畢業(yè)論文云南大學低濃度Bt毒素對甜菜夜蛾飛行力及抗熱性的影響

低濃度Bt毒素對甜菜夜蛾飛行力及抗熱性的影響本論文系統(tǒng)研究了甜菜夜蛾(SpodopteraexiguaHübner)數(shù)輩之間通過攝取人工蛋白具體的指殺蟲蛋白之后的起飛狀況、飛行能量動態(tài)變化、抗熱能力以及飛行肌超微結構的變化，以探尋低濃度Bt毒素對甜菜夜蛾飛行能力及抗熱性的影響，確確實實做到了提供環(huán)境質量標準為保障抗蟲棉商業(yè)化種做出參考同時還對于甜菜夜蛾在Bt作物中的繁殖狀況提供研究動力，依據(jù)實際分析結果如下：1低濃度Bt毒素的刺激對甜菜夜蛾飛翔力的影響1.1取食不同濃度Cry1Ac對甜菜夜蛾雌蛾飛行能力的影響結果表明，甜菜夜蛾雌蛾的飛行能力隨著Bt濃度的升高有增強的趨勢，但沒有顯著差異；并且不是從一開始就呈現(xiàn)對飛行力的促進趨勢，而是有一個敏感、初步適應、累積效應最后適應的過程。對于已產(chǎn)卵雌蛾，在F4代就出現(xiàn)了隨著Bt濃度升高而增強的趨勢，而未產(chǎn)卵雌蛾在F5代才開始出現(xiàn)，相對于已產(chǎn)卵雌蛾較晚。1.2數(shù)輩甜菜夜蛾社區(qū)低濃度殺蟲蛋白成長后的起飛能力變化隨著飼料中Cry1Ac殺蟲蛋白濃度的增加，甜菜夜蛾已產(chǎn)卵雌蛾飛行力最強的世代逐漸后移，從取食CK和Bt5飼料的在F1和F3代最強到取食Bt10和Bt20飼料的在F4代飛行能力最強；而未交配雌蛾有較強飛行能力的世代大都集中在F2代和F3代。1.3同一世代取食同一濃度飼料，已產(chǎn)卵和未產(chǎn)卵對甜菜夜蛾雌蛾飛行力的影響在其它條件相同的情況下，未交配甜菜夜蛾雌蛾和已產(chǎn)卵雌蛾飛行的平均速度、飛行時間和飛行距離基本沒有顯著差異。2低濃度Bt毒素刺激后甜菜夜蛾飛行能量的變化取食不同濃度Bt毒素的甜菜夜蛾已產(chǎn)卵雌蛾體內(nèi)的糖原和甘油酯含量沒有顯著差異，其飛行時的能量動態(tài)變化與其飛行能力的變化是相符合的，并且對于已產(chǎn)卵雌蛾，也是在F4代開始出現(xiàn)蟲體內(nèi)糖原和甘油酯含量隨著Bt毒素的濃度逐漸下降的趨勢，而未產(chǎn)卵雌蛾仍然是在F5代才開始出現(xiàn)此趨勢，相比已產(chǎn)卵雌蛾較晚。這與第一章甜菜夜蛾飛行能力的趨勢相同。3低濃度Bt毒素刺激后對甜菜夜蛾抗高溫能力的影響3.1取食不同濃度的甜菜夜蛾在同一溫度下各齡期的時間一定濃度的Bt毒素有適當?shù)脑黾犹鸩艘苟昕剐浴⒓涌焯鸩艘苟暌苟暧紫x生長的的作用。在28℃、31℃、34℃和37℃的溫度處理下，甜菜夜蛾各齡期的天數(shù)基本呈現(xiàn)隨Bt濃度升高而縮短的趨勢，但并未達到顯著水平，除了28℃處理下，取食Bt10和Bt20人工飼料的甜菜夜蛾1L幼蟲的天數(shù)顯著下降。3.2不同溫度下取食相同飼料的甜菜夜蛾幼蟲各齡期的時間在一定的溫度范圍內(nèi)，甜菜夜蛾各齡期的天數(shù)隨著溫度的升高而減少，當溫度過高時，天數(shù)便會延長。這說明，適宜的溫度溫度對甜菜夜蛾的生長發(fā)育有促進的作用。在28℃到34℃范圍內(nèi)，取食含有不同濃度Cry1Ac人工飼料的甜菜夜蛾各個齡期的天數(shù)基本都是隨著溫度的升高而減少，當溫度達到37℃時，天數(shù)增加。