姜　姍，李　帥，張　彬，李洪剛,2，萬(wàn)方浩,3，鄭長(zhǎng)英

（1青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與植物保護(hù)學(xué)院山東省重點(diǎn)昆蟲(chóng)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266109；2山東省植物保護(hù)總站，濟(jì)南 250100；3中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所植物病蟲(chóng)害生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

?

極端高溫對(duì)西花薊馬存活、繁殖特性及體內(nèi)海藻糖、山梨醇含量的影響

姜姍1，李帥1，張彬1，李洪剛1,2，萬(wàn)方浩1,3，鄭長(zhǎng)英1

（1青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與植物保護(hù)學(xué)院山東省重點(diǎn)昆蟲(chóng)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266109；2山東省植物保護(hù)總站，濟(jì)南 250100；3中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所植物病蟲(chóng)害生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

摘要：【目的】西花薊馬（Frankliniella occidentalis）是中國(guó)的重要外來(lái)入侵和檢疫性害蟲(chóng), 對(duì)各地的蔬菜和花卉造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。明確極端高溫（45℃）對(duì)西花薊馬存活率、繁殖力以及體內(nèi)海藻糖、山梨醇含量的影響，為西花薊馬的防治提供理論依據(jù)?！痉椒ā吭O(shè)置45℃條件下高溫?zé)峒の骰ㄋE馬當(dāng)代成蟲(chóng)、2齡若蟲(chóng)2 h，經(jīng)過(guò)24 h變溫模式22℃（4 h）-25℃（8 h）-28℃（4 h）-25℃（8 h）培養(yǎng)后再進(jìn)行一次45℃ 2 h的熱激處理。研究熱激處理后其親代、F1代和F2代的種群參數(shù)（親代各蟲(chóng)態(tài)存活率、雌成蟲(chóng)壽命，F(xiàn)1和F2代種群數(shù)量、存活率、性比）以及2齡若蟲(chóng)和成蟲(chóng)體內(nèi)海藻糖和山梨醇含量的變化?！窘Y(jié)果】45℃ 2 h高溫?zé)峒纱魏?，西花薊馬各個(gè)蟲(chóng)態(tài)的存活率均小于50％，且預(yù)蛹和蛹的存活率為0，成蟲(chóng)的存活率最高為41.38％，顯著高于其他蟲(chóng)態(tài)（1齡若蟲(chóng)存活率為5％，2齡若蟲(chóng)存活率為21.36％）（P＜0.05）；西花薊馬2齡若蟲(chóng)和成蟲(chóng)在45℃高溫條件下熱激2 h兩次后，其親代雌成蟲(chóng)壽命和繁殖力均明顯降低，且F1代也受到較大影響, F1代種群數(shù)量、存活率、性比（♀∶♂）顯著降低，但F2代種群有所恢復(fù)，另外熱激處理西花薊馬成蟲(chóng)的雌成蟲(chóng)壽命及繁殖力在親代、F1代中都明顯高于熱激處理2齡若蟲(chóng)（P＜0.05）；西花薊馬親代成蟲(chóng)和2齡若蟲(chóng)在45℃熱激2 h兩次后其體內(nèi)的海藻糖含量明顯降低，并且影響到F1和F2代種群體內(nèi)的海藻糖含量，另外熱激處理親代成蟲(chóng)其體內(nèi)海藻糖含量低于熱激處理親代2齡若蟲(chóng)的海藻糖含量, 且F1和F2代與親代趨勢(shì)相同（P＜0.05）；西花薊馬親代成蟲(chóng)和2齡若蟲(chóng)在45℃熱激2 h兩次后其體內(nèi)的山梨醇含量明顯升高，熱激親代成蟲(chóng)的山梨醇含量高于熱激2齡若蟲(chóng)體內(nèi)的山梨醇含量，且這種熱激處理能夠影響到后代種群體內(nèi)山梨醇的含量，F(xiàn)1和F2代體內(nèi)山梨醇含量的變化趨勢(shì)與親代相同（P ＜0.05）?！窘Y(jié)論】45℃極端高溫處理不僅對(duì)西花薊馬親代的生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖和生理生化產(chǎn)生了明顯的影響，而且這種影響延續(xù)到了子代（F1、F2代）的不同發(fā)育階段。同時(shí)，西花薊馬對(duì)極端高溫的應(yīng)對(duì)與其體內(nèi)的海藻糖、山梨醇的含量具有一定的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞：極端高溫；西花薊馬；繁殖力；海藻糖；山梨醇

聯(lián)系方式：姜姍，E-mail：906342335@qq.com。通信作者鄭長(zhǎng)英，E-mail：zhengcy67@qau.edu.cn

0 引言

【研究意義】溫度是影響昆蟲(chóng)分布、存活、種群動(dòng)態(tài)、行為特征以及適合度的一個(gè)重要的非生物因子［1］，昆蟲(chóng)的正常生長(zhǎng)發(fā)育需要在特定的溫度范圍才能進(jìn)行，溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)對(duì)昆蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生不利影響，在田間或溫室中，昆蟲(chóng)會(huì)經(jīng)常遭受高溫脅迫，有時(shí)甚至超過(guò)其生理上限造成死亡［2］，因此高溫悶棚方法已用于控制一些溫室害蟲(chóng)［3-4］；然而在低于致死高溫的一定溫度范圍內(nèi)，高溫會(huì)造成昆蟲(chóng)器官的熱損傷，從而影響到存活率及健康狀況，尤其是導(dǎo)致其生殖適應(yīng)性降低，從而影響到下一代的種群規(guī)模［5］。研究亞致死高溫對(duì)昆蟲(chóng)存活、繁殖以及生理上的影響，對(duì)研究昆蟲(chóng)的種群適合度和種群動(dòng)態(tài)具有一定的指導(dǎo)意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】昆蟲(chóng)對(duì)高溫敏感主要是由于其弱小的體型和變溫生理特性造成的［6］。在生物學(xué)方面，高溫對(duì)昆蟲(chóng)的影響主要包括降低存活率、繁殖力、致使昆蟲(chóng)發(fā)育延遲或體型畸形等；而在生理上可致蛋白質(zhì)變性、改變細(xì)胞膜通透性、酶的結(jié)構(gòu)以及水分喪失等［7］。海藻糖是生物體內(nèi)一種重要的雙糖。作為昆蟲(chóng)體內(nèi)重要血糖，海藻糖存在于昆蟲(chóng)幾乎所有的組織和器官中。研究發(fā)現(xiàn)海藻糖可在高溫、高寒、高滲透壓及干燥失水等惡劣環(huán)境條件下在細(xì)胞表面形成獨(dú)特的保護(hù)膜，有效地保護(hù)蛋白質(zhì)分子使之不變性失活，從而維持生命體的生命過(guò)程和生物特征［8-9］。在高溫條件下，海藻糖的表現(xiàn)尤為明顯，并且可能與耐熱性存在某種聯(lián)系［10］。另外，生物體內(nèi)多羥基化合物的積累對(duì)其抵抗極端溫度的脅迫也十分重要。例如，研究發(fā)現(xiàn)山梨醇在蚜蟲(chóng)和粉虱耐高溫方面起了非常重要的作用［11-12］；高溫刺激了蚜蟲(chóng)和粉虱取食量的明顯增加，可以使食物中獲取的糖分轉(zhuǎn)變成山梨醇來(lái)提高耐熱性［13］?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】西花薊馬（Frankliniella occidentalis）是世界范圍分布的危險(xiǎn)性入侵害蟲(chóng)［14］。具有個(gè)體小、善于隱藏、繁殖能力強(qiáng)、適生區(qū)廣泛以及抗藥性不斷增強(qiáng)等特點(diǎn)，防治困難［15］。高溫悶棚是防治西花薊馬的一種安全、有效，且對(duì)環(huán)境無(wú)污染的物理防治措施，已用于溫室中防治害蟲(chóng)［16］，但其機(jī)制還不明確。探討西花薊馬對(duì)高溫響應(yīng)的生理機(jī)制有利于對(duì)其進(jìn)行科學(xué)防治，前期研究發(fā)現(xiàn)在45℃熱激處理一次西花薊馬親代2 h，其親代和F1代的繁殖參數(shù)變化不明顯。因此，本試驗(yàn)探究?jī)纱螣峒?duì)西花薊馬種群親代和 F1代的影響以及這種熱激是否會(huì)對(duì)F2代產(chǎn)生影響。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】45℃高溫處理西花薊馬不同蟲(chóng)態(tài)，探究高溫連續(xù)熱激兩次對(duì)其存活率、繁殖力以及海藻糖、山梨醇含量的影響，了解高溫對(duì)昆蟲(chóng)產(chǎn)生的生理?yè)p傷，以及這些損傷與昆蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育、存活、繁殖等的關(guān)系，從生理學(xué)、生態(tài)學(xué)角度為闡明西花薊馬對(duì)環(huán)境脅迫的適應(yīng)機(jī)制提供依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2014—2015年在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)完成。

