桃小食心蟲滯育期間糖類含量的變化

丁惠梅，武三安

（北京林業大學林學院，北京100083）

桃小食心蟲（Carposina sasakii Matsmura）是我國北方重要的果樹害蟲，多為一、二化性，老熟幼蟲在八九月份脫果后，入土結成扁圓形的冬繭滯育，滯育時間長達半年之久。

目前，關于桃小食心蟲的研究，國內絕大多數集中于生態學方面，如預測預報、發生規律、滯育特性[1-5]、防治技術及飼養技術[6-7]；少數是關于基礎生物學[8-9]以及酶和分子水平[10-12]。國外關于桃小食心蟲的研究主要在日本和韓國，其也多是關于生態學[13-14]和形態生理[15]方面的研究，對于越冬期間生化指標含量變化的研究尚未見報道。

同大多數冬滯育昆蟲相同，桃小食心蟲也要度過長達半年的滯育期，且呆在土中不食不動，死亡率較高，這主要受昆蟲自身滯育深度、營養狀況以及滯育期間和滯育后發育期間的溫度等環境條件的影響，而從表面上又很難鑒定越冬蟲體的健康狀況。對其他滯育昆蟲的研究表明，低溫會使細胞膜結構和蛋白功能受損，離子轉運通道不暢甚至消失，因而導致昆蟲受損或死亡[16-18]。而醇類（如甘油、山梨醇/甘露醇、肌醇等）、糖類（如糖原、海藻糖、葡萄糖/果糖等）、蛋白（如滯育蛋白、脯氨酸、絲氨酸、丙氨酸等）以及脂肪等生物分子（稱為冷凍保護劑）已經被證實在0℃以上低溫和結冰時，具有保護細胞膜、穩定蛋白結構[19-23]，降低滲透壓，降低結冰點和減少結冰概率[24-25]，保護昆蟲免受低溫傷害的功能。因此，研究越冬期間桃小食心蟲生化指標含量的動態變化，有助于了解該種昆蟲的滯育深度和健康狀況，結合溫、濕度等環境條件對滯育的影響，可以較為準確地預測昆蟲滯育后發育進度、春季出蟄期和冬后存活的有效種群數量，從而為越冬后防治提供有價值的蟲情信息。

本試驗從生化指標變化的角度出發，對桃小食心蟲滯育期間總糖含量變化進行研究，以期為該種害蟲的測報提供一種新的思路。

1 材料和方法

1.1 預試驗中對幼蟲出土有效積溫的估算

將25℃（L∶D=12∶12）恒溫養蟲室飼養的桃小食心蟲脫果幼蟲，待結繭后，取冬繭600頭。短暫中間溫度過渡后（這段時間不計入），放入恒溫15℃、全暗、濕度70%的人工氣候箱內，處理60 d；接著再經過短暫中間溫度過渡，放入5℃冰箱中處理30 d；最后經過短暫中間溫度（過渡時間約5 d，不計入），放入恒溫25℃、全暗、濕度70%的人工氣候箱內，觀察幼蟲出土情況。單天出土數據未詳細記錄，幼蟲大量出土（單天20頭以上）集中在第15～22天之間。若以文獻[13]中發育起點溫度7.6℃計算，有效積溫大概在700～850℃之間。

1.2 試驗設計

1.2.1 降溫階段 將25℃（L∶D=12∶12）恒溫養蟲室飼養的桃小食心蟲脫果幼蟲，待結繭后，選取冬繭300頭，在人工氣候箱或者冰箱內進行不同溫度處理：（1）15 ℃，0 d；（2）15 ℃，15 d；（3）15 ℃，30 d；（4）15 ℃，45 d；（5）15 ℃，60 d；（6）15 ℃ 15 d，5 ℃ 15 d；（7）15 ℃ 30 d，5 ℃ 15 d；（8）15℃45 d，5℃15 d；（9）15℃60 d，5℃15 d。

