高CO2浓度与植物内源抗虫物质对害虫多代营养效应的影响

大气CO2浓度升高可改变植物体内化学成分的组成与含量，从而间接地影响到以之为食的植食性昆虫的生长发育。在前期研究中，我们研究了CO2浓度升高和植物外源抗虫化学物质对棉铃虫、甜菜夜蛾的胁迫作用，而国内外对高CO2浓度与植物内源次生抗虫化学物质对害虫营养效应和种群潜在危害能力的研究较少。本项目采用自行设计的田间开顶式CO2气室 ，以CO2浓度升高为作用因子，拟测定CO2浓度升高下不同棉酚含量棉花化学物质的变化，分析CO2浓度和植物内源次生抗虫物质对棉铃虫、甜菜夜蛾连续三个世代生长发育、繁殖和营养效应的影响，并定量分析棉花次生内源抗虫化学物质对害虫潜在种群增长指数和种群危害能力的影响。本项目的实施将探讨目前国际上争议较大的碳氮比平衡假说，有助于阐明未来高CO2浓度下害虫潜在种群的消长动态规律，为有效利用植物内源次生抗虫化学物质进行害虫的综合防治提供理论基础和实践依据。

大气CO2浓度升高不但影响植物的生长发育，而且还改变植物体内的化学成分的组成与含量，从而间接地影响到以之为食的植食性昆虫。本项目在自行设计、组装的密闭式动态CO2气室 (Closed-dynamics CO2 chamber, CCDC) 和开顶式气室 (Open-top chamber, OTC)基础上，测定了CO2浓度升高对棉花及水稻叶片化学物质的影响，分析了CO2浓度和植物内源次生抗虫物质对棉铃虫连续三个世代生长发育、繁殖和营养效应的影响，并定量分析棉花次生内源抗虫化学物质对害虫潜在种群增长指数和种群危害能力的影响，研究了高CO2浓度下褐飞虱若虫取食水稻植株后体内营养成份及生理代谢酶活性的变化。已有实验结果表明：（1）大气CO2浓度和棉花品种均能显著影响叶片总氮含量、单宁和棉酚含量。而且，CO2浓度、棉花品种、棉蚜为害时间对棉叶内次生物质含量均存在着极显著的影响。但是，只有CO2浓度和棉蚜为害时间之间的交互作用对棉叶单宁含量存在着显著的影响，而大气CO2浓度和棉花品种之间的交互作用仅对棉蚜体内乙酰胆碱酯酶（TChE）的含量存在着显著的影响；（2）转基因棉花和常规棉花被棉铃虫为害后，叶片内单宁和棉酚含量也出现了显著的增加。大气CO2浓度环境生长下棉铃虫体内的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶（CAT）较对照显著增加，而乙酰胆碱酯酶的含量较取食对照CO2浓度环境条件下显著降低。而且，棉花品种和棉铃虫为害时间之间的交互作用对棉铃虫体内的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶含量也存在着显著的影响；（3）高CO2浓度处理下水稻稻茎蛋白质和总氨基酸含量较对照CO2浓度处理下显著降低。而高CO2浓度处理下水稻稻茎游离脂肪酸较对照CO2浓度处理下显著增加。高CO2浓度处理下褐飞虱若虫体内超氧化物歧化酶及过氧化氢酶的酶活力显著高于对照CO2浓度处理。而高CO2浓度处理下褐飞虱若虫体内谷胱甘肽S转移酶酶活力显著低于对照CO2浓度处理。本项目的实施将探讨目前国际上争议较大的碳氮比平衡假说，有助于阐明未来高CO2浓度下害虫潜在种群的消长动态规律，为揭示大气CO2浓度升高对“植物－植食性昆虫”相互关系，有效的开展未来高CO2浓度升高下害虫的综合治理提供了科学依据。