3.3不同濃度Bt毒素刺激后的甜菜夜蛾幼蟲體內(nèi)HSP90的表達低濃度的Bt毒素能夠促進HSP90基因的合成，增強甜菜夜蛾的抗熱能力。甜菜夜蛾2L、4L和5L幼蟲取食含不同濃度Bt毒素的人工飼料后，體內(nèi)的HSP90基因隨著濃度的升高，其中，在每個溫度下，取食不同濃度的Bt飼料的4L和5L幼蟲體內(nèi)的HSP90基因的表達量較為平均；而在任一溫度下，取食Bt10的人工飼料的甜菜夜蛾3L幼蟲體內(nèi)的HSP90基因表達量相對高于其他的濃度，但沒有達到顯著水平。4低濃度Bt毒素刺激后甜菜夜蛾飛行肌超微結構的變化4.1取食不同濃度Bt毒素對甜菜夜蛾飛行肌肌原纖維直徑的影響甜菜夜蛾幼蟲取食不同濃度的Bt毒素后羽化的成蟲飛行肌肌原纖維直徑隨著Bt毒素濃度的升高而增加。取食Bt10和Bt20與取食CK和Bt5的甜菜夜蛾飛行肌纖維直徑相比差異極顯著4.2取食不同濃度Bt毒素對甜菜夜蛾飛行肌肌節(jié)長度的影響隨著Bt濃度的升高，取食不同濃度Bt毒素的甜菜夜蛾飛行肌肌節(jié)長度有增加的趨勢，但并未達到顯著水平。關鍵詞：甜菜夜蛾Cry1Ac殺蟲蛋白飛行能力能量動態(tài)HSP90飛行肌超威結構文獻綜述1甜菜夜蛾的發(fā)生與危害甜菜夜蛾(SpodopteraexiguaHübner)屬鱗翅目夜蛾科，也叫做貪夜蛾，玉米夜蛾等，是一種間歇性、多食性及遠距離遷飛性農(nóng)業(yè)害蟲。原產(chǎn)于亞洲南部，根據(jù)最新研究，當前這種甜菜夜蛾主要集中于溫帶地區(qū)，主要是由于溫帶氣候溫和，比較適合動物繁衍。同時溫帶地區(qū)作物種類繁多，為甜菜夜蛾提供了豐富的食源。但是事實上當前甜菜夜蛾的食物不再單一，并且集中多區(qū)域。19世紀80年代，甜菜夜蛾開始在美國夏威夷出現(xiàn)，從那以后，美國各地陸續(xù)地出現(xiàn)其蹤影，在不到50年的時間內(nèi)，該蟲幾乎擴散到了整個美國，并不斷向南擴展。甜菜夜蛾經(jīng)過20多年的擴散，它們分布危害的范圍越來越廣。英國在1972年的時候曾經(jīng)對甜菜夜蛾的世界分布做過描述，從歐洲到亞洲和北美的北緯57°以南，甚至整個非洲和澳大利亞都可以看到它們的身影，對此報道很少的值有南美。從上個世紀80年代中后期起，甜菜夜蛾就在我國不斷擴散而且危害越來越嚴重。據(jù)統(tǒng)計，甜菜夜蛾在我國20多個省市都有發(fā)生和危害。甜菜夜蛾在皖東地區(qū)多種作物上為害，如蔬菜、棉花、花生、豆類等，逐漸發(fā)展為重要害蟲。九十年代后，甜菜夜蛾在山東省發(fā)生逐年加重，尤其是在1996年和1997年，部分地市暴發(fā)成災。其在山東地區(qū)主要為害大白菜、油菜、大蔥、甘藍等蔬菜。以及大豆、玉米、棉花等農(nóng)作物，百株蟲量為幾十頭至幾百頭，嚴重影響了蔬菜及農(nóng)作物的品質和產(chǎn)量，成為山東地區(qū)蔬菜及農(nóng)作物上的重要害蟲之一。1999年甜菜夜蛾在河南省大暴發(fā)，2003~2006年發(fā)生情況基本穩(wěn)定，但每年都會在局部地區(qū)的部分作物田偏重發(fā)生。