论文完整版窗胸萤生物学及人工繁殖技术的研究10 3.docx

论文完整版窗胸萤生物学及人工繁殖技术的研究10 3.docx

《论文完整版窗胸萤生物学及人工繁殖技术的研究10 3.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《论文完整版窗胸萤生物学及人工繁殖技术的研究10 3.docx（65页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

论文完整版窗胸萤生物学及人工繁殖技术的研究103

分类号：

Q96授予学位单位代码：

10434

研究生学号：

050280

山東農業大學

硕士学位论文

窗胸萤生物学及其幼虫肠道细菌的研究

StudiesonthebiologyofPyrocoelisanalisandtheintestinalbacteriaofP.analislarvae

研究生

：

何华

学科专业

：

农业昆虫与害虫防治

研究方向

：

城市与资源昆虫

学院

：

植物保护学院

指导教师

：

刘玉升副教授

2008年5月12日

关于学位论文原创性和使用授权的声明

本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行科学研究所取得的成果。

对在论文研究期间给予指导、帮助和做出重要贡献的个人或集体，均在文中明确说明。

本声明的法律责任由本人承担。

本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文的规定，同意学校保留和按要求向国家有关部门或机构送交论文纸质本和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权山东农业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。

保密论文在解密后应遵守此规定。

论文作者签名：

导师签名：

日期：

目录

中文摘要1

Abstract3

引言6

1生物发光与发光生物6

1.1生物发光6

1.2发光生物7

1.3生物发光功能8

2萤火虫研究进展9

2.1萤火虫资源的分类概况9

2.2防卫行为10

2.3求偶识别与交配选择11

2.4萤火虫资源的开发利用与保护13

3昆虫肠道微生物的研究16

4课题研究的目的和意义18

材料与方法19

1供试材料19

1.1供试虫源19

1.2培养基及制作19

1.3试验仪器19

2研究方法19

2.1萤火虫资源调查及鉴定方法19

2.2窗胸萤生物学特性20

结果与分析23

1山东省萤火虫资源的种类及其形态特征23

2窗胸萤的生物学特性25

2.1窗胸萤的形态特征25

2.2窗胸萤年生活史29

2.3卵的发育过程30

2.4幼虫发光与捕食行为31

2.5化蛹及羽化31

2.6成虫的发育及习性32

2.6.1求偶和交配行为32

2.6.2雌萤的繁殖力32

2.7反射性出血33

2.8温度对窗胸萤生长发育的影响33

3窗胸萤幼虫肠道细菌分离及鉴定34

3.1菌体形态和培养性状35

3.2温度、pH值及渗透压对细菌的影响36

3.3供试菌株生理生化性状37

3.4供试细菌菌株鉴定结果38

小结与讨论39

1山东省萤火虫资源的种类及形态特征39

2窗胸萤的生物学特性42

2.1形态特征42

2.2卵及发育42

2.3幼虫行为43

2.4成虫习性43

2.5反射性出血44

2.6温度对窗胸萤生长发育的影响44

3窗胸萤幼虫肠道细菌的分离培养及鉴定45

参考文献47

附录55

致谢56

攻读学位期间发表论文情况57

中文摘要

萤火虫，泛指鞘翅目萤科（Coleoptera:

Lampyridae）昆虫，全世界已记录2000多种，分布在温带、亚热带和热带地区。

我国已经记载的有76种，台湾大约有58种,俗称火金姑。

小至中型，长而扁平，体壁与鞘翅柔软。

前胸背板平坦，常盖住头部，头狭小，眼半圆球形，雄性的眼常大于雌性。

腹部6-7节，末端下方有发光器，能发绿色光。

本文在对山东7种萤火虫资源调查的基础上，选择陆栖萤火虫--窗胸萤（PyrocoelisanalisFabricius）为研究对象，从其形态、生物学、成虫的求偶和生殖习性、幼虫的捕食行为、幼虫的肠道细菌方面对进行了研究，以期为胸窗萤的保护和利用提供科学及实验依据。

生物学

1通过对山东省部分地区萤火虫资源调查及标本采集，经初步鉴定，共采集到7种萤火虫，隶属于2亚科3属，分别为熠萤亚科（Subfamilyluciolinae）、萤亚科（SubfamilyLampyrinae）的熠萤属（GenusluciolaLaporte，1833）、短角窗萤属（GenusDiaphaesMotschulsky，1853）和窗萤属（GenusPyrocoeliaGorham，1880）。

