亚洲玉米螟不同地理种群滞育控制的光周期时间测量特性比较

The question whether the photoperiodic time measurement for insect diapuase is an hourglass or circadian oscillator has not been settled yet. In this study, the characteristics of photoperiodic time measurement for the control of winter diapause from six geographic populations (from 23.13 N to 44.93 N) of the Asian corn borer, Ostrinia furnacalis will be systematically compared. The contents include: (1) the photoperiodic response curves for the induction and termination of diapause under 24-h light-dark cycles;(2)night interruption experiments for diapause induction under 24-h light-dark cycles;(3)Nanda-Hamner(Resonance experiment)and Bünsow experiences;(4)required day number for 50% diapause induction under 24-h light-dark cycles;(5)required day number for 50% diapase induction and termination under non-24-h light-dark cycles;(6)the induction and termination of diapause in the field. Through these studies, we try to reveal whether the latitudinal adaptation of photoperiodic time measurement for the control of diapaue can reflect the expression of an underlying circadian system or the expression of an hourglass timer; whether the evolution of photoperiodic time measurement is independent of the circadian clock or is related to the endogenous circadian clock. The results from these studies will provide new insight and the basic materials for analyzing the construction and mechanisms of photoperiodic clock and counter, and provide essential information for predicting the onset and termination of diapause in the field.

昆虫滞育控制的光周期时间测量是基于沙漏钟的计时还是昼夜节律钟的计时仍然存在争议。本项目通过系统比较亚洲玉米螟6个不同地理种群（从23.13 N 到44.93 N）滞育控制的光周期时间测量特性，研究内容包括：（1）24-h 光暗循环下滞育诱导和解除的光周期反应；（2）24-h 光暗循环下滞育诱导的暗期干扰试验；（3）共鸣试验 (Nanda-Hamner) 和 Bünsow 试验;（4）24-h 光暗循环下，诱导50%个体滞育的需求循环数；（5）非24-h 光暗循环下，诱导50%个体滞育和解除的需求循环数；（6）田间滞育的诱导和解除；揭示昆虫光周期时间测量的纬度适应是否能反映昼夜节律钟或沙漏钟的表达；昆虫光周期时间测量是独立进化还是依赖昼夜节律钟。研究结果将为阐明和分析昆虫光周期钟和计数器的结构和机制提供新的思路和基础资料，也为预测该虫田间滞育诱导和解除提供必要的信息。

亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis在我国从南到北均有分布，是中国玉米重要害虫，各地均以老熟幼虫。该虫是典型的长日照昆虫，滞育的诱导主要取决于光周期，是研究昆虫光周期性的理想的材料。本项目采集了我国亚洲玉米螟6个不同地理种群（从23.13°N 到44.93° N），从以下方面进行了研究，取得以下重要成果。（1）24-h 光暗循环下滞育诱导和解除的光周期反应试验：揭示了该虫滞育的诱导和解除均由光周期控制，即短日照诱导滞育，长日照解除滞育。滞育诱导的临界日长随纬度的升高逐渐延长；滞育的解除则显示了南方种群解除最快，其次是北方种群，最慢的是中纬度的种群（2）24-h 光暗循环下滞育诱导的暗期干扰试验：揭示了该虫对夜间光干扰高度敏感，夜间光脉冲能够有效抑制短日照对滞育的诱导效应。（3）滞育诱导的非24-h 光暗循环的试验：揭示了暗期的长度决定了滞育的发生，暗期长度超过临界日长则滞育被诱导，短于临界日长则滞育被抑制。（4）诱导50%个体滞育需求循环数的试验：揭示了幼虫在长日照处理不同时间后转至短日照与幼虫在短日照处理不同时间后再转长日照需求循环数完全不同，长日照的诱导效应明显高于短日照的效应。不同地理种群诱导50%个体滞育的需求循环数不同。（5）共鸣试验 (Nanda-Hamner) and Bünsow 试验：揭示了该虫光周期时间测量是基于沙漏钟的机制。（6）田间滞育的诱导和解除试验：揭示了各地理种群的田间滞育的诱导均出现在秋季高温的短日照条件下，滞育的解除也显示了南方种群解除最快，其次是北方种群，最慢的是中纬度的种群。（7）不同地理种群相互杂交的试验：揭示了雄性在滞育的决定中比雌性的作用更大，杂交后代滞育的发生位于双亲之间。（8）不同地理种群生活史特性的研究：揭示了该虫在高温和较高温度条件下获得更大的体重，打破了温度-体积法则。. 以上研究结果在理论上为阐明和分析昆虫光周期性和生活史的进化提供新的思路和基础资料。在实践上为该虫种群发生动态的预测提供了重要信息。