如2001年商丘市永城白菜田、2003年駐馬店市西平縣黃瓜田，蟲田率均為100%；2005年焦作市孟州、2006年南陽市新野、2007年焦作市百株蟲量可達上百頭。2007年開始，甜菜夜蛾的發(fā)生有逐年加重的趨勢。從2008年到2010年，甜菜夜蛾在南陽市大發(fā)生，宛城區(qū)和新野的最高百株蟲量從280頭升至1000余頭甚至2000余頭。2甜菜夜蛾在棉花上的危害棉花（GossypiumhirsutumL.）是重要的經(jīng)濟和纖維作物，在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位。2001年，甜菜夜蛾在安徽東部的棉花上大暴發(fā)，連續(xù)三代嚴重危害，所有棉株無一幸免，百株蟲量高達600~800頭，最高甚至有2000頭，造成田塊嚴重減產(chǎn)。1992年，江蘇省姜堰市的棉花上開始出現(xiàn)甜菜夜蛾，從那以后該蟲的發(fā)生與危害一年比一年嚴重，1995年和1996年均大暴發(fā)，三、四代百株蟲量嚴重的田塊可達1000頭。甜菜夜蛾在江蘇沿海地區(qū)原本并不是主要害蟲，僅為偶發(fā)性害蟲，危害程度并不嚴重；然而從2001年開始，每六個世代中，就有三個世代重發(fā)生，一個世代局部重發(fā)生，兩個世代輕發(fā)生，暴發(fā)頻率急劇上升，危害愈加嚴重。在甜菜夜蛾大發(fā)生的年份，所有棉株全部受害，百株蟲量高至300余頭，。在2002年以前，該蟲曾在江蘇鹽城射陽縣內(nèi)局部地區(qū)大發(fā)生，而2004年以后則呈常發(fā)或暴發(fā)態(tài)勢，發(fā)生較重的東部棉區(qū)導致棉苗成片死亡甚至絕產(chǎn)，對當?shù)孛藁ǖ陌踩a(chǎn)構成了嚴重的威脅。3Bt殺蟲蛋白及其研究進展化學農(nóng)藥的廣泛使用，不僅危及天敵的生存，也使得不少害蟲對化學農(nóng)藥產(chǎn)生了抗性；并且由于農(nóng)藥污染以及其毒性在植物體內(nèi)的積累，危害人類和其他動物的健康，使用化學農(nóng)藥控制蟲害的方法在生產(chǎn)上的應用受到了一定的限制。20世紀80年代起，抗蟲植物基因工程的不斷深入，為控制蟲害提供了新的途徑。目前，主要有三條技術途徑用于培育轉基因植物：一是將從微生物中分離出來的抗蟲基因導入植株，如蘇云金芽孢桿菌（Bacillustuuringiensis,Bt）蛋白基因，這也是迄今為止，國內(nèi)研究最多、運用最廣泛的；另外兩個便是導入動物來源的毒素基因和植物來源的抗蟲物質基因。蘇云金芽孢桿菌是一種革蘭氏陽性菌，在芽孢形成過程中產(chǎn)生的大量伴孢晶體，可毒殺鱗翅目、雙翅目、鞘翅目昆蟲，事實證明這種伴孢晶體完全可以稱作是昆蟲的克星，因而獲得殺蟲晶體蛋白的美譽。昆蟲取食Bt毒素后，其進入昆蟲中腸，中腸消化酶可以降解Bt毒素，使其變成具有毒性的多肽，然后結合到敏感中腸上表皮細胞表面的特異性受體上。伴孢晶體蛋白與受體具有一定的親和性，多肽的毒性大小便是由這個親和性制約的，同時這兩者之間存在正比例關系，但是當殺蟲的蛋白作用于毒素中時，此時毒素就會傳播到整個受精體中，導致細胞膜產(chǎn)生穿孔，破壞細胞膜滲透平衡，引起細胞裂解，最后導致細胞死亡。