延安地區(qū)小菜蛾抗寒與越冬能力初探

苗 鑫，徐世才，車銀娟，吳文樂，范培月

（延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西 延安 716000）

小菜蛾（Plutella xylostellaL.），屬鱗翅目（Lepidoptera）菜蛾科（Plutellidae），是十字花科蔬菜的主要害蟲之一[1]。小菜蛾為寡食性昆蟲，主要危害甘藍(lán)、芥菜、白菜、蘿卜等十字花科蔬菜，寄主范圍比較廣泛，是我國重大農(nóng)業(yè)害蟲之一[2]。其幼蟲僅取食葉肉，留下表皮，可將葉片食成孔洞和缺刻，嚴(yán)重時全葉片都被吃成網(wǎng)狀；其排泄物污染菜葉，降低了蔬菜的品質(zhì)，且被其咬過的傷口也易引發(fā)軟腐病，造成蔬菜產(chǎn)量的大規(guī)模下降；另外，每年用于防治小菜蛾的費(fèi)用，給種植戶造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。近年來，小菜蛾在我國北方地區(qū)對十字花科蔬菜造成了嚴(yán)重影響[1-2]，明確其越冬能力變得愈發(fā)重要。

我國北方地區(qū)小菜蛾的生長發(fā)育都要經(jīng)歷冬季寒冷低溫的考驗(yàn)，明確小菜蛾的抗寒能力對于其越冬能力的研究尤為重要。小菜蛾的抗寒能力是指小菜蛾長期或短期暴露于低溫下抵御寒冷仍然存活的能力，這與諸多非生物因素及生物因素有關(guān)[3]。小菜蛾的抗寒能力決定著下一年度種群的數(shù)量，因此明確其抗寒性十分必要。關(guān)于小菜蛾的耐寒性研究多地均有報(bào)道[4-8]，但在延安地區(qū)小菜蛾是否能越冬，以何種蟲態(tài)越冬卻未見報(bào)道。本研究嘗試對延安地區(qū)小菜蛾抗寒與越冬能力進(jìn)行初步探索，希望在生產(chǎn)上為小菜蛾種群的預(yù)測和防治提供參考。

1 材料和方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試蔬菜

試驗(yàn)用白菜（Brassica campestrisL.）為延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室栽培品種，種子由北京鳳鳴雅世科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)。

1.1.2 供試蟲源及飼養(yǎng)方法

從延安市河莊坪蔬菜基地的菜田中捕捉小菜蛾4齡幼蟲，在延安大學(xué)動物學(xué)實(shí)驗(yàn)室中用白菜繼代飼養(yǎng)、繁殖，建立5 000頭不同蟲態(tài)的小菜蛾試驗(yàn)種群。使用智能人工氣候箱將培養(yǎng)環(huán)境溫度控制在（23±1）℃，相對濕度60%～80%，光照14 lx，10 h/d（培養(yǎng)環(huán)境溫度設(shè)置值與實(shí)際生產(chǎn)平均溫度相符）。及時收集化蛹后的小菜蛾，羽化后將其移入養(yǎng)蟲籠（50 cm×50 cm×55 cm）中的培養(yǎng)皿（D=15 cm）中，培養(yǎng)皿中事先放有新鮮的白菜葉，供其產(chǎn)卵繁殖。將棉布條浸入裝有10%蜂蜜水的棕色瓶（60 mL）中，制成為小菜蛾持續(xù)補(bǔ)充蜂蜜的裝置[9]，為成蟲補(bǔ)充營養(yǎng) 。試驗(yàn)時，收集同一時期化蛹的小菜蛾蟲繭和同一時期所產(chǎn)的卵，以獲得蟲齡一致的試蟲備用。繼代飼養(yǎng)小菜蛾，小菜蛾產(chǎn)卵時不供光。

1.1.3 主要儀器

智能人工氣候箱（QHX-800B5-Ⅱ）：上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司產(chǎn)品；冰箱（BCD-308W）：青島海爾股份有限公司產(chǎn)品；數(shù)字萬用電表（VC890C+）：勝利儀器產(chǎn)品；熱敏電阻（MF58）：時恒玻殼測溫型NTC熱敏電阻。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 小菜蛾過冷卻點(diǎn)及結(jié)冰點(diǎn)的測定

