短时高温对劳氏粘虫生长与生化物质的影响

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劳氏粘虫Mythimna loreyi(Duponchel)幼虫形态、生活习性与东方粘虫Mythimna separata(Walker)相似,且两者作为近缘物种常混合发生,严重危害粮食作物,尤以玉米为甚,因此防虫保粮确保农业生产安全至关重要。近年全球气候变暖,极端天气呈现频发态势,劳氏粘虫作为变温动物,其生长发育必然会受到极端高温天气的影响。本文通过对不同龄的劳氏粘虫幼虫进行高温短时热激,研究对其生物学、酶活特性的影响,进一步分析相关热激蛋白基因的变化,旨在为探明高温环境对劳氏粘虫种群动态的影响及其劳氏粘虫对高温的适应性机理提供参考,以便为劳氏粘虫的准确预测预报和科学有效防治提供依据。  劳氏粘虫1、3、5龄幼虫经短时(2、4、6h)高温(36、39、42℃)处理后,在正常条件下饲养至成虫产卵结束。结果发现,劳氏粘虫经过短时高温处理后,5龄幼虫存活率>1、3龄幼虫存活率,1、3龄幼虫经36、39℃处理后发育历期随处理时间延长有缩短趋势,经过42℃处理后又呈现延长趋势,但5龄幼虫在36、39℃、42℃高温处理2-6h后,发育历期明显比对照组缩短3-5d。1、3龄幼虫经不同温度处理后对后续蛹的发育历期没有明显影响,5龄幼虫经36℃、39℃处理后的蛹历期变长,经42℃处理则呈现先缩短后变长的趋势。经短时高温处理后的羽化率比较,5龄幼虫经处理后的羽化率较1、3龄幼虫偏低,除36℃4h、39℃4h外,其余都低于对照组。1龄幼虫在高温36-42℃处理2-4h后,蛹期存活率与对照差异不明显,但39、42℃热激6h后,蛹期存活率明显下降。3龄幼虫经36℃、39℃高温处理后,随处理时间延长,蛹期存活率均下降,42℃高温处理后,有先延长后缩短的趋势。5龄幼虫分别于36℃、42℃处理后,蛹期存活率随时间延长下降,39℃蛹期存活率随时间延长则是先上升后下降。热激1、3、5龄劳氏粘虫幼虫后,蛹重不受温度升高和处理时间长短的影响。通过内禀增长率r、净值增长率R0、周限增长率λ、平均世代历期T参数等的变化,构建年龄-阶段两性生命表发现,劳氏粘虫存在世代重叠现象,最适温度为36℃4h,当不考虑其它外界环境条件,会以0.115的指数增长速率在1个世代周期38.12d内每天增长1.121倍。  劳氏粘虫抗逆性保护物质在虫体抵抗高温中时发挥了重要作用。高温热激后,蛋白质含量在3龄和5龄幼虫中高于对照组(CK),在1龄幼虫中低于CK。不同温度、时间、处理龄期以及交互作用影响SOD、POD、CAT活力变化,但暴露时间长短对3龄幼虫的CAT活力及5龄幼虫CAT、POD活力无影响。劳氏粘虫5龄幼虫SOD、POD酶活性比1、3龄活力低,3、5龄幼虫CAT活力值比1龄幼虫小。克隆得到两条热激蛋白基因(Hsp70、Hsp90),Hsp70、Hsp90基因翻译的蛋白质分子质量分别为71.51kDa、82.54kDa,与其它生物Hsp70、Hsp90分子量相近。劳氏粘虫Hsp70的C端有能与分子伴侣TPR结构域结合的序列“EEVD”,Hsp90的C端有序列“MEEVD”。系统进化树分析显示,劳氏粘虫与东方粘虫亲缘关系更近,这与传统分类学一致。
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