日本平腹小蜂滯育幼蟲的重要生化物質(zhì)變化

劉子欣 夏玥 吳其峰 趙燦 李敦松

摘要 ：日本平腹小蜂是多種果樹蝽類害蟲的優(yōu)勢(shì)寄生蜂，能以老熟幼蟲滯育越冬。本研究分別測(cè)定了日本平腹小蜂非滯育老熟幼蟲、滯育25、35、45、55 d老熟幼蟲和滯育解除老熟幼蟲體內(nèi)的總蛋白、脂類、糖類及醇類等生化物質(zhì)的含量，以及海藻糖酶和抗氧化酶（超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶）等關(guān)鍵酶的活性變化，比較了日本平腹小蜂滯育、非滯育和滯育解除老熟幼蟲體內(nèi)重要生化物質(zhì)的差異。結(jié)果表明：滯育老熟幼蟲顯著積累脂類、甘油三酯、糖原等能源物質(zhì)以及山梨醇等低溫保護(hù)物質(zhì)，且滯育個(gè)體的抗氧化能力顯著增強(qiáng)，這些變化有助于提高其抗逆性，滿足滯育維持期及滯育解除后恢復(fù)發(fā)育的能量需求，保證滯育個(gè)體的發(fā)育和存活。結(jié)果為解析日本平腹小蜂的滯育機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 ：日本平腹小蜂; 滯育; 蛋白質(zhì); 脂類; 抗氧化酶

中圖分類號(hào)：

S 436.67

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2021370

Physiochemical changes in diapause larvae of Anastatus japonicus Ashmead

LIU Zixin1，2， XIA Yue1， WU Qifeng1，2， ZHAO Can1*， LI Dunsong1

（1.Guangdong Provincial Key Laboratory of High Technology for Plant Protection， Plant Protection

Research Institute， Guangdong Academy of Agricultural Sciences， Guangzhou 510640， China;

2. College of Plant Protection， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， China）

Abstract

Anastatus japonicus Ashmead is the dominant parasitic wasp of various fruit tree stink bugs.It can overwinter through diapause of mature larvae.In this study， we measured the content of biochemical substances such as total protein， lipids， saccharides and alcohols， as well as enzyme activities of trehalase and antioxidant enzymes （SOD， POD， CAT） in the non-diapause mature larvae， diapausing mature larvae （25， 35， 45， 55 d） and diapause-terminated mature larvae of A.japonicus.The results showed that energy substances resistant to low temperature， like lipids， triglycerides， glycogen and sorbitol were significantly accumulated in the diapause mature larvae.In addition， the antioxidant capability of diapause individuals was significantly enhanced.These changes may improve the resistance of A.japonicus to adverse environment， meet its energy requirements for the diapause maintenance and post-diapause development， and increase the survival ratio of diapause individuals.The results of this study provide information for understanding the mechanism of diapause of A.japonicus.

Key words

Anastatus japonicus; diapause; protein; lipids; antioxidant enzyme

日本平腹小蜂Anastatus japonicus Ashmead屬膜翅目Hymenoptera旋小蜂科Eupelmidae平腹小蜂屬Anastatus，是一種優(yōu)良的寄生性天敵昆蟲，是田間防治果樹蝽類的主要蜂種[1]。滯育是由外界不良環(huán)境引起的，通過(guò)內(nèi)源性調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的一種發(fā)育停止的現(xiàn)象[23]。滯育技術(shù)在調(diào)控天敵昆蟲發(fā)育進(jìn)度、延長(zhǎng)天敵產(chǎn)品貨架期、適時(shí)釋放和提高天敵昆蟲抗逆性等方面具有極其重要的作用[4]。而目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)昆蟲滯育的研究主要集中在農(nóng)業(yè)害蟲上，對(duì)害蟲天敵的研究占比不足10%[5]。我們前期研究發(fā)現(xiàn)日本平腹小蜂以老熟幼蟲滯育越冬，短光照和低溫是誘導(dǎo)其滯育的主要因子[6]。滯育的誘導(dǎo)、維持和解除常伴隨著一系列的生理生化變化，如積累能量?jī)?chǔ)備和低溫保護(hù)物質(zhì)、降低代謝速率、提高抗逆性等，來(lái)度過(guò)滯肓期間的不良環(huán)境[7]。因此研究昆蟲在滯育過(guò)程中代謝物質(zhì)的變化對(duì)揭示昆蟲滯育的生理生化和抗逆機(jī)制十分重要，將有助于解析昆蟲滯育的分子調(diào)控機(jī)理。