小菜蛾的抗寒能力與其過冷卻點(diǎn)相關(guān)，因此過冷卻點(diǎn)成為明確其抗寒能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)之一[10]。小菜蛾的過冷卻指的是體液溫度下降到冰點(diǎn)以下而不結(jié)冰的現(xiàn)象，蟲體在低溫條件下體溫緩慢下降，直到發(fā)生過冷卻現(xiàn)象，其體內(nèi)潛熱開始散發(fā)使得體溫開始上升，體溫開始上升的拐點(diǎn)稱為過冷卻點(diǎn)；當(dāng)潛熱散發(fā)完以后體溫又開始下降的拐點(diǎn)稱為結(jié)冰點(diǎn)。

過冷卻點(diǎn)、結(jié)冰點(diǎn)的測定方法：取發(fā)育一致的各齡小菜蛾幼蟲、蛹及成蟲，每處理幼蟲、蛹數(shù)為10頭，成蟲為10對（雌雄比1︰1），重復(fù)6次。小菜蛾過冷卻點(diǎn)的測定采用熱敏電阻法。具體過程為：按圖1所示將萬用電表、熱敏電阻以及小菜蛾連接成測定狀態(tài)。連接線插入小菜蛾肛門處。萬用電表紅表筆插入“VΩ”孔，黑表筆插入“COM”孔，打開電源，將功能量程選用開關(guān)調(diào)至“Ω（歐姆）2K”的檔位上。將該裝置放在冰箱內(nèi)，逐漸降低環(huán)境溫度，每30 s記錄1次電阻值，總共記錄10 min的數(shù)據(jù)?？梢杂^察到，隨著測量環(huán)境溫度的下降，電阻值逐漸上升，在上升到一定數(shù)值后電阻值又突然下降；在下降到最低點(diǎn)后，電阻值又重新上升。依據(jù)下式將電阻值轉(zhuǎn)換為溫度[11]。

式中：T為溫度，單位為℃；R為電阻，單位為Ω。

圖1 小菜蛾過冷卻點(diǎn)的測定裝置示意圖

電阻值開始下降的拐點(diǎn)所對應(yīng)的溫度即是小菜蛾的過冷卻點(diǎn)，電阻值開始上升的拐點(diǎn)所對應(yīng)的溫度即是小菜蛾的結(jié)冰點(diǎn)。

1.2.2 冷馴化處理對小菜蛾抗寒能力影響的試驗(yàn)

取發(fā)育一致的小菜蛾4齡幼蟲和蛹各10頭，分別進(jìn)行冷馴化處理（低溫4 ℃分別處理2、4 d），每組重復(fù)6次。以未經(jīng)過冷馴化處理的4齡幼蟲和蛹作為對照，分別測定其抗寒能力。

1.2.3 小菜蛾蛹的低溫生存能力測定

小菜蛾蛹在低溫條件下的生存能力測定采用機(jī)率值分析法，小菜蛾在低溫條件下生存時間的對數(shù)值與死亡率的機(jī)率值呈線性關(guān)系。在冰箱中分別進(jìn)行5、0、-5、-10 ℃這4種低溫條件下小菜蛾蛹的低溫生存能力測定。蛹在-10 ℃和-5 ℃條件下測定之前，需在4 ℃下冷馴化6 h。將蛹放在鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿放置10頭，頂部用紗布和橡膠圈封口，以防止其羽化后逃逸。在各測定溫度下按不同時間梯度分批取出待測的蛹，每批取出10頭，重復(fù)6次。取出后在人工培養(yǎng)箱中（23±1）℃，相對濕度60%～80%，光照14 lx，10 h/d條件下培養(yǎng)，48 h后檢查其羽化情況并統(tǒng)計(jì)死亡率。

1.2.4 野外越冬試驗(yàn)

