豌豆抗豌豆象育種及其綜合防治研究進(jìn)展

王昶，賀春貴，張麗娟，楊曉明*

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

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豌豆抗豌豆象育種及其綜合防治研究進(jìn)展

王昶1，賀春貴2，張麗娟1，楊曉明1*

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

豌豆是重要的豆科經(jīng)濟(jì)作物，世界范圍內(nèi)均有種植，因其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高深受人們喜愛。豌豆象是嚴(yán)重危害豌豆的害蟲，全球普遍發(fā)生。豌豆象幼蟲可蛀食籽粒超過50%的子葉部分，導(dǎo)致籽粒空癟，發(fā)芽率降低，品質(zhì)變差，商品價(jià)值喪失。豌豆象已成為嚴(yán)重制約豌豆產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的因素之一。豌豆栽培種中尚未發(fā)現(xiàn)可遺傳的豌豆象抗性資源，然而在豌豆近緣野生種中發(fā)現(xiàn)了抗性資源，遺傳研究表明3對(duì)隱性基因控制豆象抗性。α-淀粉酶抑制劑(α-amylase inhibitor，α-AI)和豌豆neoplastic pod(Np)基因突變體植株可有效減輕豌豆象危害。豌豆轉(zhuǎn)基因抗蟲育種雖然已獲成功，但由于安全性問題，目前唯一有效的防治方法仍然是化學(xué)藥劑的使用。為了解和掌握豌豆象最新研究前沿動(dòng)態(tài)，促進(jìn)豌豆象有效防治，本研究從豌豆象、豌豆抗豆象及豌豆象綜合防治等3方面研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述?；诖耍赋鑫覈?guó)目前研究中存在的問題，并提出豌豆象、豌豆抗豆象育種及其綜合防治領(lǐng)域未來的研究重點(diǎn)和方向。

豌豆；豌豆象；α淀粉酶抑制劑；Np突變體；抗豆象基因；防治

豌豆(Pisumsativum)為一年生攀援草本植物，自花授粉，二倍體(2n=2x=14)，屬豆科(Fabaceae)，世界范圍內(nèi)均有種植，是世界第四大豆類作物[1]。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)(FAOSTAT)2014年數(shù)據(jù)[2]顯示，世界干豌豆種植面積686.8萬(wàn)hm2，產(chǎn)量1133.3萬(wàn)t，主要生產(chǎn)國(guó)有加拿大、中國(guó)、印度、法國(guó)、澳大利亞。我國(guó)2014年干豌豆種植面積90.7萬(wàn)hm2，產(chǎn)量157.5萬(wàn)t，居世界第二位，僅次于加拿大。豌豆富含蛋白質(zhì)和淀粉，是人類重要的食物來源，動(dòng)物的優(yōu)質(zhì)飼料[3]。因其特殊的固氮效應(yīng)，豌豆在輪作倒茬，改良土壤[4]，改善生態(tài)環(huán)境及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。

豌豆象(Bruchuspisorum)屬鞘翅目(Coleoptera)，豆象科(Bruchidae)，是危害豌豆的昆蟲中具有經(jīng)濟(jì)重要性的害蟲之一[5-6]，豌豆象在世界幾乎所有豌豆種植區(qū)均有發(fā)生[7]。豌豆象是澳大利亞豌豆生產(chǎn)中最重要的害蟲，其造成的產(chǎn)量損失可達(dá)40%[8]。在埃塞俄比亞豌豆象嚴(yán)重威脅豌豆生產(chǎn)，每年導(dǎo)致60%的產(chǎn)量損失[9]。據(jù)推測(cè)豌豆象在我國(guó)是抗戰(zhàn)時(shí)期隨著侵華日軍馬料傳入，此后由于濟(jì)荒調(diào)運(yùn)糧食傳播蔓延開來[10]。20世紀(jì)50年代在江蘇北部[10]、陜西中部[11]、60年代在甘肅武威[12]、80年代在寧夏[13]、90年代在甘肅定西[14]等地豌豆象猖狂發(fā)生，給農(nóng)戶造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，一度導(dǎo)致豌豆播種面積銳減?！笆濉逼陂g，國(guó)家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系對(duì)我國(guó)豌豆象的發(fā)生危害作了系統(tǒng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)豌豆象普遍發(fā)生，危害率在1%～85%之間，已嚴(yán)重制約了我國(guó)豌豆產(chǎn)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展，為此，國(guó)家食用豆體系將豌豆象的防控列為重點(diǎn)任務(wù)，開展了大量工作，取得了良好的效果。為了更好地掌握國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)和未來研究方向，本研究就豌豆抗豆象育種及其綜合治理方面國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行綜述和展望，以期為豌豆抗蟲品種的培育和豌豆象綜合治理提供參考和指導(dǎo)。

1 豌豆象研究進(jìn)展

1.1 分布

豌豆象在世界廣泛分布。豌豆象是和豌豆在長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化過程中發(fā)展而來，中東肥沃新月地區(qū)(fertile Crescent)是其起源中心。由于人類的活動(dòng)以及全球氣候變暖等原因，豌豆象傳播蔓延迅速，目前已在世界除南極洲外的其余六大洲發(fā)生[7](圖1)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，美國(guó)、智利[15-16]、西班牙、葡萄牙、塞爾維亞、中國(guó)[17]、南非和澳大利亞[18]豌豆象發(fā)生普遍，并且是豌豆生產(chǎn)中最難防治的害蟲之一[19-20]。

圖1 豌豆象的世界分布Fig.1 Map of pea weevil (B. pisorum) distribution in the world 綠點(diǎn)代表該地區(qū)豌豆象發(fā)生。Green points indicate the districts of pea weevil occurrence. 來源：國(guó)際農(nóng)業(yè)和生物科學(xué)中心(CABI)的植物智慧計(jì)劃 (2014)。 Source: Plantwise from CABI(2014).