許多昆蟲在滯育前會(huì)大量積累脂類、蛋白質(zhì)及碳水化合物等。一般而言，儲(chǔ)存的脂類物質(zhì)是滯育昆蟲應(yīng)對(duì)能量匱乏時(shí)期的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[8]，這些物質(zhì)不僅為其生命活動(dòng)提供能量，還可與糖、醇等物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化。滯育期間昆蟲儲(chǔ)存的碳水化合物有糖原、海藻糖、甘油、山梨醇等，這些物質(zhì)一方面為滯育昆蟲提供能量、維持滯育期的代謝，另一方面作為冷凍保護(hù)物質(zhì)提高昆蟲的過(guò)冷卻能力，穩(wěn)定細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，防止對(duì)細(xì)胞的滲透?jìng)?，從而減輕低溫傷害[910]。如滯育東亞小花蝽Orius sauteri體內(nèi)總糖、海藻糖、甘油、脂肪和抗逆性酶含量顯著高于發(fā)育個(gè)體，滯育個(gè)體的抗寒能力也顯著提高[11]。傘裙追寄蠅Exorista civilis滯育個(gè)體中糖原、甘油、海藻糖的含量顯著高于非滯育個(gè)體[12]。麗蠅蛹集金小蜂Nasonia vitripennis滯育期間顯著積累哌啶酸、脯氨酸和海藻糖等低溫保護(hù)物質(zhì)，氨基酸和碳水化合物等的含量也變化顯著[13]。滯育期間昆蟲的抗氧化能力也會(huì)發(fā)生變化，且不同種昆蟲的變化并不完全相同。過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）是昆蟲體內(nèi)重要的抗氧化系統(tǒng)保護(hù)酶。SOD清除昆蟲體內(nèi)超氧化物，使之形成氧氣和過(guò)氧化氫， 過(guò)氧化氫被CAT和POD進(jìn)一步分解從而防止自由基的毒害[14]。家蠶Bombyx mori滯育卵SOD活性顯著降低，CAT活性顯著高于非滯育預(yù)蛹[15]。白蛾周氏嚙小蜂Chouioia cunea 滯育個(gè)體SOD、CAT和POD的活性均低于非滯育的個(gè)體[16]。茶尺蠖Ectropis obliqua經(jīng)冷馴化之后，SOD、CAT和POD活性顯著升高[17]。麗草蛉Chrysopa formosa[7]滯育期間SOD活性持續(xù)升高，顯著高于非滯育個(gè)體，POD活性下降，滯育個(gè)體的抗氧化防御能力顯著增強(qiáng)。綜上，這些生理生化物質(zhì)的變化對(duì)于滯育個(gè)體的滯育維持和滯育之后的生長(zhǎng)發(fā)育都有著重要的意義。

目前對(duì)日本平腹小蜂滯育的研究，僅限于對(duì)影響滯育的環(huán)境因子的探索，而對(duì)其滯育后代謝物質(zhì)和生理機(jī)制的研究在國(guó)內(nèi)外尚未見報(bào)道。本研究擬通過(guò)比較非滯育、滯育和滯育解除的日本平腹小蜂體內(nèi)代謝物質(zhì)變化，以期明確其體內(nèi)主要生理生化物質(zhì)在滯育過(guò)程中的變化趨勢(shì)，為揭示其滯育的生理機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

