美国白蛾耐寒机理及在东北潜在分布区的预测

The fall webworm, Hyphantria cunea (Drury), is a significant quarantine insect pest worldwide, and a serious invasive defoliator in China. Its northern range has long been Liaoning Province since it was first found in China in 1979. However, it invaded into Jilin Province in 2010 and has kept the trend northward by far.This project will find the distribution trend about cold resistant ability of overwintering pupa of different species H. cunea from the study of the super cooling point (SCP), the ability of low temperature resistance. Meanwhile, the relationship between cold resistant ability and cryoprotectant be learned on the basic of test of pupae cryoprotectant (such as body fat, glycerin ,Small molecule carbohydrates, antifreeze protein(AFP), enzymes , free water etc.) , then establishing a theoretical foundation for study the mechanism in cold tolerance of H. cunea and prepared for forcast of its potential distribution area.

美国白蛾(Hyphantria cunea)是世界上著名的检疫性大害虫。该虫自1979年传入中国以来，长期的分布北界是辽宁省，2010年开始向北扩散到吉林省，目前仍然向北蔓延。本研究拟通过对美国白蛾分布北界的不同地理种群越冬蛹的过冷却点和耐低温能力研究，比较不同种群的耐寒能力；通过测定美国白蛾蛹的抗冻保护物质含量（脂肪、甘油、小分子碳水化合物、AFP、酶类和自由水等），分析这些物质与抗寒能力的关系，为美国白蛾的耐寒机理研究奠定基础，为进一步预测美国白蛾的潜在分布区做好前期工作。

本项目揭示了美国白蛾（Hyphantria cunea Drury）的生理生化特征与其耐寒性的关系。为美国白蛾的耐寒机理研究和向北入侵的分布区预测奠定了基础。主要研究内容及结果如下：.吉林市(43°N, 126°E)、沈阳市(41.8°N, 123.4°E)和营口市 (40.39°N, 122.13°E)的美国白蛾种群越冬蛹的过冷却点存在极显著差异，吉林市的平均过冷却点在3个地区最低（-23.49±0.46℃），表明低温可能在一定程度上对外来入侵的美国白蛾种群起到了选择或驯化作用；非滞育蛹的过冷却点为-14.04±4.09℃，滞育蛹的过冷却点为-19.07±5.79℃，非滞育蛹的过冷却点显著高于滞育蛹的过冷却点(p=0.0006)；各月份越冬蛹含水率与过冷却点的变化呈显著的正相关关系(R=0.848，P=0.03)；沈阳、吉林和营口3个地点的甘油含量变化与其过冷却点的变化相一致；美国白蛾蛹越冬过程中，其蛹体内的脂肪含量逐渐递减，脂肪含量的变化与过冷却点的变化相关不显著；吉林市和沈阳市越冬蛹血淋巴中检测到17种氨基酸，营口市的样品检测到16种氨基酸。越冬蛹血淋巴内氨基酸以丙氨酸、赖氨酸和精氨酸的含量最高，分别占氨基酸总含量的26.00%、30.51%和22.88%；3月份海藻糖含量最高2.88mg•mL-1，11月份含量最低为0.40mg•mL-1，各月海藻糖含量的变化差异极其显著（P=0.007），而葡萄糖、果糖、甘露醇和山梨醇的各月含量差异均不显著；不同月份美国白蛾蛹SOD酶的活性和过冷却点的变化呈显著的负相关关系 (R=-0.850；P=0.008)，但POD 和CAT酶的活性与过冷却点相关关系不显著；美国白蛾老熟幼虫和蛹体内均含有抗冻蛋白，且其幼虫体内抗冻蛋白所具有的热滞活性为0.75℃，蛹体内为0.68℃，显示出抗冻蛋白在美国白蛾耐寒能力方面的作用，为进一步提取和克隆抗冻蛋白基因奠定了基础；低温驯化实验发现，在-18℃、24h组合条件下其过冷却点和冰点最低（-17.5±1.76℃和-8.15±2.73℃），但各处理间差异不显著；美国白蛾蛹的初步低温死亡率实验显示，温度低至-18℃时美国白蛾蛹全部死亡，这些结果为美国白蛾的适生区预测和进一步低温耐寒性研究提供了理论依据。