1.1 供試材料與儀器

供試西花薊馬采自青島農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)三葉草（Trifolium repens）上，采回后在室內(nèi)變溫模式下用紫甘藍(lán)（Brassica oleracea）飼養(yǎng)多代后備用。

MGC-250BP-2型光照培養(yǎng)箱（上海恒科學(xué)儀器有限公司，溫差：±0.5℃）、酶標(biāo)儀、超低溫冰箱、Eppendorf冷凍離心機(jī)、恒溫磁力攪拌器、Thermo超低溫冰箱。

1.2 試驗(yàn)方法

依據(jù)溫室通常情況下的平均溫度，溫度設(shè)為變溫模式22℃（4 h）-25℃（8 h）-28℃（4 h）-25℃（8 h），相對(duì)濕度55％—60％，光周期L∶D=16 h∶8 h。極端溫度設(shè)定為45℃，熱激時(shí)間為2 h，次數(shù)為48 h內(nèi)兩次。

1.2.1 西花薊馬各蟲(chóng)態(tài)存活率 用毛筆分別挑取西花薊馬的1齡若蟲(chóng)、2齡若蟲(chóng)、預(yù)蛹、蛹、成蟲(chóng)各60頭分別放于內(nèi)置新鮮甘藍(lán)葉片養(yǎng)蟲(chóng)瓶中，然后于45℃的培養(yǎng)箱內(nèi)熱激2 h（培養(yǎng)箱緩慢升溫，到45℃開(kāi)始計(jì)時(shí)2 h），之后移到預(yù)先設(shè)定好的變溫條件下培養(yǎng)，24 h后，再次放于45℃的培養(yǎng)箱內(nèi)熱處理2 h。記錄各蟲(chóng)態(tài)的存活情況。每處理設(shè)5個(gè)重復(fù)。若蟲(chóng)和蛹可發(fā)育到下一蟲(chóng)態(tài)，記為存活，否則記為死亡。成蟲(chóng)則用軟毛刷輕觸蟲(chóng)體，無(wú)活動(dòng)或四肢無(wú)抖動(dòng)判定為死亡。

對(duì)照設(shè)置：將西花薊馬1齡若蟲(chóng)、2齡若蟲(chóng)、預(yù)蛹、蛹、成蟲(chóng)各60頭放置預(yù)先設(shè)定好的變溫模式22℃（4 h）-25℃（8 h）-28℃（4 h）-25℃（8 h）下培養(yǎng)。

蟲(chóng)態(tài)存活率=1-校正死亡率（圖中此百分率需轉(zhuǎn)化為小數(shù)）

1.2.2 西花薊馬親代 2齡若蟲(chóng)、成蟲(chóng)孤雌生殖下親代、F1代的繁殖參數(shù) 經(jīng)過(guò)預(yù)試驗(yàn)45℃兩次熱處理1齡若蟲(chóng)死亡率達(dá)到95％，預(yù)蛹和蛹死亡率達(dá)到100％，故選取成蟲(chóng)和2齡若蟲(chóng)法進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

熱激處理及對(duì)照設(shè)置：收集西花薊馬2齡若蟲(chóng)、成蟲(chóng)于內(nèi)置新鮮甘藍(lán)葉片養(yǎng)蟲(chóng)瓶中，然后于45℃的培養(yǎng)箱內(nèi)分別熱激2 h兩次，方法同1.2.1。西花薊馬2齡若蟲(chóng)或成蟲(chóng)在預(yù)先設(shè)定好的變溫模式22℃（4 h）-25℃（8 h）-28℃（4 h）-25℃（8 h）培養(yǎng)后，不經(jīng)熱激處理，作為對(duì)照。

親代成蟲(chóng)處理：試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)將若干剛羽化西花薊馬成蟲(chóng)（雌雄均有）置于有甘藍(lán)葉片的養(yǎng)蟲(chóng)瓶中，放于45℃的培養(yǎng)箱內(nèi)熱處理2 h，之后移到預(yù)先設(shè)定好的變溫條件下培養(yǎng)，24 h后，再次放于45℃的培養(yǎng)箱內(nèi)熱處理2 h，待其恢復(fù)2 h后，用吸蟲(chóng)器吸取20頭幸存雌成蟲(chóng)置于放有紫甘藍(lán)葉片的100 mL離心管中，離心管放置于預(yù)先設(shè)定好的變溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每隔24 h更換新鮮的甘藍(lán)葉片，并將前一天的甘藍(lán)葉片取出，放入相應(yīng)的9 cm培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)皿放置在變溫箱中培養(yǎng)，每天調(diào)查1次培養(yǎng)皿中剛孵化出的F1代1齡若蟲(chóng)數(shù)量作為親代產(chǎn)卵量（卵產(chǎn)于葉肉中用肉眼難以觀察），直至離心管中親代雌性薊馬全部死亡。將F1代1齡若蟲(chóng)全部移走，放入養(yǎng)蟲(chóng)瓶中，大約7 d后成蟲(chóng)羽化開(kāi)始記錄F1代成蟲(chóng)數(shù)，每天記錄1次，直至若蟲(chóng)全部羽化為成蟲(chóng)。試驗(yàn)每個(gè)處理重復(fù) 3次，共 60頭。統(tǒng)計(jì)親代的雌蟲(chóng)壽命、計(jì)數(shù)F1代若蟲(chóng)和成蟲(chóng)總數(shù)量、計(jì)算F1代存活率（F1代均為雄蟲(chóng)，無(wú)性比）。

由于西花薊馬孤雌產(chǎn)雄，因此在F1代的雄成蟲(chóng)剛羽化之時(shí)，取20頭雄蟲(chóng)，另取20頭未經(jīng)高溫處理的雌成蟲(chóng)與之配對(duì)。每個(gè)處理重復(fù)3次，共120頭。統(tǒng)計(jì) F1代的雌蟲(chóng)壽命、計(jì)數(shù) F2代若蟲(chóng)和成蟲(chóng)總數(shù)量、計(jì)算F2代存活率以及F2代性比。

親代2齡若蟲(chóng)處理：45℃熱激處理西花薊馬親代2齡若蟲(chóng)兩次，待長(zhǎng)成成蟲(chóng)后孤雌生殖下產(chǎn)卵，處理方法同1.2.1。

后代存活率=（成蟲(chóng)數(shù)量/ 1齡若蟲(chóng)數(shù)量）×100％（此百分率在下文表中無(wú)需轉(zhuǎn)換）

F2代性比：F1代所產(chǎn)生的20頭雄蟲(chóng)與未處理的20頭雌蟲(chóng)交配，計(jì)數(shù)后代雌雄數(shù)量，雌蟲(chóng)與雄蟲(chóng)的比值即為F2性比（3次重復(fù)的平均值）。

為方便表達(dá)，下文中所有“F1代孤雌生殖”是指親代孤雌產(chǎn)雄生殖得到的F1代，“F2代孤雌生殖”是指未處理的雌蟲(chóng)與 F1代雄蟲(chóng)進(jìn)行有性生殖得到的 F2代。

