【摘要】：全球氣候變暖、紫外線增強(qiáng),對(duì)生物施加著強(qiáng)大的選擇壓力。由于短期(幾代或幾個(gè)月)紫外線增強(qiáng)可以直接或間接影響生物的生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖和遺傳變異,但長(zhǎng)期(幾十代或常年)紫外線的增強(qiáng)(脅迫)對(duì)生物的影響鮮有報(bào)道。麥長(zhǎng)管蚜Sitobion avenae(Fabricius),是小麥生產(chǎn)上的重要害蟲(chóng),其世代周期短,繁殖能力強(qiáng),作為r對(duì)策者,對(duì)環(huán)境的變化又有較強(qiáng)的適應(yīng)能力,所以是研究長(zhǎng)期環(huán)境脅迫對(duì)生物影響的一種極為理想的材料。在長(zhǎng)期紫外線增強(qiáng)的脅迫條件下蚜蟲(chóng)是如何應(yīng)對(duì)、適應(yīng)及其遺傳變異尚不清楚;同時(shí),由于昆蟲(chóng)表皮是直接接受紫外線輻射的重要部位,其形態(tài)與結(jié)構(gòu)變化如何仍不可知;而且作為昆蟲(chóng)表皮主要成分之一的幾丁質(zhì),其一個(gè)重要的合成酶——CHS1,在長(zhǎng)期紫外脅迫下又如何變化也鮮有報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)前期已經(jīng)研究了不同強(qiáng)度UVB長(zhǎng)期脅迫下的第1代到第37代麥長(zhǎng)管蚜的適應(yīng)性,然而后續(xù)世代麥長(zhǎng)管蚜的適應(yīng)性或其生長(zhǎng)規(guī)律是否與以前一致、以及如何變化仍值得深入研究。所以本研究以第40代以后麥長(zhǎng)管蚜種群為試驗(yàn)材料,研究其在長(zhǎng)期紫外脅迫下的種群生態(tài)學(xué)參數(shù)、腹背部表皮形態(tài)結(jié)構(gòu)以及體內(nèi)幾丁質(zhì)合成酶1(CHS1)的相對(duì)表達(dá)量是否發(fā)生變化。鑒于前期本研究團(tuán)隊(duì)已選定了0.5mW/cm~2,0.7mW/cm~2的紫外線強(qiáng)度下是影響蚜蟲(chóng)的關(guān)鍵劑量,為了保證研究的一致性和可持續(xù)性,本研究采用相同的處理強(qiáng)度和時(shí)間,首先通過(guò)特定時(shí)間生命表實(shí)驗(yàn)繼續(xù)探究對(duì)照組和處理組第45代、第51代、第57代、第63代、第68代以及第73代麥長(zhǎng)管蚜種群生態(tài)學(xué)參數(shù)的變化;其次借助掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對(duì)第68代麥長(zhǎng)管蚜成蟲(chóng)的腹背部表皮形態(tài)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察;此外采用熒光定量PCR技術(shù)測(cè)定第54代、第59代、第64代以及第69代不同處理下的麥長(zhǎng)管蚜體內(nèi)CHS1的相對(duì)表達(dá)量水平。以上研究以期為UV-B長(zhǎng)期脅迫下的麥長(zhǎng)管蚜生態(tài)遺傳與進(jìn)化提供理論基礎(chǔ),同時(shí)也為環(huán)境污染導(dǎo)致的紫外線強(qiáng)度增加對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響提供理論依據(jù)。研究結(jié)果如下:1.不同世代、不同UVB輻射強(qiáng)度下麥長(zhǎng)管蚜種群生態(tài)學(xué)參數(shù)的變化經(jīng)UVB輻射后,無(wú)論在高強(qiáng)度還是低強(qiáng)度處理下,隨著世代的增加:麥長(zhǎng)管蚜的內(nèi)稟增長(zhǎng)率(r)、周限增長(zhǎng)率(λ)以及凈增殖率(R_0)的值均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì);此外平均壽命(Longevity)、平均繁殖力(Fecundity)以及平均產(chǎn)仔天數(shù)(Ovi-days)整體上也均逐漸下降,而且隨著世代的增加,處理組的值均明顯低于對(duì)照組;同一UVB強(qiáng)度下,第45代高低處理組的繁殖力和凈生殖力的高峰點(diǎn)均要比對(duì)照組高,但是第73代麥長(zhǎng)管蚜的表現(xiàn)則與第45代恰恰相反。再者,低強(qiáng)度處理組下內(nèi)稟增長(zhǎng)率的值呈現(xiàn)先快速后平緩又快速下降的趨勢(shì),而且中間連續(xù)13個(gè)世代的值基本上變化不大;而高處理組下內(nèi)稟增長(zhǎng)率的值呈現(xiàn)的是先急速下降后緩慢回升又急速下降的變化趨勢(shì),中間大致有11個(gè)世代的值浮動(dòng)不大。2.不同UVB輻射強(qiáng)度的麥長(zhǎng)管蚜腹背部表皮形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果經(jīng)掃描電子顯微鏡(SEM)觀察發(fā)現(xiàn):對(duì)照組蚜蟲(chóng)表皮最外層有少量碎屑,但處理組的相同位置明顯分布著更多密集的片層狀結(jié)構(gòu),而且這些脫屑并不均勻的分布在表皮的最外層,疑似蠟質(zhì)層被分解破壞,相比較而言,高強(qiáng)度處理下的片層更大。其次,在高低處理組表皮毛周?chē)邢鄬?duì)較多的水滴狀物質(zhì),而對(duì)照組的這種現(xiàn)象并不明顯。經(jīng)透射電子顯微鏡(TEM)觀察發(fā)現(xiàn):對(duì)照組蚜蟲(chóng)腹背部原表皮層最薄,分層也最少僅7層;低強(qiáng)度組次之,為9層;而高強(qiáng)度組下的原表皮層最厚,分層最也最多,達(dá)14層;再者,處理組的上表皮層與真皮層厚度比顯著大于對(duì)照組,分別為對(duì)照組的2和3.5倍,但處理組的真皮細(xì)胞層厚度僅約為對(duì)照組的三分之一。3.不同UVB輻射強(qiáng)度下的麥長(zhǎng)管蚜體內(nèi)CHS1表達(dá)量的變化不同世代之間,高強(qiáng)度組下CHS1表達(dá)量的值一般均高于低強(qiáng)度組和對(duì)照組的值;隨著世代的增加,對(duì)照組的各世代之間CHS1的表達(dá)量并無(wú)顯著差異,高低強(qiáng)度處理組之間CHS1的表達(dá)量均呈現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢(shì),并且表達(dá)量最高的世代均是在最初的第54代。綜上所述:紫外線脅迫蚜蟲(chóng),世代越長(zhǎng)效果越顯著,存活率及繁殖力也越低;并且長(zhǎng)期UVB照射還可以破壞真皮細(xì)胞并顯著影響CHS1的相對(duì)表達(dá)量。
【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
【圖文】：

