綠盲蝽不同地理種群滯育率變化初探

陳培育,　封洪強,　李國平,　強學杰,　牛銀亭,　邱　峰

(1. 河南省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所, 河南省農(nóng)作物病蟲害防治重點實驗室,農(nóng)業(yè)部華北南部作物有害生物綜合治理重點實驗室,鄭州　450002; 2. 河南省南陽市農(nóng)業(yè)科學院,南陽　473008)

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綠盲蝽不同地理種群滯育率變化初探

陳培育1,2,封洪強1*,李國平1,強學杰2,牛銀亭2,邱峰1

(1. 河南省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所, 河南省農(nóng)作物病蟲害防治重點實驗室,農(nóng)業(yè)部華北南部作物有害生物綜合治理重點實驗室,鄭州450002; 2. 河南省南陽市農(nóng)業(yè)科學院,南陽473008)

為明確不同地理種群綠盲蝽的滯育率差異,從河南原陽、山東德州、江蘇南京、河北保定和廊坊采集綠盲蝽的五代成蟲自然種群。采集到的種群放入溫度(26±1)℃,RH80%±10%,光周期L∥D=16h∥8h的人工氣候箱中進行飼養(yǎng)。對不同地區(qū)采集到的綠盲蝽成蟲所產(chǎn)卵的滯育率進行分析,結(jié)果表明:綠盲蝽卵的滯育率隨緯度的升高逐漸下降;綠盲蝽自然種群在室內(nèi)飼養(yǎng)后,其所產(chǎn)不同批次卵的滯育率存在隨飼養(yǎng)時間的增加而明顯下降的現(xiàn)象。

綠盲蝽;不同地理種群;滯育率變化

近年來,隨著種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整,特別是20世紀90年代末,我國開始商業(yè)化種植Bt棉以來,棉鈴蟲[Helicoverpa armigera (Hübner)]等主要鱗翅目害蟲的為害得到了有效控制,棉田化學農(nóng)藥使用量大幅減少。伴隨著棉田廣譜性化學農(nóng)藥施用次數(shù)和用量的降低,盲蝽類害蟲的種群數(shù)量劇增,為害增強,呈嚴重災(zāi)變趨勢,成為當前我國轉(zhuǎn)Bt基因棉花上的主要害蟲[15]。綠盲蝽[Apolygus lucorum(Meyer-Dür)]是其中重要的一個類群,其寄主植物眾多,除棉花外,還包括棗樹、葡萄、茶樹等多種果樹和林木,給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了嚴重的影響[69]。

廣布種的形態(tài)、生理、行為和生態(tài)特征往往在不同地區(qū)有顯著的差異,稱為地理變異[11]。滯育是綠盲蝽生態(tài)適應(yīng)性的一個重要指標,也是決定其分布地域的主要因素。本研究收集了南京、德州、原陽、廊坊和保定5個地區(qū)的五代綠盲蝽成蟲種群,對其滯育存在的差異進行了初步的研究。研究綠盲蝽不同地理種群滯育特性的差異,可以根據(jù)各地生態(tài)因子的不同,更好地預(yù)測當?shù)鼐G盲蝽種群的發(fā)生動態(tài),為綠盲蝽的預(yù)測預(yù)報和防治策略的制定提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1　材料與方法

1.1自然種群

于2009年10月16日從河南原陽(35°02′N)、山東德州(37°16′N)、江蘇南京(32°02′N),10月22日從河北保定(38°31′N)、廊坊(39°19′N)采集綠盲蝽的田間自然種群,每個種群保證數(shù)量不低于100頭。采集到的種群帶回實驗室內(nèi),放入溫度(26±1)℃、相對濕度80%±10%、光周期L∥D=16h∥8h的人工氣候箱(寧波江南儀器廠,RXZ-280A智能型)中,使用鮮嫩的四季豆(Phaseolus vulgarisL.)豆莢作為飼料連續(xù)飼養(yǎng)[11]。

