摘要: 【目的】地球生物时刻处于地磁场(geomagnetic field,GMF)环境影响下,迁飞昆虫也不例外。迁飞昆虫多可进行跨纬度长距离迁飞,其迁出与迁入地间必然存在地磁强度差异,进而影响迁飞昆虫的种群适合度。本研究旨在明确迁飞性昆虫的磁生物学效应及其地磁环境适应性,服务于迁飞害虫发生的预测预报。【方法】利用直流电型亥姆霍兹线圈模拟迁飞害虫褐飞虱Nilaparvata lugens春季迁出地(广州:GMF 45μT)与迁入地(南京:GMF 50μT)地磁场环境,调查了迁出地和迁入地地磁场强度变化对其生长发育与繁殖的影响。【结果】结果显示,与迁出地GMF 45μT下相比,迁入地GMF 50μT下褐飞虱卵历期略有缩短(0.50%),卵孵化率显著提高(6.11%),雌、雄若虫历期分别延长5.26%和2.37%,初羽化雌、雄成虫体重分别提高0.66%和9.56%,雌、雄成虫寿命分别缩短了35.34%和26.16%,雌成虫产卵量显著提高(30.13%),卵黄原蛋白基因Vg相对表达量显著提高(259.25%);此外,迁入地GMF 50μT还显著缩短了褐飞虱F_1代卵历期(2.52%),并显著提高了F_1代卵的孵化率(10.83%)。【结论】结果说明,每年春季北迁过程中褐飞虱所处的地磁场强度增加有利于其种群适合度提高,进而对其迁飞种群发生有利,并加重其暴发危害风险。

摘要: [目的]明确粘虫Mythimna separate(Walker)、小地老虎Agrotis ypsilon(Rottemberg)和棉铃虫Helicoverpa armigera(H(U|¨)bner)3种鳞翅目蛾类害虫的上灯行为年度动态及上灯行为节律,为鳞翅目害虫迁飞规律研究奠定基础,服务于鳞翅目迁飞害虫种群暴发的预测预报。[方法]本研究于2014-2015连续两年利用自主专利"分时段自动诱集装置"对粘虫、小地老虎和棉铃虫3种鳞翅目害虫种群上灯行为节律进行了系统监测研究。[结果]粘虫、小地老虎和棉铃虫的上灯始见期、上灯最高峰日、日上灯虫量以及年灯诱总虫量年际间差异较大。与2014年相比,2015年粘虫、小地老虎和棉铃虫上灯始见期分别提前13、124、71 d,上灯最高峰日分别提前41、44、71 d,年诱虫总量和上灯最高峰日虫量均明显提高。此外,通过对3种鳞翅目害虫夜间不同时段上灯捕获虫量分析发现,粘虫、小地老虎和棉铃虫的最大上灯高峰出现在凌晨2:00-3:00或3:00-4:00,呈现"多峰型"上灯行为节律,与鳞翅目夜间迁飞性昆虫日出前降落的行为特性一致,并反映出害虫发生高峰期其上灯行为节律的群体效应。[结论]3种鳞翅目害虫发生年际动态与上灯行为节律均呈现年际变化并具有种的特异性。明确3种鳞翅目害虫的年际动态及上灯行为节律,对其迁飞种群的监测预报提供了科学依据。

