生物地磁响应研究进展

地球上的生物每时每刻都受到地球磁场的影响.本文从介绍磁场及地球磁场入手,详细阐述了生物对地球磁场的磁响应现象.从候鸟到厌氧细菌,大量生物已被证实可对磁场产生生理和行为响应,即表现为磁场影响生物的生理发育,且提供地磁信息作为"罗盘"与"地图",指导动物远距离迁徙或短距离扩散等.关于生物磁响应的机制,目前有两种假说得到广泛认可,即磁颗粒介导的磁受体假说和依赖光并基于自由基对的磁响应假说,而近期由中国科学家提出的磁蛋白生物指南针模型更是引起了广泛关注,但至今尚缺乏生物活体验证.目前,全球变化背景下的地磁场变化面临加剧风险,而国际上(尤其是国内)对生物磁响应现象的研究才刚刚起步,相关研究亟待深入开展,以便为应对地磁场变化提供基于生物磁响应的科学依据.

抗虫和感虫大豆混播对产量及害虫种群发生和昆虫群落多样性影响

【目的】利用大豆高抗虫和高感虫品种混播,明确有效控害保产的最优比例,以实现大豆生产中有效的害虫生态防控和提高大豆产量。【方法】本研究选取高抗(Lamar;R)和与高感(JLNMH;S)斜纹夜蛾Spodoptera litura的大豆品种,进行不同比例的种子混播种植(即R、S单作,90%R和10%S(9R1S)、80%R和20%S(8R2S)、70%R和30%S(7R3S)、50%R和50%S(5R5S)混播),探究对大豆产量和主要害虫种群发生及昆虫群落多样性的影响。【结果】不同比例混播处理间斜纹夜蛾和筛豆龟蝽Megacopta cribraria的百株虫量无显著差异,但均显著低于S单作。混播处理8R2S和9R1S以及R单作下昆虫群落多样性指数(H)和均匀度指数(E)显著高于其他试验处理,而优势度指数(C)显著低于其他试验处理。此外,昆虫群落丰富度指数(D)随着高感虫大豆混播比例的增加而降低;其中,混播处理8R2S和9R1S,以及R单作都显著高于S单作。对于大豆产量,混播处理显著影响大豆百株籽粒重,但对千粒重的影响不明显。其中,R单作和9R1S混播方式下大豆百株籽粒重最高,且有随着高抗虫品种(R)混播比例的增加而提高的趋势。【结论】高抗虫和高感虫品种混播可有效降低大豆主要害虫发生,且R混播比例≥80%能有效提高昆虫群落多样性、均匀度和丰富度,并对大豆产量提高有利。大豆生产中,建议采用80%以上的高抗虫品种与高感虫品种混播以实现大豆控害保产的生态防控效果。

隐花色素蛋白和铁硫簇蛋白相互作用及其在褐飞虱发育与生殖中的作用

【目的】在真核生物中验证隐花色素蛋白(Cryptochrome)/铁硫簇蛋白(Iron-sulfur cluster assembly1)的相互作用,研究2种蛋白在褐飞虱Nilaparvata lugens发育和生殖过程中的作用,为二者在磁感受机制中的协同作用及磁场对昆虫生理状态的调控机制提供依据和新的研究方向。【方法】通过酵母双杂交系统对褐飞虱Ⅰ型隐花色素蛋白/Ⅱ隐花色素蛋白与铁硫簇蛋白的相互作用进行验证。在褐飞虱3龄若虫和羽化第1天成虫中建立Ⅰ型隐花色素蛋白和铁硫簇蛋白基因RNAi(RNA interference)沉默模型,并采用RT-qPCR检测2个基因沉默效率,统计沉默虫体的若虫历期和产卵量。【结果】褐飞虱Ⅰ型隐花色素蛋白与铁硫簇蛋白存在相互作用,而Ⅱ隐花色素蛋白与铁硫簇蛋白不存在相互作用。褐飞虱3龄若虫和羽化第1天成虫中成功建立Ⅰ型隐花色素蛋白和铁硫簇蛋白基因RNAi沉默模型,在注射dsRNA后第2天、第4天和第6天时,2个基因的沉默效率均能达到70%以上。Ⅰ型隐花色素蛋白和铁硫簇蛋白基因沉默虫体的若虫历期无明显变化,但是产卵量受到显著性抑制。【结论】褐飞虱Ⅰ型隐花色素蛋白和铁硫簇蛋白存在相互作用,二者在褐飞虱生殖过程中发挥重要作用。

褐飞虱对水稻特异性挥发物的行为反应

【目的】本研究通过测试褐飞虱Nilaparvata lugens(Stål)对水稻特异性挥发物的行为反应,研究水稻特异性挥发物对褐飞虱选择行为的影响,寻找出对褐飞虱有驱避或引诱功效的水稻挥发物成分,为稻田褐飞虱综合治理提供理论基础。【方法】选择水稻十一烷、十六烷、十七烷、芳樟醇、植醇、2-乙基-1-葵醇、柠檬烯、月桂烯、壬醛、葵醛、2-十二酮、水杨酸甲酯12种挥发物,以正己烷作为溶剂分别配置1、10和100μL/mL 3种浓度处理,采用四臂嗅觉仪测试3种浓度的12种水稻挥发物对褐飞虱行为反应。【结果】发现6种水稻挥发物包括芳樟醇、水杨酸甲酯、植醇、壬醛、葵醛及2-十二酮显著驱避褐飞虱,仅发现月桂烯1种水稻挥发物成分可显著引诱褐飞虱。其中,芳樟醇和水杨酸甲酯在测试的3个浓度中均显著驱避褐飞虱,依照由低到高浓度,褐飞虱对化合物的选择率相较于对照分别下降92.3%、122.2%、242.9%(芳樟醇),57.1%、70.6%、188.9%(水杨酸甲酯),而其它4种驱避剂和1种引诱剂都在浓度达到100μL/mL时才显著影响褐飞虱行为反应。【结论】水稻中存在对褐飞虱具有较好驱避或引诱作用的特异性植物挥发物,可用于生产中开发有效植物源驱避剂或引诱剂用于水稻褐飞虱生态防控。