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关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行科学研究所取得的成 果。对在论文研究期间给予指导、帮助和做出重要贡献的个人或集体,均在 文中明确说明。本声明的法律责任由奉人承担。 本人完全了解山东农业人学有关保留和使用学位论文的规定,同意学校 保留和按要求向国家有关部门或机构送交论文纸质本和电子版,允许论文被 查阅和借阅。本人授权山东农业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索,可以采j _ j 影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇 编本学何论文。 保密论文在解密后应遵守此规定。 沦文作者签名时覆匆 铷签名:钧蠓 丌 划:j z 61 垣 山东农业大学硕士学位论文 中文摘要 大草蛉c h r y s o p a p a l l e n s ( r a m b u r ) 是蚜虫、叶螨、鳞翅目卵及低龄幼 虫等多种农林害虫的重要天敌,是害虫生物防治中极具应用价值的一种天 敌昆虫。该虫以预蛹进行兼性滞育越冬,本文首次较系统地研究了大草蛉 滞育的有关特性,初步研究了滞育预蛹的耐寒性。研究结果如下: 1 大草蛉滞育的诱导特性 研究表明,大草蛉属短日照滞育型昆虫,在短光照条件下饲养获得的 预蛹进入滞育状态。诱导大草蛉预蛹滞育的敏感虫态是2 龄幼虫期,只有 当2 龄幼虫期处于短光照条件下时才能进入滞育状态。1 龄和3 龄幼虫期 的短光照经历对预蛹滞育的形成具有促进作用。在1 8 c 、2 0 1 2 和2 2 条 件下诱导大草蛉预蛹滞育的临界光周期分别处于1 2 l 一1 2 d 和1 3 5 l l o 5 d 、1 1 l 一1 3 d 和1 2 l 一1 2 d 、1 0 5 l 一1 3 5 d 和i l l 一1 3 d 之间。 影响大草蛉预蛹滞育的主要因素为光周期和温度,光周期对滞育的诱 导起决定性作用,温度对预蛹滞育率的形成有重要的调节作用。光周期对 幼虫历期有一定的影响,特别对2 龄幼虫期的影响比较明显,在短光照条 件下2 龄幼虫的历期有延长的趋势。幼虫期的光周期条件影响预蛹的重 量,滞育预蛹的重量显著高于非滞育预蛹。幼虫期饲以不同种类蚜虫,大 草蛉的预蛹重和滞育率均存在显著差异,初步反应了食物质量对滞育的调 节作用。 2 大草蛉的滞育发育特性 在大草蛉滞育发育期间,温度是调节预蛹滞育发育的重要因素,滞育 预蛹的发育速度与温度之间存在着线性相关关系,大草蛉滞育预蛹的解除 并不依赖于冬季低温的活化,相反,高温对滞育的发育有明显的促进作用。 不同低温处理对大草蛉滞育发育的作用有显著差异,l o 的低温处理使大 草蛉在较短的时间内完成滞育发育过程。滞育发育期问的光周期状况对滞 育发育不再产生显著影响。泰安地区大草蛉第四代预蛹和少数第五代预蛹 共同组成预蛹滞育越冬种群。 大草蛉滞育特性的研究 诱导预蛹滞育的不同光周期对预蛹的滞育深度具有不问的作用,在接 近临界光周期的短光照诱导滞育预蛹的滞育深度明显要比更短的光照所 诱导的预蛹滞育深度浅;幼虫期的温度状况对滞育发育有一定的影响,幼 虫期所处的温度较低时,预蛹的滞育深度较深,滞育发育相对较慢,随着 温度的升高,预蛹的滞育深度变浅,滞育发育逐渐加快。 3 大草蛉滞育后成虫的生物学特性 滞育结束后,温度是调节大草蛉生长发育的主要因素,温度对大草蛉 滞育后成虫的生物学特性具有明显的影响,滞育后雌、雄虫寿命随温度降 低而延长,不同温度下总产卵量无显著差异,但平均产卵量差异显著,呈 现出随温度下降平均产卵量降低的趋势。光周期对大草蛉滞育后成虫生物 学特性没有明显影响。 滞育持续期长短对大草蛉滞育后成虫生物学的特性有较大影响,滞育 持续期约1 5 0 d 和1 7 0 d 滞育后大草蛉的寿命和生殖力与非滞育个体的寿命 和生殖力相似,但是当滞育持续期延长至约2 1 0 d 滞育后大草蛉的寿命和 生殖力又呈现出下降的趋势。 4 大草蛉滞育预蛹的耐寒性 大草蛉不同发育阶段过冷却点( s c p ) 和结冰点( f p ) 的测定结果表明, 各发育阶段过冷却点和结冰点以预蛹的最低,分别为一l i 5 4 1 9 5 和 一5 3 l 1 3 5 ;成虫的最高,分别为一9 4 5 1 9 3 和一3 8 7 1 7 3 。 对比滞育种群和非滞育种群抗寒能力的研究结果表明,滞育预蛹的抗寒能 力显著高于非滞育预蛹的,低温驯化能够增强预蛹的抗寒能力。 对大草蛉滞育预蛹体内含水量、过冷却点和结冰点及总脂肪含量的测 定结果表明,大草蛉滞育预蛹的抗寒能力呈现出先增强后减弱的变化趋 势,即在滞育发育前期抗寒能力逐渐增强,在滞育发育后期逐渐减弱。 