全 文 ： 收稿日期: 2001-03-15
基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 39970618)
作者简介: 王满 ( 1972-) ,男,山西夏县人,讲师,博士后.
* 在试虫采集过程中得到浙江省仙居县森防站工作人员的热情帮助,特此致谢.
林业科学研究 2001, 14( 6) : 616～620 For est Resear ch
文章编号: 1001-1498( 2001) 06-0616-05
鞭角华扁叶蜂预蛹呼吸代谢的特点*
王满 1 , 庞 辉2 , 李周直1
( 1.南京林业大学 森林资源与环境学院, 江苏南京 210037;
2.国家林业局 泡桐研究开发中心,河南 郑州 450003)
摘要: 用Warburg 呼吸器测定了鞭角华扁叶蜂滞育预蛹的呼吸代谢(L ( 2)·m g- 1·h- 1)。结果
表明,预蛹呼吸代谢速率呈 U-型曲线变化。预蛹呼吸代谢的特征是: 代谢速率显著降低;底线延续
很长时间, 且在这一时期,代谢速率与温度无关。预蛹的呼吸商为 0. 76,说明滞育期间脂类是主要
的代谢底物。由于预蛹滞育前后在形态上无明显的区别,呼吸代谢速率可作为判断滞育或滞育解
除的生理指标。
关键词: 鞭角华扁叶蜂; 预蛹; 呼吸代谢
中图分类号: Q965; S763. 43 文献标识码: A
鞭角华扁叶蜂[ Chinolyda f lagellicornis ( F . Smith) ]是柏木( Cup ressus f unebr is End1. )、
柳杉( Cryp tomeria f or tunei Hoo ibrenk ex Otto et Diet r. )的重要害虫, 属于一化性昆虫,以滞
育预蛹在土中越夏越冬长达 300 d左右[ 1]。预蛹滞育前后形态上无明显区别,特别在如此漫长
的滞育期间, 鞭角华扁叶蜂的呼吸代谢显然有着独特的特点,否则难以存活。通过Warbur g 呼
吸器测定鞭角华扁叶蜂不同发育期预蛹呼吸代谢速率变化,不仅可以了解其整个种群的能量
流变化规律, 而且对于确定其滞育起点和终止有着重要的意义。
1 材料与方法
1. 1 虫源采集及保存方法
采集于浙江省仙居县。于 1998年6月末剪采带虫柏木枝条,室内饲养至入土滞育(所用沙
土在 150 ℃左右干燥箱中消毒 6 h) ,自然条件下保存。
1. 2 呼吸测定的方法
用上海科技大学研制的微量呼吸仪( SKW-3型)按标准减压程序测定耗氧量, 呼吸瓶容积
约 15 mL,用 0. 2 mL 质量浓度为 100 g·L - 1的NaOH 吸收放出的CO 2。测定呼吸时的温度误
差为±1 ℃(在水浴中定期进行) ,用代谢速率 L( O 2)·mg - 1·h- 1表示呼吸的强度[ 2]。测定前
稳定半小时, 用单个虫体测定 15 m in, 每 30 d左右测定一次。试验均重复 10次。
1. 3 脂肪含量的测定
脂肪含量的测定按脂肪的碘价评价法 [ 3]。整个昆虫的能量消耗按氧-卡系数或脂肪的能量
换算。
2 结果与分析
2. 1 预蛹呼吸代谢的变化
在自然状态下,鞭角华扁叶蜂雌雄预蛹呼吸代谢呈 U-型曲线变化(图 1)。其主要的特征
是滞育后呼吸代谢速率迅速降低,之后长达近 300 d之久, 呼吸代谢速率始终维持在很低的水
平(只有入土前的 12%左右) [ 4]。从图中也可以看出, 预蛹呼吸代谢的 U -型曲线很明显地分为
前期、中期和后期 3 个阶段:前期即入土后的前 30多天内, 此时预蛹的呼吸代谢速率迅速降
低,雌雄预蛹分别降至 0. 140 4 L( O 2 )·mg- 1·h- 1和 0. 229 L( O 2 )·mg- 1·h- 1 ;中期则指
U -型曲线的底线, 此时呼吸代谢速率不再减弱,长达 200 d,维持在一定值指标上下波动(又称
为呼吸的低谷) ,即鞭角华扁叶蜂深度滞育期;后期指到第 2年 3月中旬时,呼吸代谢速率开始