1.2.2 升溫階段 將25℃（L∶D=12∶12）恒溫養蟲室飼養的桃小食心蟲脫果幼蟲，待結繭后（1～2 d），取冬繭500頭，經過短暫中間溫度過渡后，放入恒溫15℃、全暗、濕度70%的人工氣候箱內，處理30 d；接著在5℃冰箱中處理90 d，期間不進行生物分子含量的測定，然后進行升溫階段試驗（只在升溫階段測定生物分子含量）。在人工氣候箱內進行不同溫度處理：（10）15℃，0 d；（11）15 ℃，15 d；（12）15 ℃，30 d；（13）15 ℃15 d，25 ℃ 15 d；（14）15 ℃ 30 d，25 ℃ 15 d。

1.3 總糖含量的測定

總糖含量的測定參照仵均祥（2002）的方法進行，采用分光光度計法。單頭測定，重復5次。

2 結果與分析

2.1 降溫階段

從表1可以看出，在處理（1）～（5）的階段中，總糖含量整體呈現出持續降低的變化趨勢，但下降的幅度越來越小。對單個處理進行分析得到出，處理（1）也就是剛結繭幼蟲，含量最高，表明糖類是桃小食心蟲的主要能量物質；與0 d時相比較，15 d時降低14.13%，約為0 d時含量的85.87%，表明在滯育開始階段糖類消耗較為明顯；15～30 d時繼續降低10.85%，約為0 d時含量的75.02%；30～45 d時又降低9.8%，約為0 d時含量的65.22%；45～60 d時降低了4.33%，約為0 d時含量的60.89%，表明隨著滯育深度的推進，能量物質的消耗變得緩慢，這是滯育昆蟲的共性。

表1 桃小食心蟲降溫階段的總糖含量

在處理（6）～（9）的階段中，總糖含量整體呈現先降低后升高的趨勢，拐點位置出現在處理（8）。單個處理分析得出，處理（6）的總糖含量較處理（2）低，與處理（3）較為接近，但略低于處理（3）。有研究表明，有些昆蟲5～10℃能量物質如糖原等轉化較明顯，低溫有利于滯育深度的推進。處理（7）總糖含量介于處理（3）和（4）之間，表現出與處理（4）更為接近，推測桃小食心蟲此時的滯育深度可能也更加接近于處理（4）。處理（8）總糖含量降到最低，其后出現拐點，含量開始上升，此時的總糖含量與處理（5）更加接近，滯育深度也可能更加接近處理（5）。處理（9）總糖含量上升，表明其他小分子物質如海藻糖、甘油等又開始向糖原等糖類物質轉化，滯育出現解除的跡象。

2.1.1 降溫時間對總糖含量的影響 在相同的處理溫度15℃下，經歷不同的處理時間0，15，30，45，60 d，桃小食心蟲的總糖含量呈現出持續降低的趨勢，但總體看來，下降的速率越來越緩，可能是由于桃小食心蟲在開始處理的15 d，尚未完全進入滯育狀態，準備滯育但能量物質的儲備還未全部完成，此時滯育前期如桃小食心蟲是在未脫果前，取食蘋果時積累的能量物質如糖類等消耗較為明顯，糖原轉化成海藻糖、甘油等小分子防凍劑。在15～30，30～45 d，總糖的含量降低速率較之前要慢，這可能有2個方面的原因：一是滯育還處于調整階段，滯育深度還未達到最深；二是15℃仍然屬于比較高的溫度，新陳代謝較快，雖然已開始滯育，但能量物質的消耗仍然比較快。45～60 d總糖含量的下降速率明顯降低，表明此時桃小食心蟲的滯育深度已較深，雖然在比較高的溫度下，能量物質的消耗仍然比較緩慢（圖1-A）。

在先經歷 15℃的 15，30，45，60 d不同處理時間后，再經歷5℃相同的時間15 d處理后，桃小食心蟲各處理的總糖含量如圖1-B所示。在圖1-B中處理（8）處出現拐點，其后曲線的變化趨勢由下降變為升高。與圖1-A的不同之處，在處理（6）～（7）階段，總糖含量約降低 1.4μg/mg；處理（7）～（8）階段，總糖含量降低了 2.4μg/mg。有研究表明，較低溫度有利于滯育的推進，推測桃小食心蟲在5℃時經歷相同的處理時間15 d，對滯育深度的加強要比15℃時更明顯。處理（8）～（9）的時間段內總糖含量上升，推測在處理（8）時滯育深度已達到最深，再往后滯育開始解除，表現出儲能物質又開始積累。

