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类胡萝卜素(carotenoids)广泛存在于自然界中,在生物体内具有多种重要功能,如在动物体内是形成警戒色的重要色素物质。在长期的被捕食选择压力下,动物的警戒色在理论上应呈现单一且鲜艳的样式,但多数动物不能自身合成类胡萝卜素而必须从食物中获取。异色瓢虫Harmonia axyridis(Pallas)是一种重要的捕食性天敌,可捕食多种蚜虫及其它小型昆虫。异色瓢虫的鞘翅因沉积类胡萝卜素而呈现出鲜艳的颜色,是一种重要的警戒信号。异色瓢虫如何分配及利用摄取的类胡萝卜素来产生警戒色是一个重要的生态学问题,对深入研究捕食者与猎物的协同进化关系具有重要意义。本实验主要探究以下问题:异色瓢虫取食不同蚜虫后,摄取的类胡萝卜素在鞘翅中具有怎样的转运与沉积规律,且是否影响鞘翅的颜色。在成虫食物中缺乏类胡萝卜素的条件下,鞘翅中已沉积的类胡萝卜素是否会因功能平衡而发生再分配;保幼激素是调控昆虫体色变化的重要因子,在此过程中保幼激素将如何调控。除保幼激素的作用外,某个体色相关基因是否会影响类胡萝卜素在鞘翅中的转运与沉积。类胡萝卜素除作重要色素物质外,对异色瓢虫的发育、存活与生殖等生物学特性具有怎样的影响。在实验室用桃蚜(Myzus persicae(Sulzer))、红色豌豆蚜(Red morph Acyrthosiphon pisum(Harris))与绿色豌豆蚜(Green morph Acyrthosiphon pisum(Harris))饲喂异色瓢虫,建立三个种群(一龄幼虫均来自一对取食桃蚜的成虫,具有相同的遗传背景),分别记作桃蚜-异色瓢虫(M-Har)、红色豌豆蚜-异色瓢虫(RA-Har)与绿色豌豆蚜-异色瓢虫(GA-Har),并进行了如下实验:1)前期实验测定了GA-Har与RA-Har取食红色与绿色豌豆蚜后的生物学特性及对两种色型豌豆蚜的取食偏好性。GA-Har与RA-Har幼虫的发育历期、新羽化雌成虫的体重无明显差异,但RA-Har雄成虫的体重显著高于GA-Har。GA-Har与RA-Har成虫的平均产卵量也无显著差异,但RA-Har的卵孵化率显著高于GA-Har,同时倾向于将更高比例的卵产在植株以外的地方。GA-Har与RA-Har的四龄幼虫及新羽化成虫对两种色型豌豆蚜无明显取食偏好(GA-Har雄虫偏好绿色豌豆蚜除外)。此外,M-Har饥饿与正常饲喂的四龄幼虫对某一色型豌豆蚜无取食偏好。2)对异色瓢虫三个种群的新羽化成虫及羽化后20天成虫的鞘翅进行拍照,获得鞘翅的颜色参数并测定鞘翅中类胡萝卜素的总浓度及主要种类。在新羽化成虫中,M-Har与RA-Har鞘翅中的类胡萝卜素分别与桃蚜、红色豌豆蚜中所含种类一致。GA-Har鞘翅中类胡萝卜素的种类比绿色豌豆蚜多3种,且类胡萝卜素的总浓度显著高于M-Har与RA-Har。羽化20天后,三个种群鞘翅中类胡萝卜素的总浓度均升高,其中M-Har与GA-Har鞘翅中类胡萝卜素的总浓度显著高于RA-Har;各种群中不同类胡萝卜素的含量变化均具有差异,鞘翅的黄色色调值较新羽化成虫均显著降低。在新羽化及羽化20天时,三个种群异色瓢虫的鞘翅颜色(色调值及饱和度值)均有显著差异。3)将M-Har、RA-Har与GA-Har新羽化成虫转移到人工饲料(不含类胡萝卜素)上饲喂,人工饲料中添加不同浓度的保幼激素类似物(0.5、5、50与500μg/g(烯虫酯/猪肝粉),分别记作AD-A、AD-B、AD-C与AD-D),以未添加的饲料为对照(AD-0)。取食20天后,测定鞘翅的颜色及鞘翅中类胡萝卜素的总浓度与种类。在人工饲料上,异色瓢虫鞘翅中类胡萝卜素的平衡与转运受保幼激素浓度的影响。在AD-0上,鞘翅中类胡萝卜素的总浓度较新羽化成虫显著降低;在AD-D上,鞘翅中的类胡萝卜素浓度显著高于对照。与新羽化成虫相比,取食AD-D后成虫的鞘翅黄色色调值均显著降低,但类胡萝卜素含量在不同种群中具有不同的变化:M-Har中番茄红素与γ-胡萝卜素增加,而其它类胡萝卜素的含量降低,但总浓度显著提高;GA-Har鞘翅中多种类胡萝卜素的含量提高,但总浓度与新羽化成虫无显著差异;RA-Har成虫鞘翅中除一种未知类胡萝卜素的含量略有增加外,其它类胡萝卜素的含量降低且总浓度显著下降。4)对实验中出现的一种体色突变体(gr)的遗传学基础进行研究,并对突变型(HAM)与野生型(HAW)取食桃蚜后的生物学特性及新羽化成虫鞘翅中类胡萝卜素(总浓度及主要种类)的差异进行比较。结果表明:gr为常染色体上单基因的隐性突变,是一种表皮黑色素合成缺陷的突变体且HAM具有较差的环境适应性。HAM鞘翅的黄色色调值显著高于HAW,但饱和度值显著低于HAW。HAM鞘翅中类胡萝卜素的总浓度显著高于HAW,其中三种类胡萝卜素(出峰时间为6.35 min与16.50 min的未知胡萝卜素及番茄红素)的含量为HAW的数倍,而γ-胡萝卜素与β-胡萝卜素的含量相对较低。5)将M-Har一龄幼虫饲喂在添加不同浓度β-胡萝卜素的人工饲料上(0.3、3与30μg/g(β-胡萝卜素/猪肝粉)),分别记作AD-L、AD-M与AD-H,以未添加的饲料为对照(AD-0)。取食AD-H的异色瓢虫幼虫从一龄至四龄的存活率显著高于对照;从一龄至四龄各龄期的存活率与取食蚜虫的种群均无显著差异,但发育历期均显著延长。用AD-H饲喂获得的四龄幼虫,在辣椒植株上对桃蚜的捕食量与对照无显著差异,同时也偏好取食未被烟蚜茧蜂寄生的健康蚜虫;饲喂AD-H后获得的异色瓢虫成虫,取食桃蚜后平均每天产卵约28粒,显著低于对照但卵孵化率与对照无显著差异。以上结果表明,蚜虫种类对异色瓢虫鞘翅中沉积的类胡萝卜素具有显著影响。但异色瓢虫对不同蚜虫形成了高度适应的利用策略,通过选择性沉积类胡萝卜素(或进行部分改变)而形成红色鞘翅;在食物中缺乏类胡萝卜素的条件下,保幼激素能够调节鞘翅中类胡萝卜素的平衡分配而使异色瓢虫产生鲜艳的鞘翅颜色。鞘翅中类胡萝卜素的沉积还受某些具有功能多效性基因的调控。此外,添加类胡萝卜素是提高人工饲料饲养效率与应用潜能的有效途径。