異色瓢蟲低溫脅迫耐受性及其越冬策略的研究.pdf

1、異色瓢蟲Harmonia axyridis（Pallas，1773）屬鞘翅目（Coleoptera）瓢蟲科（Coccinellidae），原產(chǎn)地為亞洲,是重要的捕食性瓢蟲，能捕食蚜蟲、介殼蟲、粉虱、葉螨等重要害蟲。20世紀(jì)初被引種至北美、歐洲等地釋放，并成功定殖。目前，異色瓢蟲已被世界各地廣泛用于農(nóng)業(yè)害蟲的生物防治。自然環(huán)境中，異色瓢蟲以成蟲滯育越冬，冬季低溫會(huì)造成成蟲的大量死亡，因此耐寒能力的高低已成為其種群存在與繁衍的重要生物學(xué)因子

2、，影響來年在田間的分布與種群數(shù)量。本文對(duì)異色瓢蟲的低溫脅迫耐受性及其越冬適應(yīng)策略進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并進(jìn)一步探討了在低溫下的適應(yīng)機(jī)制。為有效保護(hù)異色瓢蟲越冬以及工廠化大規(guī)模繁殖釋放和低溫貯具有重要的實(shí)踐意義。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.根據(jù)“溫度-體型法則”，在兩個(gè)發(fā)育溫度（18℃和25℃）下誘導(dǎo)獲得了異色瓢蟲實(shí)驗(yàn)種群，研究了成蟲體型、體內(nèi)脂肪含量與過冷卻點(diǎn)（SCP）的相互關(guān)系以及低溫脅迫對(duì)成蟲存活的影響，并進(jìn)一步探討了冷傷害的生

3、理機(jī)制。結(jié)果表明:
　　 （1）在較低發(fā)育溫度（18℃）下的成蟲體型比25℃下的大，體內(nèi)脂肪含量也明顯高于25℃下的，且成蟲體內(nèi)脂肪含量與蟲體干重呈較顯著的正相關(guān)。由SCP頻次分布圖可知18℃下成蟲的SCP主要集中在-8～-6℃范圍內(nèi),25℃下成蟲的SCP主要集中在-10～-9℃范圍內(nèi)，且成蟲體型大小與過冷卻能力呈負(fù)相關(guān)。
　　 （2)SCP以上的低溫就能導(dǎo)致異色瓢蟲的大量死亡，而且隨著溫度的降低和暴露時(shí)間的延長成蟲存活

4、率降低，尤其是25℃下成蟲的低溫存活率下降更為劇烈。經(jīng)相同時(shí)間的低溫暴露后，18℃下成蟲的低溫存活率明顯高于25℃下的。由此可見低溫暴露中能量貯存對(duì)于異色瓢蟲的存活是非常重要的，但是冷傷害是影響存活的基本因素。
　　 （3）低溫脅迫下異色瓢蟲體內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）活性顯著升高,表明成蟲體內(nèi)細(xì)胞保護(hù)酶系統(tǒng)的防御能力趨強(qiáng)，這是蟲體在低溫下為保護(hù)細(xì)胞免受損傷而做出的生理適應(yīng)；乳酸脫氫酶（LDH）和Na+K+

5、-ATP酶活性卻降低，這會(huì)影響體內(nèi)代謝產(chǎn)物及離子的運(yùn)輸，進(jìn)一步引起代謝紊亂。
　　 2.異色瓢蟲暴露在-5℃下，每天在5℃、15℃、25℃和30℃下間斷2 h，隨著間斷溫度的升高成蟲存活率提高，但是間斷溫度并非越高越好,30℃間斷2 h時(shí)成蟲存活率反而下降。此外，間斷時(shí)間對(duì)成蟲的低溫存活也會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。暴露在-5℃下時(shí)每天在25℃下間斷0.5 h、1 h、2 h和4 h，隨著間斷時(shí)間的延長（0.5-2 h）存活率升高，但是間

