滞育对昆虫物种的延续具有极其重要的意义,它能够使昆虫的抗寒、抗旱与耐热能力增强,更加能忍耐恶劣的环境条件,度过不利于种群发生的季节,维持物种与个体的生存;使昆虫生长发育阶段、世代的发生时间与最有利的季节同步,充分利用食物资源;使昆虫种群发育整齐一致,增大雌雄个体之间的交配机率,从而产生更多的后代,保证种群的繁衍。同时昆虫所特有的滞育特性能够使其种群分散在不同的时期繁殖,以避免不可预测的灾难性气候给种群带来的毁灭性打击。灰飞虱Laodelphax striatellus(Fallen)(SBPH),属半翅目飞虱科,是危害水稻的主要害虫之一,以若虫和成虫在水稻基部刺吸危害为主,同时成虫在水稻植株组织内产卵造成危害。灰飞虱还传播多种植物病毒病,造成病害的普遍流行与稻谷的减产。灰飞虱以3,4龄若虫在小麦等禾本科植物、田埂、荒地、沟渠边及路旁杂草中越冬,但是关于灰飞虱的越冬特性特别是滞育性一直存在着争议且缺少不同地理种群滞育特性等的研究。本文以三个地理种群灰飞虱为对象,采用室内光、温模拟与室外田间取样调查相结合来研究灰飞虱的滞育特征,同时综合灰飞虱若虫体内保幼激素、蜕皮激素合成酶在滞育与非滞育的灰飞虱体内在表达量的变化规律,明确了灰飞虱的滞育特性及其在不同地区间的差异,确定了光照对灰飞虱雄虫翅型的影响作用。主要研究结果如下:1.光周期和温度对灰飞虱若虫滞育诱导的影响通过对高于灰飞虱若虫发育起点的两个温度(20℃、27℃)下的不同光周期(LD4:20,LD8:16,LD10:14,LD12:12,LD14:10,LD16:8)对灰飞虱发育历期的测定,结果表明:灰飞虱若虫在短光照(LD4:20,LD8:16,LD10:14,LD12:12)下显著延长,是一种若虫兼性滞育的昆虫,属于光周期反应4种类型中的短日照型。光照是诱导灰飞虱若虫进入滞育的重要因子;温度辅助光照对若虫滞育进行调控,低温短光照更有利于诱导灰飞虱进入滞育。2.灰飞虱滞育的判断标准的制定低温(20±1℃)、适温(27±1℃)条件下,长光照14和16小时若虫的发育速度最快,将两光照处理下若虫的发育历期进行差异显著性检验,若无显著性差异,则将两光照下发育最长的若虫期作为灰飞虱个体滞育的判断标准;若存在显著性差异,则将长光照16小时下最长的若虫期作为个体滞育的判断标准。3.灰飞虱滞育的光敏感虫态22℃下,将吉林长春种群灰飞虱若虫的不同龄期在可诱导滞育的短光周期(LD 10:14)和不可诱导滞育的长光周期(LD 16:8)下有规律的相互转换,对不同处理下试虫的滞育率及发育历期进行对比分析,结果表明:吉林种群灰飞虱对光周期的敏感虫态为2龄若虫。此外,研究发现灰飞虱的整个若虫期对光照的变化也可有一定的反应。4.不同地理种群灰飞虱滞育特性的比较:通过对越南河内(21.05°N,105.85°E,)、中国江苏姜堰(32.51°N,120.14°E)以及中国吉林长春(43.51°N,124.14°E)三个不同气候条件(热带、亚热带、温带)下的灰飞虱种群的滞育特性进行比较,明确:低纬度地区灰飞虱若虫的发育显著快于高纬度地区,而滞育率则是高纬度地区更高;并且对于这三个地理种群灰飞虱,低温短光照都是诱导其进入滞育更有利的条件。河内、姜堰、长春种群灰飞虱若虫20℃、光周期LD10:14条件下,滞育率最高,分别为42.01%、89.52%和98.24%;27℃则分别为1.59%、75%和78.95%。对于临界光周期,姜堰种群灰飞虱20℃、27℃下为12 h 30 min和11 h;长春种群为13 h和11 h20 min,结果可知高纬度地区吉林长春种群灰飞虱临界光周期较低纬度江苏姜堰地区灰飞虱种群要长,且不同温度下高纬度地区临界光周期的变化较低纬度地区的快。5.