不同强度快速冷驯化对广聚萤叶甲成虫耐寒性生理指标的影响

【目的】快速冷驯化能在短时间内迅速提高昆虫的耐寒性,是昆虫应对外界温度急剧变化以及短时低温胁迫的重要途径。本研究旨在探究入侵杂草豚草Ambrosia artemisiifolia生防天敌广聚萤叶甲Ophraella communa对不同强度快速冷驯化的生理响应机制。【方法】分别对广聚萤叶甲成虫进行了不同温度（-4, 0, 4和8℃）下4 h及0℃下不同时间（1, 4 , 8和16 h）的快速冷驯化处理,并对其体内的生理物质含量和保护酶活性进行了测定。【结果】除8℃/4 h,0℃/1 h和0℃/8 h外,其余冷驯化处理均使广聚萤叶甲成虫过冷却点显著降低（P<0.05）,其中0℃/4 h处理组最低。而且,随着冷驯化温度降低、持续时间的增长,广聚萤叶甲成虫体甘油含量以及过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性呈曲线变化,并于0℃/4 h处理时达到极值,但冷驯化处理对虫体自由水和总糖含量的影响并不显著（P≥0.05）。【结论】广聚萤叶甲快速冷驯化的诱导具有其临界强度值和最适条件,过大强度的驯化处理反而不利于其耐寒性的提高。本研究结果对于深入阐明广聚萤叶甲越冬策略以及人工培育耐寒种群的实践具有一定参考价值。     

冷驯化对油松毛虫越冬幼虫过冷却点及主要耐寒物质的影响

【目的】冷驯化可增强昆虫的耐寒性,本文研究旨在明确不同冷驯化条件下油松毛虫Dendrolimus tabulaeformis Tsai et Liu越冬幼虫的过冷却点和主要耐寒物质的变化规律。【方法】利用热电偶方法测定越冬幼虫的过冷却点,分别采用差量法、氯仿甲醇法、苯酚硫酸法及毛细管气相测谱法测定其含水率、脂肪、糖原和小分子糖醇的含量。【结果】冷驯化会导致幼虫含水率显著降低;过冷却点和脂肪含量在低于环境气温5℃冷驯化后显著降低,当驯化温度低于环境气温10℃及以上则升高;糖原含量在9月份显著增加,越冬中期(1、3月份)含量略有降低但不显著;小分子糖醇含量的变化均不显著;海藻糖含量略降低;甘油、葡萄糖和半乳糖含量在低于环境气温5℃冷驯化后略降低,低于环境气温10℃冷驯化则升高。【结论】冷驯化使幼虫虫体含水率和脂肪含量降低,糖原含量提高,从而导致其过冷却点降低,耐寒能力提高;冷驯化的温度和时间均会影响其过冷却能力,在最适合的温度和时长可以最大程度提高其耐寒能力。研究结果为揭示油松毛幼虫的耐寒机制及潜在分布区预测提供了科学依据。     

低温驯化后水椰八角铁甲生理活性物质含量的变化

【目的】分析低温驯化后水椰八角铁甲Octodonta nipae体内各种生理活性物质含量的变化,为揭示水椰八角铁甲耐寒机制提供理论基础。【方法】以25℃处理为对照,将水椰八角铁甲各虫态于12.5, 15, 17.5和20℃驯化处理10 d后,比较其体内的游离水、蛋白质、氨基酸、粗脂肪、甘油和可溶性糖原等生理活性物质含量的变化。【结果】低温驯化显著影响铁甲体内上述物质的含量水平。低温驯化能提高该铁甲体内甘油和游离氨基酸的含量,降低游离水、蛋白质、粗脂肪、可溶性糖原的含量。与对照相比,12.5℃驯化对该铁甲各虫态体内游离水含量存在显著影响(P<0.01);经12.5, 15, 17.5和20.0℃驯化后,该铁甲各虫态体内蛋白质、粗脂肪含量与对照相比均存在显著差异(P<0.01);经125,150和175℃驯化后,该铁甲各虫态体内游离氨基酸含量与对照存在显著差异(P<0.01);经12.5,15.0,17.5和20℃驯化后,该铁甲各虫态（2龄幼虫除外）体内甘油含量与对照相比存在显著差异(P<0.01);12.5, 15.0, 17.5和20℃驯化对除2龄幼虫、蛹和成虫外的铁甲其他各虫态体内可溶性糖原含量存在显著影响。经15.0℃驯化处理后铁甲各虫态体内平均甘油含量最高,比对照25℃的平均甘油含量高出约9.4倍,而经12.5℃驯化处理的虫体内的平均甘油含量仅增加3.5倍。【结论】低温驯化对水椰八角铁甲体内相关生理活性物质含量的影响效能是有限的;水椰八角铁甲可以根据不良的环境条件调节最佳的生理状况,以适应未来的环境和达到最强的适应性。     