日本平腹小蜂來(lái)自北京野外收集的被寄生的茶翅蝽卵塊，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部-CABI生物安全聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室提供，羽化出蜂后，經(jīng)室內(nèi)飼養(yǎng)擴(kuò)繁幾代后作為供試蟲源。飼養(yǎng)方法：將羽化的平腹小蜂放入養(yǎng)蟲盒內(nèi)，盒內(nèi)放蘸有蜂蜜的脫脂棉為其補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)。用滅活消毒的柞蠶剖腹卵作為替代寄主。供試蜂為3～5日齡已充分交配的成蜂，在24℃、光周期L∥D=16 h∥8 h、RH 70%、光照強(qiáng)度3 000 lx的人工氣候箱中寄生和發(fā)育。

1.2 試蟲處理

將已交配的3～5日齡成蜂放入養(yǎng)蟲盒內(nèi)讓其寄生新鮮柞蠶Antheraea pernyi卵。將被日本平腹小蜂寄生2 d的新鮮柞蠶卵分別置于非滯育條件（24℃、光周期L∥D=16 h∥8 h、RH 70%）和滯育誘導(dǎo)條件（17℃、光周期L∥D=14 h∥10 h、RH 70%）的發(fā)育箱中。前期的研究表明日本平腹小蜂以老熟幼蟲滯育。非滯育樣品獲得：日本平腹小蜂在非滯育條件下發(fā)育約12 d到達(dá)老熟幼蟲，解剖取出老熟幼蟲，液氮速凍后置于-80℃待用。滯育樣品獲得：分別取滯育誘導(dǎo)25、35、45、55 d的老熟幼蟲，液氮速凍后置于-80℃待用。滯育解除樣品獲得：將滯育誘導(dǎo)55 d的日本平腹小蜂轉(zhuǎn)移到非滯育條件下放置12 d，取老熟幼蟲，液氮速凍后置于-80℃待用。

1.3 總蛋白質(zhì)、總脂質(zhì)及甘油三酯含量的測(cè)定

總蛋白質(zhì)含量的測(cè)定參照BCA法蛋白定量測(cè)定試劑盒說(shuō)明書（微量法，南京建成生物工程研究所），根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出總蛋白質(zhì)含量。每處理重復(fù)10次，試驗(yàn)重復(fù)3次，每重復(fù)50 mg老熟幼蟲。

總脂質(zhì)含量的測(cè)定采用香草醛濃硫酸顯色法[18]，2.5 mg/mL的膽固醇溶液標(biāo)準(zhǔn)品用氯仿甲醇（V∶ V=2∶ 1）溶液稀釋成不同濃度，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。利用比色法測(cè)定樣品吸光度，查閱標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出總脂含量。每處理設(shè)置生物學(xué)重復(fù)10次，技術(shù)重復(fù)3次，每個(gè)生物學(xué)重復(fù)20 mg老熟幼蟲。

甘油三酯含量的測(cè)定參照甘油三酯（TG）測(cè)定試劑盒說(shuō)明書（北京索萊寶生物科技有限公司）。每處理設(shè)置生物學(xué)重復(fù)10次，技術(shù)重復(fù)3次，每個(gè)生物學(xué)重復(fù)50 mg老熟幼蟲。

1.4 糖原、海藻糖含量及海藻糖酶活性的測(cè)定

糖原、海藻糖含量的測(cè)定均采用蒽酮法，具體操作步驟分別參照糖原含量測(cè)定試劑盒說(shuō)明書（北京索萊寶生物科技有限公司）和海藻糖含量測(cè)定試劑盒說(shuō)明書（南京建成生物工程研究所）;海藻糖酶活性檢測(cè)參照海藻糖酶活性檢測(cè)試劑盒說(shuō)明書（北京索萊寶生物科技有限公司）。每處理設(shè)置生物學(xué)重復(fù)10次，技術(shù)重復(fù)3次，每個(gè)生物學(xué)重復(fù)50 mg老熟幼蟲。

1.5 甘油和山梨醇含量的測(cè)定

甘油含量的測(cè)定參照甘油含量測(cè)定試劑盒說(shuō)明書（南京建成生物工程研究所），4 mmol/L甘油標(biāo)準(zhǔn)品用蒸餾水稀釋成不同濃度，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，重復(fù)3次。利用比色法測(cè)定樣品吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出甘油濃度。每處理設(shè)置生物學(xué)重復(fù)10次，技術(shù)重復(fù)3次，每個(gè)生物學(xué)重復(fù)50 mg老熟幼蟲。

