植保研究法作业邓伟2015102068难点.docx

成 绩 南 京 农 业 大 学硕士研究生课程（论文）作业课程名称 植保研究法 考试时间 2016年7月 姓名学号 邓 伟 2015102068 所在学院 植物保护学院 指导老师 洪晓月 南京农业大学研究生院培养处印制目录1. 利用假说检验进行统计推断中如何理解P值的含义？在当前的统计分析中对P值存在哪些误解？012. 请简述昆虫种群生命表的研究方法，并结合文献阐述生命表方法在现今植保研究中有哪些实际应用？033. 以“鉴定并利用性信息素进行害虫防治”为题进行研究，请设计主要研究内容及技术路线。054. 经过长期的进化，寄生蜂发展出了很多手段寻找、攻击寄主昆虫并最终实现成功的寄生，而寄生昆虫也会防御或者抵制寄生蜂的寄生，任选一对寄生蜂-寄主昆虫组合，从协同进化的角度推测二者间关系的形成及进化途径。095. 简述基因干扰在昆虫学和害虫防治中的应用，以及存在的主要问题. 116. 庇护所（Refuge）和基因聚合（Pyramid）是目前进行Bt作物抗性治理的两种策略，请简述其延缓靶标害虫Bt抗性的原理。1311.利用假说检验进行统计推断中如何理解P值的含义？在当前的统计分析中对P值存在哪些误解？ 常规的假设检又称为临界值法，是根据检验统计量落入的区域作出是否拒绝原假设的决策，是推断统计中的一项重要内容，它是先对研究总体的参数作出某种假设，然后通过样本的观察来决定假设是否成立1。简单来说假设检验的基本思想是概率性质的反证法，为了检验原假设H0是否正确，先假定这个假设是正确的，看由此能推出什么结果。如果导致一个不合理的结果，则表明“假设H0为正确”是错误的，即假设H0不正确，因此要拒绝原假设H0；如果没有导致一个不合理现象的出现，则不能认为原假设H0不正确,因此不能拒绝原假设H02。假设检验理论的创立者Fisher在假设检验中首先提出了P值的概念。他认为假设检验是一种程序，人们依照这一程序可以对某一总体参数形成一种判断。换句话说，他认为假设检验是数据分析的一种形式，是人们在研究中加入的主观信息。P值其实就是按照抽样分布计算的一个概率值，这个值是根据检验统计量计算出来的。通过直接比较P值与给定的显著性水平a的大小就可以知道是否拒绝假设，显然这就代替了比较检验统计量的值与临界值的大小的方法。如果原假设为真，P 值是抽样分布中大于或小于样本统计量的概率3。P 值有多个优缺点：优点有：第一，P值法使用方便。用P值作检验不需要查表求临界值，只需直接用P值与显著性水平相比，即可作出判定。与其人为地把固定在某一水平，不如干脆选取检验统计量的P值，让检验者自己决定是否在给定的P值水平上拒绝或接受原假设，毕竟在问题的研究者当中，每人对于风险的接受程度不同。第二，P 值法的结论更加准确。用P值作检验可以准确地知道检验的显著性，实际上P值就是犯弃真错误的真实概率，也就是检验的真实显著性。常见误解有：主要的错误表达：将“P 0.05”表达成“没有差别”、“相同”，过于绝对；或“因 P 0.05，可以认为 A 和B 无关”。正确表达和错误辨析：P 0.05 的正确表达应为“差异（或差别）无统计学意义”。 P 0.05 只能说明差异（或差别）有统计学意义，并不能说明所检验的对象之间无差别或相同，有可能存在差别，但没有达到有统计学意义的水平；也不能认为两者无关，可能存在一定的联系，但没有达到有统计学意义的水平，也有可能因样本量比较小、存在偏倚等因素影响了统计结果。因此，下结论时要慎重，注意采用正确的表达。因统计具有概率性，可能发生两类错误，故不能使用过于绝对的词语，如：“肯定”、“必定”、“一定”等，在报告结论时应列出检验统计量的值和具体的值。