棉鈴蟲對超聲波的生理生化反應(yīng)及其聽覺的分子基礎(chǔ)研究.pdf

1、棉鈴蟲Helicoverpa armigera（Hüber），屬于夜蛾科（Noctuidae），是我國乃至世界上的重要農(nóng)業(yè)害蟲。由于它具有寄主范圍廣、繁殖潛能大、種群能遠(yuǎn)距離遷移和對環(huán)境適應(yīng)能力強等特點，條件適宜時常大面積爆發(fā)成災(zāi)，造成多種經(jīng)濟作物的嚴(yán)重?fù)p失。棉鈴蟲和其他夜蛾一樣具有聽器，位于后胸兩側(cè)，并且最佳調(diào)諧頻率范圍是15-30 KHz。當(dāng)棉鈴蟲成蟲飛翔時可以發(fā)出主頻在20-40 kHz范圍內(nèi)的超聲脈沖。為了詳細(xì)地了解棉鈴蟲的聽覺

2、機理，為治理棉鈴蟲提供聽覺方面相關(guān)的理論基礎(chǔ)和依據(jù)。本文主要研究了棉鈴蟲對非蝙蝠特征的超聲波生理生化反應(yīng)以及棉鈴蟲偵測超聲波的分子基礎(chǔ)。主要結(jié)果如下：
　　 1．超聲波對棉鈴蟲生殖及生長發(fā)育的影響
　　 無論是有或無超聲波輻照的棉鈴蟲雌成蟲在前4天的產(chǎn)卵數(shù)是逐漸增加的，而后的幾天產(chǎn)卵量逐漸下降。暴露于超聲波輻照下的棉鈴蟲雌成蟲產(chǎn)卵集中在開始產(chǎn)卵的第3天至第6天，對照組的棉鈴蟲雌成蟲產(chǎn)卵高峰要比前者延長一天。超聲波輻照的棉

3、鈴蟲雌成蟲產(chǎn)卵量要高于對照組的，且達(dá)到了顯著差異水平。測試組的棉鈴蟲雌成蟲產(chǎn)卵量比對照組的增加了54.5％。對照組的棉鈴蟲雌成蟲所產(chǎn)的卵孵化率為61.5％，而測試組的為67.6％，兩者之間無顯著差異。測試組的雌蛾具有1.43個精包，要多于對照組的1.28個。
　　 暴露于超聲波輻照下的幼蟲的生長情況和對照組幼蟲的生長情況無顯著差異。測試組的幼蟲化蛹率要低于對照組的，前者為77.7％，而后者為92.2％，兩者之間達(dá)到了顯著差異水平

4、。暴露于超聲波輻照下的蛹羽化率要低于無超聲波輻照蛹的羽化率，但是沒有達(dá)到顯著差異水平。
　　 2．超聲波對棉鈴蟲乙酰膽堿酯酶（AChE）活性的影響
　　 長時間暴露于超聲波影響下，棉鈴蟲的AChE活性異常升高。處理12 h測試組的棉鈴蟲AChE活性增長最大，達(dá)到了顯著水平，是對照組活性的2.61倍。其次是處理6 h測試組的棉鈴蟲AChE活性增長，達(dá)到了顯著水平，比對照組酶活增長了149％。處理時間最長的24 h測試組的棉

5、鈴蟲AChE活性增長幅度很小，同對照組相比僅僅增長了16％。
　　 在短時間超聲波刺激試驗中，超聲波對棉鈴蟲成蟲的AChE活性影響顯著。棉鈴蟲雌成蟲在暴露于超聲波20 min時，AChE活性變化最大，與對照組相比增長了74％，達(dá)到統(tǒng)計學(xué)顯著水平。其他測試組的AChE活性變化不顯著，僅在對照組AChE活性的86％-103％之間變動。與對棉鈴蟲成蟲的影響不同的是，超聲波對棉鈴蟲蛹的AChE活性主要起到抑制作用；當(dāng)在30 min時棉鈴

6、蟲蛹的AChE活性達(dá)到最低為0.085 U/mg prot，是對照組的56％，差異顯著。其次在50 min時，棉鈴蟲蛹的AChE活性為0.0947 U/mg prot，是對照組的63％，差異顯著。當(dāng)超聲波處理棉鈴蟲幼蟲達(dá)20 min時，有一個顯著的抑制作用，AChE活性僅為0.018 U/mg prot，是對照組活性的15％。然而在40 min和60 min時超聲波又刺激棉鈴蟲幼蟲AChE活性顯著增強，分別為0.285 U/mg pro