2窗胸萤（P.analis）一生要经过卵、幼虫、蛹和成虫4个阶段，是一种完全变态的昆虫。

成虫具有雌雄二型性，雄虫前胸背板半圆形，橙黄色，前缘部有2枚肾形透明斑，触角黑色，锯齿状，11节；鞘翅黑色；第5、6腹板有2枚带状发光器。

雌虫体橙黄色，前胸背板半圆形，前缘处肾状斑不明显；触角橙黄色，11节，锯齿状；前翅黑色呈雨滴状，后翅退化缩小；第6,7腹板两侧各有1枚点片状发光器。

发光器乳白色，发出绿色持续光。

3在山东省1年或2年完成一个世代，成虫在7月下旬至8月上旬大量发生，10月上旬为产卵高峰期，以卵或老熟幼虫越冬。

4窗胸萤卵散产或成堆，圆球型，橙黄色；幼虫夜行性，发光规律不明显，主要取食灰巴蜗牛（BradybaenaravidaBenson）和同型巴蜗牛（BradybaenasimilarisFerussac），捕食需经过搜索、捕食、清洁、静息、搜索的行为过程。

幼虫可以直接在土缝、枯枝落叶和卫生纸上化蛹，不需

要建造蛹室。

幼虫期极易受到有蜘蛛、蟾蜍、蚂蚁和一些真菌如白僵菌

（Beaveriabassiana）等的危害，蜘蛛是成虫的主要天敌。

5内饲养和实验室观察发现，蛹前期发光器为片状，雌蛹发育至中期出现成虫发光器，两种发光器并存直至羽化。

雄蛹发育至中期出现成虫发光器直至羽化。

6雌虫羽化后4-5天进行交配，雌虫具有多次交配现象，大多数雄虫在交配完后则死亡。

室温下，交配过的雌虫的寿命为14.55±3.65d，单头雌虫的产卵量为80.60±47.94粒。

雌萤不经交配也可以产卵，卵不孵化。

7窗胸萤雌雄成虫均有反射性出血现象，雌性的出血位点一般为前胸背板和触角窝，雄萤于鞘翅、前胸背板和鞘翅边缘、触角窝处有出血位点。

8窗胸萤在20℃、24℃、28℃下实验种群相关参数研究结果表明，窗胸萤在24℃下的产卵率、孵化率、存活率均较高，雌蛹的发育历期较雄蛹短，窗胸萤从卵发育到成虫平均349.5±8.15d，其卵期、幼虫期、蛹期及成虫期分别为117.22±0.9d、184.92±18.56d、12.65±1.09d和15.60±3.85d。

9野外调查发现，雄虫的化蛹时间在9月上中旬，9月下旬至10月上旬为雌虫的化蛹时期，室内饲养和实验室观察结果窗胸萤在野外的发生情况大体一致。

幼虫肠道细菌分离及鉴定

从窗胸萤的5龄幼虫中分离纯化获得10个细菌菌株，并对其菌体形态、染色反应、培养性状、生理生化性状进行了系统研究。

鉴定结果表明，这10个细菌菌株分别属于埃希氏菌属（Escherichia）、金色单胞菌属（Chryseomonas）、放线杆菌属（Actinobacillus）、摩根氏菌属（Morganella）、李斯特菌属（Listeria）、金杆菌属（Aureobacterium）、微杆菌属（Microbacterium）、地杆菌属（Terrabacter）、芽孢杆菌属（Bacillus）和黄杆菌属（Flavibacterium）。

关键词：

萤火虫；窗胸萤；生物学；发光器；肠道细菌

Abstract

Therewere2,000kindsoffireflies（Coleoptera:

Lampyridae）intheworld,widelydistributedinthetemperatezone,thetropicsandthesubtropics.Therewere76kindsoffirefliesreadedinChina,andintaiwanwereabout58species.Firefly,Littleormiddle,longandflat,softbodyandelytras,theflatpronotaloftenhidedtheheadwhichsmallandspheroidals,males’eyesbiggerthanfemales.Atthelateralsidesofabdomenventrites6-7,eachwithapairofspot-likeluminescentorgans.Theadultsallcangiveoffgreenlight.Inthispaper,thebiologycharacteristicsandthelarvaes’intestineofP.analiswerestudiedbyreseaching7kindsoffirefliesresouces,asabasisforfuturestudiesonprotectionanutilization.