回升,并急剧上升,这表明鞭角华扁叶蜂预蛹的滞育开始解除。
图 1 鞭角华扁叶蜂预蛹呼吸代谢速率
从图中也可以看出,在整个的滞育期间,雌雄预蛹呼吸代谢速率的变化趋势相似,经方差
分析,雌雄预蛹的呼吸代谢速率在整个的滞育期间无显著差异( p < 0. 05)。但在同一发育时
期,雄性预蛹的代谢速率始终大于雌性预蛹(图 1) ,如预蛹入土后 40多天左右,雄预蛹的代谢
速率为雌预蛹代谢速率的 1. 6倍左右, 方差分析的结果表明这种雌雄的差异显著( p < 0. 05)。
在滞育预蛹的其它发育时期,雌雄之间也表现类似的差异。造成这种差异的原因,主要是由于
雄预蛹个体的鲜质量远小于雌性预蛹的,在滞育期间雌性预蛹的平均鲜质量为 0. 2 g 左右, 而
雄性预蛹个体质量平均只有 0. 1 g 左右,两者体重之差可达 1倍之多。
2. 2 温度对预蛹期呼吸代谢的影响
呼吸代谢速率基本与温度无关, 这是许多滞育昆虫呼吸代谢的一个重要特征 [ 5]。不同发育
时期鞭角华扁叶蜂预蛹与温度的关系如图 2。
从图中可以看出,鞭角华扁叶蜂入土的初期,温度对其代谢速率有着较大的影响,如 7月
6日鞭角华扁叶蜂预蛹与温度的关系图所示: 在 20～30 ℃的范围内, 预蛹的呼吸代谢速率随
着温度的升高而有逐渐增大的趋势,但呼吸代谢速率与温度并不密切相关(相关系数分别为
0. 818 2和 0. 760 6)。随着滞育程度的加深,鞭角华扁叶蜂预蛹呼吸代谢速率几乎不受到温度
的影响,如预蛹入土后 60 d左右( 8月 17日) , 其25℃和 28℃时的代谢速率基本相同,这种情
617 第 6 期 王满 等: 鞭角华扁叶蜂预蛹呼吸代谢的特点
图 2 鞭角华扁叶蜂预蛹在不同发育时期呼吸代谢速率与温度的关系
况一直维持到第 2年 3月滞育结束时。此后,鞭角华扁叶蜂预蛹对温度的反应又比较明显,如
3月 17日鞭角华扁叶蜂预蛹与温度的关系图所示:在 20～30 ℃的范围内, 鞭角华扁叶蜂预蛹
呼吸代谢速率与温度直线密切相关, 雌雄预蛹的回归方程分别为:
雌虫: y= 0. 007 7x- 0. 002 7 ( R 2= 0. 958 9)
雄虫: y= 0. 009 9x+ 0. 017 1 ( R 2= 0. 975 4)
式中的 x 和 y 分别代表温度(℃)和代谢速率[L( O 2 )·mg- 1·h- 1]。
618 林 业 科 学 研 究 第 14卷
2. 3 鞭角华扁叶蜂的呼吸商
呼吸商反映呼吸底物的利用情况, 动物纯粹利用碳水化合物(或脂肪)作为底物时的呼吸
商分别是 1. 0或 0. 7,这两种情况在昆虫活动期都是鲜见的[ 6]。鞭角华扁叶蜂滞育两性预蛹的
呼吸商十分接近, 平均为 0. 76,说明预蛹期间,脂类是主要的能源底物, 占到 80%左右。这与对
虫体粗脂肪含量测定的结果是一致的。而幼虫的呼吸商平均为 0. 90左右,表明利用的呼吸基
质主要是碳水化合物。
对机体脂类含量测定的结果表明,在幼虫期间脂类的含量较低,如 3龄期幼虫脂类的含量
为 7. 2%±0. 8%,到 6龄期脂类含量虽有所增加,也只占到 18. 1%±0. 7%。而预蛹体内的脂
类的含量则可高达 30%左右。
3 讨 论
在自然状态下, 鞭角华扁叶蜂预蛹的代谢呈 U -型趋势,这同多数昆虫蛹呼吸代谢的规律
相一致;其呼吸代谢的一个显著特点是它的代谢速率很低, 且随着滞育的深入,代谢速率与温
度无关。这符合大多数滞育昆虫呼吸代谢的特点,并可作为判断预蛹是否滞育或滞育是否解除
的生理指标。鞭角华扁叶蜂预蛹的呼吸商为 0. 76,这就说明在滞育期间,脂类为主要的代谢底
物,这同大多数全变态昆虫的代谢规律相一致[ 7～11]。
对雌雄两性预蛹测定的结果表明,在整个滞育期间, 雌雄两性预蛹代谢速率变化趋势基本
一致, 无明显的差异; 但在同一发育时期,雄性预蛹的代谢速率明显大于雌性预蛹,有时高达
1. 6倍左右,方差分析的结果表明这种雌雄的差异显著( p < 0. 05)。在滞育预蛹的其它发育时