1.2.3 西花薊馬親代 2齡若蟲(chóng)、成蟲(chóng)兩性生殖下親代、F1代的繁殖參數(shù) 熱激處理方法同1.2.2，區(qū)別為高溫?zé)峒ず蟠婊?齡若蟲(chóng)待其培養(yǎng)到成蟲(chóng)后，從中選取20頭雌性薊馬和20頭雄性薊馬放入每個(gè)離心管中進(jìn)行兩性生殖，共3組，120頭；高溫?zé)峒ず蟠婊畹某上x(chóng)，從中選取20頭雌性薊馬和20頭雄性薊馬放入每個(gè)離心管中進(jìn)行兩性生殖，共3組，120頭。

取F1代的20頭雄成蟲(chóng)與20頭雌成蟲(chóng)配對(duì)。每個(gè)處理重復(fù)3次，共120頭。統(tǒng)計(jì)親代F1代的雌蟲(chóng)壽命、計(jì)數(shù)F1代和F2代若蟲(chóng)和成蟲(chóng)總數(shù)量、計(jì)算F1代和F2代存活率以及性比。

后代性比：親代處理過(guò)的20頭雌蟲(chóng)與20頭雄蟲(chóng)交配，F(xiàn)1代雌蟲(chóng)與雄蟲(chóng)的比值即為F1代性比（3次重復(fù)的平均值）；F1代種群內(nèi)20頭雌蟲(chóng)與20頭雄蟲(chóng)交配，F(xiàn)2代雌蟲(chóng)與雄蟲(chóng)的比值即為F2代性比（3次重復(fù)的平均值）。

1.2.4 西花薊馬體內(nèi)海藻糖和山梨醇的含量變化海藻糖的測(cè)定：將若干西花薊馬成蟲(chóng)和2齡若蟲(chóng)置于有甘藍(lán)葉片的養(yǎng)蟲(chóng)瓶中，分別進(jìn)行上述1.2.1的高溫處理。處理后用吸蟲(chóng)器吸取活蟲(chóng)300頭，每個(gè)處理5個(gè)重復(fù)。另外，重新高溫處理西花薊馬成蟲(chóng)和2齡若蟲(chóng)，取存活的成蟲(chóng)和2齡若蟲(chóng)西花薊馬置于預(yù)先設(shè)定好的變溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，親代產(chǎn)卵后分別取 F1代成蟲(chóng)和F1代2齡若蟲(chóng)個(gè)體，測(cè)定其體內(nèi)海藻糖含量變化。同樣地，培養(yǎng)到F2代個(gè)體，測(cè)定其體內(nèi)海藻糖含量變化，從而與親代、F1代進(jìn)行比較。將親代、F1代、F2代的成蟲(chóng)和2齡若蟲(chóng)薊馬（每次重復(fù)約300頭）分別放入1.5 mL離心管內(nèi)，用液氮澆在離心管外部，使薊馬迅速死亡，固定體內(nèi)成分，置于-80℃超低溫冰箱內(nèi)，保持其體內(nèi)物質(zhì)的穩(wěn)定性，待測(cè)。

參考杜堯［17］的測(cè)定方法，制作葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程，相關(guān)系數(shù)R2，求出0—l 000 μg·mL-1之間葡萄糖與DNS吸光值的線性關(guān)系。

用分析天平稱量出西花薊馬的質(zhì)量。測(cè)定待測(cè)液中原有葡萄糖含量Cl值，再測(cè)定出酶分解后所含有葡萄糖含量 C2值。依據(jù)公式：海藻糖含量=（C2-Cl）×1.05×4/薊馬質(zhì)量，來(lái)計(jì)算出樣品海藻糖含量。

山梨醇的測(cè)定：將若干西花薊馬成蟲(chóng)和2齡若蟲(chóng)置于有甘藍(lán)葉片的養(yǎng)蟲(chóng)瓶中，然后分別進(jìn)行上述1.2.1的高溫處理。處理方法同上。

首先制作山梨醇含量標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程，相關(guān)系數(shù)R2，進(jìn)而求出0—2 mg·mL-1之間山梨醇含量與吸光度的線性關(guān)系。然后制備酶液，加500 μL蒸餾水，5 000 r/min離心10 min，取上清液；用500 μL蒸餾水再離心提取，合并上清液。記下測(cè)試液體積V。在655 nm下進(jìn)行比色，用空白試管溶液調(diào)零，記錄吸光度。對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)曲線，求得標(biāo)準(zhǔn)曲線查得的山梨醇含量C0（ng·mg-1）。

最后求得山梨醇含量：C =（C0×V）/（薊馬質(zhì)量×l 000）

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel將所得數(shù)據(jù)繪制表格，通過(guò)SPSS19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD檢測(cè)法比較不同處理之間的差異顯著性。顯著性水平取P＜0.05。

2 結(jié)果

2.1 對(duì)西花薊馬不同齡期存活率的影響

45℃連續(xù)兩次熱激處理西花薊馬不同蟲(chóng)態(tài)2 h后，各個(gè)蟲(chóng)態(tài)的存活率都小于50％，且預(yù)蛹和蛹的存活率為 0，顯著低于成蟲(chóng)和 2齡若蟲(chóng)（F4，20=985.28，P＜0.05）。1齡、2齡以及成蟲(chóng)的存活率分別為5％、21.36％ 和 41.38％，存在顯著差異（F4，20=985.28，P＜0.05）（圖1）。

圖1　西花薊馬不同齡期的存活率Fig. 1 The survival rate of different instars of F. occidentalis

2.2 對(duì)西花薊馬繁殖力的影響

2.2.1 不同生殖方式下親代、F1代雌蟲(chóng)的壽命 45℃連續(xù)兩次熱激2 h后，對(duì)于親代孤雌生殖，45℃熱激當(dāng)代成蟲(chóng)其當(dāng)代雌蟲(chóng)壽命（34.33 d）顯著高于熱激2齡若蟲(chóng)（25.33 d），顯著低于對(duì)照的（40.67 d）（F2，6=267.17，P＜0.05）。親代兩性生殖與親代孤雌生殖有相似的趨勢(shì)（F2，6=46.33，P＜0.05）。F1代種群有恢復(fù)的趨勢(shì)。但對(duì)于兩性生殖F1代的雌蟲(chóng)壽命，處理和對(duì)照之間仍存在顯著差異（F2，6=22.79，P＜0.05）（表1）。

2.2.2 不同生殖方式下F1、F2代的若蟲(chóng)數(shù) 無(wú)論是孤雌生殖還是兩性生殖，西花薊馬親代經(jīng)短時(shí)高溫?zé)峒?duì)其后代若蟲(chóng)數(shù)量都有很大的影響，且對(duì)照和兩個(gè)處理之間在0.05水平差異顯著。對(duì)于F1代孤雌生殖，熱激當(dāng)代成蟲(chóng)（雌蟲(chóng)20頭）其后代若蟲(chóng)數(shù)（1 428.33）顯著高于熱激2齡若蟲(chóng)（1 261.00），顯著低于對(duì)照（2 582.33）（F2，6=9 317.13，P＜0.05）。對(duì)于F1代兩性生殖（雌蟲(chóng)20頭，雄蟲(chóng)20頭）與孤雌生殖有相似的趨勢(shì)。孤雌生殖F2代若蟲(chóng)數(shù)量顯著高于F1代，但仍低于對(duì)照；有性生殖F2代若蟲(chóng)數(shù)量有恢復(fù)的趨勢(shì)，但與對(duì)照間仍存在顯著差異（孤雌：F2，6=166.64，P＜0.05；兩性：F2，6=122.73，P＜0.05）（表2）。

表1　對(duì)孤雌生殖和兩性生殖下親代、F1代雌蟲(chóng)壽命的影響Table 1 Effect of EHT on adult females longevity of parental generation and F1under parthenogenesis and sexual reproduction conditions

表2　對(duì)孤雌生殖和兩性生殖下F1、F2代若蟲(chóng)數(shù)的影響Table 2 Effect of EHT on the numbers of F1， F2nymphs under parthenogenesis and sexual reproduction conditions

