Temperature and Diet Dependent Population Growth of Liposcelis yunnaniensis and Biochemical Characteristics of Phosphatases in.pdf

1、書虱(psocids)屬于虱嚙目Psopotera、書虱科Liposcelididae、書虱屬Liposcelis，是一類在世界范圍內(nèi)廣泛分布的儲(chǔ)藏物害蟲。近年來(lái)，由于其在世界各地的農(nóng)場(chǎng)糧倉(cāng)、倉(cāng)庫(kù)、出口碼頭和袋裝商品與糧食加工廠大量發(fā)生為害，因此受到了越來(lái)越多的關(guān)注。目前，書虱在很多國(guó)家如英國(guó)、西班牙、澳大利亞、墨西哥、美國(guó)、津巴布韋以及一些亞洲國(guó)家均有發(fā)生，并且其危害日益嚴(yán)重。在澳大利亞，常規(guī)的磷化氫熏蒸防治使這類害蟲產(chǎn)生了較高水平的

2、抗性，而且目前注冊(cè)使用的所有儲(chǔ)糧保護(hù)劑均難以有效控制書虱的為害，導(dǎo)致該類害蟲對(duì)化學(xué)熏蒸劑的抗性水平與鞘翅目甲蟲相當(dāng)。云南書虱Liposcelisyunnaniensis(Psocoptera：Liposcelididae)是在中國(guó)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)書虱新種。目前，對(duì)于云南書虱生物學(xué)和生態(tài)學(xué)的基本信息還一無(wú)所知，而且一個(gè)完善的害蟲綜合防治方案的建立在很大程度上依賴于對(duì)該害蟲生物生態(tài)學(xué)信息的充分了解。此外，熱處理法當(dāng)前正逐漸成為一種潛力巨大的倉(cāng)儲(chǔ)害

3、蟲控制方法，并極有可能發(fā)展成為溴甲烷熏蒸防治的替代方法。
　　 因此，在中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金(30871631)的資助下，本學(xué)位論文系統(tǒng)研究了云南書虱在不同溫度下的育速率、溫度閾值、存活率和繁殖率，及其取食不同谷物后的種群發(fā)展情況。研究結(jié)果將提供云南書虱最基本的生物學(xué)信息，為將來(lái)建立該蟲的綜合治理方案提供理論依據(jù)。
　　 另外，磷酸酯酶是生物體內(nèi)重要的水解酶，通過(guò)最適反應(yīng)的pH條件可將磷酸酯酶分為堿性磷酸酶(ALP)和酸

4、性磷酸酶(ACP)。該酶在生物體內(nèi)的分布極為廣泛，從細(xì)菌到人類，說(shuō)明該酶是生物體最基本的生化過(guò)程的參與者。盡管前人已經(jīng)對(duì)磷酸酯酶進(jìn)行了大量的研究，但對(duì)它的生理作用依然沒(méi)有完全清楚。由于云南書虱種群數(shù)量較低，加之生化研究大都圍繞嗜卷書虱L.bostrychophila開展。因此本研究使用微量酶標(biāo)法分析比較了嗜卷書虱敏感品系和抗性品系間磷酸酯酶的生化特性。
　　 1云南書虱在特定溫度下的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖情況云南書虱發(fā)現(xiàn)于中國(guó)的內(nèi)蒙古，

5、是書虱屬的一個(gè)新種，因此目前尚無(wú)生物生態(tài)學(xué)的信息。在10個(gè)恒溫(20、22.5、25、27.5、30、32.5、35、37.5、39、41±0.5℃)條件下研究了云南書虱的生長(zhǎng)發(fā)育、存活和繁殖情況。供試種群在實(shí)驗(yàn)室27.5±0.5℃的黑暗條件下以全麥粉、酵母粉和脫脂奶粉(10∶1:1)混合而成的飼料，于250ml的玻璃瓶中用尼龍布封口然后放置在5000ml的干燥器中，用飽和食鹽水控制濕度為75-80％。
　　 1.1不同溫度下云