1.2 生物學(xué)特性

豌豆象一年發(fā)生1代，春天氣溫回升至16～20 ℃時(shí)，豌豆象成蟲從樹木、樹葉、籬笆、雜物、倉(cāng)庫(kù)縫隙、豆粒內(nèi)等越冬場(chǎng)所出現(xiàn)。豌豆象飛翔能力強(qiáng)，可飛越5 km遠(yuǎn)[21]。田間豌豆花開時(shí)成蟲飛往田間采食花粉、花蜜。豌豆象雄蟲冬眠后性成熟，但雌蟲需要采食豌豆花粉后才能成熟[22]。有報(bào)道雌性豆象也采食其他非寄主植物的花粉[22-23]，但更多學(xué)者認(rèn)為豌豆是豌豆象所需花粉的唯一來源。雌性豆象到達(dá)豌豆田2～2.5周后開始產(chǎn)卵，第一次選擇將卵產(chǎn)在花朵即將凋謝的鮮嫩豆莢上，其后選擇任意大小的豆莢[21]，但更傾向于在長(zhǎng)度為10～20 mm豆莢表面產(chǎn)卵[8]，但從不把卵產(chǎn)在豌豆干籽粒上[24]。雌蟲產(chǎn)卵15～140粒，卵橢圓形、黃色，21 d左右成熟，孵化前兩天在卵末端出現(xiàn)黑色的小點(diǎn)，幼蟲孵化后在豆莢壁咬食一個(gè)大約0.2 mm的洞，穿過豆莢壁和種皮，蛀入未成熟的豆粒內(nèi)部。盡管幾頭幼蟲可以同時(shí)侵染一粒豌豆，但最終只有一頭能夠成活，并且完成生活史[25]。幼蟲以子葉為食，經(jīng)4～8周的時(shí)間，完成1～4齡幼蟲的發(fā)育后在籽粒中化蛹，蛹期持續(xù)12～14 d[26]后羽化為成蟲。豌豆象危害后在種子外部不易觀察，但仔細(xì)檢查會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)圓形的小窗口，其內(nèi)是蛹或成蟲，受到擾動(dòng)或條件適宜時(shí)成蟲從圓形窗口飛出，在種子上形成一個(gè)直徑3 mm左右的洞口。

1.3 危害特性

豌豆象的危害主要發(fā)生在幼蟲時(shí)期蛀食豌豆子葉造成。豌豆象單主寄生，危害豌豆，有學(xué)者認(rèn)為可危害蠶豆(Viciafaba)和其他作物[27]，不過后來得以糾正。豌豆象世界范圍內(nèi)的危害率為10%～90%[28]。豌豆象的危害主要發(fā)生在幼蟲時(shí)期(1～4齡)，幼蟲能夠蛀食籽粒30%～40%的子葉[29]，收獲后2～3個(gè)月可蛀食超過50%的子葉[30]，豌豆象幼蟲發(fā)育到4齡時(shí)對(duì)籽粒產(chǎn)生的危害最大[31]。

1.4 豌豆象的寄主選擇性

植食性昆蟲通過植物釋放的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)作為信息物質(zhì)尋找定位寄主植物[32-33]，昆蟲通過感官系統(tǒng)基于揮發(fā)性物質(zhì)和接觸-化學(xué)感應(yīng)來評(píng)判寄主植物是否適合取食和產(chǎn)卵[34]，而昆蟲的取食和產(chǎn)卵行為可激發(fā)植物信息物質(zhì)的釋放[35]。

豌豆象在長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化過程中同豌豆形成了相互適應(yīng)機(jī)制。豌豆象通過感知豌豆的揮發(fā)物來判斷、鑒別后選擇其作為寄主植物進(jìn)而完成取食、交配、產(chǎn)卵等一系列生命活動(dòng)。豌豆各物候期揮發(fā)性物質(zhì)鑒定主要為萜烯類(terpenes)和綠葉揮發(fā)物(green leaf volatiles，GLVs)，但在不同物候期釋放的揮發(fā)性物質(zhì)的種類和數(shù)量不同[36]。豌豆在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和開花階段釋放的揮發(fā)物濃度最高[37]，花期釋放的主要是萜烯類化合物，如α和β萜烯，這些單萜烯類物質(zhì)可高度吸引甲蟲。Ceballos等[36]通過Y型嗅覺儀測(cè)定發(fā)現(xiàn)豌豆花揮發(fā)物可吸引豌豆象成蟲。嗅覺偏愛指數(shù)(olfactometric-preference index，OPI)反映了植物揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)昆蟲刺激的效應(yīng)，即昆蟲對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)的偏好程度。Ceballos等[36]通過嗅覺測(cè)定獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成OPI，發(fā)現(xiàn)豌豆象雌性和雄性成蟲均偏愛豌豆花和莢的揮發(fā)物，但雌性表現(xiàn)出更強(qiáng)的偏好。觸角電位圖(electroantennography，EAG)測(cè)定表明，與雄性豆象(1.02 mV)相比，雌性豆象(1.35 mV)對(duì)豆莢揮發(fā)性物質(zhì)表現(xiàn)出更大的EAG響應(yīng)[36]。這可能是因?yàn)榇菩岳ハx需要找到適合的寄主為其后代提供更好的食物和棲居環(huán)境[38]。

2 豌豆抗豌豆象研究進(jìn)展

2.1 豌豆象抗性測(cè)定和評(píng)價(jià)

豌豆對(duì)豌豆象的抗性測(cè)定有各種不同的方法。有學(xué)者將豌豆抗性分為：1)莢抗性(pod resistance)：莢抗性(%)=100-(ep/p)×100，式中：ep為幼蟲蛀入豆莢的刺孔數(shù)，p為放置在豆莢表面的卵粒數(shù)；2)莢壁/種皮抗性(pod wall/seed coat resistance)：莢壁/種皮抗性(%)=100-(esc/ep)×100，式中：esc為種皮的刺孔數(shù)；ep為幼蟲蛀入豆莢的刺孔數(shù)；3)種皮抗性(seed coat resistance)：種皮抗性(%)=100-(ec/esc)×100，式中：ec為子葉刺孔數(shù)，esc為種皮的刺孔數(shù)；4)種子抗性(seed resistance)[39]：有3種方法可用來評(píng)價(jià)種子的抗性，一是用帶有刺孔和出孔口種子所占比例來表示，另一種方法是用帶有刺孔的種子賦予值“1”，沒有刺孔的種子賦予值“0”來表示，最后一種方法是用帶有出孔口的種子所占的比例來表示。Clement等[30]提出了種子損害評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(a seed damage rating scale，SDRS)：SDR=1，子葉未被1齡幼蟲采食；SDR=2，1齡幼蟲接觸子葉，但采食子葉<5%；SDR=3，2～4齡幼蟲采食子葉≥5%；SDR=4，發(fā)育到預(yù)蛹階段，對(duì)子葉產(chǎn)生較大程度的危害；SDR=5，發(fā)育到成蟲階段，伴有出孔口和出孔窗，產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的危害?？偟腟DR≤2被認(rèn)為具有豌豆象抗性。

Hardie等[8]提出了種子豆象抗性百分比(percentage pea weevil resistance in seeds，PWR)和種子損害率(seed damage rating，SDR)，SDR測(cè)定方法要求解剖每一粒種子檢查幼蟲的發(fā)育程度，耗時(shí)耗力，相對(duì)麻煩，而PWR測(cè)定方法是通過快速檢察種子上出孔口判斷豆象的存在，這種方法得到了Redden等[40]及Fernandez等[41]的支持，后來這一方法也被用來測(cè)定綠豆象(Callosobruchuschinensis)抗性[42]。豌豆象侵染率百分比(percentage pea weevil infestation ratio)常作為豆象抗性指數(shù)用來評(píng)價(jià)豌豆種質(zhì)的抗性[8，20]，因其精準(zhǔn)也被用作綠豆象[43]和四紋豆象(Callosobruchusmaculatus)[44]抗性測(cè)定。