2.2.3 不同生殖方式下F1、F2代的成蟲(chóng)數(shù) 西花薊馬親代經(jīng)歷短時(shí)高溫?zé)峒ず?，?duì)其成蟲(chóng)的數(shù)量也有很大的影響。對(duì)于孤雌生殖來(lái)說(shuō)，熱激當(dāng)代成蟲(chóng)F1代成蟲(chóng)數(shù)（853.33）顯著高于熱激2齡若蟲(chóng)（699.67），顯著低于對(duì)照（1 905.33）（F2，6=2 571.37，P＜0.05）。 兩性生殖和孤雌生殖有相似的趨勢(shì)（F2，6=2 186.00，P＜0.05）。孤雌生殖F2代成蟲(chóng)數(shù)量顯著高于F1代，但仍低于對(duì)照；有性生殖F2代成蟲(chóng)數(shù)量有恢復(fù)的趨勢(shì)，但與對(duì)照間仍存在顯著差異（孤雌：F2，6=110.35，P＜0.05；兩性：F2，6=29.34，P＜0.05）（表3）。

2.2.4 不同生殖方式下F1、F2代的總存活率 西花薊馬親代經(jīng)歷短時(shí)高溫?zé)峒ず螅瑢?duì)其后代的總存活率也有很大的影響。對(duì)于孤雌生殖來(lái)說(shuō)，熱激當(dāng)代成蟲(chóng)和 2齡若蟲(chóng)其 F1代存活率分別為 59.75％、55.50％，與對(duì)照（73.78％）存在顯著差異（F2，6=582.14，P＜0.05）。而兩性生殖，熱激當(dāng)代成蟲(chóng)和2齡若蟲(chóng)后其 F1代存活率分別為 60.74％、59.40％，與對(duì)照存在顯著差異（F2，6=114.01，P＜0.05）。對(duì)于 F2代總存活率，無(wú)論是孤雌還是兩性生殖，種群整體有恢復(fù)趨勢(shì)，熱激當(dāng)代成蟲(chóng)其F2代和熱激2齡若蟲(chóng)其F2代存活率分別與對(duì)照種群存在顯著差異，而熱激成蟲(chóng)和熱激 2齡若蟲(chóng)之間差異不顯著（孤雌：F2，6=19.63，P＞0.05；兩性：F2，6=24.44，P＞0.05）（表4）。

表3　對(duì)孤雌生殖和兩性生殖下F1、F2代成蟲(chóng)數(shù)的影響Table 3 Effect of EHT on the numbers of F1， F2adult under parthenogenesis and sexual reproduction conditions

表4　對(duì)孤雌生殖和兩性生殖下F1、F2代總存活率的影響Table 4 Effect of EHT on the survival rates from nymph to adult of F1and F2under parthenogenesis and sexual reproduction conditions

2.2.5 不同生殖方式下 F1、F2代的性比 短時(shí)高溫?zé)峒?duì)西花薊馬性比（♀∶♂）的影響較大。對(duì)于兩性生殖下F1代，熱激當(dāng)代成蟲(chóng)其F1代性比（2.53∶1）高于熱激2齡若蟲(chóng)（2.42∶1），低于對(duì)照（2.66∶1）。對(duì)于兩性生殖下F2代，熱激成蟲(chóng)其F2代的性比（2.43∶1）低于對(duì)照種群（2.77∶1），但是熱激成蟲(chóng)和熱激2齡若蟲(chóng)其F2代的性比差異不明顯。對(duì)于孤雌生殖來(lái)說(shuō)，F(xiàn)1代全部為雄性，無(wú)性比。F2代中對(duì)照的性比（2.65∶1）高于其他兩個(gè)處理（熱激成蟲(chóng)：2.43∶1；熱激2齡若蟲(chóng)2.41∶1）（表5）。

表5　對(duì)孤雌生殖和兩性生殖下F1、F2代性比的影響Table 5 Effect of EHT on the sex ratio （female∶male） of F1and F2under parthenogenesis and sexual reproduction conditions

2.3 對(duì)西花薊馬體內(nèi)海藻糖含量的影響

2.3.1 成蟲(chóng)體內(nèi)海藻糖含量的變化 西花薊馬經(jīng)過(guò)45℃高溫2 h連續(xù)兩次處理后，其成蟲(chóng)體內(nèi)的海藻糖含量變化較大。對(duì)照西花薊馬成蟲(chóng)體內(nèi)的海藻糖含量為17.23 mg·g-1，而 45℃處理西花薊馬當(dāng)代成蟲(chóng)后，其體內(nèi)的海藻糖含量降低為8.43 mg·g-1，顯著低于對(duì)照種群（F5，24=130.11，P＜0.05）。熱激當(dāng)代成蟲(chóng)和若蟲(chóng)后，其F1代成蟲(chóng)體內(nèi)的海藻糖含量（熱激成蟲(chóng)：12.86 mg·g-1；熱激若蟲(chóng)11.73 mg·g-1）顯著低于對(duì)照成蟲(chóng)體內(nèi)的海藻糖含量（F5，24=130.11，P＜0.05）。F2代成蟲(chóng)體內(nèi)的海藻糖含量與 F1代相比有所上升，但與對(duì)照仍然差異顯著（F5，24=130.11，P＜0.05）。熱激當(dāng)代成蟲(chóng)其F1代成蟲(chóng)體內(nèi)的海藻糖含量（12.86 mg·g-1）顯著高于熱激當(dāng)代若蟲(chóng)其F1代的成蟲(chóng)體內(nèi)含量（11.73 mg·g-1），且F2代與F1代趨勢(shì)相同（F5，24=130.11，P＜0.05）（圖2）。

2.3.2 若蟲(chóng)體內(nèi)海藻糖含量的變化 西花薊馬經(jīng)過(guò)45℃高溫2 h連續(xù)兩次處理后，其若蟲(chóng)體內(nèi)的海藻糖含量變化明顯。對(duì)照西花薊馬的若蟲(chóng)體內(nèi)海藻糖含量為27.12 mg·g-1，而45℃處理西花薊馬當(dāng)代若蟲(chóng)后，其體內(nèi)的海藻糖含量降低為12.04 mg·g-1，顯著低于對(duì)照種群（F5，24=384.27，P＜0.05）。熱激當(dāng)代成蟲(chóng)和若蟲(chóng)后，其F1代若蟲(chóng)體內(nèi)的海藻糖含量（熱激成蟲(chóng)：16.48 mg·g-1；熱激若蟲(chóng)14.20 mg·g-1）顯著低于對(duì)照若蟲(chóng)體內(nèi)的海藻糖含量（F5，24=384.27，P＜0.05）。F2代若蟲(chóng)體內(nèi)的海藻糖含量與F1代相比有所上升，但與對(duì)照差異顯著（F5，24=384.27，P＜0.05）。熱激當(dāng)代成蟲(chóng)其F1代若蟲(chóng)體內(nèi)的海藻糖含量（16.48 mg·g-1）顯著高于熱激當(dāng)代若蟲(chóng)其 F1代若蟲(chóng)體內(nèi)的含量（14.20 mg·g-1），且F2代與F1代趨勢(shì)相同（F5，24=384.27，P ＜0.05）（圖3）。

圖2　對(duì)親代、F1代、F2代成蟲(chóng)體內(nèi)海藻糖含量的影響Fig. 2 Effect of EHT on the trehalose level in adult of parent generation， F1and F2

圖3　對(duì)親代、F1代、F2代若蟲(chóng)體內(nèi)海藻糖含量的影響Fig. 3 Effect of EHT on the trehalose level in nymphs of parent generation， F1and F2