Biology

1Throughinvestigatingfireflyresources,collectingfireflies′samplesinpartofShandongprovince,andidentifyingandstatisticalanalysis,7speciesbelongt-o2Subfamilys3orderswerecollected.TherewereSubfamilyluciolinaeGenusluciolaLaporte,SubfamilyLampyrinaeGenusDiaphaesMotschulskyandGenusPyrocoeliaGorham.

2P.analiswasaholometabolisminsect,experiencingegg,larvae,pupaeandadult.AdultsofP.analisweretypicallysexualdimorphism,Themalespronotumweresemicircular,yelloworange,semitransparent,apicalmarginwellreflexedandthereapairofsmallvitreousareolesatlongitudinalridge.Elytrawereverystrongandblack.Thezonaryluminescentorgansnearlyoccupyallofventrites5-6.Femaleswereyellow-orangeinthewhole,brachypterous.thePronotumwassimilartothatofmalebutwithoutvitreousareolets.Atthelateralsidesofabdomenventrites6-7,eachwithapairofspot-likeluminescentorgans，whichwerewhite,strongandflashinggreenlightpersistent.

3Therewasonegenerationinoneortwoyears.AdultswereoccurredonbeginningofJulytoearlyAugust.ThepeakoftheovipositwasonearlyOctober.P.analiswinteredbyeggsormaturelarvaes.

4Theeggsofthefemaleswerelaidsingularlyorinheaps,spheroidaldisplacementandorangeyellow.Thelarvaesarenocturnal.Larvalglowisnotrefular,inhabittingmoistgrasslandsandjunglesandmainlyfeedontwospeciesoflandsnails,Bradybaenasimilaris（Ferussac）,BradybaenaravidaandBeaveriabassiana.Thesequenceofthepreyingbehavioroflarvaewassearching,preying,cleansing,breakandsearchingagain.Larvaesdidnotneedfavorableplacesforpupalcellconstruction.Apredatorofadultfirefliesisthespider,（Benson）（Stylommatophora:

Bradybaeniidae）.

5Duringpupation,theadultlightorgandevelopedandbecamefunctional.Inaddition,thelarvallightorgancontinuedtofunctionthroughoutprepupal,pupalandteneraladultstages.

6Thematingandovipositingbehaviorwasalsoobservedinfieldandlaboratory.Eachfemalecanmateimmediatelyafteremergenceandwithseveraldifferentmalesinwholelife.Mostofmalesdiedwhentheyendofthemating.Thecompetitivebehavioramongmatingmaleswasubiquitous.Thematedandunmatedfemalescanlayeggsnormally.Thelongevityoftheformerlastedfor14.55±3.65d（n=20）,andtheaveragenumberofeggswas80.60±47.94（n=20）at24±1℃.Itisguessedthatmorphologicalandphysiologi

calfactor,whichinfluencedfemalefecundity.

7AdultsofP.analisexhibitfeflexbleedingwhentactuallystimulated.Maledischargefluidsfromalongelytralandpronotalmarginsandaroundtheanten

Nalsocket,butfemalesonlydischargefrompronotalmarginsandantennalsockets,withoutthesmallelytralbuds.

8Effectsoffourconstanttemperatures（20℃,24℃,28℃）ondevelopmentduriation,fecundityandlongevityofP.pectoraliswereinvestigated.The1ndto2ndinstarslarvaedevelopmentwell,thedevelopmentalperiod3ndto5ndinstarslarvaeat24℃wereshorterthan28℃,andthe5ndinstarslarvaealldeadat20

℃.thesurvivalrateofovipositionrate,hatchingrateandsurvivalrateat24℃werehigherat28℃,thedevelopmentduriationoffemalepupaisshorterthanthatofmalepupa.Thedevelopmentduriationfromeggstoadultswere349.5±8.15daysontheaverage,whichtheperiodofeggs,Larvars,pupasandadlutsstagewere117.22±0.9days184.92±18.56days,12.65±1.09daysand15.60±3.85daysrespectively.

9Fieldsurveythatthemalescanbefoundearlierfemaleabout15days.Malepupationinthemid-September,lateSeptembertoearlyOctoberwasthefemalepupationperiod.Thetimeoftherisinginlabrotoryandobservtionresultswereunform.

BacteriastrainsofintestineofP.analis

Tenbacteriastrainswereisolatedfromtheintestineofthe5thinstarlarvaeofPyrocoelisanalisFabricius,andwereidentifiedasEscherichia,Chryseomonas,Actinobacillus,Morganella,Listeria,Aureobacterium,Microbacterium,Terrabacter,BacillusandFlavibacteriumbasedonbacterialmodality,dyeingreaction,culturalcharacteristics,physiologicalcharacteristicsandbiochemicalreactions.