异色瓢虫成虫冷驯化反应及体内几种酶活力的相关变化

为明确冷驯化反应对异色瓢虫Harmonia axyridis (Pallas) 实验种群成虫耐寒性及其生殖能力的影响, 本研究测定了成虫低温存活率、过冷却点(supercooling point, SCP)、体内含水量及雌虫繁殖能力等。结果表明: 冷驯化（在5℃下诱导3 d, 5 d）后, 成虫再在-5℃下暴露3 d的存活率由对照（预先未进行冷驯化）的46%分别提高至60%和67%, 而诱导10 d后的存活率(51%)反而下降。冷驯化效应在其成虫转移至饲养条件下7 d后就消失。随着低温诱导时间的延长过冷却点及体内含水量均呈现下降趋势, 短时间(5, 10 d)的诱导不能使成虫的SCP明显降低, 但可以使含水量极显著下降。冷驯化后异色瓢虫雌虫产卵前期延长; 虽然冷驯化对雌虫首次产卵量没有影响, 但是随着诱导时间的延长连续观察72 h内单头雌虫累计产卵量却降低。冷驯化过程中成虫体内几种酶活力的检测结果表明: 两种细胞保护酶超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化氢酶(CAT)活性升高, 与新陈代谢有关的乳酸脱氢酶(LDH)及Na⁺, K⁺-ATP酶活性却降低。结果显示, 低温胁迫前异色瓢虫成虫经过不同时间的诱导后有可能提高其低温抵抗能力, 而且冷驯化诱导成虫耐寒性增加是一种复杂的生理生化过程, 这一过程对其生存和繁殖具有重要的适应意义。     

凹唇壁蜂滞育后阶段过冷却能力及生化物质动态变化

【目的】凹唇壁蜂Osmia excavata Alfken是我国北方果树的主要授粉昆虫,发挥着重要的传粉增产生态服务功能。掌握其滞育后阶段抗寒性特点,并从生理生化水平上探讨耐寒机制,对于凹唇壁蜂的保护与利用具有重要意义。【方法】本文系统测定了滞育后阶段及出茧后凹唇壁蜂雌蜂、雄蜂的过冷却点、冰点,自由水、脂肪、蛋白质、海藻糖含量,过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、乙酰胆碱酯酶(AchE)的活性。【结果】凹唇壁蜂雌蜂、雄蜂的抗寒性差异不大,滞育后阶段过冷却点和冰点在出茧前逐渐升高、出茧后降低。其中,出茧日凹唇壁蜂雌蜂、雄蜂的过冷却点、冰点最高(抗寒性最低),分别为﹣12.35℃、﹣9.98℃和﹣12.63℃、﹣8.91℃。在滞育后阶段雄蜂脂肪含量显著高于雌蜂,雌蜂的蛋白质含量显著高于雄蜂,出茧后雄蜂的脂肪含量均迅速下降,雌蜂的蛋白含量迅速下降。出茧前,雄蜂的超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、乙酰胆碱酯酶酶活性高于雌蜂;出茧后,雌蜂的酶活显著升高。在滞育后阶段,凹唇壁蜂雌蜂、雄蜂体内的海藻糖均呈显著降低趋势,出茧日雌蜂的海藻糖含量比茧后190 d下降了64.5%。【结论】滞育后阶段凹唇壁蜂有较强的抗寒性。在出茧前抗寒性逐渐降低,出茧后抗寒性升高。海藻糖代谢可能是凹唇壁蜂滞育后阶段能量消耗的重要途径。雄蜂的个体较小,但是有比雌蜂功能更强的抗氧化系统。     

