牧草盲蝽非越冬期和越冬期成蟲體內(nèi)生化物質(zhì)含量動態(tài)變化

楊 琪，孫 鵬，劉端春，茍長青，馮宏祖

(1.塔里木大學(xué)/新疆建設(shè)兵團南疆特色果樹生產(chǎn)工程實驗室/農(nóng)業(yè)部阿拉爾作物有害生物科學(xué)觀測實驗站/塔里木大學(xué)南疆農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理重點實驗室，新疆阿拉爾843300;2.阿拉爾市園林綠化管理處，新疆阿拉爾843300)

牧草盲蝽非越冬期和越冬期成蟲體內(nèi)生化物質(zhì)含量動態(tài)變化

楊 琪1，2，孫 鵬1，劉端春1，茍長青1，馮宏祖1

(1.塔里木大學(xué)/新疆建設(shè)兵團南疆特色果樹生產(chǎn)工程實驗室/農(nóng)業(yè)部阿拉爾作物有害生物科學(xué)觀測實驗站/塔里木大學(xué)南疆農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理重點實驗室，新疆阿拉爾843300;2.阿拉爾市園林綠化管理處，新疆阿拉爾843300)

【目的】測定牧草盲蝽Lygus pratensis(L.)雌雄成蟲非越冬期及越冬期體內(nèi)含水量、脂肪、總糖、蛋白質(zhì)、糖原等含量及海藻糖酶比活力，研究非越冬期及越冬期牧草盲蝽體內(nèi)生化物質(zhì)的含量變化，了解牧草盲蝽的越冬機理?！痉椒ā坎杉煌瑫r期牧草盲蝽雌雄成蟲，運用分光光度測定法測定其體內(nèi)不同時期生化物質(zhì)含量動態(tài)變化?！窘Y(jié)果】從非越冬期到越冬期，牧草盲蝽成蟲體內(nèi)脂肪含量逐漸增加并趨于穩(wěn)定，總糖、糖原含量先增加后減少，蛋白質(zhì)含量先減少后增加，海藻糖酶比活力先增強后逐漸減弱?！窘Y(jié)論】牧草盲蝽越冬期和非越冬期成蟲體內(nèi)生化物質(zhì)含量變化與其抗寒能力存在一定的聯(lián)系，是其對冬季光照、溫度等變化的生態(tài)適應(yīng)。

牧草盲蝽;滯育;越冬;生化物質(zhì);動態(tài)變化

0 引言

【研究意義】近年來，我國大部分棉區(qū)盲蝽種群發(fā)生數(shù)量劇增，危害加重，成為Bt轉(zhuǎn)基因抗蟲棉上一類重要的致災(zāi)性害蟲，并波及了其他多種作物。新疆是我國的植棉大省，自2000年以來牧草盲蝽在新疆棉區(qū)逐漸上升為主要害蟲［1，2］，對棉花生產(chǎn)造成很大的威脅。牧草盲蝽Lygus pratensis屬于半翅目盲蝽科草盲蝽屬昆蟲，是新疆棉區(qū)的優(yōu)勢種［3］，一年發(fā)生4代，以成蟲滯育越冬。在寒冷的北方地區(qū)，冬季極寒天氣影響昆蟲的正常生活，威脅個體和種群的生命維持。牧草盲蝽為抵抗冬天寒冷的天氣對其造成的傷害，以成蟲在雜草枯枝落葉下或林帶樹木的老翹皮和樹皮裂縫中蟄伏越冬，體內(nèi)也會發(fā)生一系列的生理生化變化，通過物質(zhì)的積累降低過冷卻點和冰點從而提高抗寒能力。測定其非越冬期及越冬期體內(nèi)生化物質(zhì)動態(tài)變化，有利于全面了解牧草盲蝽的越冬機理?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前，對牧草盲蝽的捕食性、棉株上的分布規(guī)律及溫度對其種群生長發(fā)育和繁殖的影響等均作了大量研究［4－6］。已有的研究表明，牧草盲蝽成蟲主要分布在棉株的葉片上，若蟲主要分布在蕾和葉片上，卵主要集中產(chǎn)在棉株上部［4］;若蟲在23℃存活率最高、33℃存活率最低，18～28℃為其最適溫度區(qū)［5］;同時牧草盲蝽對棉蚜具有一定的捕食作用，存在雜食性［6］，但對成蟲越冬生理生化方面研究相對較少?！颈狙芯壳腥朦c】對牧草盲蝽成蟲越冬生理生化方面研究相對較少。滯育是昆蟲機體從直接發(fā)育進(jìn)程轉(zhuǎn)入一種深層次新陳代謝路線中斷的發(fā)育暫停階段，是昆蟲適應(yīng)不利環(huán)境獲得的一種生存本能［7］。在滯育期間，昆蟲體內(nèi)脂肪、總糖、蛋白質(zhì)、糖原等化學(xué)成分含量發(fā)生明顯變化，通常水分含量下降，脂肪含量上升，RNA和DNA合成停止，氨基酸和蛋白質(zhì)含量上升［8］。研究牧草盲蝽雌雄成蟲在非越冬期及越冬期體內(nèi)含水量、脂肪、總糖、蛋白質(zhì)、糖原等含量及海藻糖酶比活力變化，探明非越冬期及越冬期牧草盲蝽體內(nèi)生化物質(zhì)的含量變化?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究牧草盲蝽雌雄成蟲在非越冬期和越冬期體內(nèi)含水量、脂肪、總糖、蛋白質(zhì)、糖原含量及海藻糖酶比活力，為分析牧草盲蝽滯育的生態(tài)適應(yīng)意義及其發(fā)生期的預(yù)測提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材料