6、斷4 h存活率反而下降。異色瓢蟲暴露在-5℃下時(shí)每天在25℃間斷2 h成蟲的存活率最高，每2 d間斷2 h存活率次之，每3 d間斷2 h的存活率與未進(jìn)行間斷的沒有差別。低溫暴露時(shí)進(jìn)行高溫間斷對(duì)成蟲半致死時(shí)間Lt50的影響與存活率相同。由此可見異色瓢蟲暴露在變溫下比一直暴露在恒定低溫下能夠提高存活率，延長半致死時(shí)間。這一結(jié)論對(duì)于天敵昆蟲的長期低溫貯存有著非常重要的實(shí)踐意義。
　　 3.在實(shí)驗(yàn)室條件下研究了冷馴化反應(yīng)對(duì)異色瓢蟲生存與

7、生殖的影響，并對(duì)其生理機(jī)制進(jìn)行了探討，結(jié)果表明:
　　 （1）適度的冷馴化可以提高成蟲的低溫抵抗能力，在5℃下誘導(dǎo)3 d、5 d，低溫存活率由46％（未進(jìn)行馴化）分別提高至60％和67％。但是這種積極的效應(yīng)并非是長時(shí)間存在的，將成蟲轉(zhuǎn)移至25℃下7 d后就消失。冷馴化誘導(dǎo)成蟲SCP、體內(nèi)含水量與脂肪含量均呈下降趨勢(shì)，短時(shí)間（5 d和10 d）的馴化不能使SCP明顯降低，但可以使含水量和脂肪含量顯著下降。
　　 （2)冷馴

8、化誘導(dǎo)耐寒性的增加是以生殖損害為代價(jià)的，而且這種可塑性反應(yīng)會(huì)延伸到下一代，還會(huì)影響后代的適合度。冷馴化使雌蟲產(chǎn)卵前期延長，產(chǎn)卵量下降。雖然冷馴化對(duì)后代的發(fā)育歷期沒有明顯的影響，但是完成發(fā)育的成蟲壽命縮短，生殖力下降。且后代種群生命參數(shù)內(nèi)稟增長率（r）、周限增長率（λ）、凈生殖力（R0）和年齡特征存活率（lx）均降低，但是后代雌蟲所占比例升高。
　　 （3)冷馴化誘導(dǎo)成蟲體內(nèi)酶系統(tǒng)做出適應(yīng)性改變，兩種細(xì)胞保護(hù)酶SOD與CAT酶活性

9、升高，而與新陳代謝有關(guān)的LDH及Na+K+-ATP酶活性卻降低。此外，冷馴化還能使成蟲體內(nèi)積累抗凍保護(hù)物質(zhì)（葡萄糖、甘露醇、山梨醇和海藻糖），其中增加量最大的為葡萄糖，其次是甘露醇，山梨醇和海藻糖也有所增加，但增加量較低。
　　 4.對(duì)異色瓢蟲自然種群耐寒能力的季節(jié)性變化及其越冬聚集行為對(duì)能量代謝的影響研究表明:
　　 （1）自然種群的耐寒能力呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化。越冬種群成蟲的低溫存活能力顯著高于夏季種群和越冬后種群成

10、蟲的存活力，但是冷馴化（5℃/5 d）可以明顯提高夏季成蟲的低溫存活力。越冬期間自然種群成蟲的SCP和體內(nèi)含水量均顯著降低，而體內(nèi)總脂肪含量在越冬開始就達(dá)到最高。
　　 （2）越冬期間異色瓢成蟲聚集行為尤為顯著，本研究測(cè)定了不同聚集度下越冬成蟲的呼吸量，并計(jì)算得到各聚集度下成蟲的呼吸速率（Rr）及能量代謝速率（Rm），結(jié)果表明：越冬成蟲的Rr和Rm值與聚集度之間呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)，即隨著聚集度的增加,越冬成蟲的呼吸速率及能量代謝速