LED灯对粘虫趋光行为、生理和生物学特性的影响

发布时间：2020-09-03 12:18

　　采用杀虫灯防治害虫是害虫综合治理(IPM)的主要措施之一。为了提高杀虫灯的效果,筛选专门引诱靶标害虫的光源敏感波长作为杀虫灯的光源是非常重要的。昆虫对人工光源的趋光行为水平因光源的光学特性和昆虫的生理状态不同而有所差别,同时引起强烈趋光行为的敏感波长也会因昆虫种类不同而异。此外,人工光源也会导致昆虫在生物化学、生理和生物学等方面发生变化。粘虫(Mythimna separata Walker)属于鳞翅目夜蛾科昆虫,是危害小麦、玉米和水稻等农作物的重要害虫。众多周知,粘虫有对光源的趋光行为,但是对于粘虫的敏感波长和趋光原因并不十分清楚。本研究试图筛选能引起粘虫强烈趋光行为的LED灯敏感波长,并评估不同非生物和生物因子对粘虫趋光行为的影响。此外,本研究评估了LED灯敏感波长对粘虫能源代谢、抗氧化酶、保幼激素和生物学特性的影响。本文研究结果为揭示昆虫趋光机理和研制粘虫专用杀虫灯提供了科学依据。1粘虫对不同波长LED灯的趋光行为反应本研究评估了粘虫成虫对不同LED光源的趋光行为反应水平。结果表明,与其他单色波长的LED灯光源相比,绿色(520 nm)LED光源能显著引起粘虫成虫趋光行为的强烈反应。在最佳条件下进行的实验结果表明,绿色LED灯对粘虫成虫的引诱率为64.44%,在所有实验组中最高。同时,绿色LED光源对粘虫成虫比非单色和复合波长的LED灯光源能显著引起更强烈的趋光行为反应。网室实验结果表明,绿色LED灯对粘虫成虫的引诱率最高,比商业化的黑光灯高1.7倍。上述研究结果表明,粘虫成虫对绿色波长(520nm)具有较强的敏感性,绿色LED灯可用于监测和控制粘虫。2影响粘虫对绿色LED灯趋光行为的相关因子本研究分析了影响粘虫对绿色(520 nm)LED灯趋光行为反应的非生物和生物因子。研究结果表明,粘虫的趋光行为受到光照强度和光照时间的影响,光强200lux(P=0.038)和光照时间40 min(P=0.003)的绿色LED灯光对粘虫成虫的引诱率最高。粘虫成虫的趋光行为也受到暗适应时间、日龄、交配状态和性别的影响,3日龄的成虫(P=0.001)、暗适应2h的成虫(P=0.000)、未交配的雄蛾(P=0.003)和交配的雌蛾(P=0.001)对绿色LED灯的趋光行为反应最强烈。由此可见,绿色LED灯可以有效地用于监测和控制粘虫,但会受到多个非生物因子和生物因子的影响。3绿色LED灯对粘虫体内能量代谢酶的影响本研究分析了绿色LED灯光照下粘虫成虫体内能量代谢酶3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)、3-磷酸甘油脱氢酶(GPDH)、乳酸脱氢酶(LDH)、3-羟酰辅酶A脱氢酶(HOAD)的活性以及HOAD和GAPDH酶活比率的变化。实验结果表明,绿色LED灯处理30min后粘虫体内GPDH和HOAD活性及HOAD和GAPDH酶活比率显著上升(P0.05),绿色LED灯处理60min后粘虫体内LDH活性显著升高(P=0.000)。此外,绿色LED灯处理45min后粘虫雌、雄蛾的GAPDH活性以及HOAD和GAPDH活性比率均出现显著差异,而LDH活性在粘虫雌、雄蛾的所有处理组中均出现显著差异。结果显示,绿色LED灯照射后粘虫体内能量代谢酶活性升高,产生粘虫趋光行为所需的能量。4绿色LED灯对粘虫体内抗氧化酶活性的影响本研究分析了不同时间绿色(520 nm)LED灯照射下粘虫体内总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)的活性变化。实验结果表明,随着绿光光照时间延长,除了GST以外,TOC和其他抗氧化酶的活性都有显著升高,随后出现下降,但下降后与对照水平仍无显著差异。上述结果表明;绿光光照会对粘虫造成一定的氧化胁迫,但是粘虫可以修复光胁迫造成的损伤。此外,本研究还发现粘虫雌、雄蛾对光胁迫的适应能力有所不同。5绿色LED灯对粘虫体内保幼激素水平的影响本研究测定了不同时间绿色(520 nm)LED灯照射下不同发育阶段(幼虫、蛹和成虫)粘虫体内总保幼激素(JH)水平的变化。实验结果表明;随着绿光光照时间延长,末龄幼虫(饲养22天)和老熟蛹(8日龄)体内保幼激素水平显著低于对照,而早期蛹(4日龄)和成虫(3、6、9日龄)体内保幼激素水平显著高于对照(P0.05)。同时,雄虫体内保幼激素水平与雌虫体内保幼激素水平存在显著差异。结果显示,粘虫体内保幼激素水平会受到绿光照射的调控。6绿色LED灯对粘虫生物学特性的影响本研究分析了在暗室中绿色(520 nm)LED灯照射下粘虫生物学特性的变化。实验结果表明,在绿光照射下,粘虫卵的历期延长,孵化率下降;幼虫发育历期缩短,存活率提高;蛹的历期缩短,雌蛾产卵量下降和成虫寿命延长(P0.05)。粘虫生物学特性的变化水平取决于绿光光照时间。除了卵发育阶段以外,在正常条件下饲养的F_1代粘虫(母代被绿光照射处理)所有发育阶段的生物学特征与对照组没有显著差异。上述结果表明,在黑暗条件下绿光光照对幼虫的存活及发育历期、蛹的发育历期、成虫的寿命有明显的影响。
【学位单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S433.4

【参考文献】