关键词: 大草蛉;预蛹滞育;滞育诱导;滞育解除;滞育发育;敏感虫态;过 冷却点;结冰点:耐寒性 2 山东农业大学硕士学位论文 a b s t r a c t c h a r a c t e r i s t i c so fp r e p u p a id i a p a u s eo fc h r y s o p a p a l l e n s ( r a m b u r ) t h e l a c e w i n g ,c h r y s o p ap a l l e n s ( r a m b u r ) ,i s a l li m p o r t a n tn a t a r a le n e m ya t t a c k i n g a g r i c u l t u r a la n df o r e s t r yp e s t sl i k ea p h i d s ,m i t e sa n de g g s ,y o u n gl a r v a eo fl c p i d o p t e r o u s i n s e c t s ,a n di sag o o db i o l o g i c a lc o n t r o la g e n t i to v e r w i n t e r sa sd i a p a u s i n gp r e p u p a e , t h i sp a p e rm a i n l yd e a l ti nd e t a i l sw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so fp r q d u p a ld i a p a u s eo fc h p a l l e n s t h em a i nr e s u l t sw e r es u n 嘣z c da sf o l l o w s 1 t h e c h a r a c t e r i s t i c so f d i a p a u s e i n d u c t i o n o f c h r y s o p a p a t l e n s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tp r e p u p a ld i a p a u s oo fc h p a l l e n sw a si n d u c e db yt h e s h o r t - d a yp h o t n p c r i o d s , p r e p u p a ed e v e l o p e dw i t h o u tt h a p a u s eu n d e rl o n g - d a yc o n d i t i o n s a n de n t e r e dd i a p a n s eu n d e rs h o r t - d a yc o n d i t i o n s t h es e c o n di n s t a rl a r v a ew a st h e u p p e r m o s ts e n s i t i v es t a g ef o rp r e p u p a l d i a p a u s ei n d u c t i o n , p r e p u p a ec o u l dg oi n t o t h a p a u s eo n l yw h e nt h es e c o n dm s t a rl a a es t a g ew a su n d e rd i a p a u s e - i n d u c i n gs h o r t - d a y p h o t o p c r i n d s d i a p a u s ei n c i d e n c eb e c a m eh i g h e rw h e nt h ef i r s ta n dt h i r di n s t a rl a r v a e a l s oe x p e r i e n c e dt h es h o r t - d a yc o n d i t i o n s t h ec r i t i c a l p h o t o p e r i o d sf o ri t sd i a p a u s e i n d u c t i o na t1 8 1 2 、2 0 a n d2 2 w e r eb e t w e e n1 2 l 1 2 da n d1 3 5 l l o 5 d 、b e t w e e n i l l 1 3 da n d l 2 l 一1 2 d 、b e 撕e 1 0 5 l 一1 3 5 da n d1 1 l 一1 3 d r e s p e c t i v e l y p h o t o p e f i o da n dt e m p e r a t u r ew e l em a r ef a c t o r st h a ta f f e c t e dt h ep i q m p a ld i a p a u s e o f c h p a l l e n s ,a n dt h e p h o t o p e r i o d w a s t h e k e y f a c t o r a n d t e m p e r a t u r ec o u l d m o d i f y t h e d i a p a o - i n d u c i n ge f f e c t so fp h o t o p c n o d e f f e c t so ft h et h f f 目e n