2.2 豌豆抗豆象基因型鑒定與評(píng)價(jià)

作物栽培種與野生種在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中形成了對(duì)昆蟲不同的防御機(jī)制。在栽培種馴化過程中人們往往更多關(guān)注農(nóng)藝性狀而忽視了抗蟲性，在缺乏昆蟲壓力條件下導(dǎo)致栽培種抗蟲基因喪失。而野生種在進(jìn)化過程中遵從優(yōu)勝劣汰自然法則，易受昆蟲侵染的個(gè)體被淘汰，而具有一定抗性水平的個(gè)體則存活下來，最終導(dǎo)致野生種群中抗性基因頻率增加，馴化種群中抗性基因頻率減少甚至喪失。野生種質(zhì)資源中抗蟲基因的存在為作物抗蟲育種提供了基因源，育種家常利用富含抗性基因的野生種或野生近緣種來改良栽培種，這在西紅柿(Lycopersiconesculentum)[45]、甜菜(Betavulgaris)[46]和小麥(Triticumaestivum)[47]等作物上已獲成功。栽培作物改良的首要條件是抗性基因的獲得。因此，對(duì)栽培種、野生種及野生近緣種等種質(zhì)資源進(jìn)行抗性基因的鑒定、評(píng)價(jià)和篩選顯得尤為重要。豌豆種質(zhì)資源對(duì)豌豆象的抗性鑒定始于20世紀(jì)70年代[16，30，39，48]，但鮮有成功。Hardie等[48]利用4年時(shí)間在超過9個(gè)地點(diǎn)對(duì)1900份豌豆屬(Pisum)種質(zhì)進(jìn)行了17個(gè)田間抗性鑒定試驗(yàn)，以種子危害百分率(percent seed damage，PSD)小于10%作為具有潛在抗性評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果只有19份屬于豌豆近緣野生種(Pisumfulvum)的種質(zhì)具有潛在抗性，其余1881份屬于栽培豌豆(P.sativum)的種質(zhì)全部淘汰。Teshome等[3]對(duì)來自埃塞俄比亞的602份豌豆種質(zhì)資源連續(xù)兩年利用田間和溫室相結(jié)合的鑒定方法篩選出種子危害率小于40%的種質(zhì)兩份(32454和235002)，PSD值分別為17%和33%。大量研究[6，16，30，48]證實(shí)栽培豌豆種質(zhì)具有較低的抗性水平，而目前在栽培豌豆中還未發(fā)現(xiàn)可遺傳豆象抗性[49]。有學(xué)者在栽培種中篩選出抗豆象豌豆品系，然而隨后在智利、美國(guó)、澳大利亞的試驗(yàn)中證實(shí)這些品系不抵抗豌豆象的侵染[48]。在栽培種中及關(guān)聯(lián)半野生亞種(associated semi-wild subspecies)中雖然沒有發(fā)現(xiàn)可遺傳的豆象抗性，但是在近緣野生種(P.fulvum)中發(fā)現(xiàn)了可遺傳的豆象抗性[8，48]。研究發(fā)現(xiàn)采自以色列耶路撒冷以西2 km森林中(原代號(hào)Z708)[50]的豌豆近緣野生種(P.fulvum)“ATC113”對(duì)豌豆象表現(xiàn)出較好的抗性[8，30]。此后，圍繞該抗性種質(zhì)開展了大量的豆象抗性遺傳規(guī)律、抗蟲機(jī)制和抗蟲基因鑒定的研究工作[51-53]。

2.3 豌豆抗豆象機(jī)理

2.3.1 α淀粉酶抑制劑 普通菜豆(Phaseolusvulgaris)種子中的α-淀粉酶抑制劑(α-amylase inhibitor，α-AI)對(duì)豆象科害蟲具有較好的抑制效應(yīng)。普通菜豆種子中至少含有α-淀粉酶抑制劑-1(α-AI-1)和α-淀粉酶抑制劑-2(α-AI-2)兩種不同的α-AI[54]。前者廣泛分布于大多數(shù)栽培種中[55-56]，能夠抑制綠豆象(C.chinensis)和四紋豆象(C.maculatus)中腸淀粉酶以及幾種哺乳動(dòng)物的淀粉酶，但對(duì)巴西豆象(Zabrotessubfasciatus)中腸淀粉酶無效[57]。α-AI-2存在于某些野生菜豆種質(zhì)中，與α-AI-1的氨基酸有78%的一致性，但α-AI-2不能抑制哺乳動(dòng)物的淀粉酶[58-59]，卻能夠抑制巴西豆象中腸淀粉酶[58-60]。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)有針對(duì)性地在食物中加入1%濃度的α-AI時(shí)對(duì)豆類倉(cāng)儲(chǔ)期兩種重要害蟲綠豆象和四紋豆象幼蟲表現(xiàn)抑制效應(yīng)[57]，低濃度的α-AI-1對(duì)綠豆象表現(xiàn)抗性，而較高濃度則對(duì)四紋豆象和豌豆象均有抗性[61-62]。

菜豆中的α-AI基因已被轉(zhuǎn)入栽培豌豆中成功用來防治豌豆象[54，62]。Schroeder等[62]用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將普通菜豆種子編碼α-AI的cDNA轉(zhuǎn)入栽培豌豆中，由菜豆的另一種植物血凝素的啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)表達(dá)，α-AI基因在轉(zhuǎn)基因豌豆種子中穩(wěn)定表達(dá)至T5代，T5代種子中豌豆象早期幼蟲發(fā)育受阻；α-AI在該種子中積聚濃度達(dá)可溶性蛋白的3%，而這一水平比菜豆中正常含量還要高1%～2%；α-AI基因由來自種子特有的菜豆凝集素[bean PHA (dlec2)]基因的側(cè)翼序列調(diào)控，它們的表達(dá)被限制在種子子葉和胚軸的位置，因此在轉(zhuǎn)入α-AI基因的豌豆種子中豌豆象幼蟲到達(dá)子葉后其早期幼蟲(1或2齡)發(fā)育很快停止，與未轉(zhuǎn)入α-AI基因的豌豆相比這些品系種子被害率明顯降低。α-AI通過阻止豌豆象幼蟲對(duì)種子中淀粉的消化，削弱和阻礙幼蟲發(fā)育，導(dǎo)致其死亡[3]。α-AI-1可通過抑制1或2齡幼蟲體內(nèi)淀粉酶，阻止消化種子中淀粉而導(dǎo)致其死亡；但α-AI-2對(duì)豌豆象的抑制效應(yīng)較小，僅僅延遲了大約30 d左右的幼蟲發(fā)育時(shí)間，對(duì)總的死亡率沒有影響[54]。