2.4 對(duì)西花薊馬體內(nèi)山梨醇含量的影響

2.4.1 成蟲(chóng)體內(nèi)山梨醇含量的變化 西花薊馬經(jīng)過(guò)45℃高溫2 h連續(xù)兩次處理后，其成蟲(chóng)體內(nèi)的山梨醇含量變化較大。對(duì)照西花薊馬的成蟲(chóng)體內(nèi)山梨醇含量為0.95 ng·mg-1，而 45℃處理西花薊馬當(dāng)代成蟲(chóng)后，其體內(nèi)的山梨醇含量上升為 2.73 ng·mg-1，顯著高于對(duì)照種群（F5，24=554.57，P＜0.05）。熱激當(dāng)代成蟲(chóng)和若蟲(chóng)后，其F1代成蟲(chóng)體內(nèi)的山梨醇含量（熱激成蟲(chóng)：1.45 ng·mg-1；熱激若蟲(chóng)：1.38 ng·mg-1）顯著高于對(duì)照成蟲(chóng)體內(nèi)的山梨醇含量（0.95 ng·mg-1）（F5，24=318.30，P＜0.05）。而F2代成蟲(chóng)體內(nèi)的山梨醇含量與F1代相比有所降低，分別為1.22、1.15 ng·mg-1，但與對(duì)照仍然存在差異顯著性（F5，24=318.30，P＜0.05）。熱激當(dāng)代成蟲(chóng)其F1代成蟲(chóng)體內(nèi)的山梨醇含量（1.45 ng·mg-1）與熱激當(dāng)代若蟲(chóng)其F1代成蟲(chóng)體內(nèi)的含量（1.38 ng·mg-1）無(wú)明顯差異，F(xiàn)2代也無(wú)明顯差異（F5，24=384.27，P＞0.05）（圖4）。

圖4　對(duì)親代、F1代、F2代成蟲(chóng)體內(nèi)山梨醇含量的影響Fig. 4 Effect of EHT on the sorbitol level in adult of parent generation， F1and F2

2.4.2 若蟲(chóng)體內(nèi)山梨醇含量的變換 西花薊馬經(jīng)過(guò)45℃高溫2 h連續(xù)兩次處理后，其若蟲(chóng)體內(nèi)的山梨醇含量的變化明顯。對(duì)照條件下，西花薊馬的若蟲(chóng)體內(nèi)山梨醇含量為0.70 ng·mg-1，而45℃處理西花薊馬當(dāng)代若蟲(chóng)后，其體內(nèi)的山梨醇含量上升為2.13 ng·mg-1，顯著高于對(duì)照種群（F5，24=318.30，P＜0.05）。熱激當(dāng)代成蟲(chóng)和若蟲(chóng)后，其F1代若蟲(chóng)體內(nèi)的山梨醇含量（熱激成蟲(chóng)：1.63 ng·mg-1；熱激若蟲(chóng)1.61 ng·mg-1）顯著高于對(duì)照若蟲(chóng)體內(nèi)的山梨醇含量（0.70 ng·mg-1）（F5，24=318.30，P＜0.05）。F2代若蟲(chóng)體內(nèi)的山梨醇含量與F1代相比有所降低，熱激成蟲(chóng)后F2代若蟲(chóng)（0.84 ng·mg-1）仍與對(duì)照有差異顯著性（F5，24=318.30，P＜0.05），而熱激若蟲(chóng)后F2代若蟲(chóng)（0.70 ng·mg-1）與對(duì)照無(wú)差異顯著性。熱激當(dāng)代成蟲(chóng)其F1代若蟲(chóng)體內(nèi)的山梨醇含量（1.63 ng·mg-1）與熱激當(dāng)代若蟲(chóng)其F1代若蟲(chóng)體內(nèi)的含量（1.61 ng·mg-1），但熱激當(dāng)代成蟲(chóng)其 F2代若蟲(chóng)體內(nèi)的山梨醇含量（0.84 ng·mg-1）顯著高于熱激當(dāng)代若蟲(chóng)其 F2代若蟲(chóng)體內(nèi)的含量（0.70 ng·mg-1）（F5，24=384.27，P＜0.05）（圖5）。

3 討論

3.1 高溫對(duì)西花薊馬存活率的影響

高溫可導(dǎo)致昆蟲(chóng)體內(nèi)水分的散失［18］、膜結(jié)構(gòu)的破壞和蛋白的降解，從而限制了相關(guān)酶催化的反應(yīng)［19］。同時(shí)，高溫對(duì)昆蟲(chóng)神經(jīng)系統(tǒng)的傷害常導(dǎo)致許多功能的喪失［20-21］，而這些傷害主要反映在昆蟲(chóng)存活率上。前期結(jié)果顯示，西花薊馬成蟲(chóng)在45℃熱激一次2 h后，其存活率在80％左右，本研究在此結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行連續(xù)兩次熱激，結(jié)果表明西花薊馬各個(gè)蟲(chóng)態(tài)的存活率極低，并且不同蟲(chóng)態(tài)表現(xiàn)出的耐熱性不同，預(yù)蛹和蛹的存活率為0，1齡若蟲(chóng)的存活率為5％。相比較而言，成蟲(chóng)的耐熱性是最高的，其次是2齡若蟲(chóng)。這表明，45℃的極端高溫對(duì)西花薊馬的存活極其不利，這可能是由于如此的高溫超出了西花薊馬所能承受的生理極限。西花薊馬成蟲(chóng)的耐熱性是最高的，推測(cè)原因可能是由于若蟲(chóng)的體表較柔軟，角質(zhì)層較?。欢上x(chóng)的體表相對(duì)堅(jiān)硬，角質(zhì)層較厚，降低了體內(nèi)水分損失，保持體內(nèi)的正常生命活動(dòng)的進(jìn)行。西花薊馬蛹期的耐熱性最低，可能是由于蛹期時(shí)西花薊馬幾乎處于不食不動(dòng)的狀態(tài)，無(wú)法迅速躲避外界高溫。

圖5　對(duì)親代、F1代、F2代若蟲(chóng)體內(nèi)山梨醇含量的影響Fig. 5 Effect of EHT on the sorbitol level in nymphs of parent generation， F1and F2

3.2 高溫對(duì)西花薊馬生殖的影響

一般而言，大多數(shù)昆蟲(chóng)存活及發(fā)育的上限溫度范圍為 40—50℃。超出此范圍后，昆蟲(chóng)將面臨兩個(gè)結(jié)局：存活或死亡［7］。此外，即使一部分昆蟲(chóng)在遭遇高溫后能存活下來(lái)，但其適合度必定會(huì)受到影響［22］。研究發(fā)現(xiàn)，煙粉虱雌蟲(chóng)的壽命從20℃時(shí)的44.36 d下降到35℃時(shí)的10.43 d［23］。小菜蛾雌蟲(chóng)的壽命也隨著溫度升高而明顯縮短，15℃下46.4 d，35℃下平均壽命僅為3.6 d［24］。前期試驗(yàn)結(jié)果顯示，西花薊馬種群在45℃的高溫2 h熱激一次后，雌成蟲(chóng)壽命從34.65 d縮短到27.91 d［25］。本研究顯示，45℃的高溫2 h熱激兩次后，無(wú)論是孤雌生殖還是兩性生殖，雌性成蟲(chóng)的壽命都明顯縮短，甚至影響到F2代雌蟲(chóng)壽命。這可能是西花薊馬在抵抗高溫脅迫時(shí)消耗了部分能量或者體內(nèi)生理物質(zhì)發(fā)生改變，影響了以后的生存。