但是對于植物、人類、哺乳動物、非靶標昆蟲等沒有影響。3.1轉基因棉花的研究與推廣最早被轉入Bt蛋白的植物是抗煙草天蛾（Mandueaasaexta）的煙草，在1987年，比利時Montagu實驗室、美國Agracetus公司和Agrigenefic公司均獨立獲得第一代轉基因煙草。對于抗蟲棉方面的研究，美國起步較早。Agracetus公司利用Bt殺蟲蛋白培育抗蟲棉，并且在1987年第一次報道了相關內(nèi)容，這使美國成為第一個擁有轉基因抗蟲棉知識產(chǎn)權的國家。1990年~1994年間，澳大利亞、印度等國也在次領域投巨資開展研究。1996年美國種植轉基因抗蟲棉的面積達六十多萬公頃，占其國內(nèi)棉花種植面積的13%。我國在Bt轉基因抗蟲棉方面的研究開展較晚。20世紀90年代，我國內(nèi)地棉區(qū)棉鈴蟲連年大爆發(fā)，造成巨大的經(jīng)濟損失；并且由于化學農(nóng)藥是過量使用造成嚴重的環(huán)境污染以及人畜中毒死亡事故。棉鈴蟲問題引起國家重視，同時國際上植物基因工程技術的日趨成熟，為解決棉鈴蟲問題提供了契機和途徑。我國在1991年以前，使用Bt殺蟲蛋白的變種B.t.kurstakiHD-1作為菌劑，對棉鈴蟲和紅鈴蟲的毒殺效果顯著，同時另一變種B.t.aizawai7-29也是對鱗翅目幼蟲具有高效毒殺作用的優(yōu)良菌株。于是，謝道昕等人通過花粉管導入法將這兩個變種導入我國棉花品種，我國擁有了轉Bt基因的棉花，為獲得抗棉（紅）鈴蟲的優(yōu)良品種資源和發(fā)展棉花基因工程抗蟲育種的新途徑提供了科學基礎。1992年中國農(nóng)科院生物技術研究所郭三堆等于二十世紀末的時候研制出Bt基因。是我國躋身于世界的前列，同時創(chuàng)造了我國是擁有Bt基因自主知識產(chǎn)權的國家。1997年，我國正式批準轉基因抗蟲棉的商業(yè)化生產(chǎn)，1998年，河北省首先種植轉基因棉花，1999年以后，轉基因棉種植面積迅速擴大，于二十一世紀初的時候，我國開始在不同地點擴大棉種植，但是棉種的來源還集中國外隨著我國科學技術的進步轉基因技術開始成熟。所以我國的棉品種之不僅在數(shù)量還是在質量上都得到了提高，甚至在未來的三年中我國對于面品種的種植躋身世界之首。2009年中國轉基因棉花的種植面積已高達棉花種植總面積的90%。抗蟲棉的推廣有效控制了棉鈴蟲的爆發(fā)危害，也減少了化學農(nóng)藥的噴水量，帶來了巨大的經(jīng)濟收益。3.2Bt殺蟲蛋白對甜菜夜蛾的影響3.2.1甜菜夜蛾對Bt殺蟲蛋白的抗性如今，在田間和實驗室研究中已發(fā)現(xiàn)有很多昆蟲對Bt殺蟲蛋白產(chǎn)生了抗性。如雙翅目——五帶淡色庫蚊（Culexquinquefasciatus）(1983)等；鱗翅目——甜菜夜蛾、印度谷螟（Plodiainterpunctella）(1985)等；鞘翅目——黑楊葉甲（Chrysomelascripta）等。陳建等研究表明，甜菜夜蛾初孵幼蟲在取食含不同濃度Cry1Ac飼料一周的變化情況發(fā)現(xiàn)，當甜菜夜蛾攝取的毒素越多，并且隨著時間的累積其死亡的數(shù)量就會逐天增加，然而在攝食6天后甜菜夜蛾的半致死濃度（LC50）為292μg/g。