牧草盲蝽成蟲均采自新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第一師12團苗圃地(新疆阿拉爾市)，非越冬期成蟲于2016年8月中旬采集，越冬期成蟲分別于2016年10、11、12月和2017年1月中旬各采集1批，試蟲保存于－20℃冰箱待用。

1.2 方法

1.2.1 蛋白質(zhì)、總糖和糖原的提取

蛋白質(zhì)、總糖和糖原的提取參考Zhou等［9］的方法進(jìn)行。取牧草盲蝽不同時期雌雄成蟲各10頭，蒸餾水沖洗后用濾紙吸干水分，準(zhǔn)確稱重后置于10 mL離心管中，沸水浴1 h，冷卻后加入100 μL飽和硫酸鈉和200 μL甲醇，用研棒將成蟲搗碎，依次用100 μL蒸餾水、3 mL甲醇:氯仿(v/v=1)各沖洗研棒一次，形成分層后，加入300 μL甲醇，將內(nèi)容物混勻，2 500 r/ min離心5 min，棄去上清液。向沉淀內(nèi)加入1 mL 66%的乙醇(內(nèi)含飽和硫酸鈉)，混勻后，2 500 r/min離心5 min，然后用0.5 mL上述溶液繼續(xù)抽提一次，合并上清液留待測總糖用。抽離后的沉淀于55℃下溫浴5 min，然后加入0.5 mL 30%氫氧化鉀溶液，置于沸水浴20 min，冷卻后加入1 mL 95%乙醇，混勻后于3 000 r/min離心15 min，用0.5 mL蒸餾水和1 mL 95%乙醇對沉淀再抽提一次，合并上清液留待測蛋白質(zhì)用，最后的沉淀留待測糖原用。重復(fù)三次。

蛋白質(zhì)含量測定:采用考馬斯亮藍(lán)G－250染色法［10］。取蛋白質(zhì)樣品上清液50 μL，加蒸餾水補足至1 mL，再加入5 mL考馬斯亮藍(lán)溶液，混合均勻，2 min后于595 nm處測吸光值，根據(jù)牛血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線計算樣品蛋白質(zhì)含量?？偺呛繙y定:采用蒽酮比色法，取總糖提取液300 μL，加入200 μL蒸餾水和2 mL 0.2%蒽酮試劑，混勻后沸水浴15 min，冷卻后于620 nm處測吸光值，根據(jù)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線計算總糖含量。

糖原含量測定:向糖原沉淀中加入2 mL蒸餾水，混勻沸水煮沸，取50 μL，加入0.2%2 mL蒽酮試劑，再次混勻后沸水浴15 min，冷卻避光2 min，于620 nm處測吸光值，根據(jù)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線測吸光值。

1.2.2 含水量及脂肪含量的提取

從－20℃冰箱取出試蟲10頭稱重，120℃烘干30 min，然后55℃繼續(xù)烘24 h至恒重，取出稱重，測定含水量。采用索式提取器提取方法，將烘干后的試蟲用脫脂濾紙包裹，碾碎，置于索式提取器，在55～60℃下用石油醚提取8～12 h，回收石油醚后，將包裹試蟲粉末的濾紙于55℃烘24 h至恒重，并進(jìn)行稱重。測定試蟲脂肪含量。