蠋蝽抗寒性对快速冷驯化的响应及其生理机制

快速冷驯化可以提高某些昆虫的耐寒性.为了探讨不同冷驯化诱导温度对蝎蝽抗寒性的影响及其生理机制,以室内人工饲养的第3代蝎蝽成虫为对象,利用热电偶、液相色谱分析等技术手段,测定了经15、10、4℃冷驯化4h和梯度降温(依次在15、10、4℃各驯化4h)冷驯化后,蠋蝽成虫过冷却点、虫体含水率及小分子碳水化合物、甘油和氨基酸含量,及其在不同暴露温度(0、-5、-10℃)下的耐寒性.结果表明:处理后暴露在-10℃时,梯度处理组和4℃冷驯化处理组的蝎蝽成虫存活率为58.3％,其他处理组及对照组(室温饲养)的存活率显著降低,平均为8.9％;梯度处理组与4℃冷驯化处理组蠋蝽成虫过冷却点平均为-15.6℃,比其他处理平均降低1.3℃;各处理虫体含水率无显著差异,平均为61.8％;与其他各组相比,梯度处理组和4℃冷驯化组蠋蝽成虫的葡萄糖、山梨醇和甘油含量分别增加2.82、2.65和3.49倍,丙氨酸和谷氨酸含量分别增加51.3％和80.2％,海藻糖、甘露糖和脯氨酸含量分别下降68.4％、52.2％和30.2％,而果糖含量各组间无显著差异.快速冷驯化对蠋蝽成虫具有临界诱导温度值,梯度降温驯化不能在快速冷驯化的基础上提高蠋蝽成虫的抗寒性.     

冷驯化对松墨天牛幼虫脂代谢的影响

【目的】在低温环境下,昆虫会启用体内的生理调控机制稳定自身代谢,脂肪代谢在昆虫抵御低温的过程中发挥重要作用。本研究旨在探究松墨天牛Monochamus alternatus幼虫脂肪代谢在低温条件下的变化及其对耐寒性的影响。【方法】将室内25℃下饲养的松墨天牛4龄幼虫分别置于25℃(对照)和4℃(冷驯化)恒温培养箱,7 d后解剖幼虫,收集其脂肪体,观察冷驯化后脂滴变化,测定脂肪体内脂肪含量;利用气相色谱 质谱分析,检测脂肪体内游离脂肪酸组分及含量;并用RT-qPCR方法检测脂肪体内脂肪酸β-氧化关键酶(CPT1, 4KCT, VLCAD, ECH和3HCD-1)基因的相对表达量。【结果】冷驯化(4℃)7 d后松墨天牛4龄幼虫脂肪体中脂滴较对照变小,密度降低,脂肪含量下降;但其脂肪酸组成种类未变,对照组和冷驯化组主要脂肪酸均为C16∶0, C16∶1, C18∶0, C18∶1和C18∶2,其中C18∶2的相对含量在两组中均最高,由未驯化时的31.83%±8.82%降至冷驯化后的25.16%±2.88%。冷驯化后,松墨天牛4龄幼虫脂肪体中C16∶0,C16∶1和C18∶2脂肪酸含量减少,C18∶0与C18∶1的相对含量上升。在5种主要脂肪酸中,冷驯化后各脂肪酸的相对丰度较对照均有所减少,其中C16∶0, C16∶1及C18∶2的相对丰度则显著下降。但冷驯化后松墨天牛4龄幼虫脂肪体中游离脂肪酸的双键指数较对照上升3.88%。且冷驯化组脂肪体中VLCAD基因表达量较对照组显著上调。【结论】低温环境中松墨天牛幼虫通过消耗脂肪维持基本代谢,幼虫脂肪体的脂肪酸分解代谢水平提高;不饱和脂肪酸在松墨天牛的耐寒性中起关键作用。脂代谢调控为松墨天牛应对低温的重要生存策略。     

