熱浪式連續(xù)高溫脅迫對(duì)小菜蛾幼蟲(chóng)和蛹的影響

常向前++呂亮++張舒

摘要：模擬高溫?zé)崂说臏囟饶Ｊ剑芯苛藷崂耸竭B續(xù)高溫脅迫對(duì)小菜蛾（Plutella xylostella）幼蟲(chóng)和蛹的影響。結(jié)果表明，高溫脅迫時(shí)的初始蟲(chóng)態(tài)、脅迫溫度、脅迫模式及各因子之間的交互作用都可能對(duì)小菜蛾3齡幼蟲(chóng)和蛹的羽化率及生殖力有顯著影響。小菜蛾3齡幼蟲(chóng)比蛹耐熱，蛹更易受到高溫危害。雖然小菜蛾較耐高溫，但40 ℃，持續(xù)3 d每天8 h（3 d×8 h/d）的高溫脅迫下，相比30 ℃ 1 d 8 h（1 d×8 h/d），小菜蛾羽化率降低了55.48%。從生殖角度看，蛹經(jīng)高溫脅迫后生殖力顯著低于3齡幼蟲(chóng)，3 d持續(xù)高溫脅迫與 1 d高溫相比，生殖力降低了48.84%，40 ℃脅迫相比30 ℃，生殖力降低了64.32%。持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的高溫?zé)崂颂鞖饪赡軙?huì)導(dǎo)致小菜蛾種群數(shù)量的大幅度減少。

關(guān)鍵詞：高溫?zé)崂?；高溫脅迫；羽化率；生殖力；小菜蛾（Plutella xylostella）

中圖分類號(hào)：Q968.1；S433.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）22-5835-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.22.027

The Effects of Continuous High Temperature Stress on the Larvae

and Pupae of Plutella xylostella

CHANG Xiang-qian， L？譈 Liang， ZHANG Shu

（Institute of Plant Protection and Soil Science，Hubei Academy of Agricultural Sciences/Hubei Key Laboratory for Crop Diseases，

Insect Pests and Weeds Control， Wuhan 430064， China）

Abstract： The effects of continuous high temperature on the 3rd larvae and pupae of diamondback moth （DBM）（Plutella xylostella） emergence rate and fecundity were conducted by simulating heat waves. The results showed that the initial development stage of heat stress， stress temperature， heat stress patterns and the interaction between these factors all significantly may affect the emergence rate and fecundity of 3rd larvae and pupae. The larvae were more tolerant to the heat stress than the pupae. The pupae were more susceptible to high temperature stress. The emergence rate was decreased by 55.48% under the stress of successive 3 d 8 h/d of 40 ℃ compared to 1 d 8 h/d. The fecundity of pupae was significantly lower than larvae under high temperature stress； The fecundity of 3 d stress was decreased by 48.84% compared to 1 d stress and the fecundity of 40 ℃ stress was decreased by 64.32% compared to 30 ℃ respectively. The heat waves may lead the collapse of the DBM population in the fields.

Key words： heat waves； high temperature stress； emergence rate； fecundity； diamondback moth（Plutella xylostella）

近年來(lái)，隨著全球平均氣溫的升高，極端天氣現(xiàn)象，如高溫?zé)崂恕⒈┯?、驟熱驟冷等現(xiàn)象明顯增加[1]。根據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)的報(bào)告，全球范圍內(nèi)夏季高溫?zé)崂颂鞖鈱⒊掷m(xù)頻繁出現(xiàn)[2]。高溫?zé)崂颂鞖庖馕吨B續(xù)多天出現(xiàn)超過(guò)35 ℃的高溫。昆蟲(chóng)是變溫動(dòng)物，更容易受到這種天氣變化的影響[3]。