6、南書虱的發(fā)育情況在41℃，云南書虱的卵均無(wú)法正常孵化。與此類似的是在39℃時(shí)，盡管卵可以孵化，但是所有的若蟲均無(wú)法發(fā)育至成蟲期而未能完成生活史。因此，41℃及39℃的數(shù)據(jù)不納入統(tǒng)計(jì)分析。從20至37.5℃，從卵到成蟲的平均發(fā)育歷期由64.3d(20℃)縮短至16.1d(35℃)。非線性回歸模型擬合結(jié)果表明，達(dá)到最適發(fā)育溫度之前，云南書虱卵期和產(chǎn)卵前期的致死溫度估計(jì)值比實(shí)際觀察值高。卵期、若蟲期、未成熟期和產(chǎn)卵前期的致死高溫分別為44.7

7、7、38.76、38.17和47.84，而發(fā)育起點(diǎn)溫度分別為16.84、20.93、22.52和18.84。從卵到成蟲，低溫條件下的存活率較高溫條件下高(20℃為56.59％，27.5℃為31.25％)；雌蟲產(chǎn)卵前期在22.5℃為18.5天，在35℃為3.1天。云南書虱在35℃時(shí)產(chǎn)卵量最高(32.6粒/雌蟲)，而在22.5℃下最少(10.33粒/雌蟲)。Weibull頻率分布模型擬合不同溫度下云南書虱種群存活率屬于DeveyⅢ型(c＜1

8、.0).
　　 1.2不同溫度下云南書虱實(shí)驗(yàn)種群的生命表在9個(gè)恒溫條件下研究了云南書虱實(shí)驗(yàn)種群的內(nèi)稟增長(zhǎng)率(rm)、凈生殖率(R0)、平均發(fā)育歷期(T)和種群倍增時(shí)間(t)。通過(guò)構(gòu)建特定年齡和時(shí)間生命表，得到了生命表參數(shù)和溫度之間的關(guān)系。在供試溫度范圍內(nèi)，在35℃和37.5℃下云南書虱的內(nèi)稟增長(zhǎng)率較高(0.0554和0.0461)、平均世代歷期較短(34.29和32.91天)，相應(yīng)的種群倍增時(shí)間亦較短(12.52和15.03天)

9、?；趓m值，云南書虱適宜的溫度范圍為25-37.5℃。
　　 2不同食物對(duì)云南書虱種群增長(zhǎng)的影響研究了云南書虱取食不同食物(包括八種谷物和兩種人工飼料)后種群的增長(zhǎng)情況。八種谷物包括帶殼和去殼水稻(OryzasativeL.)、帶殼和去殼大麥(HordeumvulgarL.)、小麥(TriticumaestivumL.)、玉米(ZeamaysL.)、燕麥(AvenasativaL.)和高粱(SorghumbicolourL.)

10、，另外兩種人工飼料分別是Nayak小麥飼料(全麥∶粗磨小麥∶全麥面粉∶啤酒酵母，10∶10∶10∶0.1，vol∶vo1)和實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)書虱的常規(guī)飼料(全麥面粉∶脫脂奶粉∶酵母粉，10∶1:1)。其中，谷物飼料中的大米和大麥采用了帶殼和去殼使用的兩種方法研究它們對(duì)云南書虱種群發(fā)展的影響，其目的在于探討一種假設(shè)，即稻殼外的毛是否可以引發(fā)與蟲體體壁的物理反應(yīng)，并導(dǎo)致害蟲死亡。
　　 2.1取食不同食物后云南書虱種群的增長(zhǎng)情況比較取食不

