黏蟲幼蟲和蛹過冷卻點(diǎn)及結(jié)冰點(diǎn)的測(cè)定

段　云,　鞏中軍,　李慧玲,　苗　進(jìn),　蔣月麗,　李　彤,　武予清

(河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 河南省農(nóng)作物病蟲害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)部華北南部有害生物治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 鄭州　450002)

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研究簡報(bào)

黏蟲幼蟲和蛹過冷卻點(diǎn)及結(jié)冰點(diǎn)的測(cè)定

段云,鞏中軍,李慧玲,苗進(jìn),蔣月麗,李彤,武予清*

(河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 河南省農(nóng)作物病蟲害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)部華北南部有害生物治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 鄭州450002)

為初步探明黏蟲的耐寒能力，對(duì)室內(nèi)飼養(yǎng)黏蟲不同發(fā)育階段的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)定，并分析了蛹期過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)與性別及蛹重的關(guān)系。結(jié)果表明，黏蟲不同發(fā)育階段的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)都存在一定程度的差異。幼蟲期過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)的平均值分別為-4.79℃和-1.57℃；蛹期過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)的平均值分別為-14.05℃和-6.12℃。幼蟲的過冷卻點(diǎn)隨齡期增加逐漸升高，即4齡幼蟲(-6.23℃)<5齡幼蟲(-4.38℃)< 6 齡幼蟲(-3.58℃)。蛹期的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)存在日齡和性別上的差異，但與蛹重?zé)o明顯的相關(guān)性。本研究表明，黏蟲蛹的耐寒性強(qiáng)于幼蟲。

黏蟲;抗寒性;過冷卻點(diǎn);結(jié)冰點(diǎn)

黏蟲[Mythimnaseparata(Walker)]屬鱗翅目夜蛾科,是一種典型的遷飛性害蟲,也是嚴(yán)重威脅我國糧食生產(chǎn)的重大生物災(zāi)害。黏蟲的發(fā)生具有范圍廣、為害世代多、作物損失重和為害歷史長等特點(diǎn)[1-3]。我國除新疆外,其他省份和地區(qū)均有黏蟲為害并暴發(fā)成災(zāi)的報(bào)道[4]。近些年來,黏蟲在我國華北和東北等部分地區(qū)大面積暴發(fā)成災(zāi),嚴(yán)重威脅著玉米、小麥和水稻等糧食作物的生產(chǎn)安全[5-6]。

黏蟲的耐低溫能力較弱,且無滯育特性。20世紀(jì)中后期,我國對(duì)黏蟲越冬情況進(jìn)行了大量研究。結(jié)果表明,在我國東部地區(qū)的南方(大致為27° N以南)黏蟲可終年繁殖為害,在1月份0～8℃等溫線間(大致為27～33° N)黏蟲多以幼蟲或蛹越冬,在1月份0℃等溫線(大致為33° N)以北地區(qū),黏蟲則不能越冬[2,4]。越冬是黏蟲生活史的重要環(huán)節(jié),而耐寒力的高低直接關(guān)系到其能否安全越冬[4,7],決定了其分布范圍及越冬存活情況,并直接影響下一代的種群數(shù)量。

近年來,隨著氣候條件、種植結(jié)構(gòu)及耕作方式的變化,黏蟲暴發(fā)成災(zāi)的不確定因素明顯增多,呈現(xiàn)出多樣化、復(fù)雜化和嚴(yán)重化的趨勢(shì),同時(shí)也可能會(huì)導(dǎo)致黏蟲越冬北界北移,越冬區(qū)域擴(kuò)大及越冬存活率提高[8-9]。因此,了解黏蟲的抗寒能力和越冬規(guī)律,及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)布預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)信息,對(duì)于黏蟲的防治具有重要意義。然而,目前國內(nèi)外關(guān)于黏蟲越冬耐寒性的研究報(bào)道較少。