tp h o t o p e r i o d so nt h e l a r v a ld u r a t i o na n dp r e p u a lw e i g h to fc h p a l l e n sw e r ea l s oi n v e s t i g a t e d t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h es e c o n di m t a rl a l w a es t a g ew a se x t e n d e du n d e rt h es h o r t - d a yp h o t o p c n o d s t h ew e i g h to fd i a p a u s op r e p u p a ed e v d o p e du n d e rt h ed i a p a u s e i n d u c m gs h o r t - d a y c o n d i t i o n sw a ss i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h a to ft h en o n - d i a p a u s ep r e p u p a eu n d e rt h e l o n g - d a yo rs h o r t - d a yc o n d i t i o n s t h es i g n i f i c a n td i f f e r e n c e si nt h ep r e p u p a lw e i g h ta n d d i a p a u s em t ea f t e rt h el a r v a er e a r e dw i t ht h f f e r e n ta p h i d ss p e c i e si n d i c a t e dt h a tt h ef o o d q u a l i t ye a t e ni nt h el a r v a ls t a g ea l s oc o u l dr e g u l a t et h ep r e p u p a ld i a p a u s e 2 t h ec h a r a c t e r i s t i c s o f d i a p a u s e d e v e l o p m e n t o f c h r y s o p a p a l l e n s 大草蛉滞育特性的研究 t e n 中e r a t u r ew a st h ei m p o r t a n tf i c t o rt h a tr e g u l a t e dt h ed i a p a u s ed e v e l o p m e n ta n d t h e r ew a sal i n e a rr e l a t i o nb e t w e e nt h ed i a p a u s ed e v e l o p m e n t a lr a t ea n dt h et e m p e r a t u r e d u r i n gt h ep r e p u p a ld i a p a u s ep e r i o d s t h et e r m i n a t i o no fp r e p u p a ld i a p a u s ed i d n tn e e d t h ea c t i v a t i o no ft h el o wt e m p e r a t u r e ,b u tt h et r e a t m e n to fd i f f e r e n tl o wt e m p e r a t u r eh a d s i g n i f i c a n te f f e c t s0 nt h el a c e w i n gd i a p a u s ed e v e l o p m e n ta n d t h ed i a p a u s ed e v e l o p m e n t a l r a t ew a st h ef a s t e s ta tt h et e m p e r a t u r eo fi o cc o m p a r e dw i t ht h et e x t u r e o f o c ,5 c 1 5 c p h o t o p e r i o dh a dn os i g n i f i c a n te f f e c to nd i a p a u s ed e v e l o p m e n td u r i n gt h ed i a p a u s e p 日i n d s t h ed i f f e r e n ts h o r tp h o t o p e r i o d si n d u c i n gd i a p a u s eh a dd i f f e r a n te f f e c t s0 1 1t h e p r e p u p a ld i a p a u s ei n t e n s i t y :, a n dt h ed i