11、同食物后云南書虱種群的增長(zhǎng)情況發(fā)現(xiàn)，其增長(zhǎng)率高低依次為玉米＞小麥＞常規(guī)飼料＞水稻＞大麥＞高粱＞Nayak小麥飼料＞燕麥＞去殼稻米。經(jīng)過(guò)32d的飼養(yǎng)，取食玉米、小麥和常規(guī)飼料的云南書虱由最初的5頭試蟲發(fā)展成個(gè)體數(shù)量分別為41.8、41.5和39.1頭的種群，而使用Nayak小麥、燕麥以及去殼稻米飼養(yǎng)的書虱種群數(shù)量則更小，分別為25.6、22.5和13.6頭。此外，本實(shí)驗(yàn)還研究了使用帶殼或去殼的稻米和大麥作為飼料對(duì)云南書虱種群數(shù)量增長(zhǎng)的影響

12、。結(jié)果表明，大麥去殼與否對(duì)書虱種群數(shù)量沒(méi)有顯著的影響；而帶殼稻米卻能夠顯著提高其種群數(shù)量?；谏鲜鲅芯窟€得出了獲得統(tǒng)一齡期成蟲的方法，該方法將有助于進(jìn)一步開展云南書虱的相關(guān)研究工作。
　　 3嗜卷書虱磷酸酯酶的生化特性磷酸酯酶生化特性研究結(jié)果表明，嗜卷書虱不同品系間酸性磷酸酯酶(ACP)和堿性磷酸酯酶(ALP)活性均存在顯著性差異。ACP活性在敏感品系中最高，ALP活性在PH3-R品系中最高而在DDVP-R品系中最低，說(shuō)明ACP

13、在書虱抗性發(fā)展中可能有重要的生理功能，而ALP與書虱抗性并無(wú)直接的相關(guān)性。
　　 進(jìn)一步的動(dòng)力學(xué)特性分析發(fā)現(xiàn)，與敏感品系相比，抗性品系中的ACP和ALP對(duì)底物對(duì)硝基磷酸二鈉有更高的親和力。就最大反應(yīng)速度而言，敏感品系A(chǔ)CP的催化能力最低而ALP活性最高?？剐云废礎(chǔ)CP對(duì)底物更高的親和力和催化反應(yīng)速度，說(shuō)明該酶或許在嗜卷書虱抗性形成中具有一定的解毒代謝能力。殺蟲劑對(duì)ACP離體抑制研究結(jié)果表明，敵敵畏和對(duì)氧磷對(duì)嗜卷書虱ACP有一定的

14、抑制作用，而高效氯氰菊酯和甲氰菊酯對(duì)ACP表現(xiàn)出一定的激活效應(yīng)。就殺蟲劑對(duì)ALP離體動(dòng)力學(xué)研究而言，4種化合物對(duì)書虱ALP均有一定的激活作用。與擬除蟲菊酯類殺蟲劑相比較，敵敵畏和對(duì)氧磷對(duì)ALP的激活效應(yīng)較弱。值得注意的是，對(duì)氧磷低濃度下對(duì)ALP有一定的激活作用而高濃度則表現(xiàn)出一定的抑制作用。
　　 4書虱飼養(yǎng)中粉螨的干擾粉螨是自然界中一種微小節(jié)肢動(dòng)物，繁殖能力極強(qiáng)，因此得以輕易地在種群間擴(kuò)散。長(zhǎng)久以來(lái)，螨對(duì)其他物種都存在侵害性，

15、比如影響植物、真菌以及昆蟲的正常生長(zhǎng)。已有研究表明某些螨類可以侵害真菌并對(duì)其造成整體性的破壞。此外，也有報(bào)道稱螨類可以通過(guò)多種方式造成昆蟲種群數(shù)量的下降。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)的書虱種群中發(fā)現(xiàn)了一種螨，該螨一經(jīng)發(fā)生便很難根除，并且將極大地影響書虱種群的增長(zhǎng)。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)昆蟲飼養(yǎng)過(guò)程對(duì)于保持供試?yán)ハx種群的單一性以及保證充足的蟲源進(jìn)行后續(xù)研究具有至關(guān)重要的影響。僅鑒定，在書虱飼養(yǎng)種群中發(fā)現(xiàn)的螨為腐食酪螨屬Tyrophagus(Astigmat