青楊脊虎天牛幼蟲(chóng)齡期的劃分1)

潘龍 李玨聞 駱有慶

(森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，北京，100083)

青楊脊虎天牛幼蟲(chóng)齡期的劃分1)

潘龍 李玨聞 駱有慶

(森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，北京，100083)

通過(guò)田間取樣收集了青楊脊虎天牛(Xylotrechusrusticus)幼蟲(chóng)，并根據(jù)6項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)(頭殼寬、前胸背板寬、觸角間距、上顎寬、體長(zhǎng)、體寬)的頻次分布結(jié)果初步確定齡期，然后運(yùn)用Crosby生長(zhǎng)法則和線性回歸進(jìn)行驗(yàn)證分析。結(jié)果表明：青楊脊虎天牛幼蟲(chóng)可分為13齡，除體寬不宜用于區(qū)分齡期外，其它5項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)均可用于分齡，其中前胸背板寬與蟲(chóng)齡的擬合度最高為最佳分齡指標(biāo)，回歸方程為y=0.062e2.399x(p<0.001，R2=0.989)。此外，根據(jù)各齡期幼蟲(chóng)體寬、體長(zhǎng)的平均值制作了相應(yīng)齡期幼蟲(chóng)等比例背面觀手繪圖。

青楊脊虎天牛；幼蟲(chóng)；齡期；前胸背板

We collectedXylotrechusrusticusLinnaeus (Coleoptera: Cerambycidae) larvae in the field, and measured six body parameters (head capsule width, pronotum width, antenna spacing, mandible width, body width and body length) for determining larval instar. We analyzed six parameters by frequency distribution, and then tested them by the Crosby growth law and linear regression. The larva ofX.rusticusis with 13 instars. Head capsule width, pronotum width, antenna spacing, mandible width, and body length can be used for separating larval instars, except the body width. Especially, the pronotum width, with the highest regression result, was as the best indicator of larval instars determination. The equal proportion drawings of larva from the dorsal view were performed based on the mean values of larval body length and width in different instars.

青楊脊虎天牛(Xylotrechusrusticus)是危害楊樹(shù)的重要蛀干害蟲(chóng)之一，也是國(guó)內(nèi)森林植物檢疫對(duì)象[1]。該蟲(chóng)在東北地區(qū)1年發(fā)生1代，近年來(lái)青楊脊虎天牛在東北地區(qū)對(duì)楊樹(shù)的危害面積和危害程度逐年擴(kuò)大，其幼蟲(chóng)取食韌皮部和木質(zhì)部，但因長(zhǎng)期生活隱蔽，其幼蟲(chóng)齡數(shù)一直未能確定。大多數(shù)研究對(duì)天牛幼蟲(chóng)進(jìn)行齡期劃分時(shí)，通常會(huì)選擇頭殼[2]、前胸背板和上顎3個(gè)部位作為分齡指標(biāo)[3-5]，因3個(gè)部位骨化程度較高，便于齡期劃分。而對(duì)于體寬和體長(zhǎng)兩項(xiàng)指標(biāo)，盡管因幼蟲(chóng)生長(zhǎng)情況和保存方法等原因，對(duì)劃分齡期的可靠性產(chǎn)生很大影響，但因便于野外測(cè)量和應(yīng)用，通常也被采用到齡期劃分的研究中[6]。本研究旨在通過(guò)林間獲取幼蟲(chóng)并結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，測(cè)定自然條件下青楊脊虎天牛幼蟲(chóng)的齡數(shù)，為進(jìn)一步研究其發(fā)生規(guī)律、生物學(xué)習(xí)性、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和科學(xué)防治等提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

蟲(chóng)源采集：自2011年4月份至2012年12月份，每隔1個(gè)月在哈爾濱市阿城區(qū)公路防護(hù)林帶里挑選被害木，伐倒、截?cái)嗪髱Щ貙?shí)驗(yàn)室剖出幼蟲(chóng)。此外，在2011年5月下旬觀察成蟲(chóng)產(chǎn)卵，然后在產(chǎn)卵處取出卵粒，并置于鋪有濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)用于獲取初孵幼蟲(chóng)。幼蟲(chóng)獲取后置于75%的酒精中保存、待測(cè)。

