摘要: 【目的】在前期研究高温胁迫下意大利蝗Calliptamus italicus呼吸代谢的变化特征基础上,为探明相关变化机制,本研究进一步从不连续气体交换循环(DGC)呼吸周期历时阐明其对高温胁迫的响应机制。【方法】以源自新疆伊犁察布查尔蝗区野生种群的意大利蝗成虫为材料,应用多通道昆虫呼吸仪测定意大利蝗DGC暴发间期、暴发期和呼吸周期三者历时随温度变化(2142℃区间,3℃温度梯度)的响应特征。【结果】雌雄意大利蝗DGC呼吸周期中暴发间期历时随温度升高而缩短,21℃时暴发间期历时最长,雌雄分别为7.29±0.31和7.05±0.37 min,与24,27,30和33℃差异不显著(P>0.05),超过33℃后迅速缩短;至39℃时最短,雌雄分别为0.42±0.01和0.70±0.03 min,与其他温度下的历时差异显著(P<0.05)。暴发期历时亦随温度升高而缩短,21和39℃时,雌虫暴发期历时分别达到最长和最短,依次为1.55±0.14和0.45±0.01 min,与其他温度下的历时差异显著(P<0.05);24和39℃时,雄虫暴发期历时分别达到最长和最短,依次为1.61±0.10和0.68±0.02 min,与其他温度下的历时差异显著(P<0.05)。随温度升高,意大利蝗DGC呼吸周期历时呈减少趋势,且主要由暴发间期历时减少所致。2133℃范围内,每升高3℃雌雄虫暴发间期历时分别平均减少0.174和0.121 min,DGC呼吸频率增幅一致,均为0.0022 Hz,不同温度间差异不显著(P>0.05);超过33℃后,每升高3℃雌雄虫暴发间期历时分别平均减少2.197和2.189 min,DGC呼吸频率分别增加0.0120和0.0085 Hz,不同温度间差异显著(P<0.05);39℃时暴发间期历时接近零,42℃时DGC呼吸模式消失。【结论】随温度升高,意大利蝗呈现出O2吸收量和CO2释放量增加的变化特征,这是通过减少暴发间期历时和增加DGC呼吸频率等机制而实现的。

摘要: 【目的】昆虫存储蛋白(hexamerin)是在昆虫体内独立发生普遍存在的一种特异性淋巴蛋白,在昆虫的生长发育过程中起重要作用。【方法】克隆意大利蝗Calliptamus italicus的存储蛋白Hex2基因,并利用qRT-PCR方法分析其在不同组织和不同发育阶段的表达模式。【结果】克隆到意大利蝗存储蛋白Hex2基因Cit Hex2,其cDNA全序列长2 610 bp,开放阅读框(ORF)长为2 022 bp,3'非翻译区(UTR)长为124 bp,碱基序列与其他蝗虫的Hex2基因核苷酸一致性为80%84%。Cit Hex2编码673个氨基酸,预测分子量和等电点分别为78.7 k Da和6.01。氨基酸分析表明,Cit Hex2富含较高的芳香族氨基酸,其中苯丙氨酸和酪氨酸共占15.8%。定量分析结果表明,Cit Hex2在意大利蝗的整个发育阶段都有表达,且在每个龄期的蜕皮前后均有表达量的变化;在检测的所有组织中,雌性个体的表达量较高。【结论】Cit Hex2参与意大利蝗的发育过程,与其生殖有关。

