Physiological Mechanisms of Cold Hardiness in Solitary and Gregarious Locust Eggs

Abstract

飞蝗(Locusta m.zgratoria L.)是一种重要的农业害虫，广泛分布于东半球，它们对极端温度的适应能力是决定其分布及种群动态的重要因素之一。尤其在全球气候变暖的背景下，探讨飞蝗对极端温度的适应性及其生理、遗传机制更有重要的理论和实践意义。我们已经了解，飞蝗地理种群之间、季节之间和发育阶段之间，其抗寒性都有明显变异，而且具有冷驯化能力和快速冷驯化现象，也研究了飞蝗蝗卵温度耐性的遗传特征以及生理机制。本研究我们将进一步探讨群居型与散居型飞蝗蝗卵耐寒性的差异，以及造成这种差异的生理机制，同时探讨热激蛋白在抗寒过程中和种群高密度压力下所起的作用。主要结果如下: 昆虫种群的高密度对他们自身来说是一种压力，热激蛋白可以应对于压力而表达。群居型一与散居型飞蝗飞别是飞蝗种群在高密度与低密度下存在的虫态，我们希望通过实验比较六种热激蛋白在两型飞蝗不同发育阶段的表达情况，来揭示热激蛋白在飞蝗应对不同种群密度下的作用。hsp20.瓦20.反20. 7, 4叹70和hsp90的全长cDNA被克隆，实时定量PCR的结果说明这六种热激蛋白除了在飞蝗蝗卵的早期阶段不能被检测到外，在中、后期蝗卵和1&mdash;5龄的蝗蛹中都有表达，表达水平在群居型飞蝗中普遍高于散居型飞蝗。并且这六种热激蛋白的表达在群居型飞蝗5龄蝗蛹的头、胸、后腿的表达量都高于散居型飞蝗。结果显示，高种群密度作为一种压力影响到飞蝗中热激蛋白的表达。 群居型飞蝗与散居型飞蝗蝗卵的抗寒能力有明显的差异，散居型飞蝗蝗卵的抗寒性显著的高于群居型。群居型飞蝗蝗卵的鲜重和干重都显著的高于散居型蝗卵，但是在发育中期两型蝗卵的过冷却点之间无显著性差异。在不同的低温驯化时间下，两型蝗卵的抗寒力均显著升高，但散居型蝗卵的抗寒力仍然高于群居型。在经受不同温度(0、-5、-10 0C)和不同时间(1, 2, 4小时)的低温胁迫后，六种热激蛋白在群居型蝗卵中的表达量均显著的高于散居型。在两型蝗卵中，六种热激蛋白的表达均是在常温恢复2小时左右达到高峰。 两型蝗卵在低温下的差异基因表达谱表现出不同的趋势。群居型蝗卵的基因表达谱只在一些与耐寒性增强无明显关系的通路中占有优势，包括表皮蛋白发</p