桃小食心蟲滯育期間糖類含量的變化

丁惠梅，武三安

（北京林業(yè)大學林學院，北京100083）

桃小食心蟲（Carposina sasakii Matsmura）是我國北方重要的果樹害蟲，多為一、二化性，老熟幼蟲在八九月份脫果后，入土結(jié)成扁圓形的冬繭滯育，滯育時間長達半年之久。

目前，關(guān)于桃小食心蟲的研究，國內(nèi)絕大多數(shù)集中于生態(tài)學方面，如預測預報、發(fā)生規(guī)律、滯育特性[1-5]、防治技術(shù)及飼養(yǎng)技術(shù)[6-7]；少數(shù)是關(guān)于基礎(chǔ)生物學[8-9]以及酶和分子水平[10-12]。國外關(guān)于桃小食心蟲的研究主要在日本和韓國，其也多是關(guān)于生態(tài)學[13-14]和形態(tài)生理[15]方面的研究，對于越冬期間生化指標含量變化的研究尚未見報道。

同大多數(shù)冬滯育昆蟲相同，桃小食心蟲也要度過長達半年的滯育期，且呆在土中不食不動，死亡率較高，這主要受昆蟲自身滯育深度、營養(yǎng)狀況以及滯育期間和滯育后發(fā)育期間的溫度等環(huán)境條件的影響，而從表面上又很難鑒定越冬蟲體的健康狀況。對其他滯育昆蟲的研究表明，低溫會使細胞膜結(jié)構(gòu)和蛋白功能受損，離子轉(zhuǎn)運通道不暢甚至消失，因而導致昆蟲受損或死亡[16-18]。而醇類（如甘油、山梨醇/甘露醇、肌醇等）、糖類（如糖原、海藻糖、葡萄糖/果糖等）、蛋白（如滯育蛋白、脯氨酸、絲氨酸、丙氨酸等）以及脂肪等生物分子（稱為冷凍保護劑）已經(jīng)被證實在0℃以上低溫和結(jié)冰時，具有保護細胞膜、穩(wěn)定蛋白結(jié)構(gòu)[19-23]，降低滲透壓，降低結(jié)冰點和減少結(jié)冰概率[24-25]，保護昆蟲免受低溫傷害的功能。因此，研究越冬期間桃小食心蟲生化指標含量的動態(tài)變化，有助于了解該種昆蟲的滯育深度和健康狀況，結(jié)合溫、濕度等環(huán)境條件對滯育的影響，可以較為準確地預測昆蟲滯育后發(fā)育進度、春季出蟄期和冬后存活的有效種群數(shù)量，從而為越冬后防治提供有價值的蟲情信息。

本試驗從生化指標變化的角度出發(fā)，對桃小食心蟲滯育期間總糖含量變化進行研究，以期為該種害蟲的測報提供一種新的思路。

1 材料和方法

1.1 預試驗中對幼蟲出土有效積溫的估算

將25℃（L∶D=12∶12）恒溫養(yǎng)蟲室飼養(yǎng)的桃小食心蟲脫果幼蟲，待結(jié)繭后，取冬繭600頭。短暫中間溫度過渡后（這段時間不計入），放入恒溫15℃、全暗、濕度70%的人工氣候箱內(nèi)，處理60 d；接著再經(jīng)過短暫中間溫度過渡，放入5℃冰箱中處理30 d；最后經(jīng)過短暫中間溫度（過渡時間約5 d，不計入），放入恒溫25℃、全暗、濕度70%的人工氣候箱內(nèi)，觀察幼蟲出土情況。單天出土數(shù)據(jù)未詳細記錄，幼蟲大量出土（單天20頭以上）集中在第15～22天之間。若以文獻[13]中發(fā)育起點溫度7.6℃計算，有效積溫大概在700～850℃之間。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 降溫階段 將25℃（L∶D=12∶12）恒溫養(yǎng)蟲室飼養(yǎng)的桃小食心蟲脫果幼蟲，待結(jié)繭后，選取冬繭300頭，在人工氣候箱或者冰箱內(nèi)進行不同溫度處理：（1）15 ℃，0 d；（2）15 ℃，15 d；（3）15 ℃，30 d；（4）15 ℃，45 d；（5）15 ℃，60 d；（6）15 ℃ 15 d，5 ℃ 15 d；（7）15 ℃ 30 d，5 ℃ 15 d；（8）15℃45 d，5℃15 d；（9）15℃60 d，5℃15 d。