a p a u s ei n t e n s i t yi n d u c e db yt h ep h o t o p e r i o d sn e a r t h ec r i t i c a l p h o t o p e r i n dw c t e w e a k e rt h a nt h a ti n d u c e db yt h es h o r t e rp h o t o p e r i n d s , t e m p e r a t u r et h a tt h e i a f v a e e x p e r i e n c e da l s oh a do b v i o u se f f e c t so nt h ed i a p a l l s e d e v e l o p m e n t l o wt e m p e r a t u r ec o u l dl l l a k et h ep r e p u p a ld i a p a u s em u c hf n o i n t e n s i t y a n dt h ed e v e l o p m e n tr a t es l o w e rt h a nh i 【g ht e n “g m x a t u r e 3t h ea d u rb i o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c sa r e rt h ee n do fd i a p a u s ed e v e l o p m e n to f c h r y s o p a p a l l e n s t e m p e r t u r ew a sa l s ot h e m a u lr e g u l a t o ro f t h ed e v e l o p m e n ta f t e rt h ee n do f d i a p a n s e d e v e l o p m e n to fc h r y s o p ap a l l e n s t h el o n g e v i t yo ft h ea d u l t sa n dt h ed a i l ye g g p r o d u c t i o na tt h eh i 曲t e m p e r a t u r ew e r es i g n i f i c a n t l yl o n g e ra n dm o l et h a nt h a ta tt h el o w t e m p e l a t u r e h o w e v e rt h et e x t u r eh a dn oe f f e c t s t h et o t a le g gp r o d u c t i o n t h e r e w e r en o td b v i o u se f f e c t so f p h o t o p e r i n do nt h ea d u l tb i o l o g ya f t e rt h ee n do f t h ed i a p a u s c d e v e l o p m e n t d i a p a u s ed u r a t i o nu n d e rt h ed i f f e r e n tt e m p e r a t u r e sh a ds i g n i f i c a n te f f e c t so nt h e a d u l tb i o l o g y t h e r ew e r en os i g u i f i e a me f f e c t so nt h ef e c u n d i t ya n dl o n g e v i t yo ft h e a d u l t sw h e nt h e d i a p a u s e d u r a t i o nw e r e1 5 0 da n d1 7 0 dc o m p a r e dw i t l i t h a to f n o n - d i a p a u s ed u r a t i o ne x p e r i e n c e t h ef e c u n d i t ya n dl o n g e v i t yw e r et h el o w e s ta n d s h o r t e s tw h e nt h ed i a p a u s ed u r a t i o nw a sa b o u t2 1 0 d 4 t h ec o l d - h a r d i n e s s o f t h e d i a p a u s e p r e p a p a e o f c h r y s o p a p a l t e n s t h es u p e r c o o l i n gp o i n t ( s c p ) a n d f r e e z i n g p o i n t ( f p ) o f t h ed i f f e r e n t d e v e l o p m e n t a l 4 山东农业大学硕士学位论文 s t a g