溫度對(duì)昆蟲(chóng)繁殖起著至關(guān)重要的作用。許多研究表明，在高溫作用下，昆蟲(chóng)的生殖受到明顯地抑制。研究人員發(fā)現(xiàn)，將棉鈴蟲(chóng)暴露在 42—46℃的高溫范圍一段時(shí)間后，其產(chǎn)卵量受到嚴(yán)重影響。當(dāng)在 40、42.5、45℃下暴露360、120、15 min后，棉鈴蟲(chóng)在整個(gè)生活史時(shí)期內(nèi)均不產(chǎn)卵［26］。在相關(guān)的研究中發(fā)現(xiàn)，將紅尾肉蠅（Sarcophaga crassipalpis）暴露于45℃ 1 h后，其產(chǎn)卵量?jī)H為對(duì)照的10％。更為重要的是，這些卵全部不可育［22］。Q型煙粉虱（Bemisia tabaci）成蟲(chóng)在44℃下暴露1 h后單頭雌蟲(chóng)的產(chǎn)卵量為77. 2粒，低于常溫 26℃下的產(chǎn)卵量 100.1粒［27］；溫室白粉虱（Trialeurodes vaporariorum）成蟲(chóng)在37—43℃暴露2 h后單雌產(chǎn)卵量由62.4粒下降到1.5粒，45℃暴露2 h后甚至停止了產(chǎn)卵［28］。另外麥無(wú)網(wǎng)長(zhǎng)管蚜（Metopolophium dirhodum）經(jīng)過(guò)高于29℃的高溫處理后，產(chǎn)卵量和壽命明顯降低，且高溫對(duì)成蟲(chóng)期的傷害要大于若蟲(chóng)期［29］。與上述研究不同的是，本試驗(yàn)的結(jié)果是熱激對(duì)若蟲(chóng)的傷害大于成蟲(chóng)，F(xiàn)1代有性生殖結(jié)果顯示，熱激親代成蟲(chóng)和若蟲(chóng)后產(chǎn)卵量從對(duì)照的1 524.00粒分別下降至1 107.00粒和787.67粒。無(wú)論是兩性生殖還是孤雌生殖，F(xiàn)1代種群數(shù)量都明顯減少，兩個(gè)處理間和對(duì)照都有顯著性差異。對(duì)于孤雌生殖F2代，由于與F1代雄成蟲(chóng)交配的雌成蟲(chóng)是未經(jīng)處理，所以產(chǎn)卵量高于孤雌生殖F1代，但低于對(duì)照，這說(shuō)明高溫對(duì)F1代雄性有一定影響。對(duì)于有性生殖 F2代，種群有明顯的恢復(fù)，但是與對(duì)照仍然存在顯著性差異。分析其原因，在多數(shù)昆蟲(chóng)中，高溫能破壞雌雄兩性的生殖系統(tǒng)功能［30-31］。已有的研究表明，高溫能夠影響雌蟲(chóng)卵巢和卵子的發(fā)育，從而導(dǎo)致產(chǎn)卵量的降低。此外，高溫也能對(duì)雄蟲(chóng)的輸精管及精子造成傷害，導(dǎo)致其不育［22，32］，從而導(dǎo)致F1代種群降低。

熱激對(duì)西花薊馬后代性比和存活率也有很大的影響。關(guān)于高溫對(duì)昆蟲(chóng)后代存活率和性比的影響，在不同昆蟲(chóng)上有不同表現(xiàn)：趙鑫等［33］研究表明，蓮草直胸跳甲（Agasicles hygrophila）經(jīng)短時(shí)高溫暴露后，后代存活率下降；另有研究表明，溫度對(duì)煙粉虱的性比變化有影響［34］。B型煙粉虱成蟲(chóng)在比較溫和的高溫下（39 和41℃）熱激l h，其后代中雌蟲(chóng)的比例上升；經(jīng)過(guò)43℃及以上高溫暴露后其后代性比產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)，雄蟲(chóng)所占的比例上升。在本試驗(yàn)中，孤雌生殖情況下，熱激西花薊馬成蟲(chóng)、若蟲(chóng)2 h后，F(xiàn)1代總存活率和對(duì)照都有顯著差異，且熱激當(dāng)代成蟲(chóng)的存活率高于熱激2齡若蟲(chóng)；F2代兩個(gè)處理與對(duì)照有顯著差異，但兩個(gè)處理間差異不大。F2代的總存活率總體來(lái)說(shuō)高于F1代，仍與對(duì)照存在顯著差異。熱激處理后F1代兩性生殖的性比和對(duì)照相比明顯降低，兩個(gè)處理間也有所差異。F2代處理與對(duì)照仍有差異，但是處理間差異不大。造成這一現(xiàn)象的原因可能是西花薊馬孤雌生殖產(chǎn)生雄蟲(chóng)，兩性生殖產(chǎn)雌蟲(chóng)和雄蟲(chóng)，西花薊馬親代在45℃高溫處理后可能出現(xiàn)雄性不育的現(xiàn)象，導(dǎo)致兩性生殖產(chǎn)雌率降低，后代雌雄比例降低。而F2代種群整體有所恢復(fù)，因此會(huì)有更多的雌性薊馬選擇兩性生殖，F(xiàn)2代就會(huì)產(chǎn)生更多的雌性個(gè)體，雌雄性比在 F2代相對(duì)增加，F(xiàn)2代以后的種群數(shù)量就會(huì)趨于穩(wěn)定。

綜上所述，親代進(jìn)行短時(shí)高溫暴露后，存活率降低，F(xiàn)1代繁殖速度相應(yīng)變慢，這些都是西花薊馬在短時(shí)高溫下的不利反應(yīng)。而F1代可以通過(guò)自身的種群調(diào)節(jié)，保證相應(yīng)齡期的存活率和產(chǎn)生較多的雌性后代來(lái)保證后代種群的延續(xù)，降低了高溫暴露對(duì)后代不利影響的累積效應(yīng)。

3.3 高溫對(duì)西花薊馬小分子物質(zhì)變化的影響

3.3.1 高溫對(duì)西花薊馬海藻糖變化的影響 昆蟲(chóng)屬于變溫動(dòng)物，保持和調(diào)節(jié)體內(nèi)溫度的能力不強(qiáng)。因此，昆蟲(chóng)的代謝速率十分依賴于環(huán)境溫度的變化。一旦溫度出現(xiàn)急劇變化，將引發(fā)其體內(nèi)一系列代謝反應(yīng)。海藻糖是昆蟲(chóng)體內(nèi)的主要糖分，主要用于滿足昆蟲(chóng)的各種需能活動(dòng)，細(xì)胞內(nèi)高含量的海藻糖能保護(hù)生物分子抵御傷害，增強(qiáng)生存能力。海藻糖能在海藻糖酶的水解作用下轉(zhuǎn)化成葡萄糖，而葡萄糖在昆蟲(chóng)體內(nèi)糖類代謝過(guò)程中可與糖原互相轉(zhuǎn)化，參與能量代謝［10］。西花薊馬成蟲(chóng)和2齡若蟲(chóng)受到45℃高溫處理后其體內(nèi)的海藻糖含量明顯降低，這說(shuō)明在熱激處理后，其體內(nèi)的海藻糖已被海藻糖酶分解為葡萄糖，大部分用于抵抗高溫脅迫，因此不足以為其正常的生命活動(dòng)提供足夠的能量，從而影響其健康性甚至存活，這方面可以用于解釋高溫能夠降低西花薊馬的存活率。另外，除了能量代謝，海藻糖在昆蟲(chóng)生殖腺和生殖細(xì)胞發(fā)育等方面也起著重要的作用。其含量的顯著改變，將破壞昆蟲(chóng)正常生理功能，使之生理狀態(tài)紊亂，生長(zhǎng)發(fā)育受阻。這一點(diǎn)也可以解釋西花薊馬不同蟲(chóng)態(tài)經(jīng)過(guò)高溫處理后，其F1代若蟲(chóng)總數(shù)、成蟲(chóng)總數(shù)和后代總存活率都下降。結(jié)果結(jié)果還顯示，西花薊馬親代經(jīng)過(guò)45℃熱激處理后，親代成蟲(chóng)體內(nèi)的海藻糖含量明顯低于2齡若蟲(chóng)的，這說(shuō)明親代成蟲(chóng)大部分的海藻糖被分解用于抵抗高溫脅迫，再次證明了西花薊馬成蟲(chóng)的耐熱性高于 2齡若蟲(chóng)的，對(duì)其后代影響較小，這與高溫?zé)峒こ上x(chóng)后其F1、F2代若蟲(chóng)數(shù)和成蟲(chóng)數(shù)較高相吻合。相似的結(jié)果也表現(xiàn)在恒溫條件下培養(yǎng)的西花薊馬種群（數(shù)據(jù)未發(fā)表）。