Keywords:

firefly;P.analis;biology;reflexedbleeding;luminescentorgans;Bacteriastrains

引言

1生物发光与发光生物

1.1生物发光

生物发光是由光细胞或光细胞所组成的光器官产生，生物体在神经控制下，通过细胞发生了生化反应。

在自然界中，生物发光是一种普遍的自然现象，并非生物的基本生理功能，而是生物体所特有的一种生理特性（刘流等，2003）。

根据发光方式的不同，生物的发光现象可分为三种：

①受辐射诱导的光诱导发光；②与细胞分裂和死亡、细胞癌变、细胞内和细胞间的信息传递与功能调节、生物氧化、解毒作用、光合作用等生命的不可缺少的重要过程相联系的超微弱发光；③由生物体内特殊系统发出的功能化学发光。

根据生物体不同，生物发光大致分为6类：

第Ⅰ类为细菌类（Bacteria）底物在催化循环中形成还原型核黄素磷酸盐和醛，再与荧光素和氧作用生成激发态的络合物，络合物断裂发出蓝绿色光（Abu-Soundetal.,1993；Wilson&Hasting，1998）；第Ⅱ类为萤火虫（Firefly）类。

在萤火虫的腹部内，有一个发光器（如图1A）。

发光器是一个扁平的光盘，主要由发光细胞层和反光细胞层构成。

发光细胞里面，含有荧光素和荧光素酶两种物质。

荧光素酶是发光的催化剂，在它的作用下，荧光素在细胞里的水的参与下，和通过一些微小的气管进入细胞内的氧化合而发出荧光（如图1B）。

荧火虫在脑神经系统的支配下,通过调节呼吸节律控制氧气供应,便形成时明时暗的“闪光”（Robert，1998）；第Ⅲ类为鱼类和其他节肢动物。

此类生物发光通过加氧、激发与转移而发出蓝光，如海鱼。

第Ⅳ类为腔肠动物类，包括刺胞动物（Cnicaria）和栉板动物（Ctenophores）。

这些生物可以发出不同颜色的光，并且大部分是发色光。

第Ⅴ类为鞭毛藻类，荧光素在有荧光素，酶的情况下，和氧气作用放出光子，反之亦然，只是不放出光子（Wilson&Hasting，1998）；第Ⅵ为过氧化氢体系。

通过荧光素与氧或过氧化氢物单独或同时作用后，生成超氧阴离子（自由基），然后再激发（Nakamuraetal.，1989）。

A萤火虫的发光器的构造

B荧光素酶的结构

图1萤火虫的发光原理

Fig.1Theprincipleofluminescenceoffirefly

Theillumitor’sstructureoffireflyA;ThestructureoftheluciferaseB

1.2发光生物

生物发光（bioluminescence）是自然界活体生物自身发光的现象，具有这一现象的生物称作发光生物。

自然界中具有发光生物的种类约有40-50个生物类群，分布在生物四界即原生生物界Monera、真菌界Fungi、植物界Plantae和动物界Animalia的11个门中。

发光昆虫分布于弹尾目Collembola、同翅目Homoptera、双翅目Diptera和鞘翅目Coleoptera。

这些类群在长期进化过程中演化出特殊的身体构造——发光器官（photogenicorgans或luminousorgans）。

发光器官或在雌雄两性均有,或仅发生在雌虫或不成熟的形态（幼虫或蛹期）,分布于从头部到腹部的任何部位。

发光昆虫主要集中在鞘翅目，通常将这些发光鞘翅目昆虫统称为发光甲虫（luminousbeetles）。

发光甲虫主要分布在叩甲总科Elateroidea的萤科Lampyridae、雌光萤科Rhagophthalmidae、光萤科Phengodidae和叩头虫科Elateridae。

也有的分布在叩甲总科稚萤科Drilidae，目前发光类群已移至萤科、雌光萤科或光萤科。

此外隐翅虫总科Staphylinoidea的隐翅虫科Staphylinidae也有发光种类存在。

萤科昆虫,俗称萤火虫（firefly）（狭义）,是最常见的发光甲虫,已知2000多种，分布于南极洲外的各大洲；其绝大部分总类的幼虫均可发光,而成虫则包括发光和不发光种。

萤火虫的发光器官在腹部腹面，雄性通常2节，雌性通常1节。

发光波长538~582nm。

广义的萤火虫还包括雌光萤科，雌光萤科因发光虫态限于