舞毒蛾对环境因子及Pb胁迫的响应机制

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:harite
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铅污染,在我国分布面积广、程度深,随着社会发展,重金属铅不断加剧,严重威胁人类的生产和生活质量。舞毒蛾(Lymantira dispar),属鳞翅目毒蛾科,分布广,食性杂,是一种具有很大危害性的林木食叶部害虫。在重金属污染环境下,林木的不同种类、不同部位,会不同程度地富集重金属,因而影响食物链上相应的每一种生物。在这种情况下,舞毒蛾的生长发育及其解毒生理将如何响应?另外,相关报道舞毒蛾在不同的环境下(温度、湿度、光照强度),其发生趋势不同,但这些尚未见系统报道。本实验在不同温度、光照强度、湿度条件下,以及在不同铅含量胁迫下,采用人工饲料室内饲养舞毒蛾,观察其发育历期、化蛹率、羽化率等信息,揭示不同环境因子对舞毒蛾生长发育和体内解毒酶所酸酯酶(CarE)和谷胱甘肽(GSTs)活性的影响。为探明舞毒蛾在不同环境条件下的发生趋势提供依据。主要研究结果如下:  1、不同温度对舞毒蛾生长发育的影响。共设置20℃、23℃、26℃、29℃、32℃、35℃等6个温度处理组,每组5个卵块,3个重复。舞毒蛾卵孵化率:在23-32℃条件下都可达到88%以上,分别为88.9%、92.08%、96.07%和96.07%,在20℃、35℃下仅为38.9%和72.7%。幼虫的存活率:在26℃、29℃下较高,分别为91.09%、91.68%,与其他温度组具有显著差异(P<0.05),在23℃、32℃环境下,幼虫存活率分别为79.27%、81.19%,而在20℃、35℃环境下幼虫存活率较低,为50.88%、49.76%,与其他各组具有显著差异(P<0.05)。幼虫化蛹率:在26℃、29℃下较高,分别为92.08%和96.07%,在20℃和35℃条件下化蛹率较低,分别为38.9%、56.16%。舞毒蛾羽化率,在26℃、29℃较高,分别为91.92%和91.97%。在20℃和35℃羽化率较低,分别为51.66%和55.31%;舞毒蛾产卵量:在26℃、29℃下较高,分别达到1080.5粒/头和1119.5粒/头,在20℃和35℃时较低,仅为165.16粒/头和363.06粒/头。26℃和29℃两组,存活率、化蛹率和羽化率较高,两组差异不显著(P>0.05),但与其他处理组具有显著性差异(P<0.05)。各温度组之间,孵化率和产卵量存在显著差异(P<0.05),且随着温度升高而增加,29℃的条件下,孵化率和产卵量数值最高。说明26-29℃为舞毒蛾存活、化蛹、羽化的最佳温度;孵化和产卵的受温度影响较大,29℃为最佳温度。  2、不同光照强度对影响舞毒蛾的生长发育。设置100%、50%、25%等3个光照强度处理组,每组5个卵块,3个重复。舞毒蛾卵的孵化率在100%光照强度处理组为89.95%,显著高于其他两组。100%光照强度处理组幼虫的存活率最高,达到89.55%,而50%光照强度处理组存活率为79.32%,25%处理组存活率为76.78%,100%光照强度处理组与其他两组具有显著性差异(P<0.05)。舞毒蛾化蛹率在100%光照强度处理组化蛹率最大,达到86.03%,而50%和25%光照强度处理组化蛹率仅为66.49%、66.25%;舞毒蛾羽化率在100%光照强度处理组达到最高,为90.33%,而50%和25%光照强度处理组羽化率为81.48%、82.44%;舞毒蛾在100%、50%、25%光照强度处理组产卵量差异不大,分别为1014粒/头、1001.33粒/头和1078粒/头。100%光照强度处理组孵化率、存活率、化蛹率、羽化率均较高,与其他两组具有显著性差异(P<0.05),且50%与25%两组间差异不显著(P>0.05),但各个光照强度处理组之间产卵量差异不显著(P>0.05)。说明光照强度对舞毒蛾孵化、存活、化蛹和羽化影响较大,但对产卵量影响不大。  3、不同湿度影响对舞毒蛾的生长发育的影响。共设置40%、50%、60%、70%、80%、90%等6个处理组,每组3个重复,每个重复5个卵块。