越冬試驗(yàn)采用埋蛹法測定[12]。將蛹放在裝有土壤的玻璃瓶中，土壤中的含水量大約為10%，每瓶20頭，重復(fù)2次。瓶口用紗布和橡膠圈封口后，在紗布上蓋1塊玻璃板，用來提供蟲體通氣所需的縫隙。將玻璃瓶埋于延安大學(xué)11#公寓樓下的花園中，埋藏深度大約5 cm（瓶口距地面），埋藏時間為2015年12月6日，分別于2016年1月6日和2016年3月6日取出。取出后在（23±1）℃，相對濕度60%～80%，光照14 lx，10 h/d條件下培養(yǎng)，48 h后檢查其羽化情況并統(tǒng)計(jì)死亡率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2007軟件整理。采用Duncan's新復(fù)極差法對小菜蛾的過冷卻點(diǎn)與結(jié)冰點(diǎn)進(jìn)行差異顯著性測定，并用SPSS 20.0對其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。使用Excel軟件分析小菜蛾蛹在不同溫度下的回歸方程，并由回歸方程計(jì)算LT50、LT90、LT99.9（LT50、LT90、LT99.9分別表示小菜蛾蛹致死50%、90%和99.9%所需要的時間）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同蟲態(tài)的過冷卻點(diǎn)與結(jié)冰點(diǎn)差異

對小菜蛾可能的越冬蟲態(tài)（各齡幼蟲、蛹、成蟲）過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)的測定結(jié)果見表1。表1數(shù)據(jù)顯示，小菜蛾各蟲態(tài)的過冷卻點(diǎn)與結(jié)冰點(diǎn)的變化趨勢基本相同，即過冷卻點(diǎn)低的蟲態(tài)，結(jié)冰點(diǎn)就低。其中，幼蟲期的過冷卻點(diǎn)平均值最高，成蟲期次之，蛹期最低。從不同蟲態(tài)的過冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)之間的溫度差值來看，成蟲期最低（2.06 ℃），其次是蛹期（3.57 ℃），幼蟲期最大（3.77 ℃）。上述結(jié)果表明：延安地區(qū)的小菜蛾具有相對明顯的過冷卻現(xiàn)象，其可以利用過冷卻現(xiàn)象來避免結(jié)冰對自身造成的物理傷害，因而具有較強(qiáng)的抗寒能力；而蛹的過冷卻點(diǎn)最低，與其他蟲態(tài)相比差異顯著，蛹期的過冷卻現(xiàn)象也相對較為明顯；因此，小菜蛾蛹期的抗寒能力相對最強(qiáng)。除2齡幼蟲與成蟲之間無顯著差異以外，小菜蛾不同蟲態(tài)之間的過冷卻點(diǎn)差異均顯著。

2.2 冷馴化處理對小菜蛾抗寒能力的影響

試驗(yàn)數(shù)據(jù)（表2）表明，與對照組相比，經(jīng)過低溫冷馴化處理后的小菜蛾過冷卻點(diǎn)與結(jié)冰點(diǎn)均隨低溫處理時間的增加而呈下降趨勢。經(jīng)過4 d冷馴化的4齡幼蟲的平均過冷卻點(diǎn)為-10.83 ℃，而經(jīng)過2 d冷馴化的4齡幼蟲平均過冷卻點(diǎn)為-10.51 ℃，兩者的過冷卻點(diǎn)均顯著低于對照的-9.37 ℃；而經(jīng)過4 d和2 d冷馴化的蛹的平均過冷卻點(diǎn)分別為-19.99 ℃和-19.53 ℃，也低于對照，但2 d的冷馴化與對照組之間無顯著差異，而4 d的冷馴化卻與對照組差異顯著。經(jīng)過2、4 d冷馴化的4齡幼蟲和蛹的平均結(jié)冰點(diǎn)均顯著低于對照。上述結(jié)果表明一定程度上的低溫環(huán)境鍛煉可以提高小菜蛾的抗寒能力。

表1 小菜蛾的過冷卻點(diǎn)與結(jié)冰點(diǎn)

2.3 蛹的低溫生存能力測定結(jié)果

小菜蛾蛹在4種溫度水平處理下的死亡率回歸方程見表3，小菜蛾蛹的死亡率達(dá)到一定數(shù)值所需的時間隨溫度的降低而縮短；同時，小菜蛾蛹的低溫生存時間隨溫度的不同存在不同程度的變化。-10 ℃時，LT50與LT99.9的差值為7.32 d；而5 ℃時，LT50與LT99.9的差值變?yōu)?5.87 d，有明顯的擴(kuò)大趨勢；上述結(jié)果表明小菜蛾的低溫生存能力受到冬季寒冷低溫持續(xù)時間的影響。