而在1990年，國外Moar等便測得甜菜夜蛾的LC50甚至大于500μg/ml。所以，甜菜夜蛾確實是對Cry1Ac低敏感型鱗翅目夜蛾科昆蟲。薛明等研究發(fā)現(xiàn)，取食了Bt殺蟲蛋白的甜菜夜蛾對藥劑的敏感性降低，是因為Bt殺蟲蛋白對甜菜夜蛾體內(nèi)的乙酰膽堿酯酶(ACHE)和某些代謝酶有明顯誘惑作用，。所以Bt殺蟲蛋白實際取得的殺蟲效果并不樂觀，作用還是非常微小的，并且殺蟲的時間上處于長期效應，影響甜菜夜蛾的生長發(fā)育和繁殖。3.2.2Bt殺蟲蛋白對甜菜夜蛾生長發(fā)育的影響甜菜夜蛾幼蟲在經(jīng)過過攝食Bt棉以后，這種幼蟲的成長相比較攝食其他食物的幼蟲來說壽命會增加一周以上，甚至在年齡上也有不同幅度的增加，但是可喜的是這種蟲在死亡數(shù)量上會增加，并且在生殖能力上也會下降。甜菜夜蛾低齡幼蟲取食含不同濃度Cry1Ac殺蟲蛋白的飼料6天內(nèi)，與不添加人工蛋白殺蟲飼料的幼蟲對比，事實證明，幼蟲的素質降低、壽命縮短、繁衍力下降。成蟲產(chǎn)卵前期顯著延長。而連續(xù)三代取食含低濃度Cry1Ac飼料的甜菜夜蛾，雌蛾產(chǎn)卵期受到的影響逐漸顯現(xiàn)，而幼蟲歷期、蛹期、雌蛾產(chǎn)卵量等指標受到的影響逐漸弱化，表明甜菜夜蛾能夠較快較好的適應低濃度殺蟲蛋白的飼料。而連續(xù)7天取食高濃度Cry1Ac飼料的甜菜夜蛾，除了幼蟲發(fā)育歷期顯著增加，成蟲體重下降，同時長大后的甜菜夜蛾會顯現(xiàn)出繁衍發(fā)育退化，但對成蟲其它生殖指標沒有顯著影響。4甜菜夜蛾的遷飛遷飛是指昆蟲從一個生境到另一個生境的飛行，因而距離可能很遠。遷飛是昆蟲的特化行為，使昆蟲從一個居住地到達另一個居住地，有明顯的方向性。昆蟲之所以進行季節(jié)性的遷移，主要的原因就是基于生存和繁衍后代的需要，但是事實證明，昆蟲的遷移帶來的不僅僅是農(nóng)業(yè)災害，還有就是生態(tài)的破壞。前有報道過，甜菜夜蛾是鱗翅目夜蛾科遷飛距離最遠的昆蟲之一，其連續(xù)飛行距離最遠可達3500km（江幸福等，2012）。在歐洲，甜菜夜蛾在44°N以北是不能越冬的，1930年，英國開始系統(tǒng)地研究了甜菜夜蛾的飛行區(qū)域和時間范圍。其中集中在時間上的表現(xiàn)就是二十世紀中葉之前那段時間，但是基于對英國的數(shù)據(jù)分析可以看出，大不列顛群島的甜菜夜蛾來源有兩個地方：早期即2~4月的幾乎所有的甜菜夜蛾都是來自非洲這種熱帶地區(qū)的，同時隨后的季節(jié)里甜菜夜蛾的飛來方向同時集中于從比較冷飛翔比較熱的區(qū)域，主要目的就是適應生存需要。但是在二十世紀中葉的時候，從許多遙遠的島嶼飛來為數(shù)眾多的甜菜夜蛾，Mikkola就開始進行猜想，是不是甜菜夜蛾已經(jīng)開始遠距離遷移，并且能夠觀察到甜菜夜蛾遷飛現(xiàn)象的地區(qū)還有北歐的挪威、瑞士、荷蘭等地。于是在后來的研究中就出現(xiàn)了甜菜夜蛾長距離飛行的論斷，由此證明了甜菜夜蛾存在長距離飛行的行為。