稻水象甲入侵的低溫適應性及生理機制

《稻水象甲入侵的低溫適應性及生理機制》是依託吉林大學，由張炬紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：稻水象甲入侵的低溫適應性及生理機制
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張炬紅
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

稻水象甲是一種嚴重危害水稻的世界性檢疫害蟲，國際自然保護聯盟已將其列為全球100種最具威脅的外來入侵生物之一，我國也將之列為糧食作物上重點治理的檢疫性害蟲之一。隨著稻水象甲的南侵北擴，已入侵到我國包括東北三省在內的16個省市，且有繼續蔓延的趨勢，對我國的水稻生產和糧食安全造成了嚴重影響。稻水象甲耐寒能力較強，在北方寒冷的冬季能夠安全過冬。低溫對昆蟲的生長發育是不利的，昆蟲在長期的進化中形成了一系列的適應性對策，但是稻水象甲採取哪些行為和生理對策來適應低溫目前還未明確。本項目在前期研究的基礎上，通過田間系統調查和室外模擬實驗明確稻水象甲對低溫適應的行為對策，同時分析溫度對其越冬行為的影響；採用氣譜或液譜、胺基酸自動分析儀等測定方法分析了稻水象甲體內抗寒物質隨溫度變化的變化規律，明確其生理抗寒策略，解析溫度對抗寒物質合成或轉化的影響，這一研究將為稻水象甲的入侵擴散、預測預報及防治研究奠定基礎。

結題摘要

稻水象甲是一種嚴重危害水稻的世界性檢疫害蟲，國際自然保護聯盟已將其列為全球100種最具威脅的外來入侵生物之一，我國也將之列為糧食作物上重點治理的檢疫性害蟲之一。隨著稻水象甲的南侵北擴，已入侵到我國包括東北三省在內的16個省市，且有繼續蔓延的趨勢，對我國的水稻生產和糧食安全造成了嚴重影響。稻水象甲耐寒能力較強，在北方寒冷的冬季能夠安全過冬。低溫對昆蟲的生長發育是不利的，昆蟲在長期的進化中形成了一系列的適應性對策，但是稻水象甲採取哪些行為和生理對策來適應低溫目前還未明確。本項目在前期研究的基礎上，通過田間系統調查和室外模擬實驗明確稻水象甲對低溫適應的行為對策，同時分析溫度對其越冬行為的影響；採用氣譜或液譜、胺基酸自動分析儀等測定方法分析了稻水象甲體內抗寒物質隨溫度變化的變化規律，明確其生理抗寒策略，解析溫度對抗寒物質合成或轉化的影響，這一研究將為稻水象甲的入侵擴散、預測預報及防治研究奠定基礎。研究結果表明，稻水象甲在長春地區主要在稻田周圍向陽地帶的田埂土壤中群集越冬，草皮下的土壤中居多。通過用不同溫度處理稻水象甲越冬成蟲發現，在4℃、0℃和-20℃的處理下，隨著時間的延長，死亡率增加。稻水象甲成蟲無法適應-20℃的低溫，處理1h後死亡率達到96.7%，處理3h後全部死亡。對4℃和0℃的低溫具有一定的適應能力，處理24h的死亡率達到30%左右。通過測定不同溫度處理的稻水象甲成蟲體內水分、糖原、蛋白質含量發現，稻水象甲通過降低體內水分含量，增加糖原和水溶性蛋白含量來適應低溫。通過測定不同地理種群和不同季節稻水象甲成蟲體內海藻糖、山梨醇、甘油和葡萄糖等含量的變化進一步證明了稻水象甲的抗寒生理機制是通過增加體內海藻糖、山梨醇、甘油和葡萄糖等小分子物質含量，降低體內水分含量來適應外界的低溫。研究表明，快速冷馴化可以提高一些昆蟲對低溫的適應能力，通過測定在0℃下冷馴化4h後稻水象甲成蟲在-8℃死亡率和體內抗寒物質變化，結果表明，0℃下的快速冷馴化可以顯著提高成蟲在-8℃的存活率，體內的抗寒物質也出現了顯著的增高。通過以上結果，本研究明確了稻水象甲對低溫適應的策略和生理機制以及快速冷馴化對稻水象甲抗寒能力的影響，為稻水象甲種群入侵的生態學適應、種群擴張機制及防治研究提供了理論基礎。