摘要: 【目的】明确意大利蝗Calliptamus italicus(L.)胚胎发育及卵滞育发生的胚胎发育阶段。【方法】2013-2014年间,通过室外胚胎发育进度检测和室内孵化培养观察,研究其胚胎发育等级、滞育和越冬的胚胎阶段及自然越冬滞育的解除。【结果】意大利蝗的胚胎发育可划分为18个阶段;意大利蝗胚胎有反向移转、转旋和顺向移动3种胚胎转动方式;意大利蝗卵滞育发生的胚胎发育阶段为第Ⅻ阶段。自然条件下,意大利蝗卵发育至次年1月21日,仅部分卵解除滞育,解除滞育卵的发育历期最长;随着越冬时间的延长,解除滞育的卵逐渐增多,其发育历期逐渐缩短;直至次年3月29日卵基本完全解除滞育。意大利蝗雌成虫所产的早中期卵(7月27日-8月16日所产卵)以胚胎发育第Ⅻ阶段(滞育发生的胚胎发育阶段)越冬,于翌年4月16日(侯地温平均值:7.59℃,最高温:15.95℃,最低温:2.67℃)继续发育;雌成虫所产的晚期卵(8月28日-9月4日所产卵),自11月4日(侯地温平均值:7.32℃,最高温:9.00℃,最低温:5.18℃)开始以胚胎第Ⅹ阶段越冬,于翌年3月29日(侯地温平均值:3.78℃,最高温:10.27℃,最低温:0.14℃)继续发育。【结论】意大利蝗雌成虫所产的早中期和晚期卵,其越冬胚胎发育阶段、开始越冬时间及越冬后继续发育的时间均不同。

摘要: 【目的】意大利蝗Calliptamus italicus L.是新疆荒漠、半荒漠草原的主要危害种类,前期研究表明其发生与新疆气候变暖显著相关,本研究进一步探讨气候变暖条件下意大利蝗的呼吸代谢适应机制。【方法】应用多通道昆虫呼吸仪测定了15,20,25,30和35℃不同温度条件下意大利蝗成虫的呼吸率、代谢率、CO2释放率、Q10(每升高10℃呼吸率的变化幅度)及呼吸商并分析其变化特征。【结果】15℃时意大利蝗成虫的呼吸率、代谢率、CO2释放率均显著低于其他温度(P<0.01),35℃时3项指标值显著高于其他温度(P<0.01),表明低于15℃和高于35℃的温度条件都对意大利蝗的呼吸代谢产生明显影响;在2030℃之间,意大利蝗的呼吸率、代谢率及CO2释放率变化幅度小且平稳,差异均不显著(P>0.01),表明该温度范围是意大利蝗生长发育的适宜温度条件。不同温度下意大利蝗呼吸率的Q10值显示,2030℃温度范围内的Q10值最小,为1.03,1525℃的Q10值为1.43,2535℃的Q10值最大,为2.42,说明意大利蝗的呼吸代谢活动对温度变化敏感,并表明2030℃是意大利蝗生长发育的适宜范围。各温度条件下意大利蝗呼吸商的差异不显著(P>0.01),平均为0.9450,判断意大利蝗呼吸代谢消耗的底物主要为糖类物质。【结论】意大利蝗生长发育的适宜温度范围是2030℃,预示着在气候持续变暖背景下,意大利蝗仍将是新疆草原最重要的生物灾害之一。

摘要: 【目的】Ywhae与Notch1在调节昆虫胚胎发育和生育能力中具有重要作用。本研究旨在明确Ywhae与Notch1是否为意大利蝗Calliptamus italicus的性别特征基因。【方法】基于意大利蝗雌、雄成虫的转录组数据，初步发现Ywhae与Notch1为意大利蝗的雌雄差异表达基因，进一步采用qRT-PCR技术检测这2个基因在雌、雄成虫不同组织（体壁、肠道、卵巢和精巢）以及不同发育阶段蝗卵中的表达模式。【结果】Ywhae与Notch1在成虫各组织中均表达，雄虫所有组织中的Ywhae表达量均显著高于雌虫（P<0.05）,Notch1表达量在雄虫体壁与精巢中极显著高于雌虫体壁和卵巢（P<0.01），雌虫肠道中的Notch1表达量则极显著高于雄性（P<0.001）。蝗卵发育过程中，早期发育阶段和滞育后发育阶段Ywhae表达量均极显著高于滞育阶段（P<0.01），且在滞育后发育阶段表达量升至最高（P<0.001）;Notch1在早期发育阶段表达量最高（P<0.01），当蝗卵进入滞育时其表达量极显著下降（P<0.001），滞育后发育阶段其表达量极显著上升（P<0.01）。【结论】Ywhae与Notch1均为性别特征基因，且与蝗卵发育密切相关，在胚胎早期发育阶段可能参与诱导性别向雄性发育。研究结果可为深入揭示意大利蝗的性别分化机制提供线索。