1.2.3 海藻糖酶的提取及活力測定

取試蟲10頭，用蒸餾水沖洗并用濾紙吸干水分，精確稱重后放入預(yù)冷的研缽中，加入5 mL預(yù)冷的相應(yīng)酶緩沖液，冰浴中勻漿，勻漿液在4℃、10 000 r/min離心10 min，上清液即為酶液，－20℃保存?zhèn)溆?。每個處理重復(fù)三次。

參照李志剛等［11］方法。取上清液80 μL，加入0.01 mol/L磷酸鹽緩沖液(pH 5.8)0.8 mL、3%海藻糖0.2 mL，室溫下反應(yīng)10 min，置于37℃水浴中培養(yǎng)60 min，加3，5－二硝基水楊酸1 mL終止反應(yīng)，然后沸水浴5 min，于550 nm波長測吸光值。無酶反應(yīng)體系用0.01 mol/L 80 μL磷酸鹽緩沖液代替酶液，作為對照。以每分鐘每毫克蟲重的吸光度變化值為1個酶活力單位(OD·mg/min)

2 結(jié)果與分析

2.1 非越冬期和越冬期牧草盲蝽成蟲體內(nèi)蛋白質(zhì)含量動態(tài)變化

研究表明，在非越冬期和越冬期，牧草盲蝽雌雄成蟲體內(nèi)蛋白質(zhì)含量變化趨勢相似。不同時期，牧草盲蝽雌雄成蟲蛋白質(zhì)含量差異顯著(P＜0.05)。非越冬時期，蛋白質(zhì)含量相對較高，越冬時期逐漸降低，但在越冬后期又開始升高。8月牧草盲蝽雌蟲蛋白質(zhì)含量26.31 mg/g，11月其蛋白質(zhì)含量低至18.59 mg/g，8～11月，牧草盲蝽蛋白質(zhì)含量，雌蟲減少了7.73 mg/g，雄蟲減少了21.00 mg/g，而11月至次年1月，牧草盲蝽雌蟲增加了13.65 mg/g，雄蟲增加了18.43 mg/g。但次年1月牧草盲蝽雌雄成蟲蛋白質(zhì)含量均上升。非越冬期牧草盲蝽雌雄成蟲蛋白質(zhì)含量較高，可能與成蟲的活動大量消耗有關(guān)。圖1

圖1 非越冬期和越冬期牧草盲蝽成蟲體內(nèi)蛋白質(zhì)含量動態(tài)變化Fig.1 Dynamic change of protein content in the body of female and male adults of Lygus pratensis in non－winterring period and overwinterring period

2.2 非越冬期和越冬期牧草盲蝽成蟲體內(nèi)總糖含量動態(tài)變化

研究表明，牧草盲蝽雌雄成蟲在非越冬期及越冬期總糖含量差異顯著(P＜0.05)。在非越冬期，牧草盲蝽雌雄成蟲總糖含量較低，但隨著越冬期的到來，其體內(nèi)總糖含量逐漸增加，到越冬后期其體內(nèi)總體含量有所降低。在非越冬期，雌蟲總糖含量為0.73%，雄蟲總糖含量為0.47%。在越冬期(11月)達(dá)最大值，雌蟲總糖含量為3.21%，雄蟲總糖含量為3.52%。說明越冬期牧草盲蝽雌雄成蟲總糖的積累可能與越冬時期成蟲的抗寒性有關(guān)，主要作為能量儲備，參與體內(nèi)的能量代謝。圖2

2.3 非越冬期和越冬期牧草盲蝽成蟲體內(nèi)糖原含量動態(tài)變化

研究表明，牧草盲蝽雌雄成蟲在非越冬期和越冬期糖原含量差異顯著(P＜0.05)。在非越冬時期及越冬后期，牧草盲蝽雌雄成蟲糖原含量相對較低。在越冬初期(10月)，牧草盲蝽雌雄成蟲糖原含量相對較高，雄蟲糖原含量高達(dá)15.25%，雌蟲糖原含量高達(dá)13.22%。說明牧草盲蝽雌雄成蟲糖原的積累可能與越冬時期成蟲的抗寒性有關(guān)，主要作為能量儲備，參與體內(nèi)的能量代謝。圖3

圖2 非越冬期和越冬期牧草盲蝽成蟲體內(nèi)總糖含量動態(tài)變化Fig.2 Dynamic change of total sugar content in the body of female and male adults of Lygus pratensis in non－winterring period and overwinterring period

圖3 非越冬期和越冬期牧草盲蝽成蟲體內(nèi)糖原含量動態(tài)變化Fig.3 Dynamic change of glycogen content in the body of female and male adults of Lygus pratensis in non－winterring period and overwinterring period

