【摘要】：地球是一個(gè)負(fù)電球體,地球上的生物長期生存在這個(gè)靜電場中,體內(nèi)均分布著一定的電荷物質(zhì),并與其生長發(fā)育息息相關(guān)。然而近年來高壓直流輸電線等一系列大型電力工程的建設(shè)不斷增加,導(dǎo)致自然界電場環(huán)境發(fā)生變化,且這類高壓電設(shè)施一般都建立在農(nóng)田等空曠地,因此其產(chǎn)生的高壓靜電效應(yīng)對于動(dòng)植物具有什么樣的影響引起研究人員的重視。目前農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究表明高壓靜電對生物具有不同的正負(fù)生物學(xué)效應(yīng),但由于動(dòng)植物具有復(fù)雜的生理代謝機(jī)制,因此其具體的作用機(jī)理尚不清楚,且前人對于高壓靜電的研究多集中在醫(yī)學(xué)和植物種子萌發(fā)等方面,在昆蟲方面以及脅迫下昆蟲與植物互作方面的影響研究較少,更缺乏長期環(huán)境脅迫下昆蟲遺傳變異及應(yīng)對脅迫規(guī)律。麥長管蚜作為小麥作物上的重要害蟲,具有個(gè)體較小、世代周期短、繁殖力強(qiáng)等特點(diǎn),因此這類昆蟲對于環(huán)境變化反應(yīng)更為靈敏,是研究生態(tài)脅迫的理想實(shí)驗(yàn)材料。由此可見,該研究不僅具有重要的理論意義,而且具有重要的實(shí)踐價(jià)值。基于上述科學(xué)問題,在本團(tuán)隊(duì)前人研究的基礎(chǔ)上,模擬自然環(huán)境高壓靜電對動(dòng)植物同時(shí)造成輻射的現(xiàn)象,按照前人對高壓靜電處理劑量的研究結(jié)果,對小麥種子和出生12小時(shí)內(nèi)的麥長管蚜一齡若蟲均分別在4 KV/cm強(qiáng)度的高壓靜電下處理20 min,在5 KV/cm強(qiáng)度下處理40 min,不經(jīng)高壓靜電處理的為對照組(0 KV/cm),所有處理組合(4KV/cm-20 min、5KV/cm-40 min)都經(jīng)過40代處理。采用刺探電位圖譜技術(shù)(EPG)對其中第5代、第10代、第15代、第20代、第27代、第33代和第39代蚜蟲的取食行為進(jìn)行了監(jiān)測,并測定了同世代蚜蟲的相對日均體重增長率(MRGR),來探究麥長管蚜和寄主小麥經(jīng)高壓靜電輻射后對其取食刺探行為和生長的影響;另外由于前期研究表明高壓靜電脅迫下會(huì)影響麥長管蚜的抗氧化酶活性的變化,為了從分子水平上進(jìn)一步探究長期高壓靜電環(huán)境下麥長管蚜抗氧化酶(CuZnSOD、MnSOD、CAT、POD)基因的應(yīng)對脅迫環(huán)境時(shí)變化規(guī)律,本研究通過RT-PCR擴(kuò)增得到CuZnSOD、MnSOD基因中間片段,并用qRT-PCR的方法對連續(xù)處理第4代、第11代、第21代、第31代、第40代的麥長管蚜進(jìn)行抗氧化酶基因表達(dá)量的測定。通過上述研究以期為生物生態(tài)遺傳與進(jìn)化提供理論基礎(chǔ),為蚜蟲的生態(tài)調(diào)節(jié)提供理論依據(jù)。研究結(jié)果表明:1.隨麥長管蚜世代的延長,高壓靜電對其體重的增長呈先促進(jìn)后抑制的變化趨勢。高壓靜電處理對麥長管蚜體重增長的促進(jìn)主要表現(xiàn)在高壓靜電處理組在第10-33代之間麥長管蚜體重差及相對日均體重增長率與對照組相比均有所增高,且在第15代、第20代和第33代差異顯著。而當(dāng)持續(xù)處理至39代時(shí),麥長管蚜的體重增長則嚴(yán)重受到抑制,尤其在4 KV/cm-20 min處理強(qiáng)度下最為顯著,說明高壓靜電輻射在一定世代內(nèi)(如第10-33代)有助于麥長管蚜生長,但超出一定期限(第33代后)將不利于麥長管蚜的生長。2.通過對受高壓靜電處理后麥長管蚜多世代取食行為參數(shù)的分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),高壓靜電處理至第10-15代時(shí),麥長管蚜的非刺探時(shí)間縮短,而隨著世代的延長,兩處理強(qiáng)度下非刺探時(shí)間均增加,同樣證明了短期靜電處理對麥長管蚜的取食行為發(fā)生有促進(jìn)作用,而隨高壓靜電處理時(shí)間的延長促進(jìn)作用逐漸消失,這與麥長管蚜體重隨世代的變化規(guī)律相一致。此外,對麥長管蚜韌皮部取食行為同樣表明,隨高壓靜電處理世代的延長,麥長管蚜在韌皮部刺探數(shù)目整體呈先增加后降低的趨勢,尤其在4 KV/cm-20min處理強(qiáng)度下表現(xiàn)更顯著。3.經(jīng)短期高壓靜電脅迫后(表現(xiàn)在第四代),抗氧化酶基因均呈現(xiàn)上調(diào)模式,隨著脅迫時(shí)間的延長,四代以后四種抗氧化酶基因的表達(dá)開始下調(diào)。當(dāng)持續(xù)高壓靜電處理至第40代時(shí)兩種SOD基因表達(dá)量均明顯升高;相同世代下,POD基因的表達(dá)水平在處理組也顯著上調(diào),進(jìn)一步說明了兩種抗氧化酶的相互協(xié)調(diào)作用,同時(shí)POD基因表達(dá)升高也進(jìn)一步彌補(bǔ)了由于CAT基因表達(dá)受抑制對H_20_2的清除能力。4.綜上,對兩種不同處理組合比較結(jié)果表明,4 KV/cm-20 min強(qiáng)度下的高壓靜電處理對麥長管蚜刺探數(shù)目影響較大,效應(yīng)更顯著。而5 KV/cm-40 min處理強(qiáng)度下麥長管蚜抗氧化酶基因表達(dá)受高壓靜電和世代變化更顯著,對超氧自由基的清除能力更強(qiáng),也正是由于其對脅迫更迅速的反應(yīng)能力,使得高強(qiáng)度下對麥長管蚜表觀生長發(fā)育和行為狀況影響較小。
【圖文】：

高壓直流輸電線路電環(huán)境（Schmiedchenetal.2018）

麥長管蚜四種抗氧化酶基因PCR擴(kuò)增的電泳圖
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S435.122.2

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