山梨醇含量的測(cè)定參照山梨醇含量測(cè)定試劑盒說(shuō)明書（北京索萊寶生物科技有限公司）。每處理設(shè)置生物學(xué)重復(fù)10次，技術(shù)重復(fù)3次，每個(gè)生物學(xué)重復(fù)50 mg老熟幼蟲。

1.6 SOD、POD和CAT活性的測(cè)定

超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）

活性的測(cè)定分別參照SOD、POD和CAT活性檢測(cè)試劑盒說(shuō)明書（北京索萊寶生物科技有限公司）。每處理設(shè)置生物學(xué)重復(fù)10次，技術(shù)重復(fù)3次，每個(gè)生物學(xué)重復(fù)50 mg老熟幼蟲。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)分析利用統(tǒng)計(jì)軟件IBM SPSS Statistics 25完成，各項(xiàng)生化物質(zhì)含量及酶活性的比較采用 One-way ANOVA進(jìn)行方差分析，各處理間的差異顯著性分析應(yīng)用Tukey post-hoc檢驗(yàn)法。所有數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（mean±SE）表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 總蛋白、總脂質(zhì)、甘油三酯含量的比較

日本平腹小蜂經(jīng)滯育誘導(dǎo)25 d和35 d的老熟幼蟲總蛋白含量略有增加，但與非滯育老熟幼蟲相比無(wú)顯著差異（圖1a）。隨著滯育時(shí)間延長(zhǎng)，滯育誘導(dǎo)45 d和55 d的個(gè)體總蛋白含量顯著下降（F 5，50=21.824， P<0.05）。滯育解除時(shí)總蛋白含量略有升高，但是與滯育誘導(dǎo)55 d的個(gè)體相比沒(méi)有顯著差異（圖1a）。滯育誘導(dǎo)25 d的老熟幼蟲總脂質(zhì)含量顯著高于非滯育老熟幼蟲（F 5，50=26.521， P<0.05）。隨著滯育時(shí)間延長(zhǎng)，滯育誘導(dǎo)35 d和45 d的個(gè)體總脂質(zhì)含量顯著降低，其中滯育誘導(dǎo)45 d的老熟幼蟲總脂質(zhì)含量顯著低于非滯育老熟幼蟲。滯育誘導(dǎo)55 d的個(gè)體總脂含量又有所升高，和非滯育個(gè)體無(wú)顯著差異（圖1b）。甘油三酯含量在滯育誘導(dǎo)25 d時(shí)顯著高于非滯育個(gè)體（F 5，46=45.531， P<0.05），滯育誘導(dǎo)35、45 d和55 d的個(gè)體甘油三酯含量下降，但與非滯育個(gè)體沒(méi)有顯著差異。滯育解除時(shí)甘油三酯含量又顯著升高（圖1c）。

2.2 糖原、海藻糖含量及海藻糖酶活性的比較

滯育誘導(dǎo)35、45、55 d的老熟幼蟲糖原含量均高于非滯育個(gè)體（F 5，53=72.129， P<0.05），其中滯育誘導(dǎo)35～55 d的老熟幼蟲糖原含量顯著高于非滯育老熟幼蟲，且隨著滯育時(shí)間延長(zhǎng)，糖原含量逐漸升高。滯育解除個(gè)體糖原含量低于滯育誘導(dǎo)55 d的個(gè)體，但顯著高于非滯育個(gè)體（圖2a）。滯育誘導(dǎo)45 d老熟幼蟲的海藻糖含量顯著高于非滯育個(gè)體（F 5，51=6.873， P<0.05），滯育誘導(dǎo)25、35 d和55 d的個(gè)體其海藻糖含量均與非滯育個(gè)體無(wú)顯著差異。滯育解除個(gè)體海藻糖含量顯著高于非滯育個(gè)體及滯育誘導(dǎo)25、35 d和55 d的個(gè)體（圖2b）。滯育誘導(dǎo)35 d的老熟幼蟲體內(nèi)海藻糖酶活性顯著高于非滯育個(gè)體（F 5，54=19.168， P<0.05），滯育誘導(dǎo)25、45 d和55 d的個(gè)體海藻糖酶活性均與非滯育個(gè)體無(wú)顯著差異，滯育解除個(gè)體海藻糖酶活性顯著降低（圖2c）。