2.4 非越冬期和越冬期牧草盲蝽成蟲體內(nèi)含水量動態(tài)變化

研究表明，在非越冬期和越冬期，牧草盲蝽雌雄成蟲含水量變化趨勢相似。不同時期，牧草盲蝽雌雄成蟲體內(nèi)含水量差異顯著(P＜0.05)。非越冬時期，牧草盲蝽雌雄成蟲含水量顯著高于越冬時期其含水量。在非越冬時期(8月)，雌蟲含水量高達(dá)62.26%，雄蟲含水量高達(dá)63.00%。而越冬時期，含水量趨于穩(wěn)定，其含水量保持在51.00%至53.00%。牧草盲蝽雌雄成蟲含水量變化表明，牧草盲蝽雌雄成蟲在非越冬時期的較高含水量主要來自于取食，越冬時期含水量較低則有利于保持較高的體液濃度，提高抗寒能力，幫助順利越冬。圖4

圖4 非越冬期和越冬期牧草盲蝽成蟲體內(nèi)含水量動態(tài)變化Fig.4 Dynamic change of water content content in the body of female and male adults of Lygus pratensis in non－winterring period and overwinterring period

2.5 非越冬期和越冬期牧草盲蝽成蟲體內(nèi)脂肪含量動態(tài)變化

研究表明，在非越冬期和越冬期，牧草盲蝽雌雄成蟲脂肪含量差異顯著(P＜0.05)。在非越冬時期(8月)，牧草盲蝽雌雄成蟲脂肪含量相對較低，雌蟲脂肪含量為3.47%，雄蟲脂肪含量為2.66%。在越冬時期，牧草盲蝽雌雄成蟲脂肪含量相對較高，雌蟲脂肪含量在10.48%～13.78%，雄蟲脂肪含量在10.02%～13.24%。牧草盲蝽雌雄成蟲在越冬期脂肪的積累與越冬時期成蟲的抗寒性有關(guān)，作為能量儲備，參與體內(nèi)的能量代謝。圖5

2.6 非越冬期和越冬期牧草盲蝽成蟲體內(nèi)海藻糖酶比活力動態(tài)變化

研究表明，非越冬期和越冬期牧草盲蝽雌雄成蟲海藻糖酶比活力變化趨勢相似，不同時期，牧草盲蝽雌雄成蟲海藻糖酶比活力差異顯著(P＜0.05)。從非越冬期到越冬期，牧草盲蝽雄蟲海藻糖酶比活力8至10月上升0.003 8 OD·mg/min，從越冬初期到越冬后期，11月至次年1月下降0.004 4 OD·mg/min。牧草盲蝽雌雄成蟲海藻糖酶比活力隨著越冬期的到來逐漸增強，于越冬后期減弱。在越冬期，牧草盲蝽雌雄成蟲海藻糖酶比活力處于較高水平，有利于提高抗寒能力，幫助順利越冬。圖6

圖5 非越冬期和越冬期牧草盲蝽成蟲體內(nèi)脂肪含量動態(tài)變化Fig.5 Dynamic change of fat content in the body of female and male adults of Lygus pratensis in non－winterring period and overwinterring period

圖6 非越冬期和越冬期牧草盲蝽成蟲體內(nèi)海藻糖酶比活力動態(tài)變化Fig.6 Dynamic change of trehalase activity in the body of female and male adults of Lygus pratensis in non－winterring period and overwinterring period

3 討論

昆蟲為了順利的度過越冬時期的低溫、短日照及食物的短缺，在越冬時期積累總糖、糖原、脂肪等來增加其抗寒性［12］。研究測定了不同時期牧草盲蝽雌雄成蟲體內(nèi)含水量、蛋白質(zhì)、總糖、糖原、脂肪含量的動態(tài)變化，結(jié)果表明，越冬時期其體內(nèi)物質(zhì)均出現(xiàn)規(guī)律性變化，這與文獻(xiàn)報道的很多昆蟲相似［13－17］，說明糖類、脂肪是越冬期的主要能源物質(zhì)。而海藻糖酶可以特異性地將一分子海藻糖水解為2分子葡萄糖而被昆蟲利用，是滯育激素調(diào)控代謝過程中的關(guān)鍵酶［18］。隨著越冬初期的到來，牧草盲蝽體內(nèi)海藻糖酶比活力逐漸升高，到了越冬后期又逐漸降低，這與何超等［19］報道的梨小食心蟲滯育過程中海藻糖酶比活力變化相似?？赡苁窃蕉跗诒３州^高水平有利于體內(nèi)部分物質(zhì)轉(zhuǎn)化為抗逆的碳水化合物進(jìn)行貯存，之后活力降低，使越冬成蟲維持穩(wěn)定水平，提高蟲體的耐寒能力，有利于牧草盲蝽度過滯育生理過程。研究中，所選取來進(jìn)行分析評價牧草盲蝽耐寒性的生化物質(zhì)是自由水、蛋白質(zhì)、總糖、糖原、總脂肪和海藻糖酶比活力，對于牧草盲蝽其他內(nèi)含成分指標(biāo)在越冬過程中的作用和變化趨勢，以及抗寒性機制與遺傳基因的關(guān)系等問題，則有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