总之，在统计检验的过程中，我们首先要选择正确的统计方法进行检验，然后根据统计结果进行总结并得出正确的结论，而不能把统计结果外推。同时应结合专业意义考虑统计结果的实际意义，慎重下结论。只有这样，方能保证科研结果的正确性和科学性。参考文献1 杨刚. 假设检验中的 P 值研究 J. 河南工程学院学报, 2012, 24(2): 65-67. 2 韩志霞, 张玲.P值检验和假设检验 J. 边疆经济与文化, 2006(4): 62-63. 3 贾俊平, 何晓群, 金勇进. 统计学M 4 版. 北京: 中国人民大学出版社, 2009: 214215. 2.请简述昆虫种群生命表的研究方法，并结合文献阐述生命表方法在现今植保研究中有哪些实际应用？查阅资料得知，1945年Morris 和Miller 等人第一次将生命表技术引入昆虫自然种群数量变动的研究工作中在那之后，生命表慢慢成为国际上热门的研究课题，在许多农林害虫研究上广泛应用。时至今日，制表的格式和数据分析的方法，已基本定型化1。昆虫生命表最核心的要素就是关键因子。昆虫学家在进行关键因子分析时，常常根据各自的研究目的和研究内容的不同，选用不同的方法来确定关键因子。虽然方法之间都有一定的差异，但归纳起来，不外乎三类，即Morris (1963)的回归分析法、Vradwell (1960)的K-值图解相关系数法和Podoler Rogers(1975)的相关回归系数法，或者是这些方法的推广，也有将其中两种方法结合使用的情况，如Kuno（1991）提出的杂合法可以认为是Morris方法和图解法的结合2。生命表研究的全过程，可概括为如下6个步骤：1设计。首先要对研究对象有周详的考虑。如体型大小、生活史、习性、寄主、栖境、天敌和有关的气象要素等环境条件等等，在此基础上，适当地划分虫期，设计出各虫期调查项目和方式方法。取样技术很重要，Morris曾为此著有专文，提出了几项原则性意见。从事生命表研究，在规划时最好阅读有关取样技术的文献，把一般原理结合自己工作的实际，已有的调查资料及经验，定出合适的取样方法，做到方法规范化。此外，还应注意取样单位的稳定性等。2实施调查。详细记载数据，注意尽可能减少死亡因子的遗漏、混淆。力求细致、清晰地记载有关资料。遵循越详细越好的原则。3根据上述记录，制作生命表，每世代一份。4累积生命表，生命表研究需要逐代地、年复一年地坚持工作，累积同地同种昆虫的多量生命表，如莱蛾的生命表累积多至30多个世代。有些学者累积生命表多达40-50个。在累积的基础上可制出平均生命表。进行关键因子的分析，要累积历年同次世代生命表至少5-6个，当然越多越好，普通有10多个才进行分析，比较稳妥。5生命表数据的分析。6依据生命表数据，进行数学处理和模式化的工作，目标之一是制定最优预测式，为防治工作服务。昆虫生命表以一定数量的卵作为起点，追踪了解各发育阶段个体数的变化，记载不同的死亡原因及其数量。由于记载比较系统和细致全面，使得整个昆虫生活环的数量变动，及影响变动的因子的状况，呈现清晰的图景，更重要的是，依靠生命表的数据，可以有效地检出制约种群数量变动的关键因子，也可以进行其他问题的分析。这样的工作，在理论上的重要性是不言而喻的，在应用上也很有意义，概括起来有如下几个方面：1实施协调防治。例如依据生命表的记录，可以尽量减少化学防治与生物防治的矛盾，减少盲目施药造成对天敌的杀伤。2掌握害虫管理的有效手段。依据生命表的记录，可以发现天敌资源，并有可能进而保护甚至繁殖利用它们；又例如，依据生命表，检定关键因子，就有可能人为地积极地加强该因子的力量，或者，加强该因子所在虫期的防治工作。从而更有效地压低次代虫源，亦即压低种群趋势指数(I)的值，这对于控制次代害虫发生数量与为害程度大有裨益。3改进数量测报技术。