近零磁场对稻飞虱生长发育及繁殖的影响
摘要：动物利用地球磁场进行磁定向行为已具备实验证据和理论基础，并成为研究热点。不同强度的人造磁场也被发现对很多物种的生长和发育存在显著效应。本研究利用亚磁空间系统产生的近零磁场来探寻磁场对褐飞虱和灰飞虱两种迁飞性害虫生长发育和繁殖的影响。研究表明，相对于地球磁场，近零磁场环境显著推迟了两种稻飞虱的卵期和若虫若虫发育历期，并且造成两种稻飞虱成虫的体重和雌性的繁殖力下降。两种稻飞虱在若虫不同龄期对近零磁场的响应不同，近零磁场对四龄若虫影响最为显著，其中，近零磁场中的褐飞虱雌雄虫之间的四龄若虫历期差异减小。与正常磁场中的两种稻飞虱相比，近零磁场中初羽化雌虫的单雌产卵量显著降低。综上，相对于地球磁场，施加人造近零磁场可对两种稻飞虱生长发育和繁殖产生显著的不良效应。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
1 材料与方法 3
1.1 试虫采集 3
1.2 试验磁场装置 3
1.3 卵和若虫的发育历期及成虫体重测定. 4
1.4 雌成虫的繁殖力测定 4
2 结果与分析 5
2.1 近零磁场对褐飞虱和灰飞虱卵发育历期的影响 5
2.2 近零磁场对褐飞虱和灰飞虱若虫发育历期的影响 6
2.2.1 近零磁场对灰飞虱若虫发育历期的影响......................... ...67
2.2.2 近零磁场对褐飞虱若虫发育历期的影响 ...................... ... 7
2.3 近零磁场对褐飞虱和灰飞虱成虫体重的影响.............................................. . 8
2.4近零磁场对褐飞虱和灰飞虱繁殖的影响............................................................9
3 讨论 1011
致谢 11
参考文献 1112
近零磁场对稻飞虱生长发育和繁殖的影响
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
/> 自一百多年前，关于“地磁图”的猜想被第一次提出以来（Viguier, 1882），科学家开始关注生物对磁场的生物学响应 (Able, 1994)。然而地球磁场强度并不是均一分布的，它从近磁赤道的25μT增加到地磁极的65μT，当生物体在迁徙运动中，生物体受地磁强度的影响，其地磁平衡状态被打破，进而导致生物体发生一系列的生理生化反应。当生物体通过受体感受到外界磁场强度发生变化时，进而通过一系列的信号传导途径产生相应的生物学响应(Grissom, 1995)。磁受作用，即对磁场的感知，正在被研究作为一个可能的潜在的动物定向机制。
虽然已经有大量的磁受作用的模型被提出，但是最受认可的只有化学磁受作用、基于磁铁矿的磁受作用和电磁效应三种模型（Gegear et al., 2008; Johnsen and Lohmann, 2005；Lohmann, 2010)。至今出版的文章有大量是关于化学磁受作用和磁性物质的，它们都有着大量的形态学证据和支撑形态学证据的理论基础 (Cadiou and McNaughton, 2010)。潜在的化学磁受体机制是神秘的，但是它所提出来的反应涉及几对自由基作为反应中快速的中间物(Grissom, 1995)。现在已经有大量的证据推测鸟类的隐花色素中存在一种感受磁场的光依赖化学受体(Dodson et al., 2013)。因而其他研究人员也推测在昆虫或者其他动物的隐花色素中也存在同样的受体(Gegear et al., 2008)。
由于静态磁场作为一种易于管理的实验装置，因而越来越多的科学家开始使用不同的静态磁场组合来模拟磁场对生物体的磁生物学影响。近年来，已经有大量的文献报道了静态磁场对不同生物体的影响的报道，而其中对昆虫的磁生物学影响多集中在发育(Pan, 1996)、发育能力(He et al,2009)、遗传(Ikehata et al., 2009)和新陈代谢(Kefuss et al., 1999)和神经(Ammariet al., 2008)，但是对磁场对生物体影响的潜在机制则很少研究。