大豆食心虫滞育与非滞育幼虫过冷却能力及其体内主要生化物质含量比较

【目的】本研究旨在明确大豆食心虫Leguminivora glycinivorella滞育与非滞育幼虫体内生化物质含量和保护酶活性的差异,为进一步探索大豆食心虫幼虫滞育调控的分子机制提供依据。【方法】在适温(25℃)环境下,通过控制光周期获得大豆食心虫滞育和非滞育幼虫,分别测定其过冷却点和结冰点、体内主要生化物质(糖类物质、脂类物质和可溶性蛋白)的含量以及3种保护酶[过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物岐化酶(SOD)]的活性并进行比较分析。【结果】在25℃下,大豆食心虫滞育幼虫的过冷却点(-19.20℃)和结冰点(-13.49℃)均低于非滞育幼虫的过冷却点(-16.42℃)和结冰点(-11.22℃),二者过冷却能力差异显著。滞育幼虫体内的总糖、糖原、甘油等能源物质含量均显著高于非滞育幼虫的,滞育幼虫体内总糖含量为非滞育幼虫的2.17倍,甘油含量为非滞育幼虫的1.76倍;但二者体内自由水和可溶性蛋白质含量无显著差异。同时,滞育幼虫POD和CAT活性显著高于非滞育幼虫的,但SOD活力则略低于非滞育幼虫的,无显著差异。【结论】大豆食心虫幼虫由非滞育进入滞育状态过程中,通过调节自身生理代谢使其体内糖类等生化物质含量显著升高,部分保护酶活性显著增强,进而显著提高其过冷却能力以有效应对低温等不利环境条件的来临。     

麦长管蚜的低温适应性及陕西杨凌小麦田春季虫源分析

【目的】本研究旨在探明低温条件下麦长管蚜Sitobion avenae的存活率和快速冷驯化反应,以期为该虫耐寒性的研究和准确预测预报提供依据。【方法】测定麦长管蚜实验室种群各发育阶段的过冷却点和结冰点;测定1龄若蚜和未产仔成蚜分别在-7.0～-11.0℃极端低温下暴露3 h和在0℃冷驯化1～5 h后暴露于致死温度3 h,再转移至15℃72 h后的存活率;调查自然条件下陕西杨凌小麦整个生育期麦长管蚜的种群动态。【结果】麦长管蚜1龄和2龄若蚜的过冷却点波动范围较小,分别为-27.4～-19.2℃和-27.3～-18.3℃;3龄若蚜、4龄若蚜和成蚜的过冷却点波动范围较大,分别为-27.4～-10.7℃,-26.7～-12.5℃和-26.7～-11.2℃。麦长管蚜的过冷却点和结冰点随龄期增加均显著升高,其中成蚜的过冷却点显著高于1龄和2龄若蚜。3龄若蚜、4龄若蚜和成蚜的过冷却点在不同翅型之间不存在显著性差异。低温存活率分析表明,麦长管蚜1龄若蚜和无翅成蚜的致死温度(80%死亡率)分别在-10.5℃和-8.1℃左右。0℃快速冷驯化显著提高了麦长管蚜1龄若蚜和无翅成蚜在极端低温下的存活率,其中冷驯化2 h时的存活率最高。2018-2019年小麦生育期田间调查结果表明,麦长管蚜能以孤雌生殖若蚜和成蚜在陕西杨凌越冬。【结论】麦长管蚜具有较强的低温适应能力,在陕西杨凌能以孤雌生殖蚜成功越冬。因此,其本地越冬存活个体是陕西杨凌小麦田的早春虫源之一。     