2.3 甘油和山梨醇含量的比較

滯育老熟幼蟲的甘油含量均顯著低于非滯育老熟幼蟲（F 5，53=261.194， P<0.05），且隨著滯育誘導(dǎo)時(shí)間延長(zhǎng)，甘油含量顯著下降。滯育解除后個(gè)體甘油含量顯著升高，但仍顯著低于非滯育個(gè)體（圖3a）。滯育誘導(dǎo)25 d的老熟幼蟲山梨醇含量與非滯育個(gè)體沒(méi)有顯著差異，滯育誘導(dǎo)35、45、55 d和滯育解除老熟幼蟲的山梨醇含量無(wú)顯著差異（圖3b），但顯著高于非滯育個(gè)體（F 5，52=38.701， P<0.05）。

2.4 SOD、POD和CAT活性的比較

滯育誘導(dǎo)25 d的老熟幼蟲的SOD活性顯著高于非滯育個(gè)體（F 5，53=39.566， P<0.05），隨滯育時(shí)間延長(zhǎng)，SOD活性呈顯著下降趨勢(shì)，滯育誘導(dǎo)35、45 d和55 d的老熟幼蟲的SOD活性顯著低于非滯育個(gè)體。滯育解除老熟幼蟲的SOD活性顯著升高，但是與非滯育個(gè)體無(wú)顯著差異（圖4a）。

滯育誘導(dǎo)25 d的老熟幼蟲的POD活性顯著高于非滯育個(gè)體（F 5，42=37.441， P<0.05），隨著滯育時(shí)間延長(zhǎng)，POD活性呈顯著下降趨勢(shì)，滯育誘導(dǎo)45 d和55 d的老熟幼蟲的POD活性顯著低于非滯育個(gè)體。滯育解除老熟幼蟲POD活性略微升高，與滯育誘導(dǎo)45 d個(gè)體相當(dāng)（圖4b）。

滯育老熟幼蟲的CAT活性均顯著高于非滯育個(gè)體（F 5，52=30.233， P<0.05），其中滯育誘導(dǎo)25～45 d期間，CAT活性逐漸升高，滯育誘導(dǎo)55 d 時(shí)CAT活性顯著下降，但是仍顯著高于非滯育個(gè)體。滯育解除個(gè)體CAT活性與滯育誘導(dǎo)55 d個(gè)體無(wú)顯著差異，但顯著高于非滯育個(gè)體（圖4c）。

3 討論

滯育昆蟲為了度過(guò)不良環(huán)境，在滯育前期必須積累某些化學(xué)物質(zhì)，以滿足其在滯育期及滯育解除后對(duì)物質(zhì)和能量的需求。滯育昆蟲積累的能源物質(zhì)主要包括脂類、碳水化合物、氨基酸以及必需的維生素和礦物質(zhì)等微量元素[19]。此外海藻糖、山梨醇、甘油等物質(zhì)可以作為低溫保護(hù)物質(zhì)。這些低溫保護(hù)物質(zhì)可提高昆蟲的過(guò)冷卻能力，防止對(duì)細(xì)胞的滲透破壞而使昆蟲免于冷害和凍害，穩(wěn)定細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)，從而提高滯育昆蟲的耐寒性，減輕低溫造成的傷害[20]。同時(shí)，昆蟲體內(nèi)存在重要的防御系統(tǒng)保護(hù)酶，滯育期間昆蟲會(huì)調(diào)節(jié)這些酶的活性來(lái)幫助其度過(guò)不利環(huán)境[16]。其中POD、SOD、CAT作為抗氧化系統(tǒng)中重要的酶，在滯育期間起到十分重要的作用。