摘要: 为明确水稻重大迁飞性害虫褐飞虱Nilaparvata lugens羽化昼夜节律对光周期的响应，建立以羽化节律为表型的生物钟机制研究方法，并为其精准防控提供时间生物学依据，本研究在自然地磁强度（45μT）下，利用自主研制的“基于时间生物学的小型动物生物节律表型全时监测装置”，设置本地发生为害涉及的长日照导引（Entrain）光周期（14 L∶10 D,LD；同时用于其他光周期处理前的导引）、持续黑暗（Dark-Dark,DD）及持续光照（Light-Light,LL）处理，系统监测褐飞虱羽化前的5龄若虫历期、成虫羽化历时及羽化节律。结合褐飞虱相对较长的羽化历时（均值：32.80～36.48 min），建立了2 h分辨率的羽化节律分析方法。结果表明，在本研究体系下，LD、DD和LL下羽化节律符合正态分布，而随着光照的持续，在LL+2处理下羽化行为不再符合正态分布。不同光周期条件下褐飞虱羽化高峰均集中于暗期或LD导引下的暗期对应相位：LD下羽化高峰出现在Zeitgeber Time(ZT) 22-24(20.91%)，表现出显著的光暗转换预期行为（Anticipation behavior）;DD条件下羽化高峰提前至Circadian Time(CT) 20-22(24.00%)，内源自由运转（Free-running）周期τ小于24 h;LL初期表现出与LD类似的节律相位，但延长处理（LL+2）后节律完全紊乱，提示节律系统对持续光照高度敏感。此外，LD条件下不同翅型与性别的羽化高峰均集中于光期开始前2 h(ZT22-24:18.18%～25.00%)。综上，褐飞虱羽化昼夜节律受外源光周期和内源生物钟协同调控，表现出稳定而可预测的时相特征，可作为研究其生物钟机制的可靠表型，为促进揭示其迁飞时控规律及制定精准防控时机提供了有力支撑。

摘要: 昆虫的迁飞行为是自然界中最复杂且令人惊叹的生物学现象之一，迁飞昆虫可利用多种外部线索进行远距离定向（导航）。地磁场作为一种全球覆盖、昼夜连续、长期稳定的外部线索，被证明在包括昆虫在内的多种动物定向（导航）中发挥重要作用。近年来，围绕昆虫磁定向行为的研究不断取得进展，然而尚缺乏对研究方法的系统梳理。本文梳理了迁飞昆虫磁感应研究的主要方法，重点探讨了基于不同磁感应机制的磁倾角罗盘与磁极性罗盘行为学研究方法，涉及地磁定向研究的一般设置、地磁定向的行为学实验、地磁定向的生物物理学实验和地磁定向研究的潜在干扰因素及解决方案。文中进一步介绍了用于佐证自由基对与磁颗粒机制的关键实验技术，并针对磁定向行为易受电磁噪音、光污染和样本状态等因素干扰的特点，提出了系列控制策略。本文梳理总结了一个系统、可操作的迁飞昆虫磁定向研究方法框架，旨在推动迁飞昆虫磁定向研究的广度与深度：理论上，将促进动物磁感应机制的精细化揭示；实践上，将服务于农业害虫的迁飞监测与精准防控。

摘要: 【目的】明确草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda羽化昼夜节律对不同光周期线索的响应，探究建立以其羽化昼夜节律为表型的生物钟机制的研究方法。【方法】持续黑暗（Dark-Dark,DD）、持续光照（Light-Light,LL）、DD延长1日（DD+1）及LL延长1日（LL+1）光周期设置之前，试虫均饲养于L14∶D10(LD)光周期下，且LD处理组中LD光周期设置贯穿整个世代周期。将蛹龄为9 d（针对DD+1与LL+1）或10 d（针对LD、DD和LL）的蛹转移至自主建立的“基于时间生物学的小型动物生物节律表型全时监测装置”中，结合不同光周期线索设置监测蛹历期、成虫羽化历时及羽化昼夜节律。【结果】LD、DD、DD+1与LL光周期设置下成虫羽化主要发生于暗期或LD导引过程中暗期对应的相位，LD下成虫羽化最高峰出现于授时因子时间（Zeitgebertime,ZT）15-16(24%)，且在暗期开始前存在成虫羽化的光暗转换预期现象（Light-to-dark anticipation）,DD与DD+1下羽化最高峰进一步后移，分别出现于昼夜节律时间（Circadiantime,CT）17-18(24%)和CT21-22(22%)。虽然LL下仍存在较弱的成虫羽化昼夜节律，但额外1日的LL处理（即LL+1）完全扰乱了成虫羽化昼夜节律。【结论】草地贪夜蛾存在受光暗循环线索导引（Entrain）及生物钟协同调控的羽化昼夜节律，其羽化高峰在LD下发生于暗期，羽化昼夜节律自由运转生物钟周期τ大于24 h，足够时长的持续光照处理可扰乱该昼夜节律。综上，草地贪夜蛾羽化昼夜节律可作为其生物钟机制研究的可靠表型。