低溫對二化螟幼蟲生理代謝的影響

楊 眉 ，于鳳泉 ，李志強 ，劉欣宇 ，孫富余 *

（1.遼寧省農業科學院植物保護研究所，遼寧沈陽 110161；2.中國農業大學有機循環研究院（蘇州），江蘇蘇州 215100）

溫度是影響昆蟲生長發育、繁殖及分布的重要因素之一，同時也會誘發昆蟲體內的生理反應[1]。高溫以及低溫環境的出現均會對昆蟲的正常生理活動造成影響，出現極端溫度時可造成昆蟲的死亡。在高緯度地區，冬季溫度通常較低，生活在此類地區的昆蟲對低溫環境的耐受能力直接影響著其種群發生量。環境溫度的變化會誘發昆蟲體內的生理生化反應，昆蟲體內水分、脂肪、糖原以及蛋白質等代謝物質的含量在遭遇低溫時，也會產生相應的變化以保護體內細胞物質并調整代謝。二化螟（Chilo suppressalis）屬鱗翅目，螟蛾科，是遼寧省地區水稻生產中危害最為嚴重的害蟲之一。而遼寧省屬于我國相對高緯度地區（38°43′～43°26′ N），冬季平均溫度常年保持在（-5±1）℃[2]，研究二化螟幼蟲對低溫環境的耐受性對于探索該地區二化螟的地理分布以及預測預報有著重要意義。筆者早前研究發現二化螟幼蟲可通過調控體內含水量、脂肪含量以及總糖含量來提高對高溫環境的耐受性，但并未就低溫環境對二化螟幼蟲的相關影響開展進一步研究。該試驗通過對1～6 齡的二化螟幼蟲進行0℃～10℃的低溫處理，研究低溫環境下二化螟不同齡期幼蟲生理代謝的變化，為研究該害蟲的生態適應性評價及對其分布擴張趨勢分析提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試二化螟蟲源采集于遼寧省東港市新興區土房北村水稻田，早春采集二化螟越冬老熟幼蟲，帶回室內待其化蛹，按照雌、雄蛹1∶1 放在有稻苗的養蟲籠中，蛹羽化后成蟲交配產卵于水稻上，將養蟲籠置于光照培養箱內，溫度設定為28℃，每日光照時間16 h，黑暗時間8 h，飼養多代。參照國家標準《GB/T 15792-2009 水稻二化螟測報調查規范》中的規定將二化螟幼蟲進行分齡[3]，每個齡期選取200 頭幼蟲作為供試樣本，并及時將當時齡期的幼蟲分別置于 0、2、4、6、8 及 10℃的條件下處理 24 h，每個處理進行4次重復，每重復50 頭。根據幼蟲可否協調運動作為判斷活蟲鑒別的標準，將活蟲置于液氮速凍后保存于-80℃備用。

1.2 測定項目與方法

采用烘干法（60℃，48 h）測定二化螟幼蟲的含水量；采用索氏抽提法測定二化螟幼蟲的脂肪含量[4]；采用蒽酮法測定二化螟幼蟲的總糖含量[5]；采用考馬斯亮藍法測定二化螟幼蟲的蛋白質含量[6]。

1.3 數據處理

利用Excel 2019 軟件對原始數據進行統計；利用DPS 18.1 軟件對試驗數據進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 低溫環境下二化螟不同齡期幼蟲體內蛋白質含量的變化

蛋白質不僅是構成蟲體的基本物質，同時也參與昆蟲體內的運輸和調節過程。由圖1 可知，在相同的環境溫度下，不同齡期幼蟲體內的蛋白質含量存在著顯著差異（P＜0.05），隨著蟲齡的增長，幼蟲體內的蛋白質含量也在逐步的上升。隨著環境溫度的不斷下降，各齡幼蟲體內的蛋白質含量也呈現出逐步上升的趨勢，當環境溫度降至0℃時，1～6 齡幼蟲體內的蛋白質含量相對于10℃時分別升 高 了 27.65% 、28.57% 、30.87% 、31.85% 、32.20% 和29.05%。根據蛋白質含量的變化可知，當溫度下降時二化螟幼蟲可通過提高自身蛋白質含量的方式來應對低溫帶來的脅迫。

