豚草和广聚萤叶甲对CO2和热浪胁迫的响应及代谢关系

CO2浓度升高已成不可逆转趋势，高浓度CO2对植物次生防御物质起诱导作用，而热浪（高温）通常可消除高浓度CO2这种诱导效应，使植物失去在逆境下本应有的防御作用。早期研究多以高浓度CO2或高温作为单一气候胁迫因子，研究其对昆虫或植物单一对象的影响。然而，CO2浓度增加总是伴随着温度的升高。鉴于此，本项目关注CO2浓度增高和热浪两个热点问题，以恶性入侵杂草豚草及其生防作用物广聚萤叶甲为对象，研究豚草和广聚萤叶甲对CO2和热浪胁迫的直接响应,取食受胁迫的豚草叶片对广聚萤叶甲种群繁衍和生理代谢的间接影响,以及CO2和热浪胁迫下豚草次生防御物质含量和取食受胁迫豚草叶片后广聚萤叶甲体内解毒酶和消化酶的活性变化；以期探明CO2和热浪胁迫下豚草－广聚萤叶甲的营养关系及防御－反防御的代谢关系；明确热浪是否可消除高浓度CO2对豚草次生防御物质的诱导效应，揭示广聚萤叶甲应对CO2和热浪胁迫的策略及生理机制。

本项目围绕“全球气候变暖对生物体代谢与生存的影响”这一主题，开展了豚草和广聚萤叶甲对CO2和热浪胁迫的响应及代谢关系的研究，结果表明CO2浓度增高提高了豚草叶片光合作用和植株叶片面积，热浪胁迫后的豚草叶片面积较小。热浪和CO2胁迫后，豚草叶片营养下降，丹宁和酚类物质含量显著增高，提高了豚草植株对广聚萤叶甲的抵御能力。热浪直接胁迫下，广聚萤叶甲的发育历期明显延长，而高CO2浓度胁迫则明显缩短该叶甲的发育历期。CO2浓度升高对广聚萤叶甲种群内禀增长率（r）、净繁殖率（Ro）和周限增长率（λ）的影响不大，但CO2浓度升高显著缩短了广聚萤叶甲种群发育的世代历期（T）。热浪胁迫使广聚萤叶甲种群的r、Ro和λ值显著降低。高CO2浓度下生长的豚草叶片饲养的广聚萤叶甲发育历期受显著影响，但后代雌性比率不受影响。高CO2浓度胁迫的豚草叶片饲养广聚萤叶甲后，其子代雌雄成虫寿命均明显缩短，雌虫繁殖力显著降低。高CO2浓度和热浪胁迫的豚草叶片饲养的广聚萤叶甲种群内禀增长率（r）、净繁殖率（Ro）均非常小，尤其是高CO2浓度和热浪综合胁迫处理，其豚草叶片饲养的广聚萤叶甲种群内禀增长率和净繁殖率均最低，而常温下正常CO2浓度处理的豚草叶片饲养的广聚萤叶甲种群内禀增长率和净繁殖率最高。取食CO2和热浪胁迫豚草叶片的广聚萤叶甲子代成虫甘油、海藻糖、油脂及总糖的含量受到显著影响。.另外一研究结果表明，极端高温胁迫各虫态以及持续高温胁迫整个世代后，广聚萤叶甲发育受到了显著影响，繁殖力显著下降。成虫含水率总体上随温度升高而降低。极端高温胁迫下广聚萤叶甲成虫营养物质代谢发生了显著的变化，提高其对高温的抵御能力。极端高温胁迫各虫态后，广聚萤叶甲成虫体内SOD活性增高；但高温持续胁迫 (整个世代) 下，成虫体内SOD活性明显降低。极端高温胁迫各虫态后，成虫CAT活性均有所增高；但POD活性降低。高温胁迫下，三种酶活性顺序为SOD>POD>CAT，抵抗氧化胁迫的贡献率为SOD>CAT>POD，说明高温引起了氧化胁迫，但广聚萤叶甲能够抵抗42 ℃及以下高温造成氧化胁迫的影响。