联苯菊酯与茚虫威对茶尺蠖中肠细胞结构及血淋巴解毒酶的影响

【目的】茶尺蠖Ectropisobliqua Prout是茶树上的重要害虫,本研究旨在研究茶园常用农药联苯菊酯与茚虫威两种农药对该虫中肠细胞结构及血淋巴酶活性的影响,为日后更好防治该虫提供理论基础。【方法】采用浸梢法在室内测定了5龄茶尺蠖幼虫对联苯菊酯与茚虫威的半致死浓度LC50值。采用LC_(50)浓度药液进一步处理茶尺蠖,通过透射电镜观察了联苯菊酯与茚虫威对茶尺蠖中肠细胞结构的影响,以及血淋巴中谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)、乙酰胆碱酯酶(AChE)和羧酸酯酶(CarE)3种解毒酶的酶活性变化。【结果】联苯菊酯与茚虫威对5龄茶尺蠖幼虫的LC_(50)值分别为5.884 mg.L~(-1)与0.268 mg.L~(-1)。透射电镜显示,中肠柱状细胞的微绒毛大量解体、散乱分布于肠腔中,胞内细胞器向顶膜转移,并发生明显的形变。酶活检测结果表明,经联苯菊酯处理后,GSTs的酶活基本不变,而AchE和CarE的酶活性被显著诱导。经茚虫威处理后,GSTs、AchE和CarE的酶活性均被显著抑制。【结论】联苯菊酯与茚虫威不仅具有破坏茶尺蠖中肠柱状细胞的微绒毛,使各细胞的牢固性与紧密性缺失,还会破坏柱状细胞内部的细胞器功能。联苯菊酯在血淋巴中的解毒代谢与酯酶(AChE和CarE)有关,与转移酶(GSTs)无关,而茚虫威与酯酶(AChE和CarE)和转移酶(GSTs)两者均有关。     

Detection of cold pain, cold allodynia and cold hyperalgesia in freely behaving rats

In mammals, somatosensory input activates feedback and feed-forward inhibitory circuits within the spinal cord dorsal horn to modulate sensory processing and thereby affecting sensory perception by the brain. Conventionally, feedback and feed-forward inhibitory activity evoked by somatosensory input to the dorsal horn is believed to be driven by glutamate, the principle excitatory neurotransmitter in primary afferent fibers. Substance P (SP), the prototypic neuropeptide released from primary afferent fibers to the dorsal horn, is regarded as a pain substance in the mammalian somatosensory system due to its action on nociceptive projection neurons. Here we report that endogenous SP drives a novel form of feed-forward inhibitory activity in the dorsal horn. The SP-driven feed-forward inhibitory activity is long-lasting and has a temporal phase distinct from glutamate-driven feed-forward inhibitory activity. Compromising SP-driven feed-forward inhibitory activity results in behavioral sensitization. Our findings reveal a fundamental role of SP in recruiting inhibitory activity for sensory processing, which may have important therapeutic implications in treating pathological pain conditions using SP receptors as targets.     

Effect of cold acclimation on antioxidant status in cold acclimated skaters

We investigated whether cold acclimation leads to increased activity of the antioxidant defense enzymes and muscle injury. Comparisons were between short track skaters (n=6) and inline skaters (n=6) during rest and at submaximal cycling (65% VO2max) in cold (ambient temperature: 5+/-1 degrees C, relative humidity: 41+/-8%) and warm conditions (ambient temperature: 21+/-1 degrees C, relative humidity: 35+/-5%), during 60 min, respectively, and during the recovery phase. Erythrocyte superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GSHpx), reduced glutathione (GSH), thiobarbituric substance acid (TBARS), serum creatine kinase (CK), lactate dehydrogenase (LDH), plasma myoglobin (Mb) and cortisol were determined. Activities of CAT and GSHpx and the level of GSH and TBARS in erythrocyte and the level of LDH in serum were elevated in cold acclimated subjects. We suggested that the compensatory increase in antioxidative defense enzymes resulting from long-term cold exposure may reflect the elevated reactive oxygen species (ROS) production and muscle injury at this environment acclimation.