本研究表明日本平腹小蜂滯育老熟幼蟲與非滯育老熟幼蟲的主要生理生化物質(zhì)含量顯著不同。滯育老熟幼蟲顯著積累糖原和山梨醇。雖然滯育老熟幼蟲的海藻糖含量與非滯育個(gè)體差異不顯著，但滯育期間海藻糖的含量一直保持較高水平，推測(cè)海藻糖是平腹小蜂體內(nèi)的主要糖類?？傊|(zhì)和甘油三酯在滯育期間呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)。蛋白質(zhì)含量在滯育初期略微增加，但是與非滯育個(gè)體相比無(wú)顯著差異，隨著滯育時(shí)間延長(zhǎng)被顯著消耗。甘油在日本平腹小蜂滯育期間被顯著消耗，說(shuō)明甘油在其滯育期間不是主要的低溫保護(hù)物質(zhì)，可能參與代謝，為機(jī)體提供能量。過(guò)氧化氫酶活性在日本平腹小蜂滯育期間顯著升高，增強(qiáng)其抗氧化能力。本研究顯示滯育日本平腹小蜂顯著積累能源物質(zhì)和低溫保護(hù)物質(zhì)，提高抗氧化酶的活性，以幫助其提高耐寒能力，增強(qiáng)抗逆性，提高越冬存活率，是滯育日本平腹小蜂適應(yīng)低溫的一種生理機(jī)制。

Colineta等[21]發(fā)現(xiàn)低溫誘導(dǎo)昆蟲產(chǎn)生抗凍蛋白等來(lái)阻止蟲體細(xì)胞內(nèi)結(jié)冰，從而避免細(xì)胞內(nèi)或其他重要部位遭遇冷害，這是在絕大多數(shù)昆蟲體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一種應(yīng)對(duì)越冬氣溫變化的積極應(yīng)答機(jī)制。一般來(lái)說(shuō)昆蟲在滯育準(zhǔn)備期間會(huì)顯著積累蛋白質(zhì)，可能是體內(nèi)蛋白含量提高可提高抗寒性。如：處于滯育期的二化螟Chilo suppressalis[22]和草地螟Loxostege sticticalis[23]體內(nèi)蛋白含量顯著高于非滯育期。但在日本平腹小蜂體內(nèi)滯育前期蛋白含量與非滯育個(gè)體沒(méi)有差別，即日本平腹小蜂在滯育前期沒(méi)有顯著積累。這可能是因?yàn)樵谌毡酒礁剐》錅陂g蛋白質(zhì)并不作為耐受低溫和維持生命活動(dòng)的主要物質(zhì)，相似的報(bào)道在美國(guó)白蛾Hyphantria cunea上也有發(fā)現(xiàn)[24]。隨著滯育時(shí)間的延長(zhǎng)，即滯育誘導(dǎo)45、55 d時(shí)蛋白含量顯著下降。類似地，九香蟲Aspongopus chinensis[25]、煙蚜繭蜂Aphidius gifuensis[26]的滯育幼蟲蛋白含量隨著時(shí)間的延長(zhǎng)也明顯下降。滯育期間蛋白含量的下降可能是蛋白質(zhì)分解成氨基酸參與代謝或者作為一種低溫保護(hù)物質(zhì)。據(jù)報(bào)道中華通草蛉Chrysoperla sinica[27]滯育解除過(guò)程中隨時(shí)間延長(zhǎng)蛋白質(zhì)含量呈升高趨勢(shì)且高于滯育期。在滯育解除后日本平腹小蜂體內(nèi)總蛋白含量也較滯育誘導(dǎo)

55 d有所上調(diào)，說(shuō)明蛋白質(zhì)作為昆蟲體內(nèi)的重要結(jié)構(gòu)物質(zhì)和生物功能，其含量的變化與滯育的誘導(dǎo)和解除密切相關(guān)。