3.3.2 高溫對(duì)西花薊馬山梨醇變化的影響 在高溫脅迫下，昆蟲(chóng)可能通過(guò)合成小分子物質(zhì)來(lái)抵御高溫的傷害。例如，在高溫脅迫下蚜蟲(chóng)和粉虱體內(nèi)的山梨醇含量顯著增加，由此推測(cè)，蚜蟲(chóng)和粉虱將從食物中獲得果糖作為底物，在NADPH酮糖還原酶的作用下將果糖轉(zhuǎn)變成甘露醇或山梨醇［15］。同時(shí)也有研究發(fā)現(xiàn)，甘露醇和山梨醇在昆蟲(chóng)體內(nèi)的含量隨氣溫變化而有所差異。在溫度較高的中午，2種物質(zhì)的含量要顯著高于早晨［15］。因此，甘露醇和山梨醇在昆蟲(chóng)抵御高溫過(guò)程中可能具有重要作用［14，35］。本研究表明，西花薊馬親代成蟲(chóng)和2齡若蟲(chóng)經(jīng)過(guò)45℃熱激處理后，其體內(nèi)的山梨醇含量明顯升高，且在F1、F2代種群中仍然存在較高的含量，這說(shuō)明高溫?zé)峒ず?，西花薊馬取食量增加，從而將食物中的果糖轉(zhuǎn)變成山梨醇。另外西花薊馬親代不同蟲(chóng)態(tài)經(jīng)熱激處理后，成蟲(chóng)體內(nèi)的山梨醇含量明顯高于若蟲(chóng)，說(shuō)明在高溫脅迫下成蟲(chóng)的取食量大于2齡若蟲(chóng)，與高溫影響西花薊馬繁殖力的生態(tài)數(shù)據(jù)相吻合（熱激處理西花薊馬親代2齡若蟲(chóng)，其成蟲(chóng)壽命低于熱激處理成蟲(chóng)，F(xiàn)1、F2代若蟲(chóng)數(shù)和成蟲(chóng)數(shù)低于熱激處理成蟲(chóng)）。因此，在西花薊馬若蟲(chóng)遭受高溫脅迫時(shí)，其適合度和體內(nèi)小分子物質(zhì)的積累受到的影響大于成蟲(chóng)期，在進(jìn)行生物化學(xué)防治時(shí)可以著重考慮若蟲(chóng)期的悶棚和施藥。

4 結(jié)論

極端高溫處理對(duì)西花薊馬生殖適應(yīng)性有很大的影響，從生態(tài)角度上來(lái)看，45℃高溫2 h連續(xù)2 d處理會(huì)導(dǎo)致西花薊馬的各個(gè)指標(biāo)明顯下降，各蟲(chóng)態(tài)的存活率降低、雌成蟲(chóng)壽命縮短、后代種群數(shù)量波動(dòng)以及性比的降低，整個(gè)種群的生長(zhǎng)發(fā)育受到影響，甚至F2代種群的規(guī)模也受到影響；另外高溫脅迫也會(huì)影響西花薊馬體內(nèi)海藻糖和山梨醇含量，若蟲(chóng)階段的高溫處理對(duì)西花薊馬生態(tài)和生理的影響比成蟲(chóng)階段明顯。而且，熱激親代蟲(chóng)態(tài)之后對(duì)其后代有持續(xù)性的影響，并隨代數(shù)的增加影響逐漸減小。

西花薊馬具有個(gè)體小、隱蔽性危害、繁殖快等特點(diǎn)，農(nóng)藥防治易產(chǎn)生抗藥性，而且會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；而高溫悶棚技術(shù)無(wú)污染、低成本、易操作，45—46℃悶棚2 h兩次對(duì)寄主植物并無(wú)太大影響，且能在短時(shí)間內(nèi)在一定程度上控制種群快速增長(zhǎng)，是生產(chǎn)實(shí)踐中溫室防治該害蟲(chóng)的一項(xiàng)值得推廣應(yīng)用的技術(shù)措施。

References

［1］ HALLMAN G J， DENLINGER D L. Introduction： temperature sensitivity and integrated pest management//HALLMAN G J，DENLINGER D L. Temperature Sensitivity in Insects and Application in Integrated Pest Management. Boulder， CO： Westview Press， 1998：1-5.

［2］ BALE J S， HAYWARD S A L. Insect overwintering in a changing climate. The Journal of Experimental Biology， 2010， 213： 980-994.

［3］ FIELDS P G. The control of stored-product insects and mites with extreme temperatures. Journal of Stored Products Research， 1992，28（2）： 89-118.

［4］ MOURIER H， POULSEN K P. Control of insects and mites in grain using a high temperature/short time （HTST） technique. Journal of Stored Products Research， 2000， 36： 309-318.

［5］ DENLINGER D L， YOCUM G D. Physiology of heat sensitivity// HALLMAN G J， DENLINGER D L. Temperature Sensitivity in Insects and Application in Integrated Pest Management. Boulder， CO：Westview Press， 1998： 11-18.

［6］ RINEHART J R， YOCUM G D， DENLINGER D L. Thermotolerance and rapid cold hardening ameliorate the negative effects of brief exposures to high or low temperatures on fecundity in the flesh fly，Sarcophaga crassipalpis. Physiological Entomology， 2000， 25：330-336.

［7］ GULLAN P J， CRANSTON P S. The Insects： An Outline of Entomology. 3rd ed. Davis， USA： Blackwell Publishing Ltd.， 2005.

［8］ 戴秀玉， 程蘋， 周堅(jiān)， 江慧修. 海藻糖的生理功能、分子生物學(xué)研究及應(yīng)用前景. 微生物學(xué)通報(bào)， 1995， 22（2）： 102-103. DAI X Y， CHENG P， ZHOU J， JIANG H X. Physiological function，molecular biology and applications of trehalose. Microbiology Bulletin， 1995， 22（2）： 102-103. （in Chinese）

［9］ 聶凌鴻， 寧正祥. 海藻糖的生物保護(hù)作用. 生命的化學(xué)， 2001，21（3）： 206-209. NIE L H， NING Z X. Biological protective function of the trehalose. Chemistry of Life， 2001， 21（3）： 206-209. （in Chinese）

［10］ CROWE J， CROWE L， CHAPMAN D. Preservation of membranes in anhydrobiotic organisms： The role of trehalose. Science， 1984，223（4637）： 701-703.

［11］ SALVUCCI M E， HENDRIX D L， WOLFE G R. Effect of high temperature on the metabolic processes affecting sorbitol synthesis in the silverleaf whitefly， Bemisia argentifolii. Journal of Insect Physiology， 1999， 45（1）： 21-27.

［12］ SALVUCCI M E， STECHER D S， HENNEBERRY T J. Heat shock proteins in whiteflies， an insect that accumulates sorbitol in response to heat stress. Journal of Thermal Biology， 2000， 25： 363-371.

［13］ HENDRIX D L， SALVUCCI M E. Polyol metabolism in homopterans at high temperatures： accumulation of mannitol in aphids （Aphididae：Homoptera） and sorbitol in whiteflies （Aleyrodidae： Homoptera）. Comparative Biochemistry and Physiology， A， 1998， 120（3）： 487-494.

［14］ KIRK W D J， TERRY L I. The spread of the western flower thrips Frankliniella occidentalis （Pergande）. Agricultural and Forest Entomology， 2003， 5： 301-310.

［15］ CHILDERS C C， ACHORS D S. Thrips feeding and oviposition injuries to economic plants， subsequent damage and host response to infestation//PARKER B L， SKINNER M， LEWIS T. Thrips Biology and Management. New York and London： Plenum Press， 1995： 31-50.

［16］ 周永豐， 唐峻嶺. 高溫對(duì)南美斑潛蠅的致死作用. 昆蟲(chóng)知識(shí)， 2003，40（4）： 372-373. ZHOU Y F， TANG J L. Lethal effect of high temperature on the leafminer fly， Liriomyza huidobrensis in a greenhouse. Entomological Knowledge， 2003， 40（4）： 372-373. （in Chinese）

［17］ 杜堯. 高溫模式對(duì)麥蚜實(shí)驗(yàn)種群影響的生態(tài)機(jī)制研究［D］. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 2007. DU Y. Ecological mechanism of effects of high temperature patterns on laboratory population of cereal aphid［D］. Beijing： Chinese Academy of Agricultural Sciences， 2007. （in Chinese）

［18］ YODER J A， CHAMBERS M J， TANK J L， KEENEY G D. High temperature effects on water loss and survival examining the hardiness of female adults of the spider beetles， Mezium affine and Gibbium aequinoetiale. Journal of Insect Science， 2009， 9： Article 68.

