桃蚜对热胁迫和CO2浓度升高的生理及分子响应

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyff1985
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本文研究了短时间热胁迫对F1和F2代桃蚜(Myzus persicae)生命表参数、抗氧化酶活性和热激蛋白基因表达的影响。此外,在实验室条件下探索了CO2浓度升高对连续5代桃蚜(Myzus persicae)生长发育、营养物质含量和酶活性的影响。本文研究了短时间热胁迫对F1和F2代桃蚜(Myzus persicae)生命表参数、抗氧化酶活性和热激蛋白基因表达的影响。此外,在实验室条件下探索了CO2浓度升高对连续5代桃蚜(Myzus persicae)生长发育、营养物质含量和酶活性的影响。1.研究了不同温度(27℃、30℃、33℃、36℃)下不同时间(1h、3h、6h、10h)处理对两代桃蚜(Myzus persicae)生长发育、寿命、繁殖力等种群参数的影响。结果表明,36℃条件下处理10 h时连续2代的若蚜存活率均显著降低。具体而言:与对照(25℃)相比,F1代1-4龄若蚜的存活率分别降低了85%、88.50%、85.75%和83.75%;F2代1-4龄若蚜的存活率分别降低了83.75%、86%、82.25%和78.75%。与对照(25℃)相比,在33℃和36℃处理10 h后,两代桃蚜的寿命均最短。F1和F2代桃蚜的净繁殖率(R0)在27℃处理1 h时最高,36℃处理10 h时达到最低;两代桃蚜的内禀增长率(rm)分别在27℃处理1h时最大,在36℃处理10 h时最小;周限增长率在27℃条件下处理1h时达到最高(λ=F1,1.41和F2,1.42 d-1)。36℃处理10h对两代桃蚜(F1和F2代)生命表参数均均有影响。我们的研究结果可以更好地了解不同温度及时间间隔下桃蚜的生物学特性,对于控制桃蚜危害有重要意义。2.通过测定不同温度(27℃、30℃、33℃和36℃)和处理时间(1h、3h、6h和10h)超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)以及丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2)氧化剂含量,评估了短时热胁迫对桃蚜抗氧化酶活性的影响。结果表明,36℃处理1h、3h、6h和10 h,与对照相比,桃蚜的MDA含量分别提高71%、78%、81%和86%,H2O2含量分别提高75%、80%、85%和88%。36℃处理1h,SOD,POD和CAT活性分别提高了61%、76%、77%;36℃处理3h,SOD,POD和CAT活性分别提高了72%、83%、84%;36℃处理6h,SOD,POD和CAT活性分别提高了80%、85%、86%;36℃处理10h,SOD,POD和CAT活性分别提高了87%、87.6%、88%。此外,在短时间热胁迫下,与对照相比,Hsp22、Hsp23、Hsp27、SOD、POD和CAT基因的转录水平均上调。结果表明,桃蚜提高抗氧化酶活性和热激基因表达是其应对热胁迫的防御机制之一。3.研究了不同CO2浓度(380μL/L,550μL/L和750μL/L)对桃蚜(Myzus persicae)连续5代生长发育的影响。高CO2浓度(550μL/L和750μL/L)增加了桃蚜若蚜存活时间,降低了成蚜寿命。在正常CO2浓度(380μL/L)下,所有生物学参数均未受到影响。CO2浓度和不同世代对桃蚜若蚜历期、成蚜繁殖力和成蚜寿命均有显著的交互效应。F2代后对若虫发育有显著影响。CO2水平升高时,F4代若虫持续时间显著增加,从380μL/L时的7.4±0.3 d增加到750μL/L时的14.4±0.5 d。成蚜寿命从F2代开始下降。但在F4代,CO2浓度从20.8±0.4(室温380μL/L)升高到750μL/L时的11.3±0.8 d,成虫寿命显著下降。在F0-F2代,CO2浓度升高对成蚜生殖力没有影响,而在F3和F4代,CO2浓度升高对成蚜生殖力的影响显著增加。在750μL/L CO2水平下,F4代雌蚜的产蚜数显著增加,由71.1±2.4增加到77.5±1.8。本研究结果对于未来气候变化下,田间评估CO2浓度升高对桃蚜生长发育和繁殖的影响,了解桃蚜种群的数量波动有重要意义。4.测定3个CO2浓度(380μL/L、550μL/L和750μL/L)下桃蚜连续5代的营养物质含量和酶活性变化。结果表明高CO2浓度(550和750μL/L)下,桃蚜体内总脂肪、可溶性糖和糖原含量增加,蛋白质含量降低,在正常CO2水平(380μL/L)下,5代桃蚜的所有参数均没有显著变化。从F1代开始,CO2浓度升高对蛋白质含量、总脂肪和可溶性糖含量均有显著影响,糖原含量从F2代开始增加。糖原含量不受各代CO2浓度升高的影响,即使在最高CO2浓度750μL/L的情况下,糖原含量也不受世代的影响。随着CO2浓度的升高,桃蚜的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性在各个世代均发生变化。结果表明,CO2浓度升高能够影响桃蚜的营养和能量供应。我们比较了CO2处理对桃蚜体内蛋白质、糖原、总脂质和可溶性糖含量以及SOD、POD和CAT活性的影响。我们的发现有助于更好地了解CO2浓度升高对蚜虫代谢过程和酶活性的影响,有助于在面对未来气候变化时制定害虫防治措施。总之,我们的发现对于了解不同温度和时间间隔下桃蚜的生物学习性和分子特性具有重要意义,对于控制其对作物的危害提供了重要参考依据,并有助于更好地了解CO2浓度升高对桃蚜生长发育、繁殖、营养物质和酶促过程的影响。这将有助于在面对未来气候变化的情况下制定害虫控制措施。本研究揭示了桃蚜耐热性的分子机制,并为防治桃蚜提供了新视角,即通过热处理来控制这种害虫。并对CO2在农业系统蚜虫防治策略中的潜力有了全新全面的认识。
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