褐飞虱（Nilaparvata lugens(Stal)）、白背飞虱（Sogatella furcifera（Horváth））和灰飞虱（Laodelphax striatellus (Fallén)）是水稻上主要害虫，且都具有迁飞习性，对我国的粮食安全造成了重要威胁(Heong, 2009)。在我国，由于灰飞虱可以在当地滞育或者以若虫形态在小麦或者杂草上越冬(Otuka et al., 2010)，因而灰飞虱的迁飞行为不如褐飞虱和白背飞虱典型。Xie等研究表明，磁性物质出现在褐飞虱的胸部，并且其未发表的数据表明在灰飞虱的胸部同样检测到磁性物质(Xie et al., 2011)。在我们的研究中，褐飞虱和灰飞虱生长在近零磁场中并且提供水稻苗供其食用。我们的研究证明了近零磁场对两种稻飞虱的生长发育和繁殖产生了强烈的影响。Xie et al.(2011)发现在褐飞虱的胸部存在磁性物质，而根据本实验未发表的数据也同样在灰飞虱的胸部检测到磁性物质。因而在我们的研究中，我们选取了迁飞行为较弱的灰飞虱（S.furcifera）和迁飞性强的褐飞虱（N.lugens）作为研究对象，通过多线圈磁场的作用，以期探索磁场强度对迁飞性昆虫灰飞虱和褐飞虱生长发育的研究。
1 材料与方法
1.1试虫采集
从江苏省农科院的稻田中采集灰飞虱（S.furcifera）和褐飞虱（N.lugens），用稻秧(cv. TN1; 15–30 days after planting, abbr. DAP)饲养并使其生长在在人工气候培养箱(HPG280H, Ningbo JIANGNAN Ltd., Ningbo, China)中。人工气候培养的培养条件：相对湿度7080%，昼夜温度分别为27±1℃和26±1℃，光周期为光照处理14h，黑暗处理10h。灰飞虱和褐飞虱在人工气候培养箱培养至少三代，然后取生长龄期一致的昆虫进行后期实验。
1.2试验磁场装置
减弱磁场强度的方式有两种，一种是使用特殊的金属材料使磁场线偏斜，另一种是通过亥姆霍斯线圈进行补偿(Kovacs et al., 1997)。本实验使用亥姆霍斯线圈补偿类型的亚磁空间系统(ZL201320004497.5,图1)来模拟近零磁场（NZMF），使用磁通门磁强计(CTM5W01B, 中国计量科学研究院,中国,精确度：±1 nT)测得该系统的立方体中心((300*300*300mm3;图 1A))磁场强度约为500nT，同时在距离亚磁系统1.5m的距离设置正常磁场处理，用磁通门磁强计测得磁场立体中心位置（(300*300*300mm3）的强度为大约50μT。而近零磁场和正常磁场的立方体空间中心位置为处理昆虫的地方。然后将同一龄期的的褐飞虱或者灰飞虱接种到分别放在正常磁场和近零磁场中(立体空间中心：300*300*300mm3)有15–30DAP水稻幼苗(cv. TN1)的玻璃管（直径：高度=3.0cm:15cm）中。为了减少水稻幼苗中潜在磁性物质的影响，水稻幼苗每隔两天更换一次。所有的水稻幼苗种植在含有水稻培养液的玻璃管中，通多海绵固定，并保持海绵的上层干燥，以有利于观察灰飞虱或者褐飞虱生长发育过程。所有的处理中的玻璃管均用40孔的尼龙网遮盖防止灰飞虱和褐飞虱逃逸。每天在换水稻幼苗的同时也更换水稻培养液，以保证水稻幼苗充足的营养物质。同时在更换水稻幼苗时，，使用磁通门磁强计分别测量近零磁场和正常磁场中心立体区域的的磁场强度，以保证实验过程中磁场强度的稳定。近零磁场和正常磁场装置都被放置在自制的圆柱体室（图1B）的同一高度以确保同样的光照强度、温度。在整个实验过程中，近零磁场和正常磁场都采用相同的处理条件：温度（25℃），光周期（D:L=14:10），实验过程使用自动温度分析系统(U23001, HOBO ProV2 Temp/RH Data Logger, MicroDAQ.com, Ltd., Contoocook, NH,USA)记录实验过程温度和湿度，保证实验过程正常进行。