α-AI的抑制效應(yīng)與豆象體內(nèi)pH值密切相關(guān)。α-AI-1在pH值4.5～6.5范圍內(nèi)可抑制豌豆象80%的淀粉酶，而α-AI-2僅在pH值4.0～4.5范圍內(nèi)抑制40%的淀粉酶?；赼-AI表達(dá)的pH值范圍不同，α-AI-1在溫室和大田條件下與α-AI-2相比均對(duì)豌豆象表現(xiàn)出較高的抑制效應(yīng)。因此，明確豆象腸道pH值，推測(cè)α-AI在該pH值條件下的抑制效應(yīng)尤為重要。目前未有文獻(xiàn)報(bào)道豌豆象消化道的pH值，但最近研究發(fā)現(xiàn)豆象科Bruchuidaeaffinis中腸的pH值是5.5～6.5，淀粉酶發(fā)揮活性的最佳pH值為5.5[63]。而研究發(fā)現(xiàn)α-AI-2在pH值5.5～6.5范圍內(nèi)的抑制效應(yīng)很低，據(jù)此推測(cè)α-AI-2延緩?fù)愣瓜笥紫x發(fā)育很可能是在豌豆象中腸pH值環(huán)境下淀粉酶活性部分被抑制所致[54]，也有學(xué)者認(rèn)為豌豆象很可能像其他昆蟲一樣擁有多種α-淀粉酶[64-65]，這些淀粉酶不能全部被α-AI-2抑制[54]。

α-AI對(duì)大多數(shù)哺乳動(dòng)物淀粉酶的抑制無效。用含有α-AI-1的轉(zhuǎn)基因豌豆飼養(yǎng)老鼠，當(dāng)食物中含30%的轉(zhuǎn)基因豌豆時(shí)老鼠體重正常增加，對(duì)碳水化合物、氮代謝及內(nèi)臟的生長(zhǎng)無不良影響。而人類[66]食用α-AI-1蛋白(20世紀(jì)80年代在美國(guó)α-AI-1蛋白被用作減肥食品消費(fèi))后對(duì)碳水化合物的代謝也無影響。α-AI在哺乳動(dòng)物中的失效可能由于以下幾個(gè)因素：α-AI可能在胃液中失活[66]；α-AI表達(dá)的最適pH值低于人類十二指腸中pH值[67]；人類消化道中α-淀粉酶過量生產(chǎn)[68]。

2.3.2Np突變體 研究發(fā)現(xiàn)攜帶Neoplastic pod(Np)基因的豌豆突變體植株可有效減輕豌豆象的侵染危害。其作用機(jī)理為：1)Np基因型豌豆豆莢在雌性豌豆象產(chǎn)卵位置形成瘤狀突起(neoplastic)(也有學(xué)者稱之為愈傷組織，callus)，使豆莢腫大變厚，延遲和阻礙了豆象幼蟲穿透莢壁侵入籽粒蛀食危害[69-70]；2)愈傷組織(callus)在死亡后隨同附著在其上的卵一起掉落離開豆莢而減輕了豆象的侵染危害[69]。但多數(shù)情況愈傷組織死亡前大部分幼蟲已經(jīng)蛀入豆莢，因此，由Np基因型提供的抗性有限。

基于豆莢抗性的研究發(fā)現(xiàn)單個(gè)顯性基因控制豆莢上瘤狀突起。Nuttall等[71]在溫室條件下用Np突變體和正常豌豆(正常豌豆植株作為花粉受體，Np突變體作為花粉供體)雜交，F(xiàn)1代植株豆莢表現(xiàn)瘤狀突起。Doss等[70]以C887-332(Np/Np)和I3(np/np)雜交獲得的F4代為試驗(yàn)材料，通過田間豌豆象自然侵染研究發(fā)現(xiàn)攜帶純合隱性基因np/np豌豆種子侵染率為85.4%，而攜帶純合顯性基因Np/Np種子侵染率為62.2%。有研究發(fā)現(xiàn)在溫室條件下通過避免紫外線照射Np基因型豌豆也可形成瘤狀突起，Np基因型豌豆在大田和高粱(Sorghumbicolor)間作，因高粱的遮擋而減少了紫外線的照射可導(dǎo)致大約30%的豌豆豆莢瘤狀突起形成[71]，但在大田生產(chǎn)過程中通過抑制紫外線使豌豆植株表達(dá)Np基因形成豆莢瘤狀突起是十分困難的[3]。攜帶Np基因的豌豆栽培種[70]和近緣野生種[72]豆莢瘤狀突起是由于豆莢上豌豆象產(chǎn)卵部位受“Bruchins”物質(zhì)刺激形成?！癇ruchins”最初從四紋豆象上分離得到，是第一個(gè)從昆蟲上分離出的天然產(chǎn)物，鑒定為單酯3-羥基丙酸(monoester of 3-hydroxypropanoic acid)和長(zhǎng)鏈脂肪醇[a long-chain fatty alcohol (diol)]等化合物，這類化合物可導(dǎo)致細(xì)胞的去分化和有絲分裂，刺激細(xì)胞分裂[70]。豌豆象產(chǎn)卵刺激形成的瘤狀突起來源于豆莢氣孔復(fù)合體細(xì)胞[73]，是豆莢氣孔愈傷組織的產(chǎn)物[74]。由于豌豆豆莢保衛(wèi)細(xì)胞周圍的構(gòu)造和莖葉組織中的差異[73-74]，“Bruchins”不能誘導(dǎo)莖和葉組織形成瘤狀突起。用“Bruchins”處理攜帶純合的隱性np/np基因豌豆植株，豆莢變淡褐色，輕微腫脹，無瘤狀突起的形成?！癇ruchins”物質(zhì)是植物防御反映的激發(fā)子，引發(fā)自發(fā)熒光，增加防御物質(zhì)的水平?！癇ruchins”物質(zhì)處理激發(fā)了植物抗毒素(phytoalexin)、酚類防御化合物(phenolic defense compound)、豌豆素(pisatin)的積累表達(dá)[75-76]。關(guān)于“Bruchins”物質(zhì)刺激和抑制紫外線導(dǎo)致Np基因型豌豆植株豆莢產(chǎn)生瘤狀突起的不同機(jī)理，還有待深入研究。