e so fc h r y s o p ap a l l e n sw i n v e s t i g a t e d t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h es c p a n df p o f p r c p u p a ew a st h el o w e s t , w h i c hw e r e 1 1 5 4 士1 9 5 ca n d 一5 3 1 士1 3 5 c ,a n dt h es c p a n d f p o f a d u l t s w a s t h eh i 【g h e s t w h i c h w e f e 9 4 5 士1 ,9 3 ca n d - 3 8 7 a :1 7 3 c c o m p a r e d c o l d - h a r d i n e s sa b i l i t yb e t w e e nd i a p a n s i n gp r e p u p a ea n dn o n - d i a p a u s i n gp r e p u p a eo fc h p a l l e n ss h o w e dt h a t 扯c o l dh a r d i n e s sa b i l i t yo fd i a p a u s i n gp r e p u p a ew a ss i g n i f i c a n t l y h i g h e rt h a nt h a to f n o n - d i a p a u s i n gp r e p u p a e e x p e r i m e n t s w l 口 ec o n d u c t e dt oe x a m i n et h ew a t e t , t h es u p e r c o o l i n g p o i n t ( s c p ) m a df i c e z i n gp o i n t ( f p ) 。a n dt h et o t a l f a tc o n t e n to ft h ed i a p a u s i n gp r e p u p n e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec o l dh a r d i n e s so f t h ed i a p a n s i n gp r e p u p a eg r a d u a l l ys t r e n g t h e n e d d u r i n g t h ep r c - d i a p a u s i n gd e v e l o p m e n ta n dw e a k e n e dd u r i n gt h el a t ed i a p a u s i n g d e v e l o p m e n t k e yw o r d s : c h r y s o p a p a l l e n s :p r e p u p a ld i a p a u s e ;d i a p a u s ci n d u c t i o n ;d i a p a u s e t e 玎柚j i l a 虹o n : d i a p a u s ed e v e l o p m e n t ;s e n s i t i v es t a g e ;s u p e r c o o l i n gp o i n t ;f r e e z i n gp o i n t ;c o l d h a r d i n e s s 5 大草蛉滞育特性的研究 第一部分文献综述和本研究的立题依据 第一章昆虫滞育的研究进展 昆虫属于变温动物,其生命活动受环境条件的制约,自然界中周期性 变化的高温、低温、干旱和食物的缺乏等都直接影响其正常生活,同时也 威胁昆虫种和个体的生命维持。昆虫的滞育现象就是昆虫对这些周期性出 现的不利环境条件的不断适应和选择的结果,是昆虫适应环境的重要生理 生态对策( t a u b e r 倒a 1 ,1 9 8 6 ) 。滞育不仅在昆虫的种系发生及进化上有 重要意义( 苏天运等,1 9 9 5 ) ,而且对昆虫种群的生存和发展具有积极的意 义:一是使昆虫能忍耐恶劣的环境条件,度过不利季节,维持种和个体的 生存:二是使昆虫群体发育整齐,增强雌雄个体间交配的机会,以利产生 更多的后代,保证种的繁衍( t a u b e re ta l ,1 9 8 6 ;d a n k s ,1 9 8 7 ;x u ee ta l , 1 9 9 3 ) ;三是在年生活史中表现出相对稳定的生境适应形式,使活动阶段 和可利用的食物资源供给协调一致( 孙绪艮等,1 9 9 4 ;刘惠霞等,1 9 9 8 ; 徐卫华,1 9 9 9 ) 。d a n i l e v s k y ( 1 9 6 5 ) 认为“滞育的生理生态特性是构成昆 虫整个生活史的基础”。对昆虫滞育的研究,方面有助于了解昆虫的生 物学特性、发生动态等,提高害虫防治效率和益虫资源利用效率;另一方 面有助于加深对生物发育调控的认识,窥探昆虫对环境适应和进化的途 径。因此,滞育及滞育机理研究一直是昆虫学研究的一个重要领域。 