脂類是昆蟲滯育期間重要的能量?jī)?chǔ)存形式，其中甘油三酯是脂類的主要貯存形式，是大多數(shù)滯育昆蟲體內(nèi)最重要的能量物質(zhì)，其含量與滯育的發(fā)生、維持和解除密切相關(guān)[19]。一些昆蟲在滯育期間脂質(zhì)含量升高，為其在低溫時(shí)儲(chǔ)存了能量，增強(qiáng)其耐寒性，如甘藍(lán)夜蛾Mamestra brassicae[28]和金紋細(xì)蛾P(guān)hyllonorycter ringoniella[29]滯育前會(huì)積累大量脂質(zhì)。在本研究中，日本平腹小蜂老熟幼蟲在滯育初期顯著積累了大量脂質(zhì)和甘油三酯，尤其是甘油三酯含量達(dá)到了非滯育幼蟲的2倍以上，這為接下來(lái)長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月的滯育期儲(chǔ)備了充足的能量。隨著滯育時(shí)間延長(zhǎng)，脂質(zhì)和甘油三酯含量的逐漸降低也說(shuō)明了在此期間脂質(zhì)和甘油三酯作為能量物質(zhì)被逐漸降解，以維持滯育期間代謝的需求。在麥紅吸漿蟲Sitodiplosis mosellana[30]中也有相似的報(bào)道。

糖原是昆蟲滯育期間最常積累的能量物質(zhì)。許多滯育昆蟲在越冬期間常通過(guò)積累糖原或小分子多元醇類來(lái)增加抗寒能力[3132]。研究表明許多昆蟲在滯育時(shí)積累糖原，并在次年生長(zhǎng)時(shí)將體內(nèi)的糖原轉(zhuǎn)化為糖類和醇類以供其生長(zhǎng)發(fā)育的需要。如馬鈴薯瓢蟲Epilachna vigintioctomaculata[33]可將糖原轉(zhuǎn)化為肌醇。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著滯育時(shí)間的延長(zhǎng)，日本平腹小蜂老熟幼蟲體內(nèi)的糖原含量持續(xù)增加，在滯育誘導(dǎo)55 d時(shí)糖原含量達(dá)到了非滯育蟲體的2倍，這與大部分的報(bào)道相似。煙蚜繭蜂[24]和麗草蛉[7]在滯育初期糖原含量均顯著升高，隨著滯育時(shí)間增加糖原含量顯著下降。在滯育解除時(shí)糖原含量和滯育誘導(dǎo)55 d相比顯著下降，可能是部分的糖原作為能量物質(zhì)參與代謝，或者是轉(zhuǎn)換成了生長(zhǎng)發(fā)育的其他物質(zhì)。

海藻糖是昆蟲體內(nèi)一種重要的血糖，是昆蟲生長(zhǎng)中重要的能量物質(zhì)和低溫保護(hù)劑。海藻糖能降低昆蟲體液的過(guò)冷卻點(diǎn)，防止體液結(jié)冰，或者將結(jié)冰限制于細(xì)胞外空間，從而保護(hù)細(xì)胞的正常功能，避免遭受凍害[3435]。已有許多研究發(fā)現(xiàn)昆蟲在滯育過(guò)程中海藻糖會(huì)顯著積累。如：蘋果蠹蛾Cydia pomonella[36]老熟幼蟲進(jìn)入滯育后體內(nèi)海藻糖含量顯著升高;梨小食心蟲Grapholita molesta[37]在幼蟲滯育期間海藻糖含量升高。這些研究表明海藻糖在昆蟲滯育期間積累是一個(gè)普遍現(xiàn)象。本研究中日本平腹小蜂體內(nèi)海藻糖含量在整個(gè)滯育過(guò)程中都處于一個(gè)較高水平，沒(méi)有被明顯消耗，推測(cè)海藻糖在日本平腹小蜂滯育期間不作為主要供能物質(zhì)，而主要發(fā)揮低溫保護(hù)作用，提高耐寒性。在其他研究中海藻糖在滯育解除時(shí)會(huì)顯著降低，轉(zhuǎn)化為能源物質(zhì)為解除滯育、活動(dòng)、化蛹做能量準(zhǔn)備[38]。但在本研究中，滯育誘導(dǎo)