圖 3-1 Weibull 函數(shù)擬合的不同強(qiáng)度 UVB 輻射下(0mW/cm2)；(b) 低強(qiáng)度 UVB 輻射(0.5mFig. 3-1. Changes in survival curve of different geneby Weibull Model. (a).CK (0mW/cm2); (b) Low U(0.7m

eibull 函數(shù)擬合的不同強(qiáng)度 UVB 輻射下不同世代間的麥長(zhǎng)管蚜的存活率曲線. (0mW/cm2)；(b) 低強(qiáng)度 UVB 輻射(0.5mW/cm2)；(c)高強(qiáng)度 UVB 輻射(0.7mW/c Changes in survival curve of different generations S.avenae under different UV-B inbull Model. (a).CK (0mW/cm2); (b) Low UV-Bintensity (0.5mW/cm2); (c) High UV-(0.7mW/cm2).

西北農(nóng)林科技大學(xué)碩士學(xué)位論文由圖 3-3a 可知，同一 UV-B 輻射強(qiáng)度下，無(wú)論高低強(qiáng)度處理組，不同世代之間麥長(zhǎng)管蚜的平均壽命（Longevity）整體上均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)；再看圖 3-3b 和 3-3c，可以發(fā)現(xiàn)高低處理組的麥長(zhǎng)管蚜的平均產(chǎn)仔天數(shù)（Ovi-days）以及平均繁殖力（Fecundity）的值也都呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，并且三個(gè)參數(shù)的值均是在剛開(kāi)始時(shí)處理組的值高于對(duì)照組，但隨著世代的增加，處理組的值均明顯低于對(duì)照組。綜上可知，隨著世代的增加，紫外對(duì)麥長(zhǎng)管蚜的脅迫也在增加。3.2 不同處理?xiàng)l件下麥長(zhǎng)管蚜不同世代間繁殖參數(shù)的變化

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