滞育持续时间对卷心菜甲虫（Colaphellus bowringi Baly）耐热性的影响

《Journal of Insect Physiology》：Effect of diapause duration on thermal tolerance in the cabbage beetle Colaphellus bowringi Baly

菜粉蝶成虫休眠期长短显著影响其高温耐受性，0.5年休眠组LT50为36.79℃，而2年组降至29.58℃，但子代各阶段（卵、幼虫、蛹、成虫）热耐受性均无显著差异，提示代谢成本与应激防御的权衡机制。

　　本研究探讨了不同滞育期（0.5至2年）对白菜瓢虫（*Colaphellus bowringi*）成虫及其后代热耐受性的影响。通过整合生存实验、半数致死温度（LT??）分析以及呼吸代谢评估，研究发现成虫的热耐受性与滞育期长度之间存在显著的负相关关系。具体而言，经历0.5年滞育的成虫在高温（36.79℃）下表现出较高的生存率，而经历2年滞育的成虫则在相同条件下表现出较低的热耐受性（LT??为29.58℃）。这一发现揭示了滞育期与热耐受性之间的权衡关系，表明较长的滞育期可能通过代谢成本和应激防御机制的限制，影响昆虫的热适应能力。

在昆虫适应性研究中，滞育期作为昆虫应对不利季节条件的一种程序性发育停滞状态，具有重要的生态和进化意义。这种适应机制不仅帮助昆虫在极端气候条件下生存，还可能影响其繁殖能力和种群动态。在许多昆虫物种中，滞育期的长短因地理、遗传和环境因素而异，例如，吹蝇（*Calliphora vicina*）的地理种群表现出不同的滞育期长度和相应的代谢适应策略，包括适应当地越冬环境的脂肪代谢方式。同样，鳞翅目蝴蝶（如*Anthocharis cardamines*和*Pieris napi*）的滞育期在纬度梯度上表现出差异，这些差异调节了其物候同步性，使昆虫的发育与区域气候模式相匹配。

对于白菜瓢虫（*C. bowringi*）这一多年度滞育的害虫而言，其种群在土壤中表现出较长的滞育期，通常持续0.5至5年。这种滞育期被视作一种“赌注”策略，以应对环境的不确定性。然而，尽管较长的滞育期有助于增强成虫的繁殖能力，如增加体重、寿命和繁殖数量，但其对热耐受性的影响却尚未得到充分研究。随着全球气候变暖加剧了极端高温事件的频率和强度，理解滞育期对昆虫热耐受性的影响变得尤为重要。

本研究的重点在于探讨滞育期长短如何影响成虫及其后代的热耐受性。通过对比不同滞育期长度的成虫在高温下的生存率，研究发现经历较短滞育期的成虫表现出更强的热适应能力。在标准热应激条件下（如36℃持续24小时），经历0.5年滞育的成虫存活率高达66.67%，而经历1.5年或2年滞育的成虫则在相同条件下完全死亡。这一结果进一步支持了滞育期与热耐受性之间的负相关关系，表明较短的滞育期可能有助于昆虫更快地适应高温环境，而较长的滞育期则可能导致其生理功能的衰退。

此外，研究还发现滞育期对后代热耐受性的影响较为有限。无论父母代的滞育期长短如何，后代在不同发育阶段（卵、幼虫、蛹和成虫）的热耐受性均未表现出显著差异。这一现象可能表明，滞育期对后代的影响主要体现在繁殖能力和代谢水平上，而非直接遗传给后代的热适应性。然而，这并不排除滞育期对后代发育和应激反应的间接影响，例如，通过父母代的生理状态或代谢储备影响后代的生存能力。

在代谢层面，滞育期的长短可能对昆虫的能量储备和代谢效率产生影响。例如，一些研究指出，较长的滞育期会导致脂肪和糖原储备的加速消耗，这可能影响昆虫的体态维持和对环境应激的响应能力。而在某些昆虫中，滞育期的延长可能伴随着热耐受性的下降，这可能是由于代谢成本的增加和应激防御机制的受限。因此，理解滞育期与热耐受性之间的相互作用，不仅有助于揭示昆虫的适应机制，还对预测气候变化背景下害虫种群动态具有重要意义。

