《Scientific Reports》：Thermal variation associated stress response regulates the growth and reproductive potential of soybean looper
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为探究极端温度波动如何影响重大农业害虫大豆食心虫(SBL)的种群动态，研究人员开展了基于年龄-阶段两性生命表参数的分析，并结合抗氧化酶活性和总蛋白浓度的比较评估。研究揭示，极端温度条件显著延长了SBL的发育周期并损害其产卵性能，同时诱导的抗氧化应激响应负向调控其生长发育与种群扩张。这为预测SBL的暴发和制定可持续治理策略提供了关键科学依据。
在广袤的农田生态系统中，大豆食心虫是一种全球性的、极具破坏力的害虫，严重威胁大豆等多种重要经济作物的产量与安全。尽管温度是影响害虫生长与发育的关键环境因子，但关于温度波动，特别是极端温度变化，如何具体调控大豆食心虫种群动态的深层机制，目前人们仍知之甚少。这一认知空白，直接制约了我们精准预测其种群暴发与扩散的能力，从而影响了农业害虫管理策略的时效性与有效性。因此，揭示温度胁迫下大豆食心虫的生理响应与种群变化规律，不仅具有重要的理论价值，更是发展高效、可持续害虫管理技术的迫切需求。
为了回答上述问题，一项发表在《Scientific Reports》上的研究应运而生。该研究系统地评估了不同温度条件下大豆食心虫的生物学表现与生理状态，旨在阐明温度波动对其种群增长的调控作用。研究人员主要运用了以下几项关键技术方法：首先，他们采用了年龄-阶段两性生命表方法，这是一种能够同时考虑昆虫不同发育阶段（年龄）和性别差异的精细种群统计工具，用于量化不同温度处理下大豆食心虫的完整生命史参数。其次，为了探究温度胁迫引发的生理应激水平，研究团队对大豆食心虫幼虫样本进行了比较分析，测定了关键的抗氧化酶（如过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)等）活性以及总蛋白浓度，以评估其氧化应激状态。这些方法共同构成了连接环境胁迫、个体生理响应与种群动态的桥梁。
研究结果
生命表参数分析
通过年龄-阶段两性生命表分析，研究人员发现，与适宜温度条件相比，在极端（或持续异常）的温度条件下，大豆食心虫的各个发育阶段（如卵期、幼虫期、蛹期）的持续时间均出现显著延长。同时，成虫的生殖表现，包括产卵前期、产卵期以及单雌产卵量，均受到不利影响。这表明极端温度作为一种环境压力，直接延缓了害虫的个体发育进程，并削弱了其繁殖能力。
抗氧化应激响应
对幼虫的生理指标分析显示，经历温度胁迫的大豆食心虫个体，其体内多种抗氧化酶的活性显著升高，同时总蛋白浓度也发生了变化。这种抗氧化水平的提升是生物体应对环境压力（如热激或冷激）产生的氧化损伤时的一种典型应激反应。研究指出，这种升高的抗氧化应激水平与观察到的生长发育迟缓存在关联，暗示过度的生理应激消耗了原本用于生长和繁殖的能量资源。
种群数量模拟预测
基于上述生命表数据，研究人员进行了为期80天的种群数量模拟投影。模拟结果清晰地表明，在经历极端温度事件的情景下，大豆食心虫的种群总数（包括所有虫态）将显著低于在适宜温度条件下的种群数量。这从种群生态学层面定量证实了极端温度对大豆食心虫种群增长的抑制作用。
结论与意义
本研究的结论综合指出，极端温度胁迫对大豆食心虫的生长、发育和种群进程产生了多方面的负面影响。在个体水平上，它通过延长发育周期和降低繁殖力来减少个体适合度；在生理水平上，它引发了显著的抗氧化应激响应，这可能通过能量分配权衡进一步制约生长发育；最终在种群水平上，这些效应共同导致了种群增长潜力的下降。这一系列发现具有重要的理论与实践意义。在理论上，它深化了我们对温度这一关键非生物因子调控害虫种群动态机制的理解，特别是将生理应激响应与种群生态参数进行了有效关联。在实践上，该研究为农业气象与害虫预测预警提供了新的科学依据。通过将极端温度事件纳入害虫发生预测模型，可以更精准地预估大豆食心虫的暴发风险与扩散趋势，从而指导农户和植保部门在最关键的时期采取防控措施。最终，这有助于发展出更具针对性、环境友好且经济高效的害虫综合治理策略，服务于农业生产的可持续发展。