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摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
1 材料与方法 3
1.1 试虫采集 3
1.2 试验磁场装置 3
1.3 卵和若虫的发育历期及成虫体重测定. 4
1.4 雌成虫的繁殖力测定 4
2 结果与分析 5
2.1 近零磁场对褐飞虱和灰飞虱卵发育历期的影响 5
2.2 近零磁场对褐飞虱和灰飞虱若虫发育历期的影响 6
2.2.1 近零磁场对灰飞虱若虫发育历期的影响......................... ...67
2.2.2 近零磁场对褐飞虱若虫发育历期的影响 ...................... ... 7
2.3 近零磁场对褐飞虱和灰飞虱成虫体重的影响.............................................. . 8
2.4近零磁场对褐飞虱和灰飞虱繁殖的影响............................................................9
3 讨论 1011
致谢 11
参考文献 1112
近零磁场对稻飞虱生长发育和繁殖的影响
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
/> 自一百多年前，关于“地磁图”的猜想被第一次提出以来（Viguier, 1882），科学家开始关注生物对磁场的生物学响应 (Able, 1994)。然而地球磁场强度并不是均一分布的，它从近磁赤道的25μT增加到地磁极的65μT，当生物体在迁徙运动中，生物体受地磁强度的影响，其地磁平衡状态被打破，进而导致生物体发生一系列的生理生化反应。当生物体通过受体感受到外界磁场强度发生变化时，进而通过一系列的信号传导途径产生相应的生物学响应(Grissom, 1995)。磁受作用，即对磁场的感知，正在被研究作为一个可能的潜在的动物定向机制。
虽然已经有大量的磁受作用的模型被提出，但是最受认可的只有化学磁受作用、基于磁铁矿的磁受作用和电磁效应三种模型（Gegear et al., 2008; Johnsen and Lohmann, 2005；Lohmann, 2010)。至今出版的文章有大量是关于化学磁受作用和磁性物质的，它们都有着大量的形态学证据和支撑形态学证据的理论基础 (Cadiou and McNaughton, 2010)。潜在的化学磁受体机制是神秘的，但是它所提出来的反应涉及几对自由基作为反应中快速的中间物(Grissom, 1995)。现在已经有大量的证据推测鸟类的隐花色素中存在一种感受磁场的光依赖化学受体(Dodson et al., 2013)。因而其他研究人员也推测在昆虫或者其他动物的隐花色素中也存在同样的受体(Gegear et al., 2008)。
由于静态磁场作为一种易于管理的实验装置，因而越来越多的科学家开始使用不同的静态磁场组合来模拟磁场对生物体的磁生物学影响。近年来，已经有大量的文献报道了静态磁场对不同生物体的影响的报道，而其中对昆虫的磁生物学影响多集中在发育(Pan, 1996)、发育能力(He et al,2009)、遗传(Ikehata et al., 2009)和新陈代谢(Kefuss et al., 1999)和神经(Ammariet al., 2008)，但是对磁场对生物体影响的潜在机制则很少研究。