小菜蛾蛹在5、0、-5 ℃和-10 ℃4種溫度條件下死亡率達(dá)到99.9%需要的時間分別為52.82、29.03、26.17、13.45 d，由此可見，蛹是小菜蛾最有可能越冬的蟲態(tài)。由于蛹在0 ℃條件下的LT99.9為29.03 d，表明小菜蛾不能在冬季溫度連續(xù)低于0 ℃時間超過29 d的地區(qū)越冬。

表2 不同冷馴化處理的小菜蛾抗寒能力變化

表3 小菜蛾蛹在低溫下的死亡率回歸分析

2.4 越冬蛹的死亡率測定結(jié)果

野外越冬試驗(yàn)結(jié)果見表4。小菜蛾各蟲態(tài)的過冷卻點(diǎn)測定和蛹的低溫生存能力測定結(jié)果均表明蛹的抗寒能力最強(qiáng)，是最有可能的越冬蟲態(tài)；但經(jīng)過野外越冬試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)其死亡率隨埋藏時間的增加而不斷增大，最終全部死亡。取樣檢查時，雖然發(fā)現(xiàn)蛹體顏色正常，但沒有出現(xiàn)羽化現(xiàn)象，表明其已死亡。根據(jù)上述結(jié)果，可以初步確定，在自然條件下，小菜蛾在延安地區(qū)不能越冬。

3 結(jié)論與討論

過冷卻點(diǎn)測定結(jié)果表明：小菜蛾各蟲態(tài)間的過冷卻點(diǎn)差異顯著，其中蛹的抗寒能力最強(qiáng)，因此初步推斷蛹是延安地區(qū)小菜蛾的可能越冬蟲態(tài)，而且一定程度上的低溫環(huán)境鍛煉有助于提高小菜蛾的抗寒能力；但是，過冷卻點(diǎn)只是用來衡量小菜蛾抗寒能力大小的指標(biāo)之一，而且大多數(shù)的研究結(jié)果表明不耐結(jié)冰的昆蟲在體溫還沒降到過冷卻點(diǎn)時就已出現(xiàn)大量死亡，這表明在寒冷冬季小菜蛾的死亡是因?yàn)楹鋫Γ皇墙Y(jié)冰[13]；因此，過冷卻點(diǎn)不足以作為評價(jià)小菜蛾抗寒能力的唯一指標(biāo)；但是不能回避大多數(shù)昆蟲的死亡都發(fā)生在過冷卻狀態(tài)，故過冷卻點(diǎn)的測定是一個十分必要的手段，有助于我們更好地掌握昆蟲的抗寒能力。

低溫生存能力測定結(jié)果表明：小菜蛾蛹是最有可能的越冬蟲態(tài)，其在0 ℃以下的低溫環(huán)境中生存時間不能超過29 d，這一結(jié)論與熊立鋼等[4]在北京的測定結(jié)果相似。參考延安地區(qū)冬季的平均氣溫，在自然條件下，小菜蛾在延安地區(qū)不能正常越冬，野外埋蛹試驗(yàn)也驗(yàn)證了這一結(jié)論。但在實(shí)際生產(chǎn)中，延安地區(qū)的蔬菜田里會暴發(fā)小菜蛾蟲害，其原因可能是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中沒有清理的廢棄菜葉堆和溫室大棚為小菜蛾提供了順利越冬的場所。這些人為因素使得小菜蛾的越冬問題更加復(fù)雜，需要后續(xù)長期的田間跟蹤調(diào)查以進(jìn)一步明確，并可深入到分子水平來解釋其抗寒機(jī)制。建議在十字花科蔬菜的實(shí)際生產(chǎn)中，及時清理堆積在田間和溫室大棚里的廢棄菜葉和秸稈，以排除小菜蛾可能的越冬場所，從而將小菜蛾的為害降到最低。

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