1.2試驗方法

不同地區(qū)綠盲蝽自然種群放入人工氣候箱后,每日下午17:00-18:00在每個種群的養(yǎng)蟲盒內(nèi)分別放入一個鋪有4層濕濾紙的培養(yǎng)皿用以收集綠盲蝽所產(chǎn)下的卵[12]。次日上午8:00取出培養(yǎng)皿,并統(tǒng)計濾紙上的落卵量。然后,用蒸餾水濕潤培養(yǎng)皿內(nèi)的濾紙并蓋上培養(yǎng)皿蓋,再放回人工氣候箱內(nèi)。每日重復(fù),直至所有種群產(chǎn)卵結(jié)束。以培養(yǎng)皿從養(yǎng)蟲盒內(nèi)取出日為第1天,6d后參考綠盲蝽滯育卵的判斷標準[13],統(tǒng)計各個培養(yǎng)皿內(nèi)滯育卵的數(shù)量。以不同地理種群在人工氣候箱中飼養(yǎng)后產(chǎn)下的首批卵為依據(jù),計算出滯育率,以滯育率為縱坐標,緯度為橫坐標,使用Excel繪制折線圖,用相關(guān)分析得出滯育率隨緯度變化的關(guān)系。同時,分別計算每個種群不同飼養(yǎng)時間產(chǎn)下卵的滯育率,使用Excel繪制散點圖,得出滯育率隨種群飼養(yǎng)時間變化的規(guī)律。

2　結(jié)果與分析

不同地理種群產(chǎn)下的首批卵在溫度(26±1)℃、相對濕度80%±10%、光周期L∥D=16h∥8h的人工氣候箱中放置6d后,通過肉眼直接觀察, 記錄總卵量(N)和滯育卵量(n)。通過公式:滯育率(%)=滯育卵量/總卵量×100,計算得出各種群產(chǎn)下的首批卵的滯育率分別為:南京99.34%(N=455, n=452),原陽98.99%(N=198,n=196),德州91.10%(N=326,n=297),保定87.88%(N=132,n=116),廊坊84.65%(N=202,n=171),見圖1。經(jīng)過相關(guān)分析,不同地理種群綠盲蝽的滯育率隨緯度的升高而降低,呈顯著的負相關(guān)關(guān)系(y=-2.16x+170.79,R2=0.829 4,P=0.020 23)。

圖1　不同緯度綠盲蝽滯育率的變化Fig.1　Diapause rate variation of Apolygus lucorum collected from different latitudes

從圖2來看,南京、德州、保定、廊坊4個地區(qū)種群在人工氣候箱中所產(chǎn)下的不同批次卵的滯育率隨飼養(yǎng)時間的延長而出現(xiàn)了明顯的下降,最低降至0。2009年采集的原陽種群在人工氣候箱中飼養(yǎng)5d后停止在濾紙上產(chǎn)卵,收集到的5批卵的滯育率沒有明顯的下降。采用同樣的方法,2010年10月14日采集的原陽種群所產(chǎn)下的不同批次卵出現(xiàn)了滯育率隨飼養(yǎng)時間的增加而明顯下降的現(xiàn)象。

圖2　綠盲蝽的滯育率隨室內(nèi)飼養(yǎng)時間變化的關(guān)系Fig.2　Relationship between diapause rate of Apolygus lucorum and rearing time under laboratory conditions

3　討論

昆蟲滯育特性的地理變異是適應(yīng)不同環(huán)境變化的結(jié)果,以更好地適應(yīng)當?shù)氐臍夂驐l件,充分利用環(huán)境資源。國內(nèi)外關(guān)于滯育反應(yīng)地理變異的報道已有很多[1417]。一般而言,在相同條件下,高緯度種群比低緯度種群有更高的滯育率。如黑腹果蠅 (Drosophila melanogasterMeigen)的滯育率隨緯度而改變,美國東部種群從低緯度到高緯度,滯育率在35%～90%之間改變;大眼長蝽[Geocoris pallidipennis (Costa)]的滯育率在短于L∥D= 14h∥10h的光周期下,Kentucky種群(N38°04′)的滯育率均比Georgia種群 (N31°28′)高[1819]。本研究中,采自不同地區(qū)的綠盲蝽五代成蟲自然種群所產(chǎn)卵的滯育率隨緯度的升高而逐漸下降。而從已有的報道來看,光周期是綠盲蝽滯育的主要誘導(dǎo)因子,短光照對其滯育誘導(dǎo)具有累積效應(yīng),1齡若蟲為其滯育的敏感蟲態(tài)[2021]。在北半球從夏至到秋分,同一日期高緯度地區(qū)比低緯度地區(qū)接受更長的日照。本試驗所采集的不同地理種群的1齡若蟲的發(fā)育時期大致是在9月中旬,此時高緯度種群比低緯度種群接受了更長時間的光照,因此高緯度種群的滯育率相對更低一些。