2.3.3 豌豆生物學(xué)特性與豆象抗性 豌豆生物學(xué)特性與豆象抗性的關(guān)系并無確切的定論。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)豌豆的花色[48]、籽粒顏色[49]和豆象的抗性沒有必然關(guān)系。Peshoet等[16]發(fā)現(xiàn)花梗長(zhǎng)度和豆象抗性呈負(fù)相關(guān)，花梗越短，對(duì)豆象抗性越高，解釋為較短的花梗有利于花朵和豆莢在葉片和植株群體間隱藏，可避免豌豆象取食和產(chǎn)卵。但后來有學(xué)者發(fā)現(xiàn)當(dāng)豌豆象種群密度較大時(shí)這一現(xiàn)象并不存在[48]。Teshome等[3]發(fā)現(xiàn)在埃塞俄比亞白色籽粒的豌豆相比其他顏色的更容易感染豆象，解釋可能原因?yàn)椋罕姸喟咨蚜５耐愣故菆A形的，圓形籽粒相對(duì)具有更多子葉，這保證了充足的豌豆象幼蟲發(fā)育所需食物；其次，可能是與褶皺籽粒相比，圓形籽粒為豆象提供了更大的生存空間。豌豆象產(chǎn)卵對(duì)豆莢大小有選擇性，豌豆象傾向于在扁平、飽滿，長(zhǎng)度為10～20 mm的豆莢表面產(chǎn)卵[8]。此外，豆莢和種子表面的蠟狀物、絨毛、二氧化硅等物質(zhì)也是阻礙豆象侵染的天然障礙物。鑒于此，在篩選、鑒定抗豆象種質(zhì)時(shí)，應(yīng)該更多地關(guān)注褶皺、綠色、褐色等特征的豌豆資源。

2.4 豌豆抗豆象基因的遺傳分析

野生豌豆和栽培豌豆之間存在染色體不親和性，但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)以野生豌豆為花粉供體，與栽培豌豆雜交可獲得重組子代，這為野生豌豆抗豆象基因的遺傳分析研究提供了可能的途徑。2005年Bryne[51]通過對(duì)感豆象栽培種“Pennant”和抗豆象野生豌豆“ATC113”雜交獲得的F2代種子的抗性檢測(cè)發(fā)現(xiàn)符合1∶37∶26(抗、混合反映、感)和3基因遺傳模式(1∶63)，說明至少有3對(duì)隱性基因控制豆象抗性，通過分別測(cè)定F1代(n=7)和F2代(n=270)豆莢和種子抗性，確定抗豆象遺傳位點(diǎn)位于子葉內(nèi)，豆象的完全抗性是由3個(gè)隱性等位基因控制(pwr1，pwr2，pwr3)，完全感性是由3個(gè)顯性等位基因控制(PWR1，PWR2，PWR3)。2008年Byrne等[52]再次通過對(duì)Pennant/ATC113雜交獲得的F2代豆莢和種子的危害率檢測(cè)表明，豆莢抗性為數(shù)量遺傳，具有越親分離現(xiàn)象，豆莢抗性從F2代遺傳到F3代已經(jīng)很弱，但種子抗性能夠從F2代連續(xù)遺傳到F5代，并且通過回交能夠成功轉(zhuǎn)入新的群體中，基于F2群體的63∶1的分離比例證明了3基因模式，提出完全抗性由3個(gè)成對(duì)隱性等位基因(pwr1pwr1)、(pwr2pwr2)和(pwr3pwr3)控制，中抗到高抗植物至少含有1個(gè)顯性等位基因(pwr1pwr1)、(PWR2-)、(pwr3pwr3)，中感到高感至少含有2個(gè)顯性等位基因(PWR1-)、(PWR2-)、(pwr3pwr3)，完全感性則是由3個(gè)顯性等位基因(PWR1-)、(PWR2-)、(PWR3-)控制。

2.5 豌豆抗豆象基因遺傳圖譜構(gòu)建和分子標(biāo)記

現(xiàn)代分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，為豌豆抗豌豆象基因的研究提供了新的途徑。近年來，通過分子標(biāo)記技術(shù)發(fā)掘了許多抗豆象基因與主效QTL(quantitative trait locus)，為抗性基因的發(fā)掘與利用、分子標(biāo)記輔助選擇抗蟲育種奠定了基礎(chǔ)。2014年澳大利亞學(xué)者Aryamanesh等[53]首次在豌豆屬(Pisum)種質(zhì)資源中用QTL檢測(cè)到抗豆象基因，他們利用抗豆象近緣野生種ATC113(PI 595933) (P.fulvum)和感豆象栽培種Pennant(P.sativum)雜交，對(duì)獲得的270個(gè)F2群體采用SSR分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)豆粒子葉、豆莢壁/種皮、豆莢壁抗性研究表明，3個(gè)主效的QTL基因定位在連鎖群LG2、LG4和LG5上，這3個(gè)主效基因解釋子葉抗性表型變異率為80%；2個(gè)主效QTL基因定位在連鎖群LG2和LG5上，解釋了豆莢壁/種皮抗性表型變異率為70%；對(duì)子葉和豆莢壁/種皮抗性的QTL共線性分析結(jié)果表明，這兩個(gè)性狀的抗性機(jī)制可能存在共同的信號(hào)調(diào)控途徑，僅僅1個(gè)主效QTL基因定位在連鎖群LG7，解釋了豆莢壁抗性表型變異率為9%。Bryne[51]2005年通過對(duì)感豆象栽培種“Pennant”和抗豆象近緣野生豌豆“ATC113”雜交構(gòu)建F3群體，用AFLP標(biāo)記(amplified fragment length polymorphisms)探尋親本及F3抗感后代多態(tài)性，通過約束最大似然法(restricted maximum likelihood，REML)分析確定13個(gè)與豌豆象抗性相關(guān)的AFLP標(biāo)記以及23個(gè)與豌豆象感性相關(guān)AFLP標(biāo)記的統(tǒng)計(jì)顯著性，主成分分析(principal coordinate analysis，PCO)顯示AFLP標(biāo)記位點(diǎn)在PCO的空間形成聚類，顯示可能存在3個(gè)基因位點(diǎn)。8個(gè)AFLP標(biāo)記被克隆、測(cè)序并轉(zhuǎn)換成序列特征性擴(kuò)增區(qū)域標(biāo)記(sequence characterized amplified regions，SCAR)，兩個(gè)SCAR標(biāo)記，SC47359和SC47435在抗性親本與感性親本之間具有多態(tài)性，這兩個(gè)標(biāo)記都與抗性后代及30%～36%的感性后代共分離。