本文以室內(nèi)飼養(yǎng)的黏蟲為研究對(duì)象,測(cè)定了幼蟲和蛹的過冷卻點(diǎn)及結(jié)冰點(diǎn),并對(duì)蛹期過冷卻點(diǎn)/結(jié)冰點(diǎn)與性別及蛹重的關(guān)系進(jìn)行了分析。本研究有助于了解黏蟲的耐寒性和對(duì)溫度變化的適應(yīng)性,為今后研究黏蟲的越冬區(qū)劃、發(fā)生期預(yù)測(cè)和防治等提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試?yán)ハx及飼養(yǎng)條件

供試黏蟲采自北京郊區(qū),在室內(nèi)連續(xù)飼養(yǎng)5代。飼養(yǎng)溫度為(24±1)℃,相對(duì)濕度(RH)為70% ～ 80%,光周期為L∥D=13 h∥11 h。幼蟲用新鮮幼嫩的小麥苗飼養(yǎng)至化蛹。

1.2試驗(yàn)儀器

智能昆蟲過冷卻點(diǎn)測(cè)定儀(SUN-V 型)及配套軟件 (北京鵬程電子科技中心),精度0.1℃、-25℃低溫冰箱(BD-300DT型)、電子天平(AB204-S型)、人工氣候箱(RDN型)等。

1.3過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)的測(cè)定

隨機(jī)選取發(fā)育一致的黏蟲4、5、6 齡幼蟲,1、3和5日齡蛹,測(cè)定其過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn),每處理30頭以上。測(cè)定時(shí),將幼蟲或蛹放在2 cm×3 cm 的透明膠帶紙上,用過冷卻點(diǎn)測(cè)定儀的熱敏電阻感溫探頭接觸蟲體,用膠帶紙裹緊,使兩者完全充分接觸后,放入一個(gè)0.5 mL PCR 管中,離心管內(nèi)塞入少許棉花固定。最后將PCR管置于-25℃低溫冰箱中進(jìn)行測(cè)定,以無黏蟲的測(cè)量管作空白對(duì)照。蟲體溫度變化1 s記錄1次,通過計(jì)算機(jī)及其配套軟件進(jìn)行記錄和分析,繪制蟲體溫度變化曲線,確定過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)。

1.4統(tǒng)計(jì)分析

采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS (IBM,Chicago,USA)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。不同蟲態(tài)的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)經(jīng)方差分析差異顯著后,再用Duncan′s多重比較進(jìn)行差異顯著性分析;不同日齡雌/雄蛹的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)用t檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析;蛹期過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)與蛹重的關(guān)系用Spearman雙尾檢驗(yàn)法進(jìn)行分析。

2　結(jié)果與分析

2.1黏蟲不同發(fā)育階段過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)的測(cè)定

黏蟲不同發(fā)育階段的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)均存在顯著差異(P<0.05),其中蛹期的過冷卻點(diǎn)最低,1、3和5日齡蛹的平均值為-14.05℃。幼蟲期的過冷卻點(diǎn)較高,4、5和6齡幼蟲的平均值為-4.79℃。各齡期幼蟲的過冷卻點(diǎn)變化趨勢(shì)為4齡幼蟲<5齡幼蟲<6齡幼蟲,且4齡幼蟲的過冷卻點(diǎn)與5齡和6齡幼蟲的過冷卻點(diǎn)均存在顯著差異(P<0.05),但5齡和6齡幼蟲之間的過冷卻點(diǎn)差異不顯著。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),蛹期過冷卻點(diǎn)以5日齡為最低,且與3日齡間存在顯著差異,而與1日齡的差異不顯著。4、5和6齡幼蟲之間和1、3和5日齡蛹之間的結(jié)冰點(diǎn)間均不存在顯著差異。從黏蟲不同蟲態(tài)過冷卻點(diǎn)與結(jié)冰點(diǎn)之間的平均數(shù)差值來看,蛹期兩者之間的平均溫度差值為7.97℃,幼蟲期兩者之間的平均溫度差值為3.22℃,這表明黏蟲的過冷卻現(xiàn)象非常明顯(表1)。