1.2.2 升溫階段 將25℃（L∶D=12∶12）恒溫養(yǎng)蟲室飼養(yǎng)的桃小食心蟲脫果幼蟲，待結(jié)繭后（1～2 d），取冬繭500頭，經(jīng)過短暫中間溫度過渡后，放入恒溫15℃、全暗、濕度70%的人工氣候箱內(nèi)，處理30 d；接著在5℃冰箱中處理90 d，期間不進行生物分子含量的測定，然后進行升溫階段試驗（只在升溫階段測定生物分子含量）。在人工氣候箱內(nèi)進行不同溫度處理：（10）15℃，0 d；（11）15 ℃，15 d；（12）15 ℃，30 d；（13）15 ℃15 d，25 ℃ 15 d；（14）15 ℃ 30 d，25 ℃ 15 d。

1.3 總糖含量的測定

總糖含量的測定參照仵均祥（2002）的方法進行，采用分光光度計法。單頭測定，重復5次。

2 結(jié)果與分析

2.1 降溫階段

從表1可以看出，在處理（1）～（5）的階段中，總糖含量整體呈現(xiàn)出持續(xù)降低的變化趨勢，但下降的幅度越來越小。對單個處理進行分析得到出，處理（1）也就是剛結(jié)繭幼蟲，含量最高，表明糖類是桃小食心蟲的主要能量物質(zhì)；與0 d時相比較，15 d時降低14.13%，約為0 d時含量的85.87%，表明在滯育開始階段糖類消耗較為明顯；15～30 d時繼續(xù)降低10.85%，約為0 d時含量的75.02%；30～45 d時又降低9.8%，約為0 d時含量的65.22%；45～60 d時降低了4.33%，約為0 d時含量的60.89%，表明隨著滯育深度的推進，能量物質(zhì)的消耗變得緩慢，這是滯育昆蟲的共性。

表1 桃小食心蟲降溫階段的總糖含量

在處理（6）～（9）的階段中，總糖含量整體呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，拐點位置出現(xiàn)在處理（8）。單個處理分析得出，處理（6）的總糖含量較處理（2）低，與處理（3）較為接近，但略低于處理（3）。有研究表明，有些昆蟲5～10℃能量物質(zhì)如糖原等轉(zhuǎn)化較明顯，低溫有利于滯育深度的推進。處理（7）總糖含量介于處理（3）和（4）之間，表現(xiàn)出與處理（4）更為接近，推測桃小食心蟲此時的滯育深度可能也更加接近于處理（4）。處理（8）總糖含量降到最低，其后出現(xiàn)拐點，含量開始上升，此時的總糖含量與處理（5）更加接近，滯育深度也可能更加接近處理（5）。處理（9）總糖含量上升，表明其他小分子物質(zhì)如海藻糖、甘油等又開始向糖原等糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化，滯育出現(xiàn)解除的跡象。

2.1.1 降溫時間對總糖含量的影響 在相同的處理溫度15℃下，經(jīng)歷不同的處理時間0，15，30，45，60 d，桃小食心蟲的總糖含量呈現(xiàn)出持續(xù)降低的趨勢，但總體看來，下降的速率越來越緩，可能是由于桃小食心蟲在開始處理的15 d，尚未完全進入滯育狀態(tài)，準備滯育但能量物質(zhì)的儲備還未全部完成，此時滯育前期如桃小食心蟲是在未脫果前，取食蘋果時積累的能量物質(zhì)如糖類等消耗較為明顯，糖原轉(zhuǎn)化成海藻糖、甘油等小分子防凍劑。在15～30，30～45 d，總糖的含量降低速率較之前要慢，這可能有2個方面的原因：一是滯育還處于調(diào)整階段，滯育深度還未達到最深；二是15℃仍然屬于比較高的溫度，新陳代謝較快，雖然已開始滯育，但能量物質(zhì)的消耗仍然比較快。45～60 d總糖含量的下降速率明顯降低，表明此時桃小食心蟲的滯育深度已較深，雖然在比較高的溫度下，能量物質(zhì)的消耗仍然比較緩慢（圖1-A）。

在先經(jīng)歷 15℃的 15，30，45，60 d不同處理時間后，再經(jīng)歷5℃相同的時間15 d處理后，桃小食心蟲各處理的總糖含量如圖1-B所示。在圖1-B中處理（8）處出現(xiàn)拐點，其后曲線的變化趨勢由下降變?yōu)樯摺Ｅc圖1-A的不同之處，在處理（6）～（7）階段，總糖含量約降低 1.4μg/mg；處理（7）～（8）階段，總糖含量降低了 2.4μg/mg。有研究表明，較低溫度有利于滯育的推進，推測桃小食心蟲在5℃時經(jīng)歷相同的處理時間15 d，對滯育深度的加強要比15℃時更明顯。處理（8）～（9）的時間段內(nèi)總糖含量上升，推測在處理（8）時滯育深度已達到最深，再往后滯育開始解除，表現(xiàn)出儲能物質(zhì)又開始積累。