幼蟲(chóng)齡期劃分指標(biāo)的確定和測(cè)量：除選擇頭殼寬(Y1)、上顎寬(Y3)、體寬(Y4)、前胸背板寬(Y5)和體長(zhǎng)(Y6)5項(xiàng)常規(guī)分齡指標(biāo)外，還嘗試采用測(cè)量觸角間距(Y2)用于齡期劃分，并進(jìn)一步驗(yàn)證該指標(biāo)應(yīng)用的合理性。6項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)，除體長(zhǎng)用千分尺測(cè)量外，其它各項(xiàng)指標(biāo)均用光學(xué)體式顯微鏡(EZ4D,Leica,Singapore)對(duì)幼蟲(chóng)頭部進(jìn)行拍照、測(cè)量，具體測(cè)量部位如圖1所示。

分析方法：通過(guò)分析各項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)的頻次分布圖與相關(guān)性初步確認(rèn)幼蟲(chóng)齡數(shù)(Prism Version 6.0,Graph Pad)，并根據(jù)該結(jié)果計(jì)算主要指標(biāo)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等。此外，Crosby指數(shù)將用于驗(yàn)證劃分齡期的合理性[7-8]，當(dāng)Crosby指數(shù)小于10%時(shí)，表明齡期劃分的分組合理[9-10]。最后對(duì)各齡幼蟲(chóng)各測(cè)量指標(biāo)與相應(yīng)齡數(shù)線性擬合，并計(jì)算回歸方程，進(jìn)一步驗(yàn)證分齡的合理性[11]，選擇最佳分齡指標(biāo)。

Y1.頭殼寬；Y2.觸角間距；Y3.上顎寬；Y4.體寬；Y5.前胸背板寬；Y6.體長(zhǎng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 幼蟲(chóng)齡期的確定及頻次分布

野外采集和室內(nèi)孵化的青楊脊虎天牛幼蟲(chóng)共378頭，對(duì)幼蟲(chóng)頭殼寬、前胸背板寬、觸角間距、上顎寬、體長(zhǎng)和體寬6項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量與頻次分布分析，結(jié)果表明，除體寬外(圖2F)，其它5項(xiàng)分齡指標(biāo)的頻次分布均具有13個(gè)峰(圖2A-E)，因此初步確定青楊脊虎天牛幼蟲(chóng)可分為13齡。

圖2 青楊脊虎天牛幼蟲(chóng)分齡指標(biāo)頻次分布

頭殼寬與前胸背板寬的骨化程度較高，并且其頻次分布圖上各峰區(qū)分布明顯，所以作為主要分齡指標(biāo)，并對(duì)幼蟲(chóng)頭殼寬和前胸背板寬的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和Crosby指數(shù)進(jìn)行分析如表1所示，其中Crosby指數(shù)均小于10%，說(shuō)明將青楊脊虎天牛幼蟲(chóng)分為13齡是合理的。

體長(zhǎng)的頻次分布圖上出現(xiàn)13個(gè)峰，與頭殼寬和前胸背板寬的分齡結(jié)果一致，但體長(zhǎng)在測(cè)量過(guò)程中可靠性較低。幼蟲(chóng)觸角間距和上顎寬的頻次分布圖中雖均出現(xiàn)13個(gè)峰，但觸角間距的11號(hào)峰(圖2C)和上顎寬的2號(hào)峰(圖2D)均相對(duì)不明顯，所以體長(zhǎng)、觸角間距和上顎寬不作為主要分齡指標(biāo)。

幼蟲(chóng)體寬的頻次分布圖上峰區(qū)分布不明顯、變化趨勢(shì)不規(guī)則，與前5個(gè)指標(biāo)的各峰區(qū)也無(wú)明顯對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此體寬不能作為青楊脊虎天牛幼蟲(chóng)的分齡指標(biāo)。

