东亚飞蝗体温调节能力及其与绿僵菌致病性的关系研究

论文摘要

在应用微生物治蝗方面,常会遇到在室内测试效果很好,田间防治效果却不理想,如致死速度慢,死亡率低,对有的蝗虫防效很差或不稳定等。近几年的研究发现,主要的原因之一就是与蝗虫的体温调节行为密切相关。体温升高,提高虫体免疫能力的同时,也限制了绿僵菌孢子萌发和生长,本文即对绿僵菌LA菌株在不同温度处理下的生物学特性,东亚飞蝗的体温调节能力、体温调节对东亚飞蝗感染绿僵菌后致病性的影响做了全面研究,以期明确体温调节在东亚飞蝗与绿僵菌互作间的作用,为提高绿僵菌对东亚飞蝗的防治效果奠定基础。主要研究结果如下:绿僵菌LA菌株在30℃下孢子萌发速率最快,对东亚飞蝗的致死速率也是30℃下最快;38℃下培养,孢子萌发率开始受到限制,40℃下培养孢子的萌发率接近于0;高温处理转至适温培养,对孢子萌发速率产生一定影响,48℃下处理不同时间,孢子萌发速率、萌发率均显著降低,转至30℃下培养24h仅有10.6%-20.9%的孢子可萌发;LA孢外蛋白酶活力培养至第6天达到最高,为31.37 U/ml,不同温度下活力测定表明37℃下孢外蛋白酶活力最高,几丁质酶在培养至第5天酶活力达到最高,为34.62 U/ml,最高酶活温度为50℃。东亚飞蝗具有较强的耐高温能力,环境温度（Ta）为44℃时,5龄若虫LT50、LT90最高,分别为112.5h和326.4h;50℃下,4龄若虫LT50、LT90最高,分别为11.4h和20.6h;无辐射热源条件下Ta＜32℃时,蝗虫体温（Tb）高于环境温度,Ta＞32℃时,蝗虫体温低于环境温度;当Ta分别以0.5℃/min、1.0℃/min、1.5℃/min和2.0℃/min速率升高时,Tb随之升高并出现体温波动现象,成虫较若虫死亡所用时间长,相应的虫体死亡时对应的Ta和Tb也较其它龄期高,表现出较强的抗高温能力;有辐射热源条件下,东亚飞蝗倾向于选择温度高但不至于对其造成伤害的温度层;同一辐射热源下,直射蝗虫体温升高最快,辐射角度越大,体温升高速率越慢,升温幅度越低;风力在有辐射热的条件下对蝗虫体温有一定影响,风级越大,蝗虫体温降低幅度越大,而无辐射热源条件下,风力对蝗虫体温影响不大。体温调节对染菌蝗虫的死亡时间、死亡率、对热源的选择行为以及成虫繁殖力等均有一定影响。接种后当天给与辐射热量和第3d天给与辐射热量,LT50最高可差3.6d,LT90最高可差7.1d;接种后每天辐射9h和3h,LT50最高可差3.5d,LT90最高可差6.6d;与健康蝗虫相比,染菌蝗虫更喜欢选择温度较高的位置;染菌后,东亚飞蝗雌成虫成熟速率较对照快,产卵量在前期高于对照,后期低于对照且卵的孵化率显著低于对照;有体温调节的条件下,接种相等剂量LA孢子的蝗虫死亡时间显著长于无体温调节的个体。天津北大港蝗区气候条件适合东亚飞蝗的发生,3-5龄若虫和成虫阴晴天气平均体温差分别为2.7℃、3.7℃、4.8℃和4.2℃;田间笼罩对蝗虫体温影响不大;喷洒绿僵菌不同剂型后,东亚飞蝗的体温高于对照,但是接种不同剂型LA,蝗虫之间体温差异不明显。体温调节对东亚飞蝗血淋巴的细胞免疫和体液免疫均有一定影响,注射绿僵菌分生孢子后无体温调节（INT）东亚飞蝗的血细胞浓度最低下降至2.2×107个/ml,有体温调节（IT）的蝗虫血细胞浓度最高上升至8.1×107个/ml;在不接种LA的蝗虫体内,注射硅珠后4h和24h,有体温调节的蝗虫（CT）血细胞吞噬能力高于无体温调节（CNT）的蝗虫,而至72h时,有体温调节和无体温调节蝗虫血细胞吞噬能力无明显差异;注射LA孢子后24h被吞入硅珠的比率INT、IT、CNT和CT无显著性差异,但是96h后INT未被吞噬硅珠比率达89.0%,第10天INT无个体存活,而有体温调节的虫体第10天吞入硅珠比对照还高;注射LA孢子后CT和CNT条件下酚氧化酶PO活力基本稳定,IT和INT的PO活力随注射后时间先递增后递减,IT酶活力增加明显,至第7天升至最高,至注射后第9天,INT己无存活个体,IT的酶活力也开始下降。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 绿僵菌研究现状
• 1.1.1 绿僵菌生长发育的环境条件
