《稻飛虱生理髮育與遷飛行為的磁回響機制研究》是陳法軍為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：稻飛虱生理髮育與遷飛行為的磁回響機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳法軍
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
地磁場除可避免地球生命受宇宙射線輻射影響外，還對地球生物生存與定向行為有重要作用。長期以來，農業遷飛性害蟲遠距離遷飛定向研究一直是昆蟲行為學和害蟲預測預報研究的重點。明確磁場變化對遷飛性害蟲生長發育與繁殖及其遷飛行為影響的生物學效應，闡明其生理髮育與遷飛行為的磁回響機制，有助於完善昆蟲磁發育生物學與遷飛行為學，並為害蟲預測預報服務。本研究以水稻重大遷飛性害蟲褐飛虱、白背飛虱和灰飛虱為研究對象，開展零磁場、偏轉磁場和梯度磁場對稻飛虱生長發育與繁殖的影響及其發育與繁殖調控的分子生物學機理研究；其次，開展磁場變化對稻飛虱遷飛行為的影響及其行為調控的分子生物學機理研究，並開展偏轉磁場下稻飛虱遷飛種群地磁定向行為驗證以及光誘導的稻飛虱種群遷飛行為節律研究，以明確稻飛虱遷飛行為的磁回響機制。最終，完善稻飛虱磁發育生物學和遷飛行為學研究，並服務於生產中稻飛虱遷飛種群預測預報及其稻田防控。
結題摘要
地磁場不是恆定不變的，而是隨時間和空間時刻變化。遷飛昆蟲多可進行遠距離遷飛，其遷出與遷入地間必然存在磁場變化。明確磁場變化對遷飛性害蟲生長發育與繁殖及其遷飛行為影響的生物學效應，闡明其生理髮育與遷飛行為的磁回響機制，有助於完善昆蟲磁發育生物學與遷飛行為學，並為遷飛害蟲預測預報服務。本項目以稻飛虱為模式昆蟲，人工模擬磁場強度變化：首先，開展了稻飛虱生理髮育和繁殖對磁場強度變化的磁回響表型研究，研究發現三種稻飛虱生理髮育和繁殖對磁場變化的回響存在種的特異性，但總體表現為磁場強度減弱引起若蟲發育變緩，成蟲體重降低，壽命延長和生殖力下降；其次，開展了稻飛虱遷飛行為對磁場變化的磁回響表型研究，研究發現磁場強度減弱可導致白背飛虱和褐飛虱短翅型比例升高，長翅成蟲趨光性總體增強，同時改變了長翅成蟲的飛行策略，即通過影響飛行速度和飛行時間最終影響稻飛虱飛行距離；之後，基於“磁顆粒介導的磁感受”假說，對褐飛虱體內磁性物質進行了定性、定量、定位探究，首次證實褐飛虱腹部存在主要成分為Fe3O4的內源性納米磁顆粒（粒徑50~450 nm），且長翅型成蟲體內含量多於短翅型，暗示該磁顆粒或與褐飛虱遷飛定向有關，為該假說提供了重要的實驗和物質基礎；最後，基於“隱花色素介導的基於自由基對的磁感受”假說，通過檢測與磁回響表型對應的磁回響關鍵基因的轉錄表達譜及進行RNAi功能驗證，發現磁感受關鍵基因隱花色素（CRY1，CRY2）及MagR，聯同保幼激素信號通路、蛻皮激素信號通路和激脂激素信號通路關鍵基因調控了稻飛虱生理髮育和繁殖以及遷飛行為的磁回響過程，基於此，本團隊首次提出了“基於隱花色素介導的激素信號轉導的磁回響”機理。本項目的完成一方面促進了“基於磁顆粒的磁感受”和“隱花色素介導的基於自由基對的磁感受”理論的發展；另一方面，將推動遷飛昆蟲發育磁生物學、遷飛磁生物學的相關係統研究，有望套用於遷飛害蟲田間為害的預測預報。