表1　黏蟲不同發(fā)育階段過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)1)

續(xù)表1Table 1(Continued)

發(fā)育期Stage樣本數(shù)/頭Thenumberofsamples過冷卻點(diǎn)/℃Supercoolingpoint最低值Minimumvalue平均值A(chǔ)veragevalue最高值Maximumvalue結(jié)冰點(diǎn)/℃Freezingpoint最低值Minimumvalue平均值A(chǔ)veragevalue最高值Maximumvalue6齡幼蟲6thinstarlarva36-6.20(-3.58±0.212)a-1.19-4.63(-1.61±0.123)a-0.78幼蟲Larva107-11.17-4.79±0.196-1.19-4.63-1.57±0.062-0.721日齡蛹1day-oldpupa67-21.67(-14.16±0.647)cd-2.25-14.31(-6.40±0.380)b-0.923日齡蛹3days-oldpupa81-19.83(-12.98±0.462)c-3.26-10.64(-5.68±0.261)b-0.595日齡蛹5days-oldpupa77-21.48(-15.07±0.561)d-3.14-11.35(-6.36±0.328)b-0.95蛹Pupa225-21.67-14.05±0.323-2.25-14.31-6.12±0.186-0.59

1) 表中所列的數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤,同一列中具有不同字母者表示經(jīng)Duncan多重比較差異顯著(P<0.05)。Data in the table are mean±SE, and those followed by different letters in the same column are significantly different by DMRT (P<0.05).

2.2黏蟲不同日齡雌/雄蛹過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)的比較

對(duì)黏蟲不同日齡雌/雄蛹過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)進(jìn)行比較分析,結(jié)果見圖1和圖2。由圖可知,3日齡雌/雄蛹的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)間均存在極顯著差異(t過冷卻點(diǎn)=-2.637;P=0.01;t結(jié)冰點(diǎn)=-3.676;P<0.01),1日齡雌/雄蛹的結(jié)冰點(diǎn)間也存在顯著性差異(t=2.446;P<0.05),而過冷卻點(diǎn)之間差異不顯著,5 日齡雌/雄蛹的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)間差異均不顯著。

圖1　黏蟲不同日齡雌/雄蛹過冷卻點(diǎn)的比較Fig.1　Comparative analysis of the supercooling points of Mythimna separata pupae at different days of age

2.3黏蟲蛹期過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)與蛹重的相關(guān)性分析

相關(guān)性分析結(jié)果(表2)表明,黏蟲蛹期過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)與蛹重之間均無明顯的相關(guān)性,P均大于0.05。

圖2　黏蟲不同日齡雌/雄蛹結(jié)冰點(diǎn)的比較Fig.2　Comparative analysis of the freezing points of Mythimna separata pupae at different days of age

3　討論

昆蟲抗寒力的強(qiáng)弱決定了其分布范圍和越冬存活情況,并直接影響下一代的種群數(shù)量。過冷卻點(diǎn)(supercooling point,SCP)代表昆蟲能夠存活的生理低溫下限,也是反映昆蟲越冬抗寒性的一個(gè)主要指標(biāo)[10-11]。過冷卻點(diǎn)越低,昆蟲抗寒性越強(qiáng)[12-13]。早期的研究表明,黏蟲各蟲態(tài)的抗寒能力較低[14-16],且幼蟲、蛹和成蟲在-5℃的恒定條件下,7 d后全部死亡,在0℃條件下,15 d后全部死亡[15]。本文對(duì)黏蟲幼蟲和蛹的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)的測(cè)定結(jié)果表明,黏蟲蛹期過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)(-14.05℃和-6.12℃)顯著低于幼蟲期的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)(-4.79℃和-1.57℃),該結(jié)果與蒲蟄龍等和李綿春等的研究結(jié)果相一致[17-18],同時(shí)也與前人對(duì)甜菜夜蛾、小菜蛾和旋幽夜蛾等的研究結(jié)果類似[19-21]。其中5日齡蛹的過冷卻點(diǎn)最低,平均值為-15.07℃,顯著低于4、5及6齡老熟幼蟲,說明蛹可能是黏蟲最適宜越冬的蟲態(tài)。對(duì)黏蟲蛹期過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)(圖1～2)與性別關(guān)系的分析結(jié)果表明,3日齡蛹的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)均存在性別上的差異,且雄蛹的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)均顯著高于雌蛹的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn),而5日齡雌/雄蛹的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)均無顯著差異。另外,黏蟲蛹期過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)與蛹重間無明顯的相關(guān)性(表2)。

