内蒙古草原沙葱萤叶甲发生规律及抗寒性的研究

Galeruca daurica Joannis is a new pest in Inner Mongolia rangelands in recent years. This pest began to occur suddenly in wide areas in 2009 and caused serious loss, which occuring areas expanded continually and damage levels increased year and year. The infestation area was up to 1064000 hm2 and serious infestation area was 584000 hm2 in 2011.Because its life history and occurrence regularity are almost unknown,it is very difficult to inspect its occurrence and control, which greatly imperils the development of rangeland stockbreeding in Inner Mongolia. Temperature,humidy and host plants are important factors affecting occurrence and infestation of insects,and especially low temperatures in winter and early spring play crucial roles in the initial number of population.We make use of field investigation and lab experiments to understand this pest's life history.Life tables are used to study the effects of temperature,humidity and host plants on its growth,development and reproduction.We use bioassays, modern biochemical, physiological and molecular biological methods,such as high performance liquid chromatography(HPLC) and real time PCR,to investigate its cold hardness and its machnism in physiology,biochemistry and molecular biology.This project plays an important role in clarifying the occurrence regularity and disaster machnism of G.daurica,and establishing rational control strategies and methods for the development of rangeland stockbreeding in Inner Mongolia.Moreover,it is helpful to elucidate the cold hardness and its machnism of leaf beetles,and relationship between heat shock proteins(HSPs) and cold hardness.

沙葱萤叶甲是内蒙古草原近年来爆发的新害虫，从2009年开始在内蒙古草原上突然大面积爆发成灾，发生面积不断扩大，为害程度逐年加重。由于对该虫的生活史、发生规律等几乎一无所知，给监测预警和防治工作带来了很大困难，严重威胁内蒙古草原畜牧业生产的健康发展。温度、湿度和寄主植物是影响昆虫发生为害的主要因素，特别是冬季和早春的低温对种群基数具有决定性的影响。本项目采用野外调查与室内实验相结合的方法，明确沙葱萤叶甲的生活史；应用生命表方法，明确温度、湿度和寄主植物对其生长发育、存活及繁殖的影响；应用生物测定、高效液相色谱法、实时荧光定量RT-PCR等现代生理生化和分子生物学方法，揭示其抗寒性及其生理生化及分子机理。本项目不仅对阐明沙葱萤叶甲的发生规律及成灾机制，指导制定正确的防控策略和方法，保障内蒙古草原畜牧业的健康发展，具有重要的意义；而且有助于揭示叶甲类昆虫抗寒性及其机理、热激蛋白与抗寒性的关系。

沙葱萤叶甲是从2009年开始在内蒙古草原上突然暴发成灾的一种新害虫，本项目在国内外首次系统地研究了沙葱萤叶甲的生活史、发生规律及抗寒性的机理，为监测预警和制定正确的防控策略奠定了必要的基础。主要研究结果如下：. 1、采用野外系统调查和室内饲养相结合的方法，明确了沙葱萤叶甲的生活史和发生规律。沙葱萤叶甲一年发生1代，以成虫滞育越夏，以卵在牛粪、石块、草丛下滞育越冬，越冬卵必须经过秋末、冬初的低温才能解除滞育，春季越冬卵孵化与降雨有密切的关系。该虫食性窄，幼虫和成虫只取食沙葱、野韭和多根葱等百合科葱属植物，幼虫食量远大于成虫，其中3龄幼虫食量占幼虫期总食量的60%以上。在变温条件下，幼虫和蛹的发育起点温度分别为7.44℃和8.48℃，有效积温分别为344.82日度和113.52日度。高湿（RH>80%）有利于越冬卵的孵化，但不利于幼虫和蛹的存活。幼虫和成虫活动能力差，种群遗传多样性低，不同地理种群间缺乏基因交流、遗传分化较大。因此，各地虫源很可能是当地种群积累的结果，而不是从外地迁入。. 2、通过测定多冷却点及致死低温和致死时间，明确了沙葱萤叶甲各虫态的抗寒性大小。越冬卵抗寒性最高，其次为幼虫，最低为成虫和蛹。. 3、采用氨基酸自动分析仪、高效液相色谱法、RACE技术和RT-qPCR等方法，揭示了沙葱萤叶甲抗寒性的生理生化机理。其抗寒性与虫体含水量、脂肪、氨基酸、小分子糖醇含量及热激蛋白、海藻糖合成酶及磷酸酯酶基因有密切的关系。. 4、采用第二代高通量测序技术，从头组装了6个不同温度处理的沙葱萤叶甲2龄幼虫转录组。生物信息学分析表明，下列基因在沙葱萤叶甲应对高低温胁迫中可能起着重要作用，包括编码嘌呤核苷磷酸化酶、6-羧酸酯酶、 磷酸烯醇丙酮酸羧激酶、细胞色素P450、海藻糖酶、转座酶、核酸内切酶-逆转录酶和 DNA聚合酶的基因，以及编码表皮蛋白的3个基因。. 5、从沙葱萤叶甲转录组中鉴定出29条气味结合蛋白基因和10条化学感受蛋白基因，并应用RT-qPCR进行了不同组织及不同发育阶段的表达谱分析，为揭示其化学感受的分子机理奠定了必要的基础。