期,雌雄之间也表现出类似的差异。造成这种差异的原因,可能主要是由于雄预蛹个体的鲜质
量远小于雌性预蛹的, 在滞育期间雌性预蛹个体的平均鲜质量为 0. 2 g 左右,而雄性预蛹个体
质量平均只有 0. 1 g 左右,两者之比可达 2∶1左右。
滞育并不意味着生命活动的停止,而一切生命活动都要消耗能量。鞭角华扁叶蜂预蛹在滞
育期间的低呼吸代谢水平正是同这种生命活动相一致, 它意味着鞭角华扁叶蜂预蛹能够经济
有效地利用体内贮存的能量,度过漫长的越夏、越冬期。根据呼吸资料变化估测,预蛹在整个滞
育期间消耗氧气 42～46 mL,折合能量约 800～900 J。
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619 第 6 期 王满 等: 鞭角华扁叶蜂预蛹呼吸代谢的特点
Characteristics of the Respiratory Metabolism of
Chinolyda f lagellicornis Prepupa
WAN G Man-qun
1, PA N H ui
2, L I Zhou-z hi
1
( 1. College of Fores try Resou rces & Environment , Nanjing For estry University, Nanjing 210037, Jiangsu, China;
2.Paulownia Research and Development Cen ter of China, Zhengzhou 450003, Henan, China)
Abstract: T he rat es of oxygen consumpt ion ( L( O2)· mg- 1·h - 1) of the Chinolyda f lagellicor nis
prepupa was det ermined with the respirameter ( SKW-3) . T he result s show ed that t he respiratory
rat es , w hich f ollowed a U-shaped curve, w as charact erized by a conspicuous reduction in the
metabolic intensity , the bott om region of the curve last ed nearly 300 days , and in this st age,
respirat ory rat e had no correlat ion with the surrounding t emperature. T he respirat ory quot ient of
prepupa ( RQ ) was 0. 76, and it is showed that in the period of prepupa st age the lipid was the
major material t o be used t o yield energy . For there is no visible dif ference in morphology between
diapausing and non-diapausing prepupa, the respirat ory rat e can be used as indicator f or the
st art ing or t ermination point of diapause.
Key words: Chinoly da f lagellicor nis; prepuapa; respiratory metabolism
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620 林 业 科 学 研 究 第 14卷