目前關(guān)于夏季高溫對(duì)昆蟲(chóng)的影響已有報(bào)道，如夏季高溫抑制了溫室白粉虱（Trialeurodes vaporariorum）的發(fā)生[4]，對(duì)水花生的重要天敵蓮草直胸跳甲（Agasicles hygrophila）成蟲(chóng)生殖力有迅速降低的作用[5]；夏季高溫可能是制約二化螟（Chilo suppressalis）田間種群增長(zhǎng)的重要因子[6]；夏季高溫導(dǎo)致了新疆地區(qū)棉蚜（Aphis gossypii）種群產(chǎn)生明顯的崩潰[7，8]，但高溫?zé)崂耸降南募靖邷厝绾斡绊懤ハx(chóng)的生物學(xué)特性尚無(wú)詳細(xì)報(bào)道。

小菜蛾（Plutella xylostella）是危害十字花科作物的重要害蟲(chóng)[9]。在內(nèi)蒙、新疆多次大暴發(fā)，造成近70萬(wàn)hm2油菜絕收[10，11]，在長(zhǎng)江中下游流域如湖北、安徽、江蘇等及長(zhǎng)江以南廣大地區(qū)如浙江、福建、廣東、廣西等地發(fā)生世代多，抗藥性突出。在夏季，長(zhǎng)江中下游十字花科蔬菜田中小菜蛾種群數(shù)量普遍極低。已有的研究表明，在恒溫條件下，30 ℃時(shí)，小菜蛾可以正常存活，但當(dāng)溫度超過(guò)30 ℃時(shí)，小菜蛾各發(fā)育階段的存活率迅速下降；35 ℃時(shí)小菜蛾卵不能孵化，4齡幼蟲(chóng)、蛹均死亡，不能完成世代[12，13]。但在夏季田間，小菜蛾并不會(huì)受到恒定高溫的脅迫，常會(huì)受到熱浪式的高溫脅迫。用氣象記錄儀Kestrel 4500 Pocket Weather Meters（Nielsen-Kellerman Co.，USA） 記錄武漢甘藍(lán)田中太陽(yáng)直射條件下的24 h瞬時(shí)空氣溫度，發(fā)現(xiàn)在2012年7月20～24日，連續(xù)5 d出現(xiàn)持續(xù)6～8 h超過(guò)35 ℃的高溫天氣。田間發(fā)生的小菜蛾種群世代重疊嚴(yán)重[9]，各個(gè)發(fā)育階段同時(shí)大量存在，在高溫季節(jié)各個(gè)發(fā)育階段都會(huì)受到田間高溫脅迫。因此超過(guò)35 ℃的熱浪式高溫脅迫對(duì)小菜蛾不同發(fā)育階段有何作用，并如何影響其夏季種群數(shù)量值得深入探討。

本試驗(yàn)將模擬高溫?zé)崂颂鞖鈱?duì)小菜蛾的作用，將經(jīng)過(guò)不同模式高溫脅迫后的小菜蛾轉(zhuǎn)移至室溫，觀察其后繼存活、生殖情況，探討熱浪式連續(xù)高溫脅迫對(duì)小菜蛾不同發(fā)育階段存活率及生殖力的影響，從而更好地揭示田間小菜蛾種群對(duì)夏季高溫脅迫的響應(yīng)機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 蟲(chóng)源及飼養(yǎng)方法

以2008年秋采自湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花椰菜（Brassica oleracea L. var. botrytis L.）上的小菜蛾為初始蟲(chóng)源，在25±1 ℃、RH 60%～70%、L∶D=16 h∶8 h的養(yǎng)蟲(chóng)室中用3～4葉盆栽甘藍(lán)（Brassica oleracea L.var.capitata L.）飼養(yǎng)1代后，人工飼料（Southland products incorporatied，USA）在養(yǎng)蟲(chóng)盒（直徑9 cm，高7 cm）內(nèi)。