2.6 豌豆抗豌豆象育種

利用抗性品種防治病蟲害是最簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、有效和綠色的方法，而利用野生種或近緣種進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交和基因滲入改良作物是進(jìn)行抗性育種的有效途徑。在前期豌豆資源抗豆象鑒定的基礎(chǔ)上，多位學(xué)者已將野生豌豆的抗豆象基因[20，49]、菜豆中的α-淀粉酶抑制基因[54，62]分別成功轉(zhuǎn)入栽培豌豆中用來防治豌豆象，但關(guān)于轉(zhuǎn)基因豌豆的安全性一直存在爭(zhēng)議，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因豌豆品種應(yīng)用受阻。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)用含有α-淀粉酶抑制劑的轉(zhuǎn)基因豌豆飼喂老鼠后引發(fā)肺炎[77]。因此，有人指出轉(zhuǎn)基因豌豆不適宜人類的消費(fèi)和動(dòng)物的飼養(yǎng)[78]。此外，由于近緣野生豌豆具有種子黑色柔軟、無限生長(zhǎng)[50，79]、豆莢上卷和種子彈射[80]等習(xí)性，這些不良性狀會(huì)因?yàn)檫B鎖被轉(zhuǎn)入栽培豌豆中而不受歡迎。

總之，由于轉(zhuǎn)基因豌豆的健康安全問題，不同環(huán)境條件下基因的表達(dá)差異[81]，不良性狀的連鎖以及消費(fèi)者對(duì)轉(zhuǎn)基因豌豆的認(rèn)知和接受能力等諸多因素限制了轉(zhuǎn)基因豌豆的發(fā)展，使得轉(zhuǎn)基因豌豆商業(yè)化應(yīng)用困難[78]。

3 豌豆象綜合防治研究進(jìn)展

豌豆象綜合防治策略(integrated pest management，IPM)包括物理防治、化學(xué)防治、應(yīng)用栽培措施、天敵和抗蟲品種等多種措施。

3.1 栽培措施

栽培措施因簡(jiǎn)便、綠色、環(huán)保的特點(diǎn)在農(nóng)作物病蟲害防治中發(fā)揮著重要的作用，但實(shí)踐證明栽培措施對(duì)豌豆象的防效有限。在澳大利亞通過適時(shí)早播、補(bǔ)種、早收和輪作等栽培措施防治豆象均表現(xiàn)出較低的防效，不過早播、早收、收獲后放牧采食殘茬、侵染的種子及幼蟲，可有效減少來年豆象的種群數(shù)量和危害程度[3,82]。由于豆象具有飛翔性，同一地區(qū)農(nóng)民能否協(xié)作防治是影響栽培措施防效大小的關(guān)鍵。

栽培與其他措施(如抗性品種)結(jié)合能達(dá)到較好的防效。利用不同品種混種可有效抑制害蟲的發(fā)生[83-84]，其作用機(jī)理在于不同基因型品種混種產(chǎn)生的補(bǔ)償和增效作用抵抗了生物和非生物脅迫[85]，例如，選擇基因型品種與間作和輪作結(jié)合，則寄主植物的中等抗性會(huì)得到加強(qiáng)，這為我們防治豆象提供了一種新的思路。

3.2 物理防治

物理防治是指采用物理的方法消滅害蟲或改變其物理環(huán)境，創(chuàng)造一種對(duì)害蟲有害或阻隔其侵入的一種方法[86]，研究顯示物理防治可有效滅殺豌豆象幼蟲、減輕危害。高溫滅蟲是物理防治害蟲常用的方法之一，其作用機(jī)理是持續(xù)高溫使昆蟲體內(nèi)蛋白質(zhì)變性失活，破壞酶系統(tǒng)而使有機(jī)體的生理功能紊亂，最終導(dǎo)致死亡[87]。夏季太陽(yáng)直射溫度達(dá)50 ℃左右時(shí)，幾乎對(duì)所有儲(chǔ)糧害蟲都有致死作用[87]。豌豆收獲后，選擇晴天，將豌豆置于陽(yáng)光下暴曬，當(dāng)溫度達(dá)到50 ℃左右，持續(xù)8 h，豌豆象幼蟲因不耐高溫而死亡[88]。開水燙種法因操作簡(jiǎn)便，防效好，早在20世紀(jì)50年代就在我國(guó)湖北地區(qū)被廣泛應(yīng)用[17]。開水燙種法是將豌豆種子置于容器中，以熱開水沖燙，用水量以覆蓋豆種為宜，持續(xù)時(shí)間20～30 s，燙種后濾水曬干。開水燙種時(shí)間把握至關(guān)重要，時(shí)間過短防效較低，時(shí)間過長(zhǎng)影響發(fā)芽，最好控制在20～30 s。此外，還可以通過氣調(diào)法、輻射法、微波法等措施進(jìn)行防治，但對(duì)農(nóng)戶來說這些方法操作相對(duì)復(fù)雜，成本過高，不宜實(shí)施。

3.3 化學(xué)防治

目前為止，豌豆象在世界范圍內(nèi)唯一有效的防治方法是田間殺蟲劑的噴施和儲(chǔ)藏期化學(xué)藥劑的熏蒸[49]。田間噴施殺蟲劑僅對(duì)成蟲有效，對(duì)豆莢表面的卵和籽粒內(nèi)的幼蟲無效[51]，因此，在田間豆象成蟲產(chǎn)卵前通過滅殺抑制其蟲口密度，減少卵和幼蟲數(shù)量是防治豆象唯一有效的途徑[18]。豌豆象成蟲采食花粉花蜜后才能交配產(chǎn)卵，因此，田間豌豆開花期噴施殺蟲劑對(duì)豆象防效至關(guān)重要。

在澳大利亞，Horne等[28]分別以每hm2有效成分40 g氯氰菊酯(cypermethrin)和350 g硫丹(endosulfan)藥劑單獨(dú)噴施，豆象危害率從未噴施的11%減少到4%，以每hm2有效成分340 g滅多威(methomyl)和有效成分40 g的氰戊菊酯(fenvalerate)噴施，危害率分別降為6%和8%，通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一證實(shí)氯氰菊酯是豌豆象最有效的殺蟲劑。豆象的蟲態(tài)、大小和持續(xù)時(shí)間決定了噴施藥劑的種類和數(shù)量[48]。豌豆象的侵染危害能持續(xù)幾周，而許多化學(xué)藥劑最長(zhǎng)藥效期為7 d，因此，田間需多次噴施才能達(dá)到較好的防效。

儲(chǔ)藏期豌豆籽粒內(nèi)豆象可通過化學(xué)藥劑熏蒸滅殺[51]。化學(xué)藥劑熏蒸能顯著減少豌豆籽粒上的豆象蟲孔數(shù)量[82]。豌豆成熟后及時(shí)收獲，豆象蛀食最大僅能造成26%的種子重量損失，其余74%的損失由儲(chǔ)藏期豌豆象幼蟲在種子內(nèi)蛀食危害(至少蛀食兩個(gè)月以上)造成。因此，儲(chǔ)藏期種子重量損失完全可以通過收獲后及時(shí)熏蒸而挽回。熏蒸越及時(shí)損失越小，成熟后1周收獲熏蒸處理與成熟后2、3和4周收獲處理相比產(chǎn)量損失最低[82]。