1 昆虫滞育的概念 滞育现象在不同的昆虫种群中表现出很大差别,所以很难给滞育下一 个精确的定义( d ek o r t ,1 9 9 0 ) 。滞育的涵义是随着人们对不同种类昆虫 滞育的研究而逐渐较为明确的。 滞育这一术语最早出现是在胚胎学中,1 8 9 3 年w h e e l e r 首先将滞育 “d i a p a u s e ”用于描述胚胎发生过程中出现的一个静止期,接着被一些学 者改用于描述昆虫发育过程中任何阶段被抑制生长、发育或者生殖的状态 ( h e n n e g u y ,1 9 9 4 ) 。此后,滞育的这一意义继续在昆虫学沿用,在某些 方面还扩展到用于描述每一种昆虫的发育停顿现象,统称为滞育。 山东农业大学硕士学位论文 s h e l f o r d ( 1 9 2 9 ) 认为此概念局限于发育或活动是“自发地”休止,而直接 由不良环境条件的抑制作用引起的生长中断则应为休眠“d o r m a n c y ”。至 此,滞育的现代概念基本形成,所谓滞育,指的是一种停止发育的生理状 态,有利于有机体在不利的环境中生存,是昆虫生活史中选择性的发育过 程( d i e k s o n ,1 9 4 9 ) 。当有机体进入滞育后,不论外界环境条件如何变化, 它都将在一定时期内保持滞育状态。l a v e m e a u 等( 1 9 8 6 ) 将滞育描述为, 当昆虫面临不利甚至是极其恶劣的环境时,通过遗传手段所采取的一种预 定的生存策略。从而在遗传水平上对前者的定义作了补充和完整。 鉴于此,可将滞育定义为昆虫长期适应不良环境而形成的种的遗传 性,在自然条件下,当不良环境到来之前,生理上已经有所准备,即进入 滞育。一旦进入滞育必需经过一定的物理或化学刺激,否则即使恢复到适 宜环境也不能恢复生长发育( 牟吉元等,1 9 9 6 ) 。 对大多数已研究的昆虫种类,滞育是协调其生活史与环境的季节性变 化同步性的最重要手段。根据目前对昆虫滞育的研究,滞育的过程以其发 育进度的特点可以归纳为以下四个连续的时期( t a u b e r e t a ,1 9 8 6 ) : ( 1 ) 滞育前准备期。主要包括三个基本特征:一是昆虫通过调节生长 和繁殖以保证滞育虫态在季节性的恶劣条件到来之前发育完成,同时伴随 着进行滞育前的准备过程;二是进行代谢物质的积累,这些物质是昆虫休 眠过程和休眠以后所必需的;三是形态和行为方面的调节,这些调节可使 滞育昆虫进入休眠场所和在休眠过程中通过各种形式进行自我保护。滞育 前期昆虫的发育和行为上的改变可发生在滞育虫态之前很长的时间,它们 是受先于季节变化的特征刺激因子的刺激,从而使昆虫在变态过程中的某 一特定时间进行发育。滞育前期的这些变化对昆虫滞育的成功诱导起着关 键的作用。 ( 2 ) 滞育的诱导和强化期。经过滞育前的准备期后,昆虫接着进入滞 育完全诱导和强化期。这一时期不同的昆虫种类在其行为、生理和表现型 等变化上具有不同的特点,但滞育的强化作用可从代谢能力的变化上表现 出来,在多数情况下,代谢活动和行为上的相对快速减弱是滞育强化的标 志。在滞育的强化期问,不同的环境因素的效应并不相同,滞育症候群的 7 大草蛉滞育特性的研究 完全表达是不同的内外因素综合作用的结果。 ( 3 ) 滞育的维持和终止期。在滞育的诱导和强化期之后,接着就是滞 育的维持期。滞育的深度是种的特性,它受在滞育前期、滞育诱导和强化 期环境条件的调节。滞育一旦形成后,滞育持续期的长短因滞育的深度和 维持滞育条件的影响而不同,同时受到解除滞育的特殊刺激因子的影响。 在自然界,滞育可由一个或多个因子来维持,其中最为普遍的维持反应就 是对光周期和温度的反应。在滞育过程中,昆虫对维持滞育的因子的敏感 性有的是逐渐下降,有的是快速下降,无论以怎样的方式,导致滞育结束 的这个过程都称为滞育发育过程。滞育的逐步解除有的不需要特殊刺激因 子的作用,有的则需要特殊解除滞育的因子的刺激,滞育的解除需要或不 需要特殊的刺激因子是种的特性决定的,在物候学上它具有较大的意义。 ( 4 ) 滞育后的休眠期。由滞育状态到非滞育状态的休眠期是一个渐进 的过程,它既包括了滞育不同症候群的消失,也包括生长发育的恢复从而 出现下一个虫态或者开始产卵。这一时期是在滞育结束后即当特殊刺激因 子不再阻止昆虫生长河发育,并且稳定和其他因子已经恢复到菲滞育时期 的水平时开始的。在滞育后的休眠期,昆虫发育的启动直接依赖于当时的 主要环境条件,而且通常在发育启动之前昆虫处于滞育后的静息期。昆虫 在结束滞育后但环境温度还低于发育起点时,普遍都存在这样一个静息 期,所以此时昆虫仍然保持着滞育的一些特征和发育受到抑制,但昆虫此 时已经重新获得了对适宜生长和繁殖的条件的快速反应能力。一旦适宜条 件出现,滞育的特征即可消失,昆虫以种的特有方式进行滞育后的发育, 当昆虫发育进入变态的另一个虫态时,滞育后的休眠期也就结束。 2 昆虫滞育的类型 昆虫滞育的类型划分方法有很多种,但就目前公认的划分方法,主要 有以下4 种。 ( 1 ) 按滞育专化性分类 根据滞育特性的不同,常将滞育分为兼性滞育和专性滞育两类。兼性 滞育通常指多化性昆虫,其滞育的诱导和解除是由光周期、温度的变化所 调控的:专性滞育则是针对一化性昆虫而言,其滞育出现在确定的诱导期 山东农业大学硕士学位论文 和特定的虫态,滞育的开始独立于环境( 华爱等,2 0 0 2 ) 。 ( 2 ) 按滞育季节分类 根据滞育发生的季节不同,将滞育分为冬滞育( w i n t e rd i a p a u s e ) 和夏 滞育( s u m m e r d i a p a u s e ) 。也可以称为冬眠( h i b e r n a t i o n ) 和夏蛰( a e s t i v a t i o n ) ( c u n n i n g h a m ,1 9 9 6 刘柱东等,2 0 0 2 ) 。 ( 3 ) 按滞育虫态分类 根据滞育时的虫态不同,可以把滞育分为胚胎( 卵) 滞育、幼虫滞育、 蛹滞育和成虫滞育( 张蕾,2 0 0 3 ) 。 ( 4 ) 按滞育的光周期反应分类 根据昆虫滞育诱导的光周期反应分为以下4 类( b e c k ,1 9 8 4 ) :第一类 是长日照反应( l o n g - d a yr e s p o n s e ) 类型,滞育仅出现在短日照条件下( 冬 季滞育类型) ,如苹果蠢蛾c y d i ap o m o n e l l a 冬季滞育( d i c k o n ,1 9 4 9 : p e t e r s o n ,1 9 6 8 :) ;第二类是短日照反应( s h o r t - d a yr e s p o n s e ) 类型,滞育 仅出现在长日照条件下( 夏季滞育类型) ,如尺蛾a b r a x a sm i r a n d a 夏季滞 育( m a s a k i ,1 9 5 7 ) ;第三类是短日照一长日照反应( s h o r t - d a y - l o n g - d a y r e s p o n s e ) 类型,滞育仅出现在一段介于短日照和长日照之问的光周期范围 内( 冬季滞育类型) ,如夜蛾h e l i o t h i sp i e n c t i g e r a 仅在1 2 2 5 h 范围内的 光照对滞育诱导才有效( c u l l e n ,1 9 7 8 ) ;第四类是长日照一短日照反应 ( l o n g 也y s h o r t - d a yr e s p o n s e ) 类型,除了一段较窄的中性日长之外,其 它日长均诱导了滞育,如黑纹粉蝶p i e r i sm e l e t e ,9 1 1 5 h 和1 3 5 1 4 h 的光照能诱导蛹进入滞育,而1 2 1 3 5 h 的光照则抑制了蛹滞育的发生 ( x a e ,1 9 9 7 ) 。 3 昆虫滞育与环境因子的关系 昆虫能感受外部环境条件的变化,采取相应的生活史对策,以适应 季节的变化,避免其种群在不利的环境条件下遭受毁灭。迁飞是昆虫对不 利环境条件空间上逃避的种策略,而滞育是昆虫时间上逃避不利环境条 件的策略( t a u b e r ,1 9 8 6 ;d a n k s ,1 9 8 7 ;王小平等,2 0 0 4 ) 。昆虫滞育的 发生受内部遗传因素和外部环境因素的综合调控,在昆虫生活的自然环境 中,影响昆虫滞育的主要环境因素有光周期、温度,食物、湿度和种群密 大草蛉滞育特性的研究 度,这些因素在不同的地理位置,对不同种类昆虫的滞育产生不同的效果。 3 1 光周期 自然界所有变化的物理因素中,光周期的变化最为规律,因此它是给 生物提供将来环境条件有关信息的最具可靠性的环境因子( b e c k ,1 9 8 0 ) 。 在已经研究的有关昆虫滞育反应的5 0 0 多种昆虫中,绝大多数种类的滞育 与光周期有密切的关系( t a u b e re t 以,1 9 8 6 ;d a n k s ,1 9 8 7 :n i s h i z u k a , 1 9 9 8 ) 。昆虫对光周期的反应在滞育前期、滞育的诱导、维持和最后的解 除过程中都经历了很大的动态变化,不同种类的昆虫在滞育过程中对光周 期的反应表现出很大的差异:有些种类如a r g a sa r b o y e u $ ( b e l o z e r o v ,1 9 8 2 ) 和金眼草蛉c h r y s o p ao c u l a t a ( t a u b e re t 以,1 9 8 6 ) 在滞育诱导完成后不久 就失去了对光周期的敏感性;有些种类如欧洲玉米螟o s t r i n i a n u b i l a l m ( m c l e o de ta 1 ,1 9 6 3 ) 和普通草蛉c h r y s o p ac a r n e a ( t a u b e re ta l , 1 9 7 3 ) 在滞育过程中逐渐失去对光周期的敏感性;还有一些种类在整个滞 育过程中,甚至在解除滞育后一直保持着对光周期的敏感性,如豆缘蝽 r i p t o r t u sc l a v a t u s ( n t t m a t a & h i d a k a ,19 8 2 ) 和蝗虫o e d i p o d am i n i a t a ( p e n e r b r o z a ,1 9 7 1 ) 。 在实验条件下,通过测定昆虫在不同光周期下的反应曲线和临界光 周期,对了解昆虫对光周期的反应起了很大的作用。