• 1.1.2 绿僵菌入侵过程中各种酶的作用
• 1.1.2.1 蛋白酶
• 1.1.2.2 几丁质酶
• 1.1.2.3 酯酶和脂酶
• 1.1.2.4 各种酶的相互作用
• 1.1.3 绿僵菌致病性及昆虫防御体系
• 1.1.3.1 保护性屏障
• 1.1.3.2 细胞防御反应
• 1.1.3.3 体液防御反应
• 1.2 绿僵菌治蝗研究进展
• 1.2.1 绿僵菌对昆虫的致病机理
• 1.2.1.1 附着机制的研究
• 1.2.1.2 孢子萌发反应
• 1.2.1.3 菌丝在虫体内大量生长
• 1.2.2 绿僵菌治蝗实例
• 1.2.3 蝗虫绿僵菌制剂研制和推广应用
• 1.2.4 绿僵菌防治蝗虫中存在的问题、菌株改良及展望
• 1.3 昆虫体温调节研究进展
• 1.3.1 行为性发热的概念
• 1.3.2 变温动物的热敏感性
• 1.3.3 温度对寄主-病原物互作的影响
• 1.3.3.1 温度对寄主免疫能力的影响
• 1.3.3.2 温度对寄主—病原物互作影响的几种情况
• 1.3.3.3 热行为和环境对寄主体温的影响
• 1.4 研究思路
• 1.4.1 立题依据
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 温度对绿僵菌LA菌株生物学特性及毒力的影响
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 供试菌株
• 2.1.2 试剂
• 2.1.3 温度对LA菌株孢子萌发的影响
• 2.1.3.1 不同温度下孢子萌发速率
• 2.1.3.2 高温下孢子萌发速率测定
• 2.1.3.3 不同高温处理对孢子萌发速率的影响
• 2.1.4 温度对LA菌株酶活力的影响
• 2.1.4.1 培养基
• 2.1.4.2 不同培养时间孢外蛋白酶活力的测定
• 2.1.4.3 温度对孢外蛋白酶活力的影响
• 2.1.4.4 不同培养时间几丁质酶活力的测定
• 2.1.4.5 温度对几丁质酶活力的影响
• 2.1.5 温度对LA菌株毒力的影响
• 2.1.6 数据处理分析
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 不同温度下孢子萌发速率
• 2.2.2 高温下孢子萌发速率
• 2.2.3 不同高温处理对孢子萌发速率的影响
• 2.2.4 LA孢外蛋白酶活力测定
• 2.2.4.1 不同培养时间孢外蛋白酶活力的测定
• 2.2.4.2 温度对孢外蛋白酶活力的影响
• 2.2.5 LA几丁质酶活力测定
• 2.2.5.1 不同培养时间几丁质酶活力的测定
• 2.2.5.2 温度对几丁质酶活力的影响
• 2.2.6 温度对LA菌株毒力的影响
• 2.3 讨论
• 第三章 东亚飞蝗耐高温能力与体温调节特性的研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 供试蝗虫
• 3.1.2 体温测定方法
• 3.1.3 东亚飞蝗耐高温能力测定
• 3.1.4 无辐射热条件下东亚飞蝗体温调节能力
• 3.1.4.1 东亚飞蝗体温（Tb）与环境温度（Ta）的关系
• 3.1.4.2 东亚飞蝗体温（Tb）随环境温度（Ta）持续升高的变化
• 3.1.5 有辐射热条件下东亚飞蝗体温调节行为及能力测定
• 3.1.5.1 东亚飞蝗对辐射温度的选择行为
• 3.1.5.2 不同辐射温度下的体温调节能力
• 3.1.5.3 东亚飞蝗在同一辐射热源下不同角度的体温差异
• 3.1.5.4 东亚飞蝗在同一辐射热源不同风速下体温差异
• 3.1.6 数据统计分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 东亚飞蝗耐高温能力
• 3.2.2 东亚飞蝗体温（Tb）随环境温度（Ta）的变化
• 3.2.3 东亚飞蝗体温（Tb）随环境温度（Ta）持续升高的变化
• 3.2.4 东亚飞蝗对辐射温度的行为性选择
• 3.2.5 不同辐射温度下的体温调节能力
• 3.2.6 热辐射角度对东亚飞蝗体温的影响
• 3.2.8 东亚飞蝗在同一辐射热源下不同风速下体温差异