舞毒蛾卵的孵化率:在湿度为60%、70%、80%、90%时较高,均达到90%以上,孵化率分别为92.85%、92.16%、92.82%、90.74%;湿度在50%时,孵化率为80.6%,而在湿度达到40%时,孵化率仅为45.91%,与其他各组具有显著性差异(P<0.05)。幼虫的存活率:湿度在70%、80%、90%时较高,存活率依次为92.56%、92.56%、90.47%,湿度在50%、60%时幼虫存活率为85.89%、89.16%,而湿度在40%时存活率最低,仅为67.64%,统计分析表明湿度在70%、80%、90%与其他三组具有显著性差异(P<0.05)。舞毒蛾化蛹率,在湿度为60%、70%、80%、90%时较高,分别为88.88%、92.6%、92.39%、91.31%,40%、50%处理组,化蛹率较低,分别为75.61%和76.95%。湿度为60%-90%之间舞毒蛾羽化率较高,羽化率均达到90%以上,分别为91.21%、92.37%、93.16%和91.15%,湿度在40%、50%时羽化率较低,分别为66.22%和69.99%。湿度为70%-90%环境下,舞毒蛾的产卵量较高,产卵量均在1000粒/头以上,分别为1040粒/头、1053.66粒/头、1258.3粒/头,湿度为40%时,产卵量最低,为437.33粒/头。湿度为70%、80%、90%三组,孵化率、存活率、化蛹率和羽化率显著高于低湿度组(P<0.05),产卵量随着湿度增加而增加,各组数据间差异显著(P<0.05),说明高湿度有利于舞毒蛾孵化、发育、化蛹、羽化和产卵。  4、不同铅含量对舞毒蛾的生长发育的影响和解毒响应  在舞毒蛾人工饲料中加入3种不同含量的铅,即铅含量分别33mg/kg、43mg/kg、48mg/kg,各组分别标记为Pb低、Pb中、Pb高,对照组为CK,不含Pb,每组3个重复,每个重复500头幼虫,温度(25±1)℃,相对湿度(70±1)%,光周期(16L:8D)。记录幼虫发育过程相关数据,从而研究铅对舞毒蛾生长发育和体内解毒酶的影响。  1)铅胁迫对影响舞毒蛾的生长发育影响。在Pb低、Pb中、Pb高处理组,舞毒蛾幼虫发育历期延长,分别是对照组发育历期的137%、189%和255%;蛹发育历期延长,分别是对照组发育历期的110%、172%和203%;成虫寿命缩短,依次为对照组的70.79%、43,87%和39.06%。幼虫死亡率升高,依次是对照组的216%、309%和344%;蛹死亡率增加,分别是对照组死亡率的126%、514%和617%;幼虫化蛹率降低,分别对照组的75.86%、50.78%和46.81%;羽化率降低,依次是对照组的77.89%、50.3%和48.17%;雌雄比增加,依次是对照组120%、142%和148%。舞毒蛾幼虫、蛹发育历期、死亡率和雌雄比都随着铅含量增加而延长、增加,而化蛹率、羽化率、成虫寿命都降低。幼虫寿命、幼虫死亡率和羽化率,各组差异显著(P<0.05),但蛹发育历期、蛹和成虫寿命,P低组与对照组差异不显著(P>0.05),Pb中、Pb高与Pb低和对照组存在显著性差异(P<0.05)。化蛹率和羽化率各组与CK差异显著(P<0.05)。说明重金属Pb胁迫对舞毒蛾生长发育有显著影响。  2)舞毒蛾解毒响应。在Pb胁迫下舞毒蛾解毒酶活性都发生了波动性变化。CarE活性发生变化,3龄幼虫体内,Pb低、Pb中、Pb高处理组酶活性,分别是对照组127%、87.87%、81.81%;4龄幼虫,Pb低,Pb中、Pb高处理组酶活性分别是对照组123%、90.32%、83.87%。舞毒蛾GSTs活性,3龄期幼虫中,Pb低、Pb中、Pb高处理组舞毒蛾酶活性分别是对照组的127%、90.9%、84.8%;4龄期幼虫中,Pb低、Pb中、Pb高处理组舞毒蛾酶活性分别是对照组的110%、90.32%、90%。3、4龄幼虫,对照组与各处理组中CarE和GSTs活性差异显著(P<0.05)。说明舞毒蛾幼虫体内解毒酶CarE和GSTs在受到低浓度Pb胁迫时,活性增强,对摄入体内的Pb进行解毒,在高浓度Pb胁迫下,超出其解毒阈值,CarE和GSTs的活性下降,解毒能力受到抑制。
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