal since the nondispersing brachypterous morph is easily recognized. The purpose of this paper is to develop a framework within which the evolution of wing dimorphism can be understood. A review of the literature indicates that the presence or absence of wings may be controlled by a single locus, two-allele genetic system or a polygenic system. Both types of inheritance can be subsumed within a general threshold model. An increase in the frequency of a brachypterous morph in a population may result from an increased relative fitness of this morph or the emigration of the macropterous type. The abundance of wing-polymorphic species argues for an increased fitness of the brachypterous form. An analysis of the life-history characteristics of 22 species of insects indicates that the brachypterous morph is both more fecund and reproduces earlier that the macropterous morph. Unfortunately, data on males are generally lacking. It is suggested that suppression of wing production results when some hormone, perhaps juvenile hormone, exceeds a threshold value during a critical stage of development. Further, it is known that in the monomorphically winged species Oncopeltus fasciatus both flight and oviposition are regulated by the titer of juvenile hormone. These observations are used to construct a possible pathway for the evolution of wing dimorphism. This suggests that evolution to a dimorphic species requires both an increase in the rate of production of the wing suppressing hormone and a change in the threshold level at which wing and wing-muscle production are suppressed. The stage in this evolutionary sequence that an organism will reach depends on the stability of the habitat.     

保幼激素类似物对家蚕丝腺与脂肪体蛋白质合成的调节作用

应用示踪原子法,研究了家蚕Bombyx mori 5龄幼虫丝腺与脂肪体细胞内蛋白质合成的变化规律及保幼激素类似物(JHA738)的调节作用。从5龄初到龄末,家蚕丝腺细胞内蛋白质合成持续升高,5龄中期、后期的蛋白质合成活性分别是前期的1.60倍和2.86倍;全龄出现2个合成高峰,一个是在5龄72h,为细胞固有蛋白质合成高峰,另一个是在5龄192h,为丝蛋白合成高峰。脂肪体细胞内蛋白质合成作用呈现脉冲式的变化。在5龄前期和中期用JHA处理家蚕(剂量为4μg/条),对丝腺细胞固有蛋白质合成和脂肪体细胞蛋白质合成均表现出抑制作用,而对丝蛋白合成则表现出促进作用。本实验结果为进一步阐明JHA增丝机理提供了直接证据。     

外源激素处理后家蚕吡哆醛激酶和磷酸吡哆醇氧化酶转录水平的变化

【目的】研究家蚕 Bombyx mori 经蜕皮激素(20-hydroxyecdysone, 20-E)和保幼激素类似物(juvenile hormone analogue, JHA)处理后引起吡哆醛激酶(pyridoxal kinase, PLK)和磷酸吡哆醇氧化酶(pyridoxine-5′-phosphate oxidase, PNPO)的转录水平变化,为进一步研究激素对蚕体营养代谢等工作奠定基础。【方法】以20-E和JHA分别喂食不同发育时期(5龄第1, 3和5天)的家蚕幼虫,以喂食蒸馏水的家蚕为对照,采用实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR)方法在处理后24 和48 h对各组幼虫后部丝腺中PLP合成酶PLK和PNPO的转录水平进行分析。【结果】5龄第1天幼虫经20-E处理24和48 h后,PLK和PNPO的转录水平出现上调且与对照的差异达到极显著 (P＜0.01);5龄第3天幼虫经20-E处理,PLK的转录水平在48 h出现下调且与对照的差异达到显著(P＜0.05),PNPO的转录水平在24 和48 h均出现上调且与对照的差异达到极显著 (P＜0.01);5龄第5天幼虫经20-E处理后PLK和PNPO的转录水平无变化。5龄第1天幼虫经JHA处理后PLK和PNPO的转录水平未受到影响;5龄第3天幼虫经JHA处理后,PLK的转录水平在48 h出现显著下调且与对照的差异达到显著(P＜0.05),PNPO的转录水平在24和48 h后均出现显著下调且与对照的差异达到极显著(P＜0.05);5龄第5天幼虫经JHA处理24和48 h后,PLK和PNPO的转录水平出现下调且与对照的差异达到极显著 (P＜0.01)。【结论】20-E和JHA显著影响家蚕5龄幼虫PLK和PNPO的转录水平,20-E提高5龄前期家蚕PLK和PNPO的转录水平,JHA降低5龄后期它们的转录水平,为深入研究激素对VB₆的调控奠定基础。     

褐飞虱翊型分化遗传规律的研究

以褐飞虱Nilaparvata lugens (Stal)长翅型(macroptery,简称M)、短翅型(brachyptery,简称B)的遗传纯系为实验材料,进行亲本、稻株生育期、虫口密度三因子交互实验。结果表明：(1)在环境条件(指稻株生育期、虫口密度等)一致时,B♀×B♂、B♀×M♂、M♀×B♂、M♀×M♂四种亲本组合的F1代短翅型成虫百分率分别为：98%、92%、64%、29%,各亲本组合间差异极显著;(2)亲本相同时,将F1代褐飞虱初孵若虫多头词养(多于l0头/株)在黄熟期稻株上,其长翅型雌、雄成虫百分数均高于灌浆期稻株上;(3)单头饲养实验中发现,不论亲本组合、稻株生育期如何,雌虫绝大多数分化为短翅型,而雄虫则几乎全为长翅型。这表明褐飞虱的翅型分化遗传由一个受多种因子影响的调控体系决定,且调控作用与性别有关。     

The effects of juvenile hormone analogues on the embryogenesis of Drosophila melanogaster

Two juvenile hormone analogues (JHA), 6,7-Epoxy-3-methyl-7-ethyl-1-(3,4-(methyl-enedioxy)phenoxy)-2-cis/trans-octene (Hoffman-LaRoche RO 20-3600) and 6,7-Epoxy-3,7-dimethyl-1-(p-ethyphenoxy)-2-cis/trans-octene (Stauffer R-20458), produced embryonic and some first larval instar lethality when topically applied to freshly laid Drosophila eggs at concentrations above 0·1μg RO-20-3600/μl acetone or 1·0 μg R-20458/μl acetone. With progressively later JHA treatments during embryonic development, lethality decreased while the proportion of larvae dying at the time of hatching increased. No delayed postembryonic lethality was observed after the first larval instar. JHA applications to freshly laid eggs produced abnormal head and tracheal formation in some embryos treated with RO-20-3600 and caused developmental arrest during the beginning of posterior gut formation in most eggs treated with R-20458. Treatment with either JHA after the beginning of blastoderm formation resulted in normal looking first instar larvae which failed to hatch.