东亚飞蝗(Locusta migratoria L.)是世界性的大害虫,与其它昆虫一样,抗寒性特征对飞蝗种群动态、扩散和分布具有重要影响。景晓红(2003)和王宪辉(2004)曾对飞蝗的抗寒性做过较为详细的研究,但仍有一些重要的问题没有解决。水分作为一个重要的生态因子,尤其在全球气候变化的背景下,与东亚飞蝗的抗寒性有着密切的关系。因此深入研究土壤水分对东亚飞蝗卵抗寒性的影响,阐明土壤中水分与东亚飞蝗卵的发育、含水量、抗寒性之间的关系,并对不同地理种群东亚飞蝗的小分子抗冻保护剂进行分析,具有重要意义。东亚飞蝗卵在胚胎发育的不同阶段具有不同的抗寒能力。随着飞蝗卵的胚胎发育,其过冷却点逐渐升高:初产卵的过冷却点最低(平均-23.67℃),中期次之,孵化前的最高(平均为-12.95℃)。对不同胚胎发育阶段的含水量的分析表明:含水量的变化趋势与过冷却点的变化趋势是一致的,且两者之间存在显著的相关性(y=0.967ln(x)-23.64 R2=0.9314 p<0.001)。不同含水量的土壤对东亚飞蝗卵的含水量具有显著的影响,在7%～23%的土壤含水量范围内,飞蝗卵的含水量随着土壤含水量的增加而增加,相对含水量从75.14%到79.65%。而飞蝗卵含水量的变化又影响其过冷却点,过冷却点随着卵的含水量的增加而增加(y = 0.6265x - 70.066 R2 = 0.3237 n=68)。不同含水量的东亚飞蝗卵的低温暴露试验表明,含水量越高其抗寒性越差,含水量越低其抗寒性越强。在含水量分别为7%、11%、15%、19%和23%的土壤中培育的飞蝗卵(即不同含水量的飞蝗卵),在-5℃条件下的致死中时间分别为156.02小时、132.10小时、125.98小时、111.49小时和70.67小时。该结果与飞蝗卵的含水量对过冷却点的影响是相似的,即相对含水量低的飞蝗卵,具有较低的过冷却点,因而抗寒性较。东亚飞蝗卵在不同含水量的土壤中的低温试验表明,在低温处理开始后的较短时间内(<24h),由于土壤中水分的高比热特性,对外界环境温度的变化起缓冲作用,因而卵的死亡率随着土壤含水量的升高而降低。但当低温处理较长时间(>24)后,土壤中的水分因结冰而失去了对蝗卵的缓冲作用,冰晶能够引起接种性结冰效应(外界的冰晶诱发虫体结冰),土壤含水量越高这种效应越强,因此,飞蝗卵的死亡率随着土壤含水量的增高而上升。东亚飞蝗卵在不同土壤质地中的低温死亡率试验表明,飞蝗卵在壤土中的存活<WP=8>率高于在沙土中的存活率。分析认为这与土壤的水势有关。壤土的水势比沙子的低,而低的土壤水势使周围形成冰晶的体积较小,从而降低了对生物体的危害。土壤的含盐量对东亚飞蝗卵的发育和抗寒性都有影响。含盐量高于1.2%的土壤不利于卵的发育,达到2.4%时东亚飞蝗卵便完全不能发育。在含盐量高的土壤中培育的东亚飞蝗卵,其抗寒性显著高于在含盐量低的土壤中培育的蝗卵。分析认为:可能是由于高含盐量土壤的渗透压较高,致使东亚飞蝗卵的含水量相对较低,且随着土壤含盐量的增加,东亚飞蝗卵的含水量有降低的趋势,因而导致东亚飞蝗卵抗寒性的差异。这与土壤含水量对东亚飞蝗卵抗寒性的影响类似。低温驯化可显著提高东亚飞蝗卵在低温下的存活率,且变温驯化比恒温驯化的效果更好。未进行低温驯化的飞蝗卵在-5℃条件下的低温暴露致死中时间为42.75小时;经过恒温5℃驯化过的飞蝗卵,在相同低温条件下的低温暴露致死中时间为128.29小时;而经变温5℃驯化过的飞蝗卵的低温暴露致死中时间为192.09小时。在常温下,热带种群和温带种群内小分子糖和多元醇的种类没有差异,这说明两个种群在常温下的糖代谢途径是一致的。但是,除了海藻糖等少数糖类外,对于其它大多数糖和多元醇,热带种群中的含量比温带种群的高,说明在正常温度下,热带种群的新陈代谢率高于温带种群。新陈代谢率的不同在很大程度上反映了两者对当地环境适应性的差异。低温暴露(5℃～-5℃)可以诱发蝗卵积累小分子糖类和多元醇,但并不是所有的糖和多元醇都有较大数量的积累。随暴露温度、暴露时间和地理种群的不同,糖和多元醇的种类和数量都有所差异。从总体来看,温带种群中肌醇、甘露糖和山梨醇的积累最为明显,尤其是肌醇;热带种群中海藻糖和葡萄糖的积累最为明显,尤其是海藻糖(-5℃时肌醇的积累也很明显)。低温处理的时间效应因糖和多元醇种类的不同而不同,总的趋势是随处理时间的延长,先升高后降低。在温带种群中,海藻糖的含量随低温处理时间的延长而降低。在不同的处理温度中,-5℃的诱导效应更大。但是,飞蝗卵在低温暴露后积累的糖和多元醇的量是相对较低的,并且和冷驯化效应并不严格地相关。因此,低温诱发的糖和多元醇的积累可能仅是新陈代谢抑制的副产物。