表1 青楊脊虎天牛頭殼寬和前胸背板寬測(cè)量結(jié)果及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

蟲(chóng)齡頭殼寬樣本/頭變幅/mm(均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)/mm變異系數(shù)Brooks指數(shù)Crosby指數(shù)I122.0600～2.0700(2.0650±0.0071)a0.0024I232.1800～2.2300(2.2100±0.0265)b0.00981.0702I382.3600～2.4400(2.6215±0.0595)c0.01111.11040.0376I4272.4900～2.6900(2.4540±0.0292)d0.02221.0683-0.0379I5352.7000～2.9400(2.8200±0.0705)e0.02461.07570.0069I6482.9500～3.1900(3.0465±0.0707)f0.02291.08030.0043I7383.2100～3.3400(3.2797±0.0408)g0.01231.0765-0.0035I8693.3500～3.5400(3.4435±0.0568)h0.01641.0499-0.0247I9603.5500～3.7400(3.6327±0.0528)i0.01441.05490.0048I10293.7500～3.9400(3.8307±0.0593)j0.01521.07450.0186I11273.9500～4.0900(4.0056±0.0379)k0.00931.0457-0.0268I12244.1100～4.3300(4.1979±0.0569)l0.01331.04800.0022I1384.3600～4.5100(4.4325±0.0506)m0.01071.05590.0075

蟲(chóng)齡前胸背板寬樣本/頭變幅/mm(均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)/mm變異系數(shù)Brooks指數(shù)Crosby指數(shù)I122.2900～2.3200(2.3050±0.0212)a0.0065I2102.5000～2.6800(2.5780±0.0618)b0.02271.1184I3282.7000～2.9400(2.9072±0.0708)c0.02391.12770.0083I4312.9600～3.2400(3.1727±0.0883)d0.02741.0913-0.0323I5133.2500～3.3800(3.3236±0.0369)e0.01071.0476-0.0400I6573.4100～3.6900(3.5423±0.0801)f0.02241.06580.0174I7293.7000～3.8300(3.7686±0.0381)g0.00991.0639-0.0018I8823.8500～4.1200(3.9826±0.0757)h0.01891.0568-0.0067I9384.1500～4.3400(4.2342±0.0577)i0.01341.07860.0206I10254.3500～4.5200(4.4300±0.0494)j0.01091.0462-0.0300I11414.5500～4.8500(4.6807±0.0834)k0.01761.05660.0099I12194.9100～5.1300(4.9942±0.0656)l0.01521.06700.0098I1345.1500～5.5600(5.3725±0.2084)m0.03361.07570.0082

注：同列小寫(xiě)字母不同表示在0.05水平差異顯著。

2.2 幼蟲(chóng)各測(cè)量指標(biāo)與齡數(shù)之間的關(guān)系

利用指數(shù)生長(zhǎng)模型對(duì)頭殼寬、前胸背板寬、觸角間距、上顎寬、體長(zhǎng)6個(gè)分齡指標(biāo)與齡數(shù)的關(guān)系進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見(jiàn)表2，其中x表示齡數(shù)，y表示各項(xiàng)指標(biāo)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，回歸方程均達(dá)到了極顯著水平，符合Dyar氏定律所描述的指數(shù)關(guān)系。進(jìn)一步驗(yàn)證了青楊脊虎天牛幼蟲(chóng)劃分為13齡的合理性。其中前胸背板寬的回歸系數(shù)最高，擬合效果最好，因此可作為最佳分齡指標(biāo)。

表2 青楊脊虎天牛幼蟲(chóng)各分齡指標(biāo)與齡數(shù)之間的線性擬合結(jié)果

分齡指標(biāo)回歸方程統(tǒng)計(jì)參數(shù)回歸系數(shù)頭殼寬y=0.060e2.098xp<0.0010.985前胸背板寬y=0.062e2.399xp<0.0010.989觸角間距y=0.059e1.627xp<0.0010.982上顎寬y=0.072e1.209xp<0.0010.981體長(zhǎng)y=0.098e0.944xp<0.0010.976