掌握了生命表所提供的数据，运用数学方法来处理，可以进行昆虫存活率与众多因子间关系的模式化表述，特别重要的是，利用关键因子与趋势指数的关系作有效的预测。总之，数据的分析可以帮助我们制定最优的预测式。参考文献1 尹汝湛. 昆虫生命表的制作与分析. 植物保护, 1980, 6(1): 31-37. 2 张古忍. 昆虫种群生命表研究中的关键因子分析方法. 中山大学研究生学刊自然科学版. 1994, 15(1): 72-79. 3.以“鉴定并利用性信息素进行害虫防治”为题进行研究，请设计主要研究内容及技术路线。信息素是“由生物体分泌到体外能影响其它生物体的生理和行为反应的微量化学物质”1，它包括种内信息素（如性信息素、集结信息素、报警信息素、分散信息素和示踪信息素等)和种外信息素（如利它素、利己素和互利素等）两类2。昆虫性信息素及其在害虫防治中的利用，是现代昆虫学中的一个新的领域。在害虫预测预报中有了较普遍的应用而且获得良好的效益。在防治上有的已获初步成功3。而在众多的信息素中，性激素在害虫的综合治理方面具有极大的潜力，性信息素在害虫减灾防治中的作用受到进一步的重视。在害虫防治中应用昆虫性信息素有以下几个方面。(一)作为分类的辅助手段澄清虫种明确防治对象(二)作为预测预报的工具指导合理防治(三)作为防治措施抑制害虫出生预防为害对于昆虫信息素的研究不外乎先提取再测试的一般流程，而有效组分的提取是鉴定昆虫性信息素结构的第一个关键。从昆虫体内取得性信息素的方法主要有溶剂提取法、冷捕法及吸附捕集法3。以小地老虎Agrotis ypsilon (Rottemberg)为例，从性信息素的提取到鉴定到利用其进行害虫防治整个过程如下：小地老虎是地老虎中分布最广，危害最严重的种类。据报道，小地老虎在全国各地都有分布，每年对我国粮食产区造成巨大损失。小地老虎成虫飞翔能力很强，具有远距离迁飞能力，小地老虎的抗药性发展非常迅速，现已对菊酷类和有机磷类等多种杀虫剂产生了很高的抗性，有些种类甚至完全失效。只有昆虫生长调节剂类还具有较高的防效，但成本也很高。由于缺乏有效的防治手段，造成种群基数较大，加重了下一代的发生危害。利用性信息素进行小地老虎田间种群的测报和防治，已经在美国等国家和地区大面积应用并取得成功。1野外采集小地老虎成虫，在室内饲养让其交配产卵繁殖多代，观察小地老虎成虫的交配行为和能力。2通过光学显微镜、扫描电镜和透视电镜观察小地老虎雌蛾性信息素分泌腺体的部位和超微结构。3用重蒸正己烷浸泡小地老虎日龄处女蛾腹部腺体，获得性信息素粗提物，通过与一分析，确定其主要成分和化学结构。4在田间设置不同比例和不同浓度的诱芯进行诱蛾试验，通过比较平均诱捕量，确定小地老虎的最佳诱芯。5对小地老虎性信息素进行GC与GC一MS分析，鉴定出其主要成分和化学结构，确定各组分的精确含量和比例。6进行性信息素的人工合成，用于大田害虫防治和其他方面的应用。20世纪年70代以来，昆虫性信息素的研究开始从实验室走向大田生产，在应用方面取得了不少成功的经验，被称为“第三代农药”。目前，昆虫性信息素主要用于害虫的预测预报，以指导大田防治；同时，也可采用诱捕法和交配干扰法直接进行害虫的防治以及区分昆虫的近缘种和对害虫进行检疫等方面。预测预报一般的测报方法是以诱捕器作虫情监测工具。选择有代表性的田块设置诱捕器。每天检查捕虫头数，作好记录，然后，以捕虫头数为纵坐标，日期为横坐标，画出害虫消长曲线。一般来讲，雄虫比雌虫早熟，当性信息性诱捕的雄虫数量明显下降时，便出现雌虫发生和交配高峰期，接着便是产卵盛期。诱蛾的高峰期，加上本虫种的产卵前期，即是喷药的良机。害虫防治大量诱捕，在田间大量设置性信息素诱捕器诱杀雄虫，导致雌雄比例严重失调，减少雌雄的交配行为，降低子代种群密度。