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《植保科技创新与病虫防控专业化——中国植物保护学会2011年学术年会论文集》2011年
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全球变化背景下CO_2浓度升高对褐飞虱适合度的影响

石保坤  侯茂林  
【摘要】:据报道,到21世纪末大气CO_2浓度将达到目前的两倍。CO_2浓度升高将引起植物化学组分和营养品质的改变,从而影响植食性昆虫的适合度。本研究采用密闭式动态CO_2气室,设置750μl/L(eCO_2)和370μl/L(aCO_2)两种处理,观察不同CO_2浓度下的水稻植株对褐飞的寄主选择性、繁殖力、取食等生物学特性的影响,以阐明CO_2浓度升高对褐飞虱适合度的影响及其机理。结果表明:(1)褐飞虱长翅型雌虫对不同CO_2浓度处理下的稻苗没有表现出明显的取食或产卵嗜好性,但相对于aCO_2浓度[(7.19±0.90)mg/头/24h],eCO_2浓度下的取食量[(6.49±0.67)mg/头/24h]减少了9.7%。(2)CO_2浓度对褐飞虱体重的影响与翅型和性别有关。CO_2浓度对短翅型成虫体重的影响不显著,在eCO_2、aCO_2浓度下短翅型雌虫的体重分别为(2.60±0.08)mg/头、(2.55±0.10)mg/头,短翅型雄虫的体重分别为(1.31±0.04)mg/头、(1.34±0.03)mg/头。长翅型雄成虫的体重在不同CO_2浓度下差异显著,分别为(1.38±0.04)mg/头(aCO_2)和(1.52±0.06)mg/头(eCO_2),eCO_2浓度下体重增加了10.9%。这表明高CO_2浓度在一定程度上促进了长翅型雄成虫个体的增长,而对其他翅型和性别组合的褐飞虱没有显著影响;(3)CO_2浓度对褐飞虱性别分化不存在显著影响,雌雄比为(1.65±0.70)(eCO_2)和(1.63±0.34)(aCO_2);(4)CO_2浓度升高显著促进短翅型褐飞虱的分化,M/B比值由aCO_2浓度下的(0.45±0.35)下降到eCO_2浓度下的(0.12±0.11)。eCO_2浓度下褐飞虱短翅型雌雄虫分别比aCO_2浓度下增加了7%和11%。(5)eCO_2浓度下的单雌总产卵量和单雌日产卵量比aCO_2浓度下分别显著减少了21%和40.7%,eCO_2浓度下分别为(279.9±46.65)粒和(27.7±2.83)粒,aCO_2浓度下分别为(489.5±42.48)粒和(46.7±3.78)粒。(6)CO_2浓度对褐飞虱的卵历期影响不显著,eCO_2浓度、aCO_2浓度下的卵历期分别为(7.7±0.12)天和(7.6±0.10)天。(7)CO_2浓度升高条件下褐飞虱蜜露中有13种氨基酸含量差异显著,氨基酸总量显著增加;而水稻叶鞘中只有5种含量不同,氨基酸总量没有变化。蜜露中含量最多的5种氨基酸为天冬氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、谷氨酸,叶鞘中含量最多的5种氨基酸是天冬氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、丙氨酸,蜜露和叶鞘中含量最多的前4种相同。可见,气候变化背景下CO_2浓度升高导致水稻叶鞘中某些氨基酸含量发生变化,进而使得褐飞虱体内氨基酸含量发生改变,最终导致褐飞虱的体重、翅型分化、繁殖力等生物学特性发生改变。

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