2.3 不同蟲(chóng)齡幼蟲(chóng)體長(zhǎng)和體寬的平均值分析與應(yīng)用

盡管體長(zhǎng)和體寬通常無(wú)法作為劃分蟲(chóng)齡的穩(wěn)定指標(biāo)，但在野外應(yīng)用當(dāng)中卻易于觀察和測(cè)量。因此，本研究通過(guò)上述初步分齡結(jié)果，計(jì)算出各個(gè)齡期幼蟲(chóng)體寬和體長(zhǎng)的平均值(表3)，制作各個(gè)齡期幼蟲(chóng)等比例背面觀手繪圖(圖3)。

表3 青楊脊虎天牛各齡幼蟲(chóng)體長(zhǎng)和體寬的平均值

3 結(jié)論與討論

在劃分幼蟲(chóng)蟲(chóng)齡的研究中，頭殼和前胸背板無(wú)疑是可靠的測(cè)量指標(biāo)，在本研究中同樣適用，但缺點(diǎn)是不易于野外觀察，頭殼與身體的分界線不明顯，以及部分頭殼?？s于體內(nèi)，嚴(yán)重影響測(cè)量時(shí)的準(zhǔn)確定位，即便在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量也有相當(dāng)?shù)恼`差。因此本研究嘗試以觸角間距作為劃分蟲(chóng)齡的指標(biāo)。觸角間距不僅骨化程度相對(duì)較高，而且特征明顯、易于觀察、無(wú)伸縮狀況，其頻次分布結(jié)果顯示，峰區(qū)分布明顯，線性回歸分析合理，說(shuō)明觸角間距作為劃分蟲(chóng)齡的標(biāo)準(zhǔn)是相對(duì)可行且可靠的，這也為其它幼蟲(chóng)蟲(chóng)齡劃分的研究提供了參考。

本研究首次通過(guò)直接計(jì)算青楊脊虎天牛各個(gè)齡期幼蟲(chóng)體長(zhǎng)的平均值、根據(jù)前胸背板的分齡結(jié)果推測(cè)體長(zhǎng)的平均值，制作各個(gè)齡期幼蟲(chóng)的手繪圖，通過(guò)對(duì)比法為野外判斷蟲(chóng)齡提供高效的參考依據(jù)。

本研究中，盡管上顎寬和觸角間距作為劃分蟲(chóng)齡的指標(biāo)是可行且可信的，但頻次分布圖中分別出現(xiàn)了一個(gè)相對(duì)不明顯的峰，這可能是由于測(cè)量誤差所引起；而幼蟲(chóng)體寬的不合理性可能是因?yàn)橛紫x(chóng)取食、生長(zhǎng)等問(wèn)題導(dǎo)致蟲(chóng)體本身差異很大，也或者與測(cè)量誤差共同導(dǎo)致；此外，初孵幼蟲(chóng)孵出數(shù)量較少也給各指標(biāo)頻次分布的整體效果帶來(lái)一定影響，但上述原因均不影響峰區(qū)分布以及幼蟲(chóng)蟲(chóng)齡的確定。

圖3 青楊脊虎天牛各蟲(chóng)齡幼蟲(chóng)背面觀

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Determining Larval Instars in Grey Tiger Longicorn Beetle,Xylotrechusrusticus(L.) (Coleoptera: Cerambycidae)

Pan Long, Li Yuwen, Luo Youqing(Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, P. R. China)//Journal of Northeast Forestry University，2015,43(1)：110-113.

Xylotrechusrusticus; Larva; Instar; Pronotum

1) “十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD19B07)。

潘龍，男，1988年5月生，森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，碩士研究生。E-mail：616658665@qq.com。

駱有慶，森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，教授。E-mail：yqluo@bjfu.edu.cn。

2014年5月31日。

S763.301

責(zé)任編輯：程 紅。