圖1 低溫環境下二化螟不同齡期幼蟲體內的蛋白質含量

2.2 低溫環境下二化螟不同齡期幼蟲體內脂肪含量的變化

從圖2可以看出，在部分相同的環境溫度下，不同齡期幼蟲體內的脂肪含量存在著顯著差異（P＜0.05），隨著蟲齡的增長，幼蟲體內的脂肪含量也在逐步的上升。隨著環境溫度的不斷下降，各齡幼蟲體內的脂肪含量也呈現出逐步上升的趨勢，當環境溫度降至0℃時，1～6 齡幼蟲體內的脂肪含量相對于10℃時分別升高了40.28%、39.14%、33.82%、37.73%、32.79%和34.82%。根據脂肪含量的變化可知，當溫度下降時二化螟幼蟲可通過提高自身脂肪含量的方式來應對低溫帶來的脅迫。

圖2 低溫環境下二化螟不同齡期幼蟲體內的脂肪含量

2.3 低溫環境下二化螟不同齡期幼蟲體內總糖含量的變化

由圖3 可知，在部分相同的環境溫度下，不同齡期幼蟲體內的總糖含量存在著顯著差異（P＜0.05），隨著蟲齡的增長，幼蟲體內的總糖含量呈現逐步下降的趨勢。隨著環境溫度的不斷下降，各齡幼蟲體內的總糖含量同樣呈現出逐步下降的趨勢，當環境溫度降至0℃時，1～6 齡幼蟲體內的總糖含量相對于10℃時分別下降了42.87%、40.45%、42.39%、57.89%、66.70%和66.68%。根據總糖含量的變化可知，當溫度下降時二化螟幼蟲可通過消耗自身總糖的方式來維持自身的基本代謝。

圖3 低溫環境下二化螟不同齡期幼蟲體內的總糖含量

2.4 低溫環境下二化螟不同齡期幼蟲體內含水量的變化

由圖4 可知，在相同的環境溫度下，部分不同齡期幼蟲體內的含水量存在著顯著差異（P＜0.05），隨著蟲齡的增長，幼蟲體內的含水量呈現逐步下降的趨勢。隨著環境溫度的不斷下降，各齡幼蟲體內的含水量同樣呈現出逐步下降的趨勢，當環境溫度降至0℃時，1～6 齡幼蟲體內的含水量相對于10℃時分別下降了 19.26%、20.68%、19.48%、19.52%、18.70%和22.99%。根據含水量的變化可知，當溫度下降時二化螟幼蟲可通過降低自身含水量的方式來應對低溫帶來的脅迫。

圖4 低溫環境下二化螟不同齡期幼蟲體內的含水量

3 結論與討論

該研究發現，隨著環境溫度的降低，二化螟幼蟲體內的蛋白質含量以及脂肪含量均呈現出較為明顯的上升趨勢，而總糖含量及含水量則表現為下降。陳俊賢等研究表明，當環境溫度下降時，松墨天牛幼蟲體內的脂肪含量在55 h 內會呈現出顯著降低的趨勢[7]，而該研究發現二化螟幼蟲在環境溫度下降時其體內的脂肪含量在24 h 內會出現明顯的升高，分析其原因在于當環境溫度出現下降，昆蟲前期需要通過提高脂肪含量來降低冰點，而后期則需要消耗脂肪來維持自身的基本代謝活動，至于前期的代謝活動則依靠消耗自身糖原的方式來進行維持，因此二化螟幼蟲在低溫處理24 h 內表現出了總糖含量下降而脂肪含量上升的趨勢。宋玉峰在對綠豆象低溫耐受性的研究中同樣得出了與該研究類似的結論[8]。

研究通過對不同齡期二化螟幼蟲在0℃～10℃的低溫環境下體內蛋白質含量、脂肪含量、總糖含量及含水量變化的測定，揭示了二化螟幼蟲在生理代謝層面應對低溫脅迫的方式，為高緯度地區二化螟生態適應性的評價提供了相應的科學依據。但二化螟幼蟲在環境溫度變化時其體內發生的生理生化反應是一套復雜的系統過程[9-10]，如抗氧化酶活性、基因表達等方面仍需后續進行更加深入的研究。