褐飞虱（Nilaparvata lugens(Stal)）、白背飞虱（Sogatella furcifera（Horváth））和灰飞虱（Laodelphax striatellus (Fallén)）是水稻上主要害虫，且都具有迁飞习性，对我国的粮食安全造成了重要威胁(Heong, 2009)。在我国，由于灰飞虱可以在当地滞育或者以若虫形态在小麦或者杂草上越冬(Otuka et al., 2010)，因而灰飞虱的迁飞行为不如褐飞虱和白背飞虱典型。Xie等研究表明，磁性物质出现在褐飞虱的胸部，并且其未发表的数据表明在灰飞虱的胸部同样检测到磁性物质(Xie et al., 2011)。在我们的研究中，褐飞虱和灰飞虱生长在近零磁场中并且提供水稻苗供其食用。我们的研究证明了近零磁场对两种稻飞虱的生长发育和繁殖产生了强烈的影响。Xie et al.(2011)发现在褐飞虱的胸部存在磁性物质，而根据本实验未发表的数据也同样在灰飞虱的胸部检测到磁性物质。因而在我们的研究中，我们选取了迁飞行为较弱的灰飞虱（S.furcifera）和迁飞性强的褐飞虱（N.lugens）作为研究对象，通过多线圈磁场的作用，以期探索磁场强度对迁飞性昆虫灰飞虱和褐飞虱生长发育的研究。
1 材料与方法
1.1试虫采集
从江苏省农科院的稻田中采集灰飞虱（S.furcifera）和褐飞虱（N.lugens），用稻秧(cv. TN1; 15–30 days after planting, abbr. DAP)饲养并使其生长在在人工气候培养箱(HPG280H, Ningbo JIANGNAN Ltd., Ningbo, China)中。人工气候培养的培养条件：相对湿度7080%，昼夜温度分别为27±1℃和26±1℃，光周期为光照处理14h，黑暗处理10h。灰飞虱和褐飞虱在人工气候培养箱培养至少三代，然后取生长龄期一致的昆虫进行后期实验。
1.2试验磁场装置
减弱磁场强度的方式有两种，一种是使用特殊的金属材料使磁场线偏斜，另一种是通过亥姆霍斯线圈进行补偿(Kovacs et al., 1997)。本实验使用亥姆霍斯线圈补偿类型的亚磁空间系统(ZL201320004497.5,图1)来模拟近零磁场（NZMF），使用磁通门磁强计(CTM5W01B, 中国计量科学研究院,中国,精确度：±1 nT)测得该系统的立方体中心((300*300*300mm3;图 1A))磁场强度约为500nT，同时在距离亚磁系统1.5m的距离设置正常磁场处理，用磁通门磁强计测得磁场立体中心位置（(300*300*300mm3）的强度为大约50μT。而近零磁场和正常磁场的立方体空间中心位置为处理昆虫的地方。然后将同一龄期的的褐飞虱或者灰飞虱接种到分别放在正常磁场和近零磁场中(立体空间中心：300*300*300mm3)有15–30DAP水稻幼苗(cv. TN1)的玻璃管（直径：高度=3.0cm:15cm）中。为了减少水稻幼苗中潜在磁性物质的影响，水稻幼苗每隔两天更换一次。所有的水稻幼苗种植在含有水稻培养液的玻璃管中，通多海绵固定，并保持海绵的上层干燥，以有利于观察灰飞虱或者褐飞虱生长发育过程。所有的处理中的玻璃管均用40孔的尼龙网遮盖防止灰飞虱和褐飞虱逃逸。每天在换水稻幼苗的同时也更换水稻培养液，以保证水稻幼苗充足的营养物质。同时在更换水稻幼苗时，，使用磁通门磁强计分别测量近零磁场和正常磁场中心立体区域的的磁场强度，以保证实验过程中磁场强度的稳定。近零磁场和正常磁场装置都被放置在自制的圆柱体室（图1B）的同一高度以确保同样的光照强度、温度。在整个实验过程中，近零磁场和正常磁场都采用相同的处理条件：温度（25℃），光周期（D:L=14:10），实验过程使用自动温度分析系统(U23001, HOBO ProV2 Temp/RH Data Logger, MicroDAQ.com, Ltd., Contoocook, NH,USA)记录实验过程温度和湿度，保证实验过程正常进行。
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