4.1甜菜夜蛾飛行的能量來源根據(jù)昆蟲飛行時消耗能量的不同，可以將昆蟲分為三類：碳水化合物利用型，如紅頭麗蠅(Calliphoraerythrocephala)及大多數(shù)雙翅類昆蟲；脂肪利用型如小柏天蛾(Philosamiacynthia)等；還有混合利用型如東亞飛蝗(Locustamigratoria)。李克斌等人試驗證明，甜菜夜蛾飛行能力最強的蛾齡是在2日齡，并且甜菜夜蛾飛行時能源物質量的變化與其飛行能力的變化是一致的。試驗測定，從初羽化到2日齡甜菜夜蛾體內(nèi)甘油酯和糖原含量積累急劇升高，而能源的儲備則是昆蟲飛行的物質基礎。所以甜菜夜蛾的飛行既能利用甘油酯也能利用糖類作為能量來源，但消耗的糖原的絕對含量比甘油酯低一個數(shù)量級，而且在相同的重量下，糖類所含的能量遠遠不及酯類，所以，甜菜夜蛾屬于混合利用型，但甘油酯在甜菜夜蛾遠距離飛行過程中起主要作用。4.2Bt毒素對甜菜夜蛾飛行能力的影響昆蟲的飛行能力用飛行距離（km）、飛行時間（h）和飛行速度（km/h）來表示。在對粘蟲幼蟲饑餓試驗中發(fā)現(xiàn)，在飛行時間方面，周期性饑餓的成蟲飛行時間最長，突發(fā)性一次缺食羽化的成蟲較短。在飛行距離方面，不同處理間差異顯著，幼蟲周期性饑餓后，羽化的成蟲在飛行距離平均值上較高，突發(fā)性饑餓的較低。棉鈴蟲取食不同寄主植物后羽化的成蟲，在最大飛行速度上差異不顯著；寄主植物為棉花和玉米的棉鈴蟲，其飛行能力較強；取食不同寄主植物羽化的棉鈴蟲在飛行時間上有顯著差異。因此，幼蟲期食物對昆蟲的飛行能力具有較大影響。4.2.1不同濃度Cry1Ac對甜菜夜蛾雌蛾飛行能力的影響我們對昆蟲在幼蟲時期的取食進行了研究，當Cry1Ac殺蟲蛋白濃度在0、20、50、150、200μg/g的時候，對昆蟲的飛行能力影響是相當有限的，但濃度高的時候就不同了。尤其在25μg/g和50μg/g的濃度下，對甜菜夜蛾的影響是非常小的，但是在所有測試個體中，至少有33.3%的個體飛行距離超過40km，56.4%的個體飛行時間超過8h，40%以上個體的飛行速度超過4km/h。在50μg/g時飛行距離和飛行時間均達到最大，飛行距離較對照超過將近6公里。當濃度升高達到100μg/g甚至200μg/g時，雌蛾的飛行距離、飛行時間和飛行速度較對照顯著下降。飛行距離超過40km的僅有10%左右的個體，飛行時間超過8h的僅有35%左右的個體，飛行速度超過4km/h的僅有20%不到的個體29。從上面可以得出，在Cry1Ac濃度適合的話，就會對昆蟲是有益處的，而且會增強昆蟲的遷飛能力，但是如果Cry1Ac濃度不適合的話就會對昆蟲造成很大的影響。4.2.2不同濃度Cry1Ac對甜菜夜蛾雄蛾飛行能力的影響在25μg/g和50μg/g的濃度下，雄蛾的飛行能力并非與雌蛾一樣有增加趨勢，而是開始緩慢減少，但較對照沒有顯著差異。在濃度達到100的時候就會造成很嚴重的影響，雄蛾平均飛行距離與對照相差達將近20km；飛行時間僅為對照的一半。這表明高濃度的Cry1Ac殺蟲蛋白對雄蛾飛行能力亦有顯著的抑制作用。因此，對于Cry1Ac殺蟲蛋白濃度不同的飼料，會對昆蟲的飛行能力有著不同的一直作用。甜菜夜蛾幼蟲取食的飼料如果含Cry1Ac濃度較低的話，就不會對昆蟲的飛行能力造成抑制，而且會有一定的促成作用，使得昆蟲的飛行能力得到加強，使得昆蟲遷飛能力得到增加。在該種因素下使得昆蟲的飛行能力強得到非常大的提高，使得昆蟲適應環(huán)境并且成功逃脫。