基于光周期线索的迁飞性害虫褐飞虱羽化昼夜节律探究

来源：环境昆虫学报杂志2025年第4期北京时间：

作者：轩辕宗缙，谢文豪，王 媛，仇 慧，李 品，黄 旭，胡 高，陈法军，万贵钧

单位：1. 南京农业大学植物保护学院 农林生物安全全国重点实验室（南京）,2. 南京农业大学三亚研究院

摘要：为明确水稻重大迁飞性害虫褐飞虱Nilaparvata lugens羽化昼夜节律对光周期的响应，建立以羽化节律为表型的生物钟机制研究方法，并为其精准防控提供时间生物学依据，本研究在自然地磁强度（45 μT）下，利用自主研制的“基于时间生物学的小型动物生物节律表型全时监测装置”，设置本地发生为害涉及的长日照导引（Entrain）光周期（14 L∶10 D，LD；同时用于其他光周期处理前的导引）、持续黑暗（Dark-Dark，DD）及持续光照（Light-Light，LL）处理，系统监测褐飞虱羽化前的5龄若虫历期、成虫羽化历时及羽化节律。结合褐飞虱相对较长的羽化历时（均值：32.80~36.48 min），建立了2 h分辨率的羽化节律分析方法。结果表明，在本研究体系下，LD、DD和LL下羽化节律符合正态分布，而随着光照的持续，在LL+2处理下羽化行为不再符合正态分布。不同光周期条件下褐飞虱羽化高峰均集中于暗期或LD导引下的暗期对应相位：LD下羽化高峰出现在Zeitgeber Time（ZT）22-24（20.91%），表现出显著的光暗转换预期行为（Anticipation behavior）；DD条件下羽化高峰提前至Circadian Time（CT）20-22（24.00%），内源自由运转（Free-running）周期τ小于24 h；LL初期表现出与LD类似的节律相位，但延长处理（LL+2）后节律完全紊乱，提示节律系统对持续光照高度敏感。此外，LD条件下不同翅型与性别的羽化高峰均集中于光期开始前2 h（ZT22-24：18.18%~25.00%）。综上，褐飞虱羽化昼夜节律受外源光周期和内源生物钟协同调控，表现出稳定而可预测的时相特征，可作为研究其生物钟机制的可靠表型，为促进揭示其迁飞时控规律及制定精准防控时机提供了有力支撑。

关键词：迁飞昆虫,褐飞虱,羽化行为,昼夜节律,光周期,生物钟,

基金资助：国家重点研发计划（2021YFD1401102）；国家自然科学基金（32172414）；江苏省自然科学基金（BK20221510）