牧草盲蝽成蟲非越冬期和越冬期體內(nèi)生化物質(zhì)呈現(xiàn)規(guī)律性變化。從非越冬期到越冬初期、再到越冬后期，蛋白質(zhì)含量呈先降低后升高趨勢，可能與成蟲體內(nèi)物質(zhì)代謝有關(guān);總糖、糖原含量呈相反趨勢，脂肪含量逐漸升高，越冬期趨于平穩(wěn)，能源物質(zhì)積累可能與越冬期成蟲的抗寒性有關(guān);含水量逐漸減少，有利于保持較高的體液濃度，提高抗寒能力;海藻糖酶比活力呈先上升后降低趨勢。這些結(jié)果說明牧草盲蝽成蟲體內(nèi)生化物質(zhì)含量的變化與其抗寒能力存在一定的聯(lián)系，是其對冬季光照、溫度等變化的生態(tài)適應(yīng)。

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Dynamic Change of Biochemical Matter Contents of Lygus pratensis(L.) Adult during Non－wintering Period and Overwintering Period

YANG Qi1，2，SUN Peng1，LIU Rui－chun1，GOU Chang－qing1，F(xiàn)ENG Hong－zu1
(1.Tarim University/Engineering Laboratory of Featured Fruit Trees in Southern Xinjiang，XPCC/ Crop Pest Scientific Observing and Experimental Station in Alar，Ministry of Agriculture，P.R.China/ Key Laboratory for Crops Integrated Pest Management in Southern Xinjiang of Tarim University，Alar Xinjiang 843300，China;2.Alar Municipal Landscape Management Office，Alar Xinjiang 843300，China)

【Objective】This research aims to measure the amount of body water，fat，total sugar，protein，glycogen content and trehalase activity of male and female adults of Lygus pratensis(L.)in non－overwintering period and overwintering period in order to explore the changes of content of non－overwintering stage and wintering period Lygus pratensis(L.)biochemical substances so that a better understanding of its overwintering mechanism will be obtained in the hope of providing theoretical basis for integrated control of Lygus pratensis(L.).【Method】The change law of cold resistance of Lygus pratensis(L.)was studied by acquiring female and male adults of Lygus pratensis(L.)at different developmental stages and determinating biochemical matter contents.【Result】From non－wintering period to overwintering period，the Lygus pratensis(L.)adult body fat content increased gradually and tended to be stable，total sugar content and glycogen content firstly increased and then decreased，the protein content decreased first and then increased，but the trehalase activity rose at first and after that period，it began to fall down.【Conclusion】There is a certain connection between cold hardiness and dynamic change of biochemical matter contents of Lygus pratensis(L.)adults during non－winterring period and overwinterring period，which implies the ecological adaptability to such changes as light and temperature.

Lygus pratensis(L.);diapause;overwinterring;biochemical matter;dynamic change

FENG hong－zu(1969－)，Male，Tu Autonomous County of Huzhu，Qinghai Province，，Professor，Doctor.Research direction for IPM，(E－mail):fhzzky@163.com

S433

A

1001－4330(2017)05－0900－07

10.6048/j.issn.1001－4330.2017.05.014

2017－01－28

國家自然科學(xué)基金項目“牧草盲蝽種群季節(jié)性寄主轉(zhuǎn)換機制”(31560513)

楊琪(1988－)，女，河南泌陽人，碩士研究生，研究方向為害蟲綜合治理，(E－mail)734827370@qq.com

馮宏祖(1969－)，男，青海互助人，教授，博士，研究方向為害蟲綜合治理，(E－mail)fhzzky@163.com

Supported by:NSFC"switching mechanism of the seasonal host in the population of the Lygus pmtensis"(31560513)