• 3.3 讨论
• 3.3.1 东亚飞蝗的耐高温能力
• 3.3.2 东亚飞蝗的体温调节行为
• 第四章 室内东亚飞蝗体温调节对绿僵菌致病性的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 供试菌株与蝗虫
• 4.1.2 试验条件的设置
• 4.1.3 接菌后不同的辐射时间对染菌蝗虫的影响
• 4.1.3.1 接种LA后不同时间给予辐射热对东亚飞蝗致死的影响
• 4.1.3.2 接种LA后每天照射不同时间对东亚飞蝗致死的影响
• 4.1.4 感染绿僵菌后东亚飞蝗的行为反应
• 4.1.5 体温调节对染菌东亚飞蝗存活率、生殖力的影响
• 4.1.5.1 体温调节对接种不同剂量LA孢子东亚飞蝗存活率的影响
• 4.1.5.2 接种亚致死剂量LA孢子后东亚飞蝗雄成虫成熟率的影响
• 4.1.5.3 接种亚致死剂量LA孢子后东亚飞蝗雌成虫产卵量、孵化率的影响
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 接菌后不同的辐射时间对染菌蝗虫的影响
• 4.2.1.1 接种LA后不同时间给予辐射热对东亚飞蝗致死的影响
• 4.2.1.2 接种LA后每天照射不同时间对东亚飞蝗致死的影响
• 4.2.2 染菌东亚飞蝗对辐射温度的行为性选择
• 4.2.3 体温调节对染菌东亚飞蝗存活率、生殖力的影响
• 4.2.3.1 体温调节对接种不同剂量LA孢子东亚飞蝗存活率的影响
• 4.2.3.2 接种亚致死剂量LA孢子东亚飞蝗雄成虫成熟率的影响
• 4.2.3.3 接种亚致死剂量LA孢子东亚飞蝗雌成虫产卵量、孵化率的影响
• 4.3 讨论
• 第五章 田间东亚飞蝗体温调节对绿僵菌防治效果的影响
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 试验仪器与供试菌株
• 5.1.1.1 田间测量仪器
• 5.1.1.2 绿僵菌孢子粉制备
• 5.1.2 蝗区芦苇地气候环境测定
• 5.1.2.1 温湿度测定
• 5.1.2.2 照度测定
• 5.1.2.3 风速、风温测定
• 5.1.3 东亚飞蝗不同龄期阴晴天气体温测定
• 5.1.4 笼罩对东亚飞蝗体温调节的影响
• 5.1.5 喷洒绿僵菌不同剂型后东亚飞蝗的体温测定
• 5.1.6 数据统计分析
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 蝗区芦苇地的气候环境
• 5.2.2 东亚飞蝗不同龄期在阴晴天气下的体温变化
• 5.2.3 笼罩对东亚飞蝗体温调节的影响
• 5.2.4 喷洒绿僵菌不同剂型后东亚飞蝗体温测定
• 5.3 讨论
• 5.3.1 气候环境与蝗虫体温的关系
• 5.3.2 田间喷洒绿僵菌后对蝗虫体温调节的影响
• 5.3.3 龄期与体温调节的关系
• 5.3.4 本试验存在的不足和展望
• 第六章 体温调节对东亚飞蝗细胞免疫和体液免疫的影响
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 供试菌株与蝗虫
• 6.1.2 体温调节对细胞免疫反应的影响
• 6.1.2.1 血淋巴制备
• 6.1.2.2 血细胞和绿僵菌孢子动力学
• 6.1.2.3 荧光异硫氰酸盐（FITC）硅珠粒示踪法观察血细胞吞噬反应
• 6.1.3 体温调节对酚氧化酶活力的影响
• 6.1.3.1 血清样本制备
• 6.1.3.2 血清蛋白质浓度测定
• 6.1.3.3 酚氧化酶（PO）活性测定
• 6.1.4 数据统计分析
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 血细胞和绿僵菌孢子动力学
• 6.2.2 荧光异硫氰酸盐（FITC）硅珠粒示踪法观察血细胞吞噬反应
• 6.2.3 体温调节对酚氧化酶活力的影响
• 6.3 讨论
• 第七章 全文结论
• 7.1 主要创新性结论
• 7.2 亟待开展的工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介