交配干扰基本原理是在弥漫性信息素的环境中，雄虫丧失对雌虫的定向能力，或者由于雄虫的触角长时间接触高浓度的性信息素，而处于麻痹状态，失去对雌虫召唤的反应能力，雌虫得不到交配，这种交配机率的降低导致下一代种群密度降低。性信息素与其他生物农药联用利用性信息素诱捕器引诱雄峨，使被引诱雄蛾沽染病毒、原生动物或化学不育剂后仍返回田间，该种雄蛾通过与田间雌蛾交配而使病毒蔓延，导致整个种群产生流行病接触过化学不育剂的雄蛾，通过交配使雌蛾产生的子代不育。区分近缘种传统的昆虫形态分类学在近缘种的区分上有很多局限性，而借助于性信息素手段可取得较为理想的效果。由于性信息素具有种的特异性,不同种的昆虫有不同的性信息素化合物,它们能选择性地识别不同种昆虫，尤其是对于同地域分布的近缘种而言，它们的形态相近，性信息素成为一种准确而可靠的手段。害虫检疫通过利用性信息素进行普查还摘掉了一些“疫区”的帽子,为出口创汇创造了有利条件4。技术路线如下：主要危害研究现状背景介绍发展前景成虫采集实验室饲养光学显微镜性信息素分泌腺体结构分析扫描电镜透视电镜性信息素提取性信息素诱蛾试验GC和GC-MS分析预测预报害虫防治人工合成交配干扰应用于生防工作害虫检疫 区分近缘种性信息素与其他生物农药联用 参考文献1 张宗炳, 曹骥. 害虫防治: 策略与方法M.北京: 科学出版社, 1990. 2 王亚维. 昆虫性信息素在害虫防治中的应用J青海大学学报(自然科学版), 2002, 20(5): 41 - 44. 3 陈布. 昆虫性信息素及其在害虫防治中的利用J北京农学院学报, 1985, 2: 74 - 82. 4 向玉勇. 小地老虎性信息素的提取、鉴定及相关生物学研究,研究生论文, 2007.4经过长期的进化，寄生蜂发展出了很多手段寻找、攻击寄主昆虫并最终实现成功的寄生，而寄生昆虫也会防御或者抵制寄生蜂的寄生，任选一对寄生蜂-寄主昆虫组合，从协同进化的角度推测二者间关系的形成及进化途径？协同进化：两个物种之间由于长期的相互作用而发展成相互适应的共同进化现象，一个物种由于另一物种影响而发生遗传进化的进化类型。寄生蜂与寄主之间正是由于这种长期的协同进化关系而互相斗智斗勇。寄生蜂与寄主昆虫经过漫长的协同进化过程，形成了复杂的互作关系。寄生蜂既可以从寄主体内得到所需的营养供给及适宜生长发育的内环境，同时，寄主又对寄生蜂产生免疫反应，防御或者抵制寄生蜂的寄生；另一方面，为了适应寄主的免疫反应，寄生蜂发展出了很多手段寻找、攻击寄主昆虫，通过调控寄主的免疫，改变昆虫的生理代谢，最终实现成功寄生，与此同时，寄生可能通过对寄主代谢的调节提高昆虫本身的生命力和活动能力。以桃蚜和烟蚜茧蜂昆虫组合为例，桃蚜是一种世界害虫，烟蚜茧蜂是桃蚜一种重要的天敌昆虫。桃蚜来为寄生蜂提供营养需求和适宜生长发育的内环境的同时，要不断抵制和防御寄生蜂的寄生，先是启动其免疫反应。大多数昆虫拥有天然的独特免疫系统，主要包括细胞免疫和体液免疫。当然还有一些物理性的伪装保护色，拟态等。寄生蜂成功寄生于寄主昆虫后，寄生蜂幼虫面临的第一道关卡就是寄主的免疫反应系统。其中细胞免疫是昆虫天生免疫系统中最重要的部分，主要包括吞噬作用，包囊反应和集结反应。寄生蜂寄生后，昆虫保护酶活性改变，保护酶通过清除细胞内多余的自由基以防止自由基的毒害作用来维持昆虫的正常的生理活动，避免细胞的正常代谢功能遭到破坏。当烟蚜茧蜂寄生桃蚜后，可引起桃蚜体内的免疫反应，保护酶活性的改变，防御或抵制浅烟蚜茧蜂寄生。烟蚜茧蜂在寄主体内发育需要一个稳定并适宜其生长发育的内环境。寄生蜂对寄主的选择尤为关键。寄生蜂对寄主的选择对寄生蜂的生存繁衍有着十分重要的意义。另外，寄生蜂寄生后，对寄主的调控是多方面的：首先，寄生蜂可以延长寄主的发育时间、抑制寄主的变态、提高寄主血淋巴中的营养成分；其次，为成功的寄生和后代的繁衍，寄生蜂也可以通过改变寄主的行为来达到这个目的；最后，为保证寄生蜂卵或者幼蜂在寄主体外或体内能够正常的完成寄生过程，在寄生过程中寄生蜂必须抑制寄主免疫系统的攻击。