诱导和解除草地螟滞育的环境生理因子的确定

【摘要】： 草地螟Loxostege sticticalis L.是我国华北、东北和西北地区农牧业生产上重要害虫,自新中国成立以来已经三次周期性暴发成灾,给我国农牧业生产造成了巨大经济损失。草地螟暴发成灾除了与近年来我国北方农牧区生态条件和气候变化相关外,一个重要的原因是由于其既具有远距离迁飞又具有冬季滞育的习性,导致对大发生虫源性质认识不清,特别是对草地螟冬季滞育越冬规律、滞育特性及其影响因素缺乏系统研究,限制了对其越冬区域以及有效越冬虫源基数的准确认识,和以此为基础对翌年种群发生的预测预报技术的发展,从而影响了测报与防治措施的科学、及时实施。本论文应用现代生理生态学方法,系统研究了草地螟滞育的诱导和解除条件、滞育解除后发育与生殖变异以及滞育期间虫体血淋巴中JH滴度变化规律等内容,以期揭示草地螟滞育对种群动态的影响作用,从而为其预测预报技术提供科学的理论依据。 草地螟以老熟幼虫滞育越冬。在室内通过人工诱导的方法对其滞育的光周期和温度条件进行了系统研究。结果表明:草地螟是一种典型的长日照发育型种类。光周期、温度及其交互作用均对草地螟滞育诱导具有重要的影响,其中光周期起主导作用,温度伴随着光周期起作用,低温有利诱导其滞育。不同温度条件下,对幼虫滞育诱导最有效的光周期均为L12﹕D12;随着温度的升高,临界光周期呈缩短趋势(18℃除外)。18,22,26和30℃条件下幼虫滞育的临界日长依次为13.97 ,14.48, 13.92和12.88 h。光周期敏感实验揭示:21℃时草地螟对光照反应最敏感的时期为幼虫孵化后的11～17d,敏感虫态约为5龄,但孵化后7～11d(约4龄幼虫)的短光照积累对提高滞育率也有重要作用,可以将滞育率从40.0%提高到90.0%。 在适宜的温度条件下,草地螟滞育幼虫不需要经过低温或长日照刺激便可解除滞育,但低温处理(刺激)对其滞育的解除有明显的促进作用,未经过低温处理的幼虫化蛹前期约为36 d,而经过低温处理的幼虫化蛹前期可缩短到9 d左右。但低温处理时间过长会导致幼虫死亡率显著升高(P 0.05),5℃或0℃低温处理20～30 d是草地螟滞育解除的最佳条件,此时化蛹前期约为8 d,死亡率低于4%。 室内条件下,草地螟幼虫滞育解除后化蛹前期和蛹期的发育起点温度分别为9.36℃和10.91℃,有效积温分别为124.68日度和197.29日度。与非滞育幼虫相比,滞育幼虫解除滞育后,发育羽化的雌蛾产卵前期和产卵历期均显著延长(P 0.05),平均每雌产卵量也显著减少(P 0.05),但雌、雄蛾平均寿命显著延长(P 0.05)。这表明草地螟滞育需要付出一定的生殖代价。保幼激素对草地螟滞育有显著的影响,其中JHⅠ起重要作用,较高的JH滴度有利于老熟幼虫滞育的维持。在进入滞育虫龄(5龄)的初期,JHⅠ保持在较高的水平,随着5龄幼虫天数的延长,血淋巴中JHⅠ滴度呈下降趋势,到第5 d达到最低,但之后进入老熟状态时,血淋巴中仍保持较高滴度的JHⅠ(可达140 ng/mL),从而诱导草地螟幼虫滞育。同时,对草地螟滞育期间JHⅠ滴度测定结果表明,同多数幼虫滞育的昆虫相似,滞育期间血淋巴中JHⅠ的滴度一直维持在较高的水平(达100 ng/mL左右),而滞育解除后化蛹前5 d虫体血淋巴中JHⅠ滴度显著下降(P 0.05)。 根据草地螟滞育诱导与解除的光周期与温度条件以及滞育解除后的发育生物学研究结果,结合全球气候变暖等气象因素的分析,阐明了近年来我国草地螟滞育越冬区域从传统的主要越冬区(晋北、河北北部和内蒙古中西部)向次要越冬区(内蒙古东部、黑龙江西部和吉林西部)变迁的原因。同时,也揭示了近年来我国草地螟主要发生区一代幼虫滞育比例下降的主要原因及其与种群大发生之间的关系。这些结果的获得,无疑为解析草地螟在我国的越冬虫源基数变化、越冬区域的变迁以及发生危害规律等奠定基础,从而为改善和提高其预测预报水平提供科学依据。 本文的创新之处主要体现为: 系统地研究了光周期和温度对草地螟滞育诱导的综合作用。在验证和完善了前人研究结果的基础上,首次揭示了草地螟滞育的敏感时期和敏感虫态;明确了光周期和温度对滞育诱导的交互作用,并结合全球气候变化,分析了滞育对草地螟越冬区域的分布、越冬世代以及越冬比例变化等影响作用。从而为改善和提高草地螟预测预报、防治水平提供了新的实验依据; 系统地阐明了光周期和温度对草地螟滞育的解除作用。首次明确了草地螟滞育幼虫不需要经过低温或长日照刺激便可解除滞育,科学评价了低温在其滞育解除中作用; 首次明确了草地螟滞育解除后蛹发育与成虫生殖生物学习性的变异。揭示了草地螟滞育需要付出一定的以牺牲成虫产卵量为标志的生殖代价,但滞育解除后发育而来的成虫具有明显的迁飞倾向。从而阐明了田间越冬代草地螟成虫向各发生区迁飞危害的本质原因; 首次探讨了JH对草地螟滞育的调控作用。明确了其滞育期间体内JH滴度的变化规律。从而为深入研究草地螟滞育的激素调控奠定基础; 根据草地螟滞育诱导与解除的光周期与温度条件以及滞育解除后的发育生物学研究结果,结合全球气候变化等因素,系统分析了滞育在草地螟种群动态中的作用。从而为阐明草地螟发生危害规律、改善和提高其预测预报与防治水平提供了科学依据。