55 d和滯育解除相比海藻糖酶活性降低，海藻糖含量升高。海藻糖的積累可能是為化蛹和羽化做準(zhǔn)備，以滿足化蛹和羽化時(shí)幾丁質(zhì)的合成以及能量供應(yīng)。Hayakawa等[39]根據(jù)昆蟲滯育期間糖醇類物質(zhì)積累的差異，提出滯育昆蟲的糖醇積累可分為2種類型： 一種為糖原積累型，另一種為海藻糖積累型。日本平腹小蜂滯育個(gè)體糖原含量明顯高于非滯育個(gè)體，并隨著滯育時(shí)間的延長(zhǎng)迅速積累; 海藻糖含量則在滯育過(guò)程中一直維持同等水平。推測(cè)日本平腹小蜂滯育時(shí)糖醇積累類型為糖原積累型。

甘油和山梨醇對(duì)昆蟲細(xì)胞膜起到抗凍保護(hù)作用，同時(shí)可以增加細(xì)胞能量來(lái)源，使其耐寒性增強(qiáng)。大姬蛛Achaearanea tepidariorum[40]從滯育誘導(dǎo)開始便積累肌醇、肌糖和山梨醇。大斑芫菁Mylabris phalerata[41]滯育過(guò)程中，其血淋巴中積累的小分子多元醇主要為甘油，其次是山梨醇。在本研究中，日本平腹小蜂老熟幼蟲在滯育期間顯著積累山梨醇，而甘油含量顯著下降，說(shuō)明在其滯育期間，山梨醇可能主要作為低溫保護(hù)物質(zhì)提高滯育老熟幼蟲的耐寒性，而甘油可能作為前體物質(zhì)參與代謝，為機(jī)體提供能量。甘油的積累并不是昆蟲越冬所必需的，有些昆蟲越冬期并不積累甘油，如棉鈴蟲Helicoverpa armigera[42]滯育蛹和非滯育蛹中甘油含量都較低，經(jīng)8℃冷處理后仍不增加。大菜粉蝶Pieris brassicae[43]滯育蛹也不積累甘油，而僅積累山梨醇。

過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）是昆蟲體內(nèi)重要的防御系統(tǒng)保護(hù)酶。SOD能清除昆蟲體內(nèi)超氧化物，使之形成O 2和H 2O 2，而CAT和POD將產(chǎn)生的自由基、H 2O 2轉(zhuǎn)化為H 2O和O 2，以減少自由基對(duì)昆蟲的毒害[44]。滯育誘導(dǎo)

25 d的日本平腹小蜂體內(nèi)SOD、POD和CAT的活性顯著高于非滯育個(gè)體，說(shuō)明滯育初期其抗氧化防御能力增強(qiáng)。同樣地，異色瓢蟲Harmonia axyridis[45]和茶尺蠖Ectropis obliqua[17]蛹經(jīng)低溫誘導(dǎo)后POD、SOD和CAT活性均顯著升高。隨著滯育時(shí)間延長(zhǎng)，日本平腹小蜂體內(nèi)SOD和POD活性顯著下降，但是CAT活性繼續(xù)升高，這說(shuō)明CAT在滯育期間較活躍，是主要的防御酶。隨著日本平腹小蜂滯育老熟幼蟲的代謝速率下降，體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧可能也下降，此時(shí)低水平的酶活即可滿足抗氧化防御需求。SOD活性下降及CAT活性升高， 使滯育期間H 2O 2含量維持在一個(gè)較低水平，體現(xiàn)出滯育老熟幼蟲抵抗不良環(huán)境的能力。抗氧化酶活性的變化與外界溫度、逆境脅迫及生物體的代謝速率等密切相關(guān)，滯育發(fā)育過(guò)程中SOD、POD和CAT的活性變化反映了日本平腹小蜂的代謝水平、氧化狀態(tài)等生理狀態(tài)，也說(shuō)明了滯育發(fā)育過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程。

本研究表明，總蛋白質(zhì)、總脂質(zhì)、甘油三酯、糖原、海藻糖、甘油、山梨醇、SOD、POD、CAT在日本平腹小蜂滯育過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化提升了自身的抗寒性。糖原和總脂質(zhì)含量不僅對(duì)滯育的維持，而且對(duì)滯育后的發(fā)育十分重要。本文為研究日本平腹小蜂的滯育機(jī)理提供了基礎(chǔ)。

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