［19］ CHOWN S L， NICHOLSON S W. Insect Physiological Ecology：Mechanisms and Patterns. New York： Oxford Press， 2004.

［20］ ROBERTSON R M. Modulation of neural circuit operation by prior environmental stress. Integrative and Comparative Biology， 2004，44（1）： 21-27.

［21］ CHOWN S L， TERBLANCHE J S. Physiological diversity in insects：Ecological and evolutionary contexts. Advances in Insect Physiology，2006， 33： 50-152.

［22］ RINEHART J R， YOCUM G D， DENLINGER D L. Thermotolerance and rapid cold hardening ameliorate the negative effects of brief exposures to high or low temperatures on fecundity in the flesh fly，Sarcophaga crassipalpis. Physiological Entomology， 2000， 25：330-336.

［23］ DROST Y C， VAN LENTEREN J C， VAN ROERMUND H J W. Life-history parameters of Bemisia tabaci （Hemiptera： Aleyrodidae） in relation to temperature and host plant： a selective review. Bulletin of Entomological Research， 1998， 88（3）： 219-229.

［24］ 劉蕓， 阮傳清， 劉波， 朱育菁. 溫度對(duì)小菜蛾成蟲(chóng)繁殖和壽命的影響. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2013， 29（12）： 190-193. LIU Y， RUAN C Q， LIU B， ZHU Y J. Effects of temperature on oviposition and longevity of adult diamondback moth （Plutella xylostella L.）. Chinese Agricultural Science Bulletin， 2013， 29（12）：190-193. （in Chinese）

［25］ WANG J C， ZHANG B， WANG J P， LI H G， WANG S F， SUN L J，ZHENG C Y. Effects of heat stress on survival of Frankliniella occidentalis （Thysanptera： Thripidae） and Thrips tabaci （Thysanoptera：Thripidae）. Journal of Economic Entomology， 2014， 107（4）： 1426-1433.

［26］ MIRONIDIS G K， SAVOPOULOU-SOULTANI M. Effects of heat shock on survival and reproduction of Helicoverpa armigera （Lepidoptera： Noctuidae） adults. Journal of Thermal Biology， 2010，35： 59-69.

［27］ 朱紹光， 李照會(huì)， 萬(wàn)方浩. 短時(shí)高溫暴露對(duì)Q型煙粉虱存活和生殖適應(yīng)性的影響. 昆蟲(chóng)知識(shí)， 2010， 47（6）： 1141-1144. ZHU S G， LI Z H， WAN F H. Effects of brief exposure to high temperature on survival and reproductive adaptation of Bemisia tabaci Q-biotype. Chinese Bulletin of Entomology， 2010， 47（6）： 1141-1144. （in Chinese）

［28］ 崔旭紅， 謝明， 萬(wàn)方浩. 短時(shí)高溫暴露對(duì)B型煙粉虱和溫室白粉虱存活以及生殖適應(yīng)性的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2008， 41（2）： 424-430. CUI X H， XIE M， WAN F H. Effects of brief exposure to high temperature on survival and fecundity of two whitefly species： Bemisia tabaci B-biotype and Trialeurodes vaporariorum （Homoptera：Aleyrodidae）. Scientia Agricultura Sinica， 2008， 41（2）： 424-430. （in Chinese）

［29］ MA C S， HAU B， POEHLING B H. Effects of pattern and timing of high temperature exposure on reproduction of the rose grain aphid，Metopolophium dirhodum. Entomologia Experimentalis et Applicata，2004， 110： 65-71.

［30］ MAHROOF R， ZHU K Y， SUBRAMANYAM B. Changes in expression of heat shock proteins in Tribolium castaneum （Coleoptera：Tenebrionidae） in relation to developmental stage， exposure time， and temperature. Annals of the Entomological Society of America， 2005，98（1）： 100-107.

［31］ CUI X， WAN F H， XIE M， LIU T X. Effects of heat shock on survival and reproduction of two whitefly species， Trialeurodes vaporariorum and Bemisia tabaci biotype B. Journal of Insect Science ， 2008， 8（24）：Article 24.

［32］ SCOTT M， BERRIGAN D， HOFFMANN A A. Costs and benefits of acclimation to elevated temperature in Trichogramma carverae. Entomologia Experimentalis et Applicata， 1997， 85： 211-219.

［33］ 趙鑫， 傅建煒， 萬(wàn)方浩， 郭建英， 王進(jìn)軍. 短時(shí)高溫暴露對(duì)蓮草直胸跳甲生殖特性的影響. 昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)， 2009， 52（10）： 1110-1114. ZHAO X， FU J W， WAN F H， GUO J Y， WANG J J. Effect of brief high temperature exposure on reproduction characteristics of Agasicles hygrophila （Coleoptera： Chrysomelidae）. Acta Entomologica Sinica，2009， 52（10）： 1110-1114. （in Chinese）

［34］ ENKEGAARD A. Encarsia formosa parasitizing the Poinsettia-strain of the cotton whitefly， Bemisia tabaci， on Poinsettia： bionomics in relation to temperature. Entomologia Experimentalis et Applicata，1993， 69（3）： 251-261.

［35］ CHOWN S L， SORENSEN J G， TERBLANCHE J S. Water loss in insects： An environmental change perspective. Journal of Insect Physiology， 2011， 57（8）： 1070-1084.

（責(zé)任編輯 岳梅）

Effects of Extreme High Temperature on Survival Rate，Reproduction， Trehalose and Sorbitol of Frankliniella occidentalis

JIANG Shan1， LI Shuai1， ZHANG Bin1， LI Hong-gang1，2， WAN Fang-hao1，3， ZHENG Chang-ying1
（1Key Laboratory for Insect Ecology of Shandong Province， College of Agronomy and Plant Protection， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， Shandong；2Plant Protection Station of Shandong Province， Jinan 250100；3Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests， Institute of Plant Protection，Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100193）

Abstract：【Objective】The western flower thrips （Frankliniella occidentalis） is an important invasive and quarantine pest in China which created massive economic losses in vegetables and flowers. The objective of this study is to explore the influence of extreme high temperature （EHT） on survival rate， fecundity and content of trehalose and sorbital of F. occidentalis， and to provide a basis for the control of F. occidentalis. 【Method】After 2nd nymphs and adults exposed to 45℃ for 2 h twice （24 h interval under variable temperatures 22℃ （4 h）-25℃ （8 h）-28℃ （4 h）-25℃ （8 h） between two heat treatments）， the survival rate， female adult longevity， offspring population dynamics， sex ratio and content of trehalose and sorbital were detected and analyzed. 【Result】In comparison with the control， the survival rate of each stage was less than 50％ （0 for 3rd and 4th nymph， 41.38％ for female adults，5％ for 1st nymphs and 21.36％ for 2nd nymphs）， parental and offspring female adult longevity and fecundity significantly reduced （P＜0.05）， the content of trehalose in 2nd nymphs and adults significantly declined （P＜0.05）， and the content of sorbital in 2nd nymphs and female adults significantly increased after heat-shocked on parental 2nd nymphs and female adults （P＜0.05）. Meanwhile， higher female adult longevity and fecundity， lower content of trehalose， higher content of sorbital in F. occidentalis sufferred from twice 45℃ for 2 h heat shock on parental adults was expressed more than those in F. occidentalis sufferred from heat-shock on parental 2nd nymphs. Interestingly， the influence of twice 45℃ for 2 h heat shock not only occurred on parental generation but subsequent generations （F1and F2generations）， and the trend of F1and F2generations was the same as the parental generation.【Conclusion】Twice 45℃ for 2 h exposes on parental F. occidentalis significantly affected the development， reproduction and physiology of present and offspring generations. The changes of trehalose and sorbital content had a correlation with the population dynamics of F. occidentalis.

Key words：extreme high temperature； Frankliniella occidentalis； fecundity； trehalose； sorbitol

收稿日期：2016-01-22；接受日期：2016-04-07

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（31372033）、山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（SDAIT-02-021-11）、“泰山學(xué)者”建設(shè)工程專項(xiàng)