這種現(xiàn)象說明了一個道理，飼料中如果Bt殺蟲蛋白含量合適的話，不但不會減小昆蟲的飛行肌能力，而且會加強昆蟲的飛行肌能力，但如果濃度進一步增加的話，就會使得昆蟲飛行肌飛行能力大大下降，進而使得昆蟲擁有抗體型的功能。5昆蟲的飛行肌5.1昆蟲飛行肌超微結構作物無脊椎動物中唯一有翅的一類，昆蟲獨有的肌肉類型是飛行肌。不同種類的昆蟲飛行能力也是不一樣的，但飛行肌的微觀結構卻是相似的：肌纖維是飛行肌非常重要的成分，它還叫做纖維狀細胞，在纖維狀細胞里面包含了大量的功能細胞器肌原纖維、巨大的線粒體、肌質網(wǎng)和橫管等。線粒體在肌原纖維間排列整齊，為肌原纖維的收縮提供ATP。肌原纖維在顯微鏡下出現(xiàn)明暗相間的帶狀構造，有薄膜貫穿在明亮帶中部，相鄰薄膜之間的部分構成肌節(jié)，肌細胞收縮的基本單位便是肌節(jié)。肌原纖維由粗細兩種肌絲構成，沿著肌纖維的長軸按規(guī)則的空間布局互相穿插平行排列。粗肌絲主要包括了肌球蛋白，細肌絲主要包括了肌動蛋白。而肌原纖維直徑，肌節(jié)長度，線粒體占肌纖維的體積比直接關系到飛行肌的強度和韌性，以及飛行時的能源供給。Huxley和Hanxon兩位學者對肌絲滑動模型進行了提出，在該模型中是對肌肉進行收縮來飛行的，肌球蛋白橫橋鍵角的改變是肌絲滑動的動力。這個模型說明了肌節(jié)如何有效的把肌球蛋白分子的運動轉化成肉眼可見的肌肉纖維的伸縮。5.1.1昆蟲飛行肌的種類飛行肌是昆蟲體內(nèi)重要的組織和飛行動力來源，每種昆蟲擁有不同類型的肌肉，在肌肉類型中分為直接飛行肌和間接飛行肌，這兩種肌肉組成了昆蟲飛行肌。這兩種飛行肌具有不同的特點，他們的作用方式是不同的，間接飛行肌是在背腹板上的，它包括了背縱肌和背腹肌。直接飛行肌是和翅連接起來的。5.1.2昆蟲飛行肌的結構特點很多昆蟲都具有飛行能力，這點能力是和飛行肌結構有關的，因此再對昆蟲進行研究時可以通過飛行肌來進行，通過研究可以發(fā)現(xiàn)黏蟲[Mythimnaseparate(Walker)]和小地老虎[Agrotisypsilon(rottom)]的飛行能力比煙草天蛾（Manducasexta）、柞蠶(Antheraeapernyi)的強，很多學者對昆蟲進行了研究，通過實地研究發(fā)現(xiàn)，昆蟲的飛行肌具有一定的特性，其粗細肌絲成一定的形狀，并且具有一定的比例，這種結構具有很好的特性，他在收縮方面能力很強，這些并不是所有昆蟲都具有的，這些特性只有飛行能力強的昆蟲才具有。與同為鱗翅目夜蛾科的黏蟲相比，甜菜夜蛾遷飛距離較遠，飛行能力較強，其飛行肌的粗細肌絲相間排列比例是否也為3:1，還有待做超微結構的觀察。5.2影響飛行肌超微結構的因素5.2.1農(nóng)藥對昆蟲飛行肌超微結構的影響有研究證明，有的農(nóng)藥對褐飛虱（Nilaparvatalugens(Stal)）的飛行具有促進作用，但其機制是什么呢？用40ppm三唑磷和50ppm氯蟲苯甲酰胺分別處理羽化了1天、2天和3天的長翅褐飛虱雌蛾后，萬冬菊利用透射電鏡觀察分析了它們飛行肌的超微結構。