1.2 連續(xù)高溫脅迫初始蟲(chóng)態(tài)為3齡幼蟲(chóng)的小菜蛾

將1～2日齡3齡幼蟲(chóng)放入12孔塑料培養(yǎng)板（型號(hào)TPP 92012，體積12.5 cm×8.3 cm×2.2 cm，每孔直徑2.4 cm）的孔內(nèi)，每孔3頭幼蟲(chóng)，并加入適當(dāng)?shù)娜斯わ暳?，重?fù)3個(gè)培養(yǎng)板，然后置于人工氣候箱（HP300GS-C，武漢瑞華儀器設(shè)備有限責(zé)任公司）中，將3臺(tái)人工氣候箱分別于10：00～18：00（8 h）設(shè)置為各脅迫溫度（30、35、40 ℃），其余時(shí)間（16 h）為25 ℃。分別在高溫脅迫1 d、連續(xù)高溫脅迫3 d后將小菜蛾移至25 ℃養(yǎng)蟲(chóng)室中觀察幼蟲(chóng)的存活、化蛹、羽化情況。將羽化成蟲(chóng)成對(duì)單獨(dú)飼養(yǎng)于培養(yǎng)皿（直徑6 cm）內(nèi)，逐日觀察產(chǎn)卵量。計(jì)算幼蟲(chóng)的羽化率及生殖力，作為統(tǒng)計(jì)分析指標(biāo)。幼蟲(chóng)羽化率為經(jīng)高溫脅迫后羽化的成蟲(chóng)數(shù)量與初始幼蟲(chóng)數(shù)量的比值。

1.3 連續(xù)高溫脅迫初始蟲(chóng)態(tài)為蛹的小菜蛾

將30頭蛹放入直徑10 cm培養(yǎng)皿內(nèi)，置于人工氣候箱中，重復(fù)3個(gè)培養(yǎng)皿。氣候箱的溫度設(shè)置方法同“1.2”。處理后將蛹移至25 ℃養(yǎng)蟲(chóng)室觀察蛹羽化及生殖情況。羽化成蟲(chóng)的生殖情況觀察方法同“1.2”。計(jì)算蛹的羽化率及生殖力，作為統(tǒng)計(jì)分析指標(biāo)。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

用SAS 6.12多因素試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行方差分析，Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 連續(xù)高溫脅迫后小菜蛾的羽化率及生殖力

3齡幼蟲(chóng)及蛹經(jīng)高溫脅迫后羽化及生殖情況見(jiàn)表1。由表1可知，除40 ℃ 3 d×8 h/d處理組合外，經(jīng)各處理組合脅迫后小菜蛾的羽化率均超過(guò)70%，生殖力也超過(guò)30粒/雌。而40 ℃ 3 d×8 h/d處理后羽化率不足35%，生殖力基本為0。

2.2 連續(xù)高溫脅迫對(duì)小菜蛾羽化率的影響

多因素方差分析（表2）表明，脅迫溫度及脅迫模式對(duì)小菜蛾的羽化率有顯著影響；但初始蟲(chóng)態(tài)對(duì)小菜蛾的羽化率影響不顯著，因此只對(duì)脅迫溫度及脅迫模式進(jìn)行多重比較分析（圖1）。

當(dāng)溫度為30、35 ℃時(shí)，連續(xù)高溫脅迫對(duì)小菜蛾的羽化率沒(méi)有顯著影響，羽化率為81.11%～91.11%；當(dāng)溫度為40 ℃時(shí)，經(jīng)連續(xù)3 d×8 h/d的脅迫后羽化率顯著下降為36.11%，與30 ℃ 1 d×8 h/d相比，羽化率降低了55.48%（圖1A）。當(dāng)脅迫時(shí)間為1 d時(shí)，各溫度處理間沒(méi)有顯著差異，當(dāng)連續(xù)時(shí)間為3 d時(shí)，40 ℃處理的羽化率顯著下降（圖1B）。

2.3 連續(xù)高溫脅迫對(duì)小菜蛾生殖力的影響

多因素方差分析（表3）表明，小菜蛾初始蟲(chóng)態(tài)、脅迫溫度及脅迫模式對(duì)生殖力均有顯著影響，但二級(jí)和三級(jí)交互作用沒(méi)有顯著差異。因此，分別對(duì)初始蟲(chóng)態(tài)、脅迫溫度及脅迫模式進(jìn)行多重比較分析（圖2）。