灰飞虱的越冬性质以江苏姜堰地区灰飞虱种群为例,对田间自然种群灰飞虱的越冬性质进行探究,结果表明:姜堰地区灰飞虱9月13日、9月16日主要以4龄和5龄若虫为主,并且无滞育个体;而9月28日已存在68.54%的3龄以下个体进入越冬,至11月15日田间若虫越冬率达100%;若虫的越冬龄期主要以4龄为主,少量5龄,极少数的2、3龄个体。通过对采集时灰飞虱若虫的龄期推测可知,当自然光周期缩短至可诱导灰飞虱若虫进入滞育的光照时,田间低龄若虫部分进入越冬,部分发育至成虫,而高龄若虫则由于错过了对光照的敏感虫态而直接发育为成虫。在对灰飞虱越冬解除的实验中,将不同时间采集的越冬灰飞虱若虫放入温度27℃、光周期LD16:8的光照培养箱内,结果表明:9月28日至12月10日采集的越冬灰飞虱在上述培养箱中发育历期呈现出逐渐延长的趋势,至12月10日达到最大;自12月26日起采集的灰飞虱若虫,发育历期逐渐缩短直至春季发育至成虫。根据中国气象科学数据共享服务网和翟保平(2004)计算日出日落的方法可知,同年姜堰地区自然光周期在12月20日缩短至最短后开始延长,而温度则在1月份达到最低,因此根据田间灰飞虱若虫进入越冬时间及越冬解除两个实验我们推测:光照是调控姜堰地区灰飞虱进入越冬和越冬后发育的关键因子;并且灰飞虱越冬的解除并不需要低温的作用。与此同时,将12月10日采集的灰飞虱若虫放入光周期LD16:8,20℃、27℃、30℃进行不同的温度下的越冬解除实验,以期明确温度在灰飞虱越冬解除中的作用。结果显示:在这三个处理下的发育时间为20℃>27℃>30℃,这表明高温更利于灰飞虱越冬效果的解除。综上所述,越冬期间灰飞虱对温度及光照仍具有较高的敏感性。灰飞虱越冬后的春季发育中,以4龄越冬的若虫发育至5龄的蜕皮高峰为3月15日-3月27日,羽化至成虫的蜕皮高峰为3月29日-4月7日;而以5龄越冬的若虫春季发育羽化至成虫的高峰在3月27日-4月3日.由此可知,无论以何种虫态越冬的灰飞虱若虫羽化为成虫的时间较为集中,这就增大了灰飞虱雌雄个体之间的交配机率,保证种群的繁衍.在越冬灰飞虱中存在大量被寄生的个体,寄生率最高达44.44%,经鉴定寄生蜂为黑腹单节鳌蜂。实验结果表明寄生蜂与被寄生灰飞虱若虫一同进入越冬,并在第二年春天同时发育,有利的预防了灰飞虱种群的爆发。6.滞育灰飞虱体内激素合成酶基因的相对表达量的变化规律通过荧光定量PCR的方法对合成保幼激素以及蜕皮激素关键酶JHAMT、CYP15A1、CYP307A1、CYP306A1、CYP314A1这五个基因的相对表达量进行测定,以期初步探讨激素对灰飞虱若虫滞育的调节机制。滞育期间灰飞虱体内与保幼激素合成相关的JHAMT基因的表达量显著升高,而与蜕皮激素合成相关的CYP307A1、CYP306A1基因的表达量显著下降,并且在这三个基因的表达量回调时,滞育的若虫开始大量以及连续的蜕皮。通过此结果我们明确灰飞虱的滞育与保幼激素和蜕皮激素存在着密切的关系,受到保幼激素以及蜕皮激素的调控。将发育至4龄第10天的滞育灰飞虱若虫喂食含有LsJHAMT的dsRNA液体人工饲料,喂食期为5天,显著降低了靶标基因mRNA的表达水平,但由于仅降低了此基因约30%的相对表达量,并未降至可导致若虫大量蜕皮的水平(降低约50%),所以虽然在若虫发育历期上略有缩短,但是与对照相比无显著性差异。6.光周期对灰飞虱翅型的影响对越南河内、江苏姜堰、吉林长春三个地理种群不同光周期下灰飞虱雌雄成虫的翅型进行了统计分析,发现灰飞虱翅型的变化规律(尤其雄虫)与光周期存在着密切的关系,短光照可诱导大量短翅型成虫(尤其短翅型雄虫)出现。并且短翅型雄虫百分率的变化趋势与滞育率一致,短光照LD10:14下最高,长光照下几乎没有。对光周期转换实验中灰飞虱的翅型进行统计分析,同样,短翅型雄虫的比率与滞育率的变化一致。根据上述实验结果以及滞育期间灰飞虱体内激素表达量的变化规律推测,灰飞虱翅型的变化与激素存在着一定的关系,保幼激素表达量的增加是滞育灰飞虱短翅型成虫增加的一个原因。