寄生蜂通过一些调节因子的协同作用对寄主进行免疫调控，实现对寄主免疫系统的干扰。这些协调因子既可以调控寄主血细胞的增殖和分化，并抑制细胞包囊反应，从而破坏寄主的细胞免疫系统；也能够通过抑制酚氧化酶原的激活，干扰寄主的体液免疫。这些干扰作用使寄生蜂后代顺利孵化并发育，之后持续对免疫系统进行调控，使寄主内环境有利于寄生蜂发育的方向发展。在一给定寄主条件下，寄主与寄生蜂行为上的、生理上的、细胞水平上复杂的特性，都会决定寄生蜂的毒力，及寄主对寄生蜂的接受能力，这些特性最终依赖于两种昆虫体内相关基因的参与。行为特点决定寄生蜂识别寄主及其成功产卵的能力，除了行为上的特点，内寄生蜂的毒性一般由寄生蜂卵表面特性所决定，产卵时与卵相关的化学物质一同注入寄主体内。与之相应，寄主的特性表现在寄主的生理免疫，昆虫中其依赖于在寄生蜂发育早期阶段，尤其是卵期，寄主血淋巴中特定的血细胞和分子的防御体系，均会阻碍被正常寄生的有翅蚜无法形成僵蚜，此时寄生蜂和寄主蚜虫正进行着复杂的竞争过程，这些都会加大寄主的能量消耗。烟蚜茧蜂为容性内寄生蜂，将卵产于寄主幼虫体内后，容许寄主继续发育一段时间才将它杀死，在活的寄主体内完成其整个幼虫发育期，并在寄主表皮内做茧化蛹。因为寄生蜂能否成功发育克服寄主的免疫机制，主要集中在胚胎发育期，胚胎发育成功与否往往决定寄生蜂是否能成功繁殖后代，因此未形成僵蚜的有翅蚜，寄主和寄生蜂之间在胚胎发育中，同样也可能存在激烈的竞争关系，而成功形成僵蚜的有翅蚜，则是竞争中寄生蜂的抵抗能力占优势的表现。寄生蜂在长期的进化过程中，已发展成具有调整或调节寄主生理和发育的能力，使得寄主-寄生蜂的发育同步，从而有利于寄生蜂生长发育。寄生蜂与寄主昆虫的协同进化过程是漫长的，它们逐步形成相互抵抗，相互适应的复杂互作关系。5简述基因干扰在昆虫学和害虫防治中的应用，以及存在的主要问题.基因敲除和基因干扰的区别与联系广义上来说基因敲除属于基因干扰的一种，它们本质上都是干扰了基因的表达。但狭义上是有区别的，基因敲除包括的面比较广，从DNA到RNA都有涉及，也就是说基因敲除包括DNA碱基对的替换和修饰，而基因干扰仅仅是在翻译水平上阻止RNA的翻译，降解特定的信使，对基因本身没有什么影响。我们以常用的RNA干扰为例进行说明。RNA干扰是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。由双链RNA引发的植物RNA沉默，主要有转录水平的基因沉默(TGS)和转录后水平的基因沉默(PTGS)两类：TGS是指由于DNA修饰或染色体异染色质化等原因使基因不能正常转录；PTGS是启动了细胞质内靶mRNA序列特异性的降解机制。有时转基因会同时导致TGS和PTGS（引用百度百科）。RNA干扰(RNAi)技术作为基因沉默的工具，已被广泛应用于农作物害虫防治研究。准确选择靶基因、将dsRNA或siRNA导入昆虫体内、siRNA在昆虫体内的扩增和扩散是RNAi技术应用于农作物害虫防治的基础。由于使用RNAi技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达，所以该技术还被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的治疗等领域1。RNAi技术在不同的昆虫中存在显著差异，没有一种方法可适用于所有物种；RNAi信号在昆虫细胞中如何被放大，以及信号在细胞中传递的机制等目前尚不清楚，还需进一步深入研究。RNAi技术在农作物害虫防治的应用基础1.以农作物为基础选择靶基因要优先选择一个合适的靶基因，这是成功的关键。