羽化1天和2天的褐飛虱雌蛾經(jīng)40ppm三唑磷處理后，其肌原纖維直徑都顯著高于未處理的；羽化2天和3天的處理后的褐飛虱，肌節(jié)長度顯著高于未處理的；羽化1d和2d三唑磷40ppm處理后的褐飛虱，其飛行肌內(nèi)的線粒體所占體積比顯著高于對照。這些結果表明40ppm三唑磷會對褐飛虱飛行肌超微結構產(chǎn)生一定的影響，增強飛行肌的收縮能力，從而使其飛行能力增強。而50ppm氯蟲苯甲酰胺處理后的褐飛虱雌蛾，在這幾個方面與未處理的相比均沒有顯著差異。5.2.2饑餓和交配對昆蟲飛行肌超微結構的影響王偉等為探討交配行為和饑餓對小地老虎飛行肌發(fā)育的影響，通過電子顯微鏡對雌蛾飛行肌的肌原纖維、線粒體結構進行觀察。在交配行為方面，不同年齡的昆蟲會存在不同的肌原纖維直徑，在該方面七、十、十三日齡的昆蟲的含量會相對較低，并且交配的雌蟲其線粒體體積分數(shù)從4日齡開始明顯減小。在饑餓情況下，4日齡的小地老虎雌蛾肌原纖維直徑、肌節(jié)長度和肌原纖維體積顯著小于對照（取食）；7日齡的小地老虎雌蛾僅在肌原纖維直徑上顯著大于同日齡對照；10日齡的小地老虎雌蛾肌纖維體積分數(shù)和線粒體體積分數(shù)小于對照，但肌節(jié)長度卻顯著大于后者。這說明，交配對小地老虎的飛行肌會起到促進的作用；小地老虎的飛行肌發(fā)生降解是在4日齡后，饑餓對其飛行肌前期發(fā)育和中期降解有抑制作用，卻其末期肌原纖維的分解有促進作用。5.2.3苦皮藤素Ⅳ對昆蟲飛行肌超微結構的影響苦皮藤素Ⅳ是從殺蟲植物苦皮藤（CelustrusangulatusMax）根皮中分離的，對昆蟲具有麻醉作用的二氫沉香呋喃類化合物。昆蟲食用后，蟲體癱軟、麻痹，對外界刺激無反應。廉喜紅等通過在透射電子顯微鏡下觀察粘蟲成蟲飛行肌胸背縱肌發(fā)現(xiàn)，苦皮藤素Ⅳ對試蟲的作用，先是翅膀略有顫動，然后便是麻痹狀態(tài)。電鏡觀察表明，粘蟲成蟲在經(jīng)過苦皮藤素Ⅳ處理后，飛行肌肌膜局部損傷脫落，肌原纖維與線粒體之間間隙增大，肌質網(wǎng)與線粒體分離，肌絲斷裂，排列紊亂，部分肌纖絲消失，線粒體腫脹、崩裂、嵴斷裂。而為處理的對照成蟲則肌膜完好，肌節(jié)、肌原纖維、線粒體排列規(guī)則整齊，線粒體結構完好，嵴清晰，并和肌原纖維緊密接觸。6昆蟲的熱激蛋白在相同的高溫下，對溫度變化敏感的昆蟲會死亡，因為溫度稍有改變其機體就會受到嚴重的損傷；而能夠耐受較高溫度的昆蟲便能夠繼續(xù)生存，并且即使環(huán)境溫度高于其生長溫度較多也沒有關系。因此，影響昆蟲生命活動的重要因素之一便是生活環(huán)境的溫度。研究表明，遺傳基礎對昆蟲的熱脅迫耐受能力起到很大的作用，昆蟲會為了適應環(huán)境而做出一定的進化，昆蟲在進行進化的時候是通過生理和生化策略來進行的。很多昆蟲會在不同的環(huán)境下產(chǎn)生不同的反映看，比如在不同的溫度下會產(chǎn)生不同的細胞膜，進而適應環(huán)境的變化，而另外一些昆蟲則通過誘導表達熱激蛋白或者補償性表達某些關鍵酶的同工酶或異形酶等來提高抗高溫能力。熱激蛋白是一類蛋白質，是生物進化中最保守的蛋白家族之一。熱激蛋白是生物面對高溫等逆境時進行自我保護時產(chǎn)生或含量增多的一類蛋白質，在昆蟲的環(huán)境適應和進化過程中發(fā)揮重要作用，可以提高生物耐熱性和保護生物使其免