本研究还强调了滞育期对昆虫生理性能的深远影响。在高温条件下，成虫的生存率与滞育期长度之间存在显著的负相关关系，表明较短的滞育期可能有助于成虫更好地适应高温环境。然而，这种热适应能力并未遗传给后代，这可能意味着滞育期对后代的影响主要通过非遗传机制实现，例如，通过父母代在滞育期间的生理变化影响后代的发育和生存能力。因此，研究滞育期对后代的影响，不仅需要关注遗传因素，还应考虑环境和生理因素的综合作用。

从生态学角度来看，滞育期的长短可能对昆虫的种群动态和生态适应性产生重要影响。在某些昆虫中，较长的滞育期被视作一种适应策略，以应对环境的不确定性，如气候变化、食物短缺或天敌威胁。然而，这种适应策略可能伴随着代谢成本的增加，导致昆虫在高温条件下的生存能力下降。因此，研究滞育期与热耐受性之间的关系，不仅有助于理解昆虫的生理适应机制，还对制定基于气候的害虫管理策略具有指导意义。

本研究的结果表明，滞育期与热耐受性之间存在显著的权衡关系。在高温条件下，经历较短滞育期的成虫表现出更强的生存能力，而经历较长滞育期的成虫则表现出较低的热适应性。这一现象可能与滞育期期间的代谢变化有关，例如，较短的滞育期可能减少能量储备的消耗，从而保留更多的代谢资源用于应对高温环境。而较长的滞育期可能导致能量储备的过度消耗，从而降低昆虫的生理性能和热适应能力。

同时，研究还发现滞育期对后代的影响主要体现在非遗传机制上。无论父母代的滞育期长短如何，后代在不同发育阶段的热耐受性均未表现出显著差异。这可能意味着滞育期对后代的影响更多地通过环境和生理因素实现，而非直接遗传。因此，在研究滞育期对后代的影响时，应综合考虑遗传、环境和生理因素的综合作用，以全面理解其对昆虫适应性的影响。

在气候变化背景下，研究滞育期对昆虫热耐受性的影响具有重要的现实意义。随着全球变暖，极端高温事件的频率和强度不断增加，这对昆虫的生存和繁殖能力提出了更高的要求。因此，了解滞育期如何影响昆虫的热适应能力，有助于预测害虫种群的动态变化，并为制定有效的害虫防控措施提供科学依据。此外，研究滞育期与热耐受性之间的关系，还可以为理解昆虫的适应机制提供新的视角，有助于揭示其在气候变化背景下的生存策略。

本研究的结果还提示，滞育期可能通过影响昆虫的代谢水平和生理性能，间接影响其在高温环境下的适应能力。例如，较长的滞育期可能导致能量储备的过度消耗，从而降低昆虫的生理性能和热耐受性。而较短的滞育期可能减少能量储备的消耗，从而保留更多的代谢资源用于应对高温环境。因此，在研究滞育期对昆虫适应性的影响时，应综合考虑代谢和生理因素的综合作用，以全面理解其对昆虫生存和繁殖能力的影响。

从生态适应性的角度来看，滞育期可能对昆虫的种群动态产生重要影响。在某些昆虫中，滞育期的延长可能有助于增强其在不利环境条件下的生存能力，例如，通过减少能量消耗和增强应激防御机制。然而，这种适应策略可能伴随着代谢成本的增加，导致昆虫在高温条件下的生存能力下降。因此，研究滞育期与热耐受性之间的关系，不仅有助于理解昆虫的适应机制，还对预测气候变化背景下害虫种群动态具有重要意义。

此外，本研究的结果还表明，滞育期对昆虫的热适应能力具有显著影响，而这种影响可能与昆虫的代谢水平和生理性能密切相关。例如，在高温条件下，经历较短滞育期的成虫表现出更强的生存能力，而经历较长滞育期的成虫则表现出较低的热耐受性。这一现象可能与滞育期期间的代谢变化有关，例如，较短的滞育期可能减少能量储备的消耗，从而保留更多的代谢资源用于应对高温环境。而较长的滞育期可能导致能量储备的过度消耗，从而降低昆虫的生理性能和热适应能力。

综上所述，滞育期的长短对昆虫的热耐受性具有重要影响，这种影响可能与代谢成本和应激防御机制密切相关。在气候变化背景下，研究滞育期与热耐受性之间的关系具有重要的现实意义，不仅有助于理解昆虫的适应机制，还对预测害虫种群动态和制定有效的害虫管理策略具有指导作用。未来的研究应进一步探讨滞育期对昆虫热适应性的分子机制，并关注滞育期对昆虫生态适应性的广泛影响，以更全面地理解其在气候变化背景下的生存策略。