而且这个靶标基因能在农作物中表达量足够多的，能被害虫摄取的dsRNA/siRNA。2.直接将dsRNA/siRNA导入到害虫体内方法多样，有注射、饲喂、浸泡、组织培养、病毒感染、转基因等。但在昆虫中主要用注射、饲喂和浸泡法进行RNAi研究，但也是各有优缺点，例如：由于显微注射的局限性，此法较难用于大规模分析。浸泡法适用于那些容易从溶液中吸收dsRNA/siRNA的特殊昆虫细胞组织和昆虫特定发育阶段，所以应用得较少。为了有效地控制害虫，害虫应该能够自然地通过饲喂和消化获得dsRNA/siRNA2。通过饲喂转基因植物诱导 RNAi 防治害虫已在鳞翅目和鞘翅目昆虫中试验成功3,4。而且RNAi技术所面临的还不止上述几个方面的问题。影响RNAi技术防治害虫的主要因素有很多，如：1dsRNA片段的长度；片段的长度决定了dsRNA的摄取和RNAi的效率18。2靶基因序列；dsRNA /siRNA 的序列特异性可以通过细致的生物信息学途径做到最优，目标基因的序列将决定昆虫中可能的脱靶效应。3dsRNA /siRNA 浓度对于每一个靶基因和生物体诱导沉默的理想浓度都不一样。超过理想浓度并不能诱导更强的沉默效果。4目标昆虫的生活周期；无论是晚期能更易处理，还是早期的沉默效果常更好，每一种害虫都有自己最适宜的沉默效果时期。5RNAi的持续时间有限；效果期会比较短，随着时间的推移效果会急速降低5。利用RNAi技术控制农作物害虫无疑具有广阔的应用前景，但目前还仅仅处于实验室研究阶段，相信这方面的研究突破一定会为未来的农作物害虫控制提供新的途径。参考文献1 徐滔明,孙书娥,谭新球,等. RNA干扰技术在防治农业害虫中的应用研究进展.湖南农业大学植物保护学院,2014:45-47. 2 Huvenne H , Smagghe G. Mechanisms of dsRNA uptake in insects and potential of RNAi for pest control: A review J . J. Insect Physiol.,2010,56: 227 235. 3 Gordon K H, Waterhouse P M. RNAi for insect -proof plantsJ. Nat. Biotechnol. ,2007，25:1231 1232. 4 Price D R, Gatehouse J A. RNAimediated crop protection against insectsJ. Trends Biotechnol., 2008, 26: 39340. 5 郭强, 范仲学, 褚栋, 等. RNA干扰技术在农作物害虫防治中的应用. 山东农业科学, 2012, 44(12): 16-18. 6. 庇护所（Refuge）和基因聚合（Pyramid）是目前进行Bt作物抗性治理的两种策略，请简述其延缓靶标害虫Bt抗性的原理。了解Bt毒素的作用机理及害虫对Bt毒素的抗性机制将有助于制定行之有效的抗性治理策略，如高剂量/庇护区策略、基因聚合（多毒素策略）、使用新的杀虫毒素和抗性监测等。这些策略或措施将有利于延缓害虫抗性，延长Bt作物的使用寿命，促进Bt作物的可持续利用。而庇护区策略、基因聚合更是目前进行BT作物抗性治理的两种主要的策略。庇护所策略在抗虫转基因作物的田间种植中，一般需要种植一定比例的非转基因作物以作为害虫的庇护所，目的是稀释田间抗性等位基因的频率，延迟害虫耐受性的进化。在Bt作物附近种植非Bt作物当作“庇护所”可以延缓这种抗性的产生。这种“庇护所策略”允许易感害虫生存，可降低抗性害虫互相交配生出抗性后代的几率。在美国、澳大利亚等大多数国家，农民被要求在Bt棉花附近种植