2.1.2 降溫溫度對總糖含量的影響 在經歷相同處理時間（30，45，60 d）不同處理溫度（15，5℃）后，桃小食心蟲的總糖含量如圖2所示。經歷相同處理時間不同處理溫度后，總糖含量總體上比較接近，有2種類型：類型一，經歷5℃低溫處理15 d后，總糖含量更高，如處理（7）比處理（4）的總糖含量高約1μg/mg；類型二，經歷5℃低溫處理15 d后，總糖含量變低，如處理（6）比處理（3）總糖含量低 2μg/mg，處理（8）比處理（5）總糖含量低約0.3μg/mg。在5℃低溫下，新陳代謝速率減慢，糖類的消耗較15℃處理中要少，但是低溫（0℃以上）有利于滯育深度的加強，2個方面的作用相調節，使總糖含量的變化呈現圖2所示的規律。

2.2 升溫階段

本試驗升溫階段共有5個處理，如表2所示。由表2可知，處理（10）桃小食心蟲總糖含量最高，甚至比降溫階段處理（1）即幼蟲剛結繭時的總糖含量還要高，在隨后的溫度處理中，總糖含量逐漸下降且幅度較大，呈現出下降速率先快后慢的趨勢。相同處理溫度不同處理時間表現為：處理（10）～（11），（11）～（12）階段，總糖含量的下降值逐漸增加，分別約為3.0，7.4μg/mg；處理（13）～（14）階段，總糖含量下降約 3.8μg/mg。相同處理時間不同處理溫度表現為：處理（13）桃小食心蟲總糖含量較處理（12）低約2.4μg/mg，也就是處理（11）～（13）比處理（11）～（12）總糖含量的下降值更大。

表2 桃小食心蟲升溫階段的總糖含量

升溫階段處理（10）總糖含量高，可能是由于在較低溫5℃下長期放置的冬繭，滯育深度較深，新陳代謝速率較低，為了適應長期的低溫處理的緣故；在升溫開始階段，桃小食心蟲體內的總糖含量下降較慢，因為蟲體由低溫到高溫要有一個適應過程，當冬繭感知到升溫是持續的、穩定的，才會大量地消耗能量物質，這也是昆蟲在進化過程中對自然環境長期適應的結果。

3 結論與討論

本試驗中桃小食心蟲體內的總糖含量隨著滯育深度的不同而變化。其中，在滯育初期，總糖含量較高，下降速率也較快；隨著滯育進程的推進，在未到達滯育維持階段之前，仍在下降，但速率減緩；滯育開始解除時，含量又略有回升。升溫階段，總糖含量持續降低，可能是用于解除滯育的能量消耗。挑小食心蟲的這種變化規律，與已測定的很多種昆蟲相似，說明糖類是滯育期間的主要能量物質。根據體內總糖含量，可以推測出桃小食心蟲的滯育深度。

桃小食心蟲在越冬期間的自然死亡率較高，原因可能是多方面的，其中溫度和處理時間是最重要的影響因子，在0℃低溫下處理的桃小食心蟲冬繭，死亡率隨著處理時間的延長而增大，長時間（3個月以上）處理死亡率會高達95%，但是仍然會有部分存活。對0℃低溫下處理3個月的冬繭進行生化指標測定，測得的含量較高，這可對本試驗升溫階段出現的處理（10）總糖含量偏高的現象作出解釋，因為升溫階段中，5℃處理3個月，也存在一定的死亡率，所以生化指標的測定值會偏高。由于桃小食心蟲滯育態冬繭的自然死亡率較高，且現在的果園多進行了套袋、噴施農藥等管理，再者試驗昆蟲入土結繭滯育，北方地區冬天溫度較低，地面上凍，冬天挖土采集蟲源也很困難等原因，對桃小食心蟲進行室內生化測定時，選取溫度和處理時間相結合來獲取不同的滯育深度是一種比較合適的方法。當然，室內試驗設計的再合理也無法與大田試驗完全相符，所以，如果能結合大田試驗的數據，得到的結論將更加可信。

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