褐飛虱和白背飛虱體內金屬元素分布及富集特性研究.pdf

1、本研究由國家高技術發(fā)展計劃(863計劃)項目“褐飛虱地理種群指紋圖譜分析及模式識別技術”(項目編號:2006AA102217)資助。本研究通過運用修正指數(shù)模型模擬褐飛虱.Nilaparvata lugens(St(a)l)和白背飛虱Sogatella furcifera(Horvá th)的體重變化過程,將褐飛虱和白背飛虱的有機體和體內內容物進行有效的區(qū)分。再通過ICP-MS技術檢測經過實驗處理后的褐飛虱和白背飛虱體內化學元素隨時間的濃

2、度變化,最后通過模型將體重變化和元素濃度變化結合,分析褐飛虱和白背飛虱體內化學元素的分布與富集特性。
　　 褐飛虱和白背飛虱均是取食水稻并具有遠距離遷飛能力的害蟲,嚴重威脅水稻生長、糧食生產。本研究目的是通過生物建模與實驗數(shù)據(jù)結合建立金屬元素富集特性研究的新方法;通過對褐飛虱和白背飛虱生物體內的化學元素分析,確定不同元素在其體內的分布和富集特性。研究結果有可能在未來的研究中為褐飛虱和白背飛虱長距離遷飛路徑的確定提供依據(jù)。本研究主

3、要結果如下:
　　 1.本實驗將供試褐飛虱和白背飛虱在實驗室中分別用超純水飼養(yǎng)24,48,96小時,并用ICP-MS技術檢測各個時期體內金屬元素濃度的變化。并利用修正指數(shù)模型表達體重變化的動態(tài)。模型將褐飛虱和白背飛虱生物體總重量假設成兩部分組成,一部分為有機體重量O,另一部分為體內內容物重量E,其內容物隨時間t的降解速度為r,模型形式為Wt=O+E(1-r)t。并對不同發(fā)育歷期的稻飛虱成蟲進行超純水飼養(yǎng)實驗,以驗證模型有效性。模

4、擬結果表明,應用該模型可有效地估計飛虱體內有機體重量和內容物重量,以及分別占總體重的比例。
　　 2.褐飛虱研究結果表明:褐飛虱體內的金屬元素可分為三種情況:生物富集效應、動態(tài)平衡和非生物富集效應。元素Na、Zn和Cd分別顯示出了明顯的富集趨勢(p值＜0.05)。這可能是這些元素的攝取量高于其排泄量,并且這些元素在生物體內以穩(wěn)定的狀態(tài)存在。九種元素如K、Mg、Ca、Fe、Cu、Ba、Sr、Ni和Sn在生物體組織內和內容物中的濃度

5、沒有很顯著的區(qū)別,以動態(tài)平衡的方式存在于體內。而Al、Mn、Rb、Pb和V,這五種元素在褐飛虱體內表現(xiàn)出顯著下降趨勢。這些元素可能主要存在于消化道或排泄系統(tǒng)中,而只有很小的一部分存在于身體其他器官。模型結果反應了褐飛虱體內金屬元素的大致分布和富集特性。
　　 3.白背飛虱研究結果表明Cu、Zn、Cd、Mn和Ca,這5種元素在白背飛虱組織內的濃度顯著高于內容物中的濃度(統(tǒng)計檢驗p＜0.05),表現(xiàn)出顯著的“富集”作用。Fe、Na、