7、t和0.2553 U/mg prot，是對照組活性的2.3倍和2.1倍。
　　 3．超聲波對棉鈴蟲抗氧化酶活性的影響
　　 當(dāng)棉鈴蟲長時間暴露于超聲波輻照下，其超氧化物歧化酶（SOD）活性沒有發(fā)生顯著的變化。長時間暴露于超聲波輻照下，棉鈴蟲雌成蟲的過氧化氫酶（CAT）活性變化達(dá)到了顯著水平。當(dāng)棉鈴蟲雌成蟲被超聲波輻照6 h時CAT活性顯著增加，是對照組的2.2倍。超聲波輻照棉鈴蟲雌成蟲12 h也使得CAT活性顯著增加，比

8、對照組增長了38.5％。經(jīng)過24 h的超聲波輻照，棉鈴蟲雌成蟲CAT活性反而開始下降，并達(dá)到了統(tǒng)計學(xué)顯著差異水平。長時間暴露于超聲波輻照下，棉鈴蟲的過氧化物酶（POD）活性也發(fā)生了顯著變化。超聲波輻照6 h后，棉鈴蟲POD活性顯著增加，為對照組的124.3％。棉鈴蟲經(jīng)過超聲波輻照12 h，POD活性同對照組相比有所增加，雖然增長幅度小于6 b超聲波輻照，但仍然達(dá)到了極顯著差異水平。經(jīng)過24 h的超聲波輻照，棉鈴蟲POD活性同CAT活性變

9、化一樣，反而開始下降，但沒有達(dá)到了統(tǒng)計學(xué)顯著差異水平。
　　 當(dāng)短時間暴露于超聲波輻照下，棉鈴蟲成蟲、蛹和幼蟲的SOD和CAT以及棉鈴蟲蛹短時間POD活性均沒有發(fā)生顯著變化。當(dāng)棉鈴蟲雌成蟲短時間暴露于超聲波輻照下，其POD活性變化達(dá)到了顯著差異水平。在超聲波輻照20 min和40 min時，棉鈴蟲雌成蟲POD活性達(dá)到波峰，其中40 min時棉鈴蟲雌成蟲POD活性與對照組相比達(dá)到了極顯著差異。短時間的超聲波輻照對于棉鈴蟲幼蟲的PO

10、D活性具有極顯著的影響。除了10 min和60 min是略高于對照組外，其他處理時間長度的超聲波輻照使棉鈴蟲幼蟲的POD活性顯著增強。
　　 4．棉鈴蟲Nanchung（Nan）基因全長cDNA克隆及序列分析
　　 利用RT-PCR和RACE的方法從棉鈴蟲中得到Nan基因全長cDNA序列。該序列蛋白編碼區(qū)長1020 bp。由該序列推定的蛋白序列由339個氨基酸殘基組成。利用DNAStar軟件分析，推測蛋白的分子量39.1

11、91 kDa，等電點為6.76。對氨基酸序列進(jìn)行疏水性分析，說明其氨基酸序列具有親水性。對蛋白的二級結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測，結(jié)果表明該蛋白的二級結(jié)構(gòu)主要為α-螺旋結(jié)構(gòu)。利用生物軟件DNAStar分析以下無脊椎動物間的演化關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：棉鈴蟲與家蠶的遺傳距離最近，其次是膜翅目的意大利蜜蜂和麗蠅蛹集金小蜂、鞘翅目的赤擬谷盜、雙翅目的黑腹果蠅、岡比亞按蚊、致倦庫蚊和埃及伊蚊，最后是外群秀麗隱桿線蟲。
　　 5．棉鈴蟲Inactive（Iav）

12、基因部分cDNA克隆及序列分析
　　 利用RT-PCR和RACE的方法從棉鈴蟲中得到Iav基因部分cDNA序列。該序列蛋白編碼區(qū)長1209 bp。由該序列推定的蛋白序列由402個氨基酸殘基組成。利用DNAStar軟件分析，推測蛋白的分子量45.132 kDa，等電點為6.65。對氨基酸序列進(jìn)行疏水性分析，疏水性平均值為-1.75，說明其氨基酸序列具有親水性。對蛋白的二級結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測，結(jié)果表明該蛋白的二級結(jié)構(gòu)主要為α-螺旋結(jié)構(gòu)。利