初始蟲(chóng)態(tài)為蛹時(shí)，受到高溫脅迫后，生殖力顯著低于初始蟲(chóng)態(tài)為幼蟲(chóng)的小菜蛾（圖2A）；而40 ℃相對(duì)于30、35 ℃顯著降低了小菜蛾的生殖力，40 ℃相比30 ℃降幅為64.32%（圖2B）；3 d的連續(xù)高溫可顯著降低小菜蛾的生殖力，3 d持續(xù)高溫脅迫與1 d高溫相比，生殖力降低了48.84%（圖2C）。

3 小結(jié)與討論

有許多研究報(bào)道了高溫對(duì)昆蟲(chóng)的致死效應(yīng)[4-8]。Harcourt[14]系統(tǒng)研究了影響田間小菜蛾種群密度的生物因子及非生物因子，發(fā)現(xiàn)非生物因子溫度的權(quán)重很大。在日本茨城縣發(fā)現(xiàn)，夏季溫度越高，小菜蛾種群密度越低[15]。昆蟲(chóng)不同齡期、性別及地理種群的耐熱性可能不同[16]。本試驗(yàn)初步研究了熱浪式高溫脅迫對(duì)小菜蛾不同發(fā)育階段的作用特點(diǎn)。結(jié)果表明，小菜蛾3齡幼蟲(chóng)比蛹耐熱。雖然連續(xù)高溫脅迫下，初始蟲(chóng)態(tài)為幼蟲(chóng)與初始蟲(chóng)態(tài)為蛹的羽化率差異不顯著，但蛹的生殖力卻顯著下降。蛹在小菜蛾各個(gè)發(fā)育階段中幾乎不能移動(dòng)，不能主動(dòng)躲避高溫脅迫，而幼蟲(chóng)卻可以在小范圍內(nèi)主動(dòng)躲避高溫脅迫，蛹比幼蟲(chóng)耐熱性差，導(dǎo)致當(dāng)高溫?zé)崂税l(fā)生時(shí)，很容易造成當(dāng)代種群數(shù)量的大量減少。

小菜蛾整體比較耐熱[17]，但持續(xù)的熱浪天氣對(duì)小菜蛾種群數(shù)量有顯著的負(fù)面作用。2齡幼蟲(chóng)在35 ℃處理12 h后死亡率僅為10%[18]；在35 ℃處理8 h后，3齡幼蟲(chóng)的死亡率僅為3.13%[19]；本研究發(fā)現(xiàn)，持續(xù)1 d×8 h/d的35 ℃脅迫未顯著降低小菜蛾羽化率及生殖力，以上研究均說(shuō)明當(dāng)小菜蛾沒(méi)有處于連續(xù)高溫脅迫時(shí)，可忍受35 ℃高溫，即小菜蛾本身對(duì)高溫具有一定的抗性。但當(dāng)連續(xù)脅迫時(shí)間為3 d時(shí)，40 ℃脅迫相對(duì)于30 ℃，羽化率降低了55.48%，而生殖力幾乎降為0。根據(jù)氣象儀的田間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，夏季高溫?zé)崂颂鞖獬３掷m(xù)超過(guò)3 d，甚至達(dá)到5 d，如果熱浪持續(xù)時(shí)間超過(guò)3 d，小菜蛾的羽化率將會(huì)進(jìn)一步劇烈下降，說(shuō)明持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的熱浪確實(shí)對(duì)小菜蛾種群數(shù)量有致命威脅。

本試驗(yàn)只選取了小菜蛾的兩個(gè)發(fā)育階段進(jìn)行研究，因此仍需要對(duì)小菜蛾的其他蟲(chóng)態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)根據(jù)田間溫度的變化，設(shè)置更合理的模擬溫度，使試驗(yàn)狀態(tài)更接近田間環(huán)境，以期獲得更接近實(shí)際條件的試驗(yàn)結(jié)果。

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