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绿豆象(Callosobruchus chinensis Linnaeus)属鞘翅目,豆象科,瘤背豆象属,是一种世界性的仓储害虫,在我国各省区都有报道。在不同地域,绿豆象世代数不同,少则4代,多达12代。绿豆象繁殖能力强,发生后难以清除,危害严重。目前,对绿豆象的防治主要采用化学防治,但“3R”问题严重,而低温防治属物理防治,可有效解决“3R”问题。本文以28℃培养的绿豆象成虫为研究对象,研究绿豆象成虫的低温效应,内容包括:不同低温处理对绿豆象成虫存活影响;恒定低温处理条件下绿豆象成虫含水量、脂肪含量、蛋白质含量、甘油含量、总糖含量等耐寒性指标变化;低温驯化对绿豆象成虫的影响。本研究从生物学及生理生化方面探讨绿豆象成虫耐寒能力,旨在为更好的利用低温防治绿豆象提供理论依据。主要研究内容如下:1.低温对绿豆象成虫存活影响(1)采用过冷却点测定仪器,测定绿豆象雌雄成虫过冷却点(Supercooling point,SCP)与结冰点(Freezing point,FP)。结果表明:雄虫的SCP和FP分别为-13.28℃和-12.30℃;雌虫的SCP和FP分别为-11.72℃和-10.65℃。雄虫SCP和FP分别低于雌虫,初步说明雄虫耐寒性强于雌虫。(2)在不同低温条件(-4、-2、0、2、4℃)下,进行恒定低温实验,研究低温对其存活影响。结果表明:其存活能力不仅与温度、时间有关,还与性别有关;同一性别,随温度降低和时间延长,成虫耐寒力降低,死亡率逐步升高;雄虫相同低温条件下死亡率要低于雌虫的。雄虫在-4、-2、0、2、4℃的Lt50分别是:3.88、5.67、8.86、15.08和19.25 d;雌虫在-4、-2、0、2、4℃的LT50分别是:2.10、4.43、7.96、11.66和15.56 d。雄虫Lt50分别较雌虫的提高了84.76%、27.99%、11.31%、29.33%和23.71%。进一步说明雄虫耐寒性强于雌虫。(3)对绿豆象成虫进行变温(温度)暴露实验:0℃恒定暴露时,每天分别在5、15、28℃下处理2 h。结果表明:变温处理显著提高了其存活时间,在变温5、15、28℃以及恒定0℃处理条件下Lt50分别是:12.00、15.39、22.15和8.40 d,并分别较恒定0℃处理提高了42.86%、83.21%和163.69%,增长幅度随变温温度提高而增大,在28℃时最大。变温能使成虫寿命增长说明高温可能会对低温伤害产生修复作用。对绿豆象成虫进行变温(时间)暴露实验:在0℃恒定低温处理下,每天经28℃分别处理成虫1、2、4 h。结果发现:变温处理显著提高了其存活时间。成虫在28℃处理1、2、4 h以及恒定0℃处理条件下,Lt50分别是:17.43、22.15、18.98和8.40 d,并分别较恒定0℃处理提高了107.50%、163.69%和125.95%,增长幅度先增大后减小,2 h处理最高,说明变温提高了成虫存活率,但其并非随变温时间延长而提高,是有一定限度的。2.耐寒性指标测定分别将绿豆象成虫置于0℃和2℃处理5 d,对其耐寒性指标包括含水量(差量法)、脂肪含量(差量法)、甘油含量(乙酰丙酮法)、总糖含量(蒽酮法)和蛋白质含量(考马斯蓝G250法)进行测定。结果表明,成虫体内含水量显著降低;脂肪含量显著升高,;甘油含量变化趋势有显著变化,先升高再降低,大都显著高于对照组;总糖含量先降低再升高,而且大都显著低于对照组;蛋白质含量除2℃处理的雄虫不显著外,其他处理均显著升高。说明在低温下绿豆象成虫可能通过降低含水量和总糖含量,提高甘油和蛋白质含量来增强自身耐寒性,更好适应低温。3.冷驯化对绿豆象成虫影响分别对绿豆象成虫进行4个不同冷驯化处理:0℃处理2 h、4℃处理2 h、0℃处理24 h和4℃处理24 h,通过测定其SCP和FP、比较冷驯化前后死亡率、36 h累计产卵量、耐寒性指标和部分酶活(过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT和Na~+K~+-ATP酶),旨在了解冷驯化对其耐寒性影响。(1)冷驯化可显著降低SCP、FP,FP与SCP变化不同步但趋势一致,0℃处理2 h降低效果最好。SCP:0℃2 h处理、4℃2 h处理和0℃24 h处理显著降低了15.41%、15.33%和11.99%;FP:0℃2 h处理和4℃2 h处理分别显著降低了12.38%、12.42%,其受外界低温影响要比SCP小。研究结果表明冷驯化可能通过降低绿豆象成虫SCP和FP,来提高耐寒性,更好适应低温。(2)成虫经冷驯化再在-10℃处理7 h后,存活率有了显著提高,0℃处理2 h、4℃处理2 h、0℃处理24 h和4℃处理24 h存活率显著提高了32.22%、22.22%、30.00%和21.11%。说明冷驯化能有效提高绿豆象成虫低温存活能力。(3)通过对绿豆象雌雄成虫在4℃下冷驯化2 h、24 h,后在28℃产卵,36 h后统计产卵量。结果表明,产卵量显著降低。说明冷驯化会导致绿豆象生殖力下降。(4)经冷驯化处理后,含水量显著变化,0℃24 h处理、4℃24 h处理显著降低了3.15%、5.52%;脂肪含量提高,0℃2h处理、4℃24 h处理显著提高了10.90%、8.00%;甘油含量提高,但只有4℃24 h处理显著;总糖含量显著降低,0℃24 h处理最低;蛋白质含量显著变化,4℃处理24 h蛋白质含量显著提高。说明冷驯化可能通过改变绿豆象成虫耐寒性指标:降低含水量和总糖含量以及提高脂肪、甘油和蛋白质含量来提高耐寒性,从而更利于适应低温胁迫。(5)冷驯化后,POD活力显著提高,0℃处理2 h最大,4℃处理24 h最小,0℃处理2 h、4℃处理2 h、0℃处理24 h和4℃处理24 h分别提高33.80%、42.01%、49.41%和23.57%,但4℃处理24 h处理差异不显著;CAT活力显著提高,分别提高25.33%、22.35%、23.46%和22.16%。Na~+K~+-ATP酶活力显著降低,4℃处理24 h最低,分别降低37.83%、70.81%、83.43%和59.97%。说明绿豆象成虫在低温下可能通过提高保护酶活性,降低代谢酶活性,来提高耐寒性。综上所述,绿豆象成虫初步判断为寒冷敏感型(Chill susceptible)昆虫,雄虫耐寒性要强于雌虫。绿豆象成虫可通过降低含水量和总糖含量,提高脂肪含量、甘油含量、蛋白质含量以及改变酶系统:提高保护酶POD、CAT活力和降低代谢酶Na~+K~+-ATP酶活力等方式来提高耐寒性,适应外界低温环境。