棉铃虫Helicoverpa armigera(Hubner)是世界上重要的农业害虫,属鳞翅目(Lepidoptera)夜蛾科(Noctuidae),是一种杂食性昆虫,寄主植物有30余科200多种。昆虫的生物学受到内源性(生物钟基因)和外源性因子(光周期等)的共同调控。光周期是影响棉铃虫生物学的重要环境因子之一,已有大量的研究证明光周期作为经典的授时因子,影响生物钟基因的表达进而调控昆虫生物节律,在细胞、组织、器官和行为等各结构层次中起作用。本文在设置温度为(22±1)℃,相对湿度为(75±5)%的智能人工气候箱中,较系统地研究了不同光周期(L:D=24:0、L:D=16:8、L:D=12:12、D:L=12:12、L:D=8:16 和 L:D=0:24)对棉铃虫蛹羽化节律以及对其成虫生长发育、生殖力、飞行能力和振翅频率的影响。此外,我们还利用实时荧光定量PCR技术(qRT-PCR)探究了 3种重要的生物钟基因period、timeless和cycle在棉铃虫成虫不同组织(头部、触角、胸部、腹部、足部)和不同发育阶段(卵、5龄幼虫、蛹、成虫)的表达情况。主要研究结果如下:(1)不同光周期条件下棉铃虫羽化节律结果表明,棉铃虫的羽化高峰均集中在暗期,除全光和全暗条件外,其余光周期内棉铃虫的羽化活动均随光暗交替表现出一定的节律性。而在全光条件下成虫的羽化行为则属于完全离散的羽化模式,全暗条件下却表现出内源性节律。蛹期感受不同长短的暗期处理也会影响棉铃虫的羽化节律,随着暗期缩短,羽化有提前的趋势。(2)不同光周期条件下棉铃虫成虫生长发育结果表明,不同光周期变化对雌蛾寿命影响显著,但对雄蛾寿命无显著影响,棉铃虫成虫平均寿命为11.84±0.51 d～18.56±1.04d。(3)不同光周期对棉铃虫生殖活动结果表明,光周期变化对其产卵前期、卵的孵化率和交配次数也有显著影响,但对单雌产卵量、产卵历期和交配率均无显著影响。光周期为L24:D0的全光照条件下,产卵前期为4.47±0.18d,显著长于其他光周期处理。(4)不同光周期对棉铃虫飞行能力研究表明,不同光周期对棉铃虫成虫的飞行距离和飞行时间也有显著影响,而对平均飞行速率影响不显著。棉铃虫雌蛾与雄蛾间的各项飞行参数除了在光周期L16:D8条件下飞行距离和飞行时间存在显著的差异性,飞行速率无差异性。而其他光周期条件下棉铃虫的雌雄蛾飞行能力均无差异性。(5)利用频闪仪,测定了不同光周期条件下1、3、5、7、9日龄的棉铃虫的振翅频率。结果表明在1和3日龄时光周期对棉铃虫的振翅频率存在显著差异,而在5、7和9日龄时不同光周期对其振翅频率无显著差异。初羽化的棉铃虫蛾翅振频率较低,1-3日龄是翅振频率变化最大的时期,振翅频率迅速增强。3日龄之后,棉铃虫开始交配产卵,振翅频率逐渐下降。(6)qRT-PCR结果显示这3种生物钟基因呈现明显的时空表达特异性。3个生物钟基因的m RNA在棉铃虫成虫不同组织器官中表达量差异显著,均主要在触角和头部表达,但是基因不同表达模式略有不同;同时在不同发育时期的表达量也差异显著,均是在成虫期表达量显著高于其他发育阶段。上述结果表明光周期是影响棉铃虫羽化、生长发育、生殖和飞行的重要环境因子,生物钟基因主要起内源性调控作用。研究棉铃虫羽化节律的生物学特性,揭示了光周期与其种群数量动态变化的关系。生殖力是昆虫种群繁衍生殖的主要生命参数,飞行能力和振翅频率测定是研究迁飞规律的重要依据。掌握棉铃虫种群动态变化的信息,可以提高棉铃虫的预测预报水平,为探索防治适期和采取有效防控措施提供重要依据。