不同种类的昆虫临界 光周期不同,但针对某一种昆虫,其滞育过程中对光周期的反应表现出种 的特点,如有些昆虫滞育的维持时问低于临界光周期的光照时数的长短呈 一定的数量关系,t a u b e r & t a u b e r ( 1 9 7 3 ) 对普通草蛉滞育的研究发现,秋 季滞育的草蛉,在低于临界光周期的光照时数越短,其维持滞育的时间越 长,两者呈反比数量关系;有些昆虫滞育维持的时间与低于临界光周期的 光照时数长短则无相关性,甚至维持滞育的临界光周期在秋季和冬季没有 什么变化或变化很小,只是最后在春季对解除滞育的光周期产生反应 ( b u t t e r f i e l d ,1 9 7 6 ;o b r y c k i & t a u b e r ,1 9 7 9 ;t a n a k a ,1 9 8 3 ) 。 3 2 温度 自然界温度的季节形变化是有规律的,昆虫在长期的进化中形成了许 多利用温度的季节性变化来调节其生活史的反应形式,所以,温度是仅次 1 0 山东农业大学硕士学位论文 于光周期影响昆虫滞育的重要因素。 有些昆虫,特别是位于赤道附近和生活在地下的种类,温度是主要的 滞育诱导因子。如一种蝇p o e c i l o m e t o p a p u n c t i p e n n i s 的赤道种群的幼虫和 蛹在2 0 。c 条件下饲养不会产生滞育,当温度为1 8 时,一些蛹进入滞育 状态,并且随着温度的降低,滞育比例提高( t a u b e re ta l ,1 9 8 6 ) 。而对 一些地下昆虫如一种金龟甲a n o m a l a c u p r e a ( f u j i y a m a & t a k a h a s h i ,1 9 7 7 ) 和一些热带或亚热带的昆虫如北非蛴螬p o g o n u sc h a l c e u s ( p a a r m a n n ,1 9 7 9 ) 的夏季冬季滞育的诱导和维持是由温度控制的,在这种情况下,低温是滞 育解除的重要条件。在以上昆虫的滞育过程中,温度起着特征刺激因子的 作用,而不是发育速率的控制因子,它在季节变化之前就诱导昆虫滞育。 在多数情况下,特别是温带地区的昆虫,温度是光周期反应的调节因素, 当光周期对昆虫滞育的诱导和解除起主要作用时,影响这种作用的温度上 限和下限都可以测定,此外,温度还能够调节昆虫的临界光周期。所以, 光周期敏感虫态所经历的温度极大地影响昆虫滞育的启动、诱导和深度。 在诱导滞育的光周期出现与滞育开始表达期间,昆虫所经历的温度 条件对光周期的滞育诱导起着修饰作用,即在滞育诱导的初期,温度能够 加强或减弱诸如滞育的深度或维持时间、抗寒水平和滞育昆虫体色的强弱 等不同滞育症候群的表达。通常情况下,温度对夏季滞育的昆虫起着非常 重要的作用。即使在温带地区,滞育的维持对温度的依赖程度有很大的差 异,有些昆虫表现出较强的依赖性,在滞育过程中对温度的反应复杂:有 些昆虫则受到光周期、温度和其它因素的交互作用,在滞育的维持过程中, 这些因素同时或先后起作用。 对于温度维持的冬季滞育,滞育发育的温度反应曲线通常较低,这 样有利于发育的各种环境条件不致使正常发育得以恢复。随着秋季温度的 降低,滞育发育开始启动,通常在初冬,当温度降到不能满足昆虫的生长 发育时,昆虫的温度反应又恢复到非滞育水平。此时低温能够阻止昆虫的 发育并抑制滞育症候群的表达。此外,滞育发育期间的低温还能够降低对 滞育后发育所必需的营养物质的消耗。 大草蛉滞育特性的研究 3 3 其它环境因素 一些研究表明,食物、种群密度和湿度对昆虫的季节性发生也有重 要的作用,由于它们在自然界中或多或少呈现出规律性的季节变化,从而 可以成为标识季节变化的特征刺激因子,昆虫在适应中,也就不同程度地 利用这些因素来调节其生活史中的滞育现象。 对大多数昆虫而言,食物是作为光周期和温度反应的调节因子影响 到滞育。食物对滞育的影响主要体现在以下三个方面:一是食物作为滞育 的主要调节因子。温带地区,普通苹蛉c h r y s o p ac a r n e a 的m o h a v e 亚种 ( t a u b e r & t a u b e r ,1 9 7 3 ) 夏季滞育的产生与其猎物种群数量直接相关,当 猎物熟练缺乏时,就进入滞育状态:二是食物作为滞育的辅助调节因子。 食物的老化程度( h a r e ,1 9 8 3 ) 和食物中某些成分的含量等能够影响滞育的 产生的维持;三是食物作为影响滞育后发育的因子。许多以成虫和幼虫进 行滞育的昆虫,食物对滞育后的发育具有较大的促进作用( t a u b e r & t a u b e r ,1 9 8 6 ) 。 昆虫种群密度对昆虫滞育的影响,很难与因食物质量或数量的降低 对昆虫滞育的影响区别开来,尽管如此,许多研究表明昆虫种群密度影响 滞育,并且在大多数情况下,种群密度是影响滞育的因素之一。特别是对 一些仓库害虫和群聚性的昆虫,种群密度是控制昆虫滞育的决定因素。如 一种危害储藏期柠檬果肉的光裳夜蛾e p h e s t i ac a u t e l l a ,当幼虫的密度较 大时,很快进入滞育状态( h a g s t r t t m s i l h a e e k ,1 9 8 0 ) 。 湿度对昆虫滞育的作用机制目前还不很清楚,这方面的研究主要是 有关湿度对卵滞育的影响。通常在卵滞育过

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