化學(xué)殺蟲劑長(zhǎng)期、不合理使用容易產(chǎn)生環(huán)境污染和抗藥性[89]，且價(jià)格昂貴，特別增加了農(nóng)民經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[49]。因此，開發(fā)和研制防效高、環(huán)境友好、價(jià)格低廉的生物農(nóng)藥是今后豆象防治的研究熱點(diǎn)。

3.4 生物防治

利用天敵防治農(nóng)田作物害蟲是生物防治最重要的方法，應(yīng)在生產(chǎn)實(shí)踐中大力倡導(dǎo)。豌豆象天敵種類較多，如小黃蜂(Chalcidoidwasps)[90]、Uscanasenex[91]、U.chiliensissp.nov[92]、Triaspisthoracicus[21，90]、Eupteromalusleguminis和Microdontomerusanthonomi，這些天敵都是豌豆象幼蟲或蛹的擬寄生物。Annis等[90]研究發(fā)現(xiàn)雖然Chalcidoidwasps通過豆象羽化孔能進(jìn)出豆粒中，卻不能有效防治豆象。T.thoracicus可寄生田間豆莢上豌豆象的卵[90]。澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO)從法國(guó)引進(jìn)了T.thoracicus來防治豌豆象，但因其不能在澳大利亞越冬而宣告失敗[93]。在過去，生物防治豆象很少被重視，因此，全面系統(tǒng)研究這些天敵防治豌豆象的作用、效果和機(jī)理顯得尤為重要[24]。

4 展望與討論

豌豆作為豆科重要的經(jīng)濟(jì)作物，可糧、菜、飼兼用，被稱作“三營(yíng)養(yǎng)作物”，即營(yíng)養(yǎng)人類、營(yíng)養(yǎng)畜禽、培肥地力。豌豆因其適應(yīng)性強(qiáng)、用途廣泛、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、經(jīng)濟(jì)效益好而深受人們喜愛，在改善人們膳食結(jié)構(gòu)和可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。豌豆象嚴(yán)重危害豌豆，因其完全變態(tài)發(fā)育的特點(diǎn)，再加之生活環(huán)境多變、危害時(shí)間長(zhǎng)，其防治十分困難。各國(guó)學(xué)者圍繞豌豆象[21-22，36]、豌豆抗豌豆象種質(zhì)資源的篩選與鑒定[16，30，39，48-50]、抗性遺傳及抗性基因的挖掘與分子定位[51-53]、抗豌豆象育種[20，49，54，62]和豌豆象綜合防治[17，28，82，93]等方面開展了大量工作，取得了階段性成果。

豌豆在我國(guó)是小宗作物，長(zhǎng)期以來不受重視，與大宗作物相比，研究基礎(chǔ)相對(duì)薄弱。目前，在我國(guó)關(guān)于豌豆抗豌豆象育種及豌豆象綜合防治方面的研究鮮有報(bào)道，且僅有的研究還停留在20世紀(jì)豌豆象的調(diào)查和簡(jiǎn)單防治方面[10-12，17]。時(shí)過境遷，21世紀(jì)豌豆象在我國(guó)發(fā)生十分猖獗(如在甘肅定西、臨夏危害率達(dá)65%以上，嚴(yán)重地塊達(dá)80%以上)，導(dǎo)致豌豆播種面積銳減，嚴(yán)重制約豌豆產(chǎn)業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。因此，加強(qiáng)豌豆象、豌豆抗豌豆象育種及豌豆象綜合防治方面的研究，非常緊迫，勢(shì)在必行?；诖?，我們應(yīng)加大人力、物力和財(cái)力的投入力度，提高研究水平，從基礎(chǔ)理論和應(yīng)用實(shí)踐兩個(gè)層面做好豌豆象及其綜合防治研究工作，力爭(zhēng)解決好我國(guó)豌豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。

綜上所述，豌豆作為一種重要的豆科作物，在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。豌豆象作為危害豌豆最嚴(yán)重的害蟲，其防治刻不容緩。為了今后的研究更有靶向性，在分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，我們提出今后研究工作的重點(diǎn)： 1)我國(guó)地緣遼闊，氣候類型多樣，豌豆種質(zhì)資源豐富，但對(duì)這些種質(zhì)資源的抗性鑒定鮮見，加強(qiáng)我國(guó)地方豌豆資源的豌豆象抗性鑒定，充分挖掘潛在的抗蟲基因，為抗蟲新種質(zhì)的創(chuàng)制創(chuàng)造條件；2) “Bruchins”物質(zhì)刺激和抑制紫外線導(dǎo)致Np基因型豌豆植株豆莢產(chǎn)生瘤狀突起的不同機(jī)理未能很好解釋，有待深入研究；3)α-淀粉酶的表達(dá)與pH值密切相關(guān)，目前未有豌豆象消化道pH值的報(bào)道，探明豌豆象消化道的pH值對(duì)解析α-淀粉酶對(duì)豌豆象的抑制機(jī)理與效應(yīng)至關(guān)重要；4)信息化學(xué)物質(zhì)，如利他素(kairomones)、性信息素(sex pheromones)[94]等可用來檢測(cè)和誘捕防治豌豆象，但鮮有信息化學(xué)物質(zhì)用于豌豆象防控方面的研究，加強(qiáng)研究會(huì)有現(xiàn)實(shí)意義；5)過去生物防治豆象被忽視，隨著人們環(huán)保和生態(tài)意識(shí)的提高，今后利用天敵防治豌豆象將成為研究者關(guān)注的焦點(diǎn)；6)化學(xué)殺蟲劑的應(yīng)用是目前防治豌豆象唯一有效的方法，但面臨環(huán)境污染、抗藥性產(chǎn)生和成本過高的問題，研制高效、環(huán)保、低廉的生物農(nóng)藥是今后豆象防治的發(fā)展趨勢(shì)；7)通過雜交或轉(zhuǎn)基因方法利用近緣野生種、Np突變體、α-淀粉酶抑制基因等創(chuàng)制抗豆象新種質(zhì)時(shí)，利用現(xiàn)代分子生物學(xué)手段盡量摒棄親本的不良性狀，創(chuàng)制品質(zhì)好、性狀優(yōu)、抗性強(qiáng)的種質(zhì)；8)加強(qiáng)轉(zhuǎn)基因豌豆的安全評(píng)估，提高消費(fèi)者對(duì)轉(zhuǎn)基因的認(rèn)知水平，使得含有α-淀粉酶抑制劑的轉(zhuǎn)基因豌豆早日商業(yè)化應(yīng)用。

References：

[1] FAO. FAOSTAT Database[DB/OL]. 2010 [2016-08-08]. http: //www.fao.org/faostat.

[2] FAO. FAOSTAT Database[DB/OL]. 2014 [2016-08-08]. http: //www.fao.org/faostat.