表2　黏蟲不同日齡蛹過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)與蛹重的關(guān)系1)

1) 表中所列數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤。

Data in the table are mean±SE.

昆蟲的抗寒性受多種因素影響,如地理環(huán)境、氣候條件、營養(yǎng)狀況、昆蟲本身的發(fā)育狀況和體內(nèi)抗寒物質(zhì)含量差異等[22-23]。將本文的研究結(jié)果與前人的研究進(jìn)行比較[17-18],發(fā)現(xiàn)黏蟲的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)受地理環(huán)境的影響較大,且南方種群(廣州)的過冷卻點(diǎn)明顯地低于北方種群(北京和吉林)的過冷卻點(diǎn),說明南方種群的黏蟲具有更高的抗寒能力。但本文僅對(duì)室內(nèi)飼養(yǎng)黏蟲的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)定,可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)黏蟲實(shí)際抗寒能力和越冬能力的低估。另外,黏蟲抗寒力和越冬區(qū)的劃分,除測(cè)定其過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)外,還應(yīng)與田間調(diào)查、埋蛹試驗(yàn)及氣候條件等相結(jié)合,同時(shí)也可對(duì)黏蟲低溫適應(yīng)的機(jī)理及相關(guān)影響因素等開展相關(guān)的研究,以便今后更加全面系統(tǒng)地了解黏蟲的抗寒能力,為黏蟲的越冬區(qū)劃分和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等提供更全面可靠的數(shù)據(jù)支持。

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(責(zé)任編輯：楊明麗)

Supercooling points and freezing points of the larvae and pupae ofMythimnaseparataWalker

Duan Yun,Gong Zhongjun,Li Huiling,Miao Jin,Jiang Yueli,Li Tong,Wu Yuqing

(Key Laboratory of Crop Pest Control of Henan Province, Key Laboratory of Integrated Pest Management on Crops in Southern Region of North China, Ministry of Agriculture, Institute of Plant Protection, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou450002, China)

The supercooling points (SCP) and freezing points (FP) of laboratory-rearedMythimnaseparata(Walker) at different developmental stages were determined as the indexes of its cold hardiness. The relationships between SCP/FP of pupae and sex, as well as pupae weight were analyzed. The results showed that SCP and FP ofM.separatavaried among different developmental stages. The average temperatures of SCP and FP for larvae (4th to 6th instars) were -4.79℃ and -1.57℃, respectively, and those for pupae (1-day, 3-days and 5-days old pupae) were -14.05℃ and -6.12℃, respectively. SCP of larvae increased gradually with age, with the order of 4th instar larvae (-6.23℃) < 5th instar larvae (-4.38℃) < 6th instar larvae (-3.58℃). The SCP/FP of pupae were different in different sex and different days of age. However, there was no correlation between SCP/FP and pupa weight. These results showed that pupae ofM.separataare more tolerant to coldness than larvae.

Mythimnaseparata;cold resistance;supercooling point;freezing point

2015-07-06

2015-08-26

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201403031);國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-03)

E-mail: yuqingwu36@hotmail.com

S 186, S 433.4

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2016.04.024

Research Notes