油菜素内酯对小菜蛾生长发育的调控机制

Diamondback moth (Plutella xylostella Linnaeus) (Lepidoptera: Plutellidae) was one of the most serious insect pests of cultivated cruciferous vegetables. There is a great difference on the growth and development of diamondback moth when feeding on different host plants. Previous studies confirmed that plant brassinosteroid severely inhibited both development and molting of the diamondback moth. This research will focus on the scientific problem of "ecdyson of diamondback moth larva regulated by plant brassinosteroid". The plant brassinosteroid and ecdysone contained in diamondback moth larva when feeding on different host plants with different development stages and different parts of the same host plant will be measured from the angles of experimental biology, biochemistry and insect population ecology. The regulation and associated mechanism of plant brassinosteroid to development of diamondback moth larva will be revealed. The action mechanism of host plants or cultivars to the dynamic of population of diamondback moth will be illustrated. The ecological characters of diamondback moth during its coevolution with host plants will be demonstrated. Technique and measures to control diamondback moth using host plant variety will be developed. The results of this research will provide theory basis for anti-insect breeding and progressing of control method.

小菜蛾是严重危害十字花科蔬菜的主要虫害之一。在不同寄主植物上小菜蛾的生长发育存在很大差异。前期研究证实植物中的油菜素内酯对小菜蛾的发育及蜕皮产生显著的抑制作用。本研究围绕"植物体内油菜素内酯调控小菜蛾幼虫体内蜕皮激素"这一科学问题，从实验生物学、生物化学和昆虫种群生态学等角度重点研究小菜蛾取食不同发育期的不同寄主、相同寄主植物不同部位时，体内油菜素内酯含量与各龄幼虫体内蜕皮激素含量的关系，揭示植物体内油菜素内酯对小菜蛾幼虫发育的调控作用与机理；阐明不同寄主植物及品种对小菜蛾种群变动的作用机制，揭示昆虫与寄主协同进化的生态学特性与特征；研发利用寄主植物的多样性生态调控小菜蛾种群的技术与措施。这些研究结果将为小菜蛾的抗虫育种与防控新技术发展提供新的理论依据。

表油菜素内酯（epiBL）为油菜素内酯类物质的一种，与昆虫蜕皮激素结构相似，生理功能也有相通。20-羟基蜕皮甾酮（20E）是昆虫蜕皮激素中主要活性形式。比较二者对小菜蛾取食、生长发育、繁殖、体内保护酶和解毒酶活性、能源物质含量及体内蜕皮激素滴度影响的结果表明，摄入二者对小菜蛾不同作用有：1）epiBL延缓幼虫及蛹的发育，20E使幼虫提前蜕皮，但对蛹的发育无显著影响；2）epiBL对小菜蛾3龄幼虫取食无显著不利影响，20E则能阻碍取食，使3龄幼虫取食量显著下降；3）对小菜蛾产卵，epiBL无驱避作用，20E则驱避作用明显；4）epiBL对胚胎发育不利，造成卵孵化率下降，不孕卵比例上升；20E则无显著的不利影响；5）对超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性，epiBL能显著诱导，20E则诱导性弱；但对过氧化物酶epiBL的抑制作用较弱，20E则能够强烈抑制；6）epiBL对羧酸酯酶和谷胱甘肽-S-转移酶（GSTs）的抑制作用不及20E，但20E能在处理的24 h和48 h显著抑制GSTs的活性。一致作用包括：1）对幼虫的生长发育存在不利影响，造成单位时间增重量减少、死亡率上升；2）够造成化蛹率下降、蛹重降低、羽化率下降，处理高龄幼虫时更为显著；3）对成虫存活和繁殖均不利，造成雄虫寿命显著缩短，雌虫繁殖力下降；4）不利于小菜蛾体内蛋白、糖和脂肪的积累；5）4龄幼虫体内蜕皮激素滴度变化表现一致。.明确摄入表油菜素内酯与小菜蛾生长发育及其体内蜕皮激素发生的关系，可为研究两种化合物对小菜蛾发育和繁殖的调控机制奠定基础，为研究油菜素内酯类物质在小菜蛾与寄主协同进化中的价值和十字花科蔬菜的抗虫育种提供参考；丰富油菜素内酯类物质与昆虫关系的相关资料。.本研究改进了小菜蛾试验种群与自然种群生命表方法，将各龄幼虫取食量与改进的生命表相结合，提出了一种新的小菜蛾防效评价方法。小菜蛾生命表方法改进和防效评价方法的提出，对于食叶类害虫防治，特别是生物防治具有重要意义。