[3] Teshome A, Mendesil E, Geleta M,etal. Screening the primary gene pool of field pea (PisumsativumL.) in Ethiopia for resistance against pea weevil (BruchuspisorumL.). Genetic Resources and Crop Evolution, 2015, 62(4): 525-538.

[4] Messiaen C M, Seif A A, Jarso M,etal.PisumsativumL.[DB/OL]//Brink M, Belay G. Record from PROTA4U. (2013-11-18) [2016-08-08]. http://www.prota4u.org/search.asp.

[5] Sharma H C, Srivastava C P, Durairaj C,etal. Pest management in grain legumes and climate change[M]//Yadav S S, McNeil D L, Redden R,etal. Climate Change and Management of Cool Season Grain Legume Crops[M]. Berlin: Springer, 2010: 115-139.

[6] Ali K, Chichaybelu M, Abate T,etal. Two decades of research on insect pests of grain legumes[C]//Tadesse A. Increasing Crop Production Through Improved Plant Protection. Addis Ababa: Plant Protection Society of Ethiopia (PPSE) and EIAR, 2008: 38-84.

[7] Plantwise.BruchuspisorumDistribution Map[DB/OL]. (2014-01-22) 2016-08-08. http://www.plantwise.org/KnowledgeBank.

[8] Hardie D, Clement S. Development of bioassays to evaluate wild pea germplasm for resistance to pea weevil (Coleoptera: Bruchidae). Crop Protection, 2001, 20(6): 517-522.

[9] Teka W. The importance and distribution of pea weevil (Bruchuspisorum) in the Amhara region[C]//Proceedings of a National Workshop on the Management of Pea Weevil (Bruchuspisorum). Ethiopia: Bahir Dar Press, 2002: 25-27.

[10] Xu Z D. Various measures of control the pea weevil and broad bean weevil by farmers in Northern Jiangsu Province. Scientia Agricultura Sinica, 1952, 7: 28-29. 徐忠讜. 蘇北農(nóng)民防治蠶豆象和豌豆象的各種措施. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 1952, 7: 28-29.

[11] Zhu X S. The studies on pea weevil investigation and its control in North Western China. Acta Entomologica Sinica, 1955, 5(1): 105-114. 朱象三. 北區(qū)豌豆象調(diào)查與防治的研究. 昆蟲學(xué)報(bào), 1955, 5(1): 105-114.

[12] Shou Z B. Occurrence and verification in Wuwei district. Plant Protection, 1965, 3(3): 112. 首章北. 武威地區(qū)豌豆象的發(fā)生與檢驗(yàn). 植物保護(hù), 1965, 3(3): 112.

[13] Xie C J. Determination of the egg development temperature threshold and effective accumulated temperature of pea weevil. Plant Quarantine, 2003, 17(4): 220-223. 謝成君. 豌豆象卵發(fā)育起點(diǎn)溫度和有效積溫測(cè)定. 植物檢疫, 2003, 17(4): 220-223.

[14] Lian R F, Wang M C, Mo J P. Occurrence and control of pea weevil in Dingxi city of Gansu. Gansu Agricultural Science and Technology, 2008, 10: 59-60. 連榮芳, 王梅春, 墨金萍. 豌豆象在定西市的發(fā)生與防治. 甘肅農(nóng)業(yè)科技, 2008, 10: 59-60.

[15] Brindley T A. Some notes on the biology of the pea weevilBruchuspisorumL.(Coleoptera, Bruchidae) at Moscow, Idaho. Journal of Economic Entomology, 1933, 26(6): 1058-1062.

[16] Pesho G R, Muehlbauer F J, Harberts W H. Resistance of pea introductions to pea weevil. Journal of Economic Entomology, 1977, 70(2): 30-33.

[17] The Luotian Field Crop Disease and Insect Pests Forecast Station. Biology and control of the pea weevil in Luotian, Hubei. Acta Entomologica Sinica, 1966, 15(4): 288-293. 羅田縣農(nóng)作物病蟲預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)站. 湖北羅田豌豆象的生物學(xué)和防治. 昆蟲學(xué)報(bào), 1966, 15(4): 288-293.

[18] Clement S L, Wightman J A, Hardie D C,etal. Opportunities for integrated management of insect pests of grain legumes[M]//Knight R. Linking Research and Marketing Opportunities for Pulses in the 21st Century. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2000: 467-480.

[19] Girsch L, Cate P C, Weinhappel M. A new method for determining the infestation of field beans (Viciafaba) and peas (Pisumsativum) with bean beetle (Bruchusrufimanus) and pea beetle (Bruchuspisorum), respectively. Seed Science and Technology, 1999, 27: 377-383.

[20] Clement S L, McPhee K E, Elberson L R,etal. Pea weevil,BruchuspisorumL. (Coleoptera: Bruchidae), resistance inPisumsativum×Pisumfulvuminterspecific crosses. Plant Breeding, 2009, 128(5): 478-485.

[21] Brindley T A, Chamberlin J C, Schopp R. The pea weevil and methods for its control[M]//Farmers’ Bulletin. Washington: US Department of Agriculture, 1956: 1-24.

[22] Pesho G R, van Houten R J. Pollen and sexual maturation of the pea weevil (Coleoptera: Bruchidae). Annals of the Entomological Society of America, 1982, 75(4): 439-443.

[23] Annis B A, O’Keeffe L E. Response of twoLathyrusspecies to infestation by the pea weevil,BruchuspisorumL. (Coleoptera: Bruchidae). Entomologia Experimentalis Et Applicata, 1984, 35(1): 83-87.

[24] Amosa E M. Evaluation of Plant Resistance in Field Pea by Host Plant Choice Behaviour of Pea Weevil (BruchuspisorumL.): Implications for Pest Management[D]. Alnarp: Swedish University of Agricultural Sciences, 2015: 1-43.

[25] Smith J H, O’Keeffe L E, Muehlbauer F J. Methods of screening dry peas for resistance to the pea weevil (Coleoptera:Bruchidae): variability in seed infestation levels. Journal Economic Entomology, 1982, 75: 530-534.

[26] Brindley T A, Chamberlin J C. The pea weevil[C]//Yearbook of Agriculture 1952. Washington: U.S. Department of Agriculture, 1952: 530-537.

[27] Al-Rawy M A, Kaddou I K. Pea weevil,Bruchuspisorum(L.) (Coleoptera, Bruchidae) infestingViciafabaL. in Iraq. Acta Entomologica Bohemoslovaca, 1971, 68(6): 365-371.

[28] Horne J, Bailey P.BruchuspisorumL. (Coleoptera, Bruchidae) control by a knockdown pyrethroid in field peas. Crop Protection, 1991, 10(1): 53-56.

[29] Makasheva R