滯育是指昆蟲為了逃避不利環(huán)境條件而中止生長發(fā)育和繁殖的一種生理適應(yīng),也是昆蟲生活周期與季節(jié)變化保持一致的一種基本手段,常在不利條件來臨之前就接受了各種環(huán)境因子的刺激,發(fā)生在由遺傳決定的特定發(fā)育階段,具有遺傳特性,同時也受環(huán)境影響,滯育一旦發(fā)生,通常會持續(xù)一段時間,并不因不利環(huán)境條件的解除而立即結(jié)束[2224]。在本研究中,南京、德州、保定、廊坊和原陽5地采集的綠盲蝽自然種群,在溫度(26±1)℃、相對濕度80%±10%、光周期L∥D=16h∥8h的人工氣候箱中飼養(yǎng)后,所產(chǎn)的不同批次卵的滯育率隨飼養(yǎng)時間的延長而出現(xiàn)了明顯的下降。這可能是因為在飼養(yǎng)條件的不斷刺激下,綠盲蝽成蟲種群感知到環(huán)境的改變后,開始逐漸減少產(chǎn)下滯育卵的比例。2009年綠盲蝽原陽種群所產(chǎn)卵沒有出現(xiàn)此現(xiàn)象,結(jié)合補充的2010年原陽種群的結(jié)果,可能是由于該種群只收集了5d的卵,還沒開始表現(xiàn)出下降的趨勢,種群即停止在濾紙上產(chǎn)卵。綠盲蝽成蟲并非其滯育誘導(dǎo)的敏感蟲態(tài),環(huán)境條件的改變并不能誘導(dǎo)其產(chǎn)下滯育卵,但卻能使其從產(chǎn)滯育卵的狀態(tài)切換為產(chǎn)非滯育卵的狀態(tài)。綠盲蝽滯育的調(diào)控機制仍需進行更深入的研究。

對綠盲蝽不同地理種群滯育的研究是揭示其生活史和滯育進化的重要手段,也是研究其遺傳學,分析其光周期時間測量機制的有效方法。本研究僅對綠盲蝽不同地理種群滯育的差異進行了初步的探索,關(guān)于綠盲蝽不同地理種群滯育的差異今后仍需進行更深入、全面的研究。

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(責任編輯：楊明麗)

PreliminarystudyonvariationindiapauseratefordifferentgeographicpopulationsofApolygus lucorum(Meyer-Dür)

ChenPeiyu1,2,FengHongqiang1,LiGuoping1,QiangXuejie2,NiuYinting2,QiuFeng1

(1.InstituteofPlantProtection,HenanAcademyofAgriculturalSciences,HenanKeyLaboratoryofCropPestControl,KeyLaboratoryofIntegratedPestManagementonCropsinSouthernRegionofNorthChina,MinistryofAgriculture,Zhengzhou450002,China; 2.NanyangAcademyofAgriculturalSciences,Henan473008,China)

ToinvestigatethevariationofdiapauseratefordifferentgeographicpopulationsofApolygus lucorum (Meyer-Dür),thefieldpopulationsofadultswerecollectedinYuanyang,HenanProvince,Dezhou,ShandongProvince,Nanjing,JiangsuProvince,BaodingandLangfang,HebeiProvince,respectively.Thepopulationswererearedintheartificialclimatechestunderconditionof(26±1)℃,RH80%±10%,L∥D=16h∥8h.ItwasfoundthatthediapauserateofA.lucorumgraduallyreducedalongwiththeincreaseoflatitude.Thediapauseratessignificantlyreducedafterthefieldpopulationshadbeenrearedforaperiodoftimeintheartificialclimatechest.

Apolygus lucorum;differentgeographicalpopulations;diapauseratevariation

20150518

20150609

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201103012-7); 國家自然科學基金(11171199)

E-mail:feng_hq@163.com

Q965,S433

ADOI：10.3969/j.issn.05291542.2016.03.032