2.1.2 降溫溫度對總糖含量的影響 在經(jīng)歷相同處理時間（30，45，60 d）不同處理溫度（15，5℃）后，桃小食心蟲的總糖含量如圖2所示。經(jīng)歷相同處理時間不同處理溫度后，總糖含量總體上比較接近，有2種類型：類型一，經(jīng)歷5℃低溫處理15 d后，總糖含量更高，如處理（7）比處理（4）的總糖含量高約1μg/mg；類型二，經(jīng)歷5℃低溫處理15 d后，總糖含量變低，如處理（6）比處理（3）總糖含量低 2μg/mg，處理（8）比處理（5）總糖含量低約0.3μg/mg。在5℃低溫下，新陳代謝速率減慢，糖類的消耗較15℃處理中要少，但是低溫（0℃以上）有利于滯育深度的加強，2個方面的作用相調(diào)節(jié)，使總糖含量的變化呈現(xiàn)圖2所示的規(guī)律。

2.2 升溫階段

本試驗升溫階段共有5個處理，如表2所示。由表2可知，處理（10）桃小食心蟲總糖含量最高，甚至比降溫階段處理（1）即幼蟲剛結(jié)繭時的總糖含量還要高，在隨后的溫度處理中，總糖含量逐漸下降且幅度較大，呈現(xiàn)出下降速率先快后慢的趨勢。相同處理溫度不同處理時間表現(xiàn)為：處理（10）～（11），（11）～（12）階段，總糖含量的下降值逐漸增加，分別約為3.0，7.4μg/mg；處理（13）～（14）階段，總糖含量下降約 3.8μg/mg。相同處理時間不同處理溫度表現(xiàn)為：處理（13）桃小食心蟲總糖含量較處理（12）低約2.4μg/mg，也就是處理（11）～（13）比處理（11）～（12）總糖含量的下降值更大。

表2 桃小食心蟲升溫階段的總糖含量

升溫階段處理（10）總糖含量高，可能是由于在較低溫5℃下長期放置的冬繭，滯育深度較深，新陳代謝速率較低，為了適應長期的低溫處理的緣故；在升溫開始階段，桃小食心蟲體內(nèi)的總糖含量下降較慢，因為蟲體由低溫到高溫要有一個適應過程，當冬繭感知到升溫是持續(xù)的、穩(wěn)定的，才會大量地消耗能量物質(zhì)，這也是昆蟲在進化過程中對自然環(huán)境長期適應的結(jié)果。

3 結(jié)論與討論

本試驗中桃小食心蟲體內(nèi)的總糖含量隨著滯育深度的不同而變化。其中，在滯育初期，總糖含量較高，下降速率也較快；隨著滯育進程的推進，在未到達滯育維持階段之前，仍在下降，但速率減緩；滯育開始解除時，含量又略有回升。升溫階段，總糖含量持續(xù)降低，可能是用于解除滯育的能量消耗。挑小食心蟲的這種變化規(guī)律，與已測定的很多種昆蟲相似，說明糖類是滯育期間的主要能量物質(zhì)。根據(jù)體內(nèi)總糖含量，可以推測出桃小食心蟲的滯育深度。

桃小食心蟲在越冬期間的自然死亡率較高，原因可能是多方面的，其中溫度和處理時間是最重要的影響因子，在0℃低溫下處理的桃小食心蟲冬繭，死亡率隨著處理時間的延長而增大，長時間（3個月以上）處理死亡率會高達95%，但是仍然會有部分存活。對0℃低溫下處理3個月的冬繭進行生化指標測定，測得的含量較高，這可對本試驗升溫階段出現(xiàn)的處理（10）總糖含量偏高的現(xiàn)象作出解釋，因為升溫階段中，5℃處理3個月，也存在一定的死亡率，所以生化指標的測定值會偏高。由于桃小食心蟲滯育態(tài)冬繭的自然死亡率較高，且現(xiàn)在的果園多進行了套袋、噴施農(nóng)藥等管理，再者試驗昆蟲入土結(jié)繭滯育，北方地區(qū)冬天溫度較低，地面上凍，冬天挖土采集蟲源也很困難等原因，對桃小食心蟲進行室內(nèi)生化測定時，選取溫度和處理時間相結(jié)合來獲取不同的滯育深度是一種比較合適的方法。當然，室內(nèi)試驗設(shè)計的再合理也無法與大田試驗完全相符，所以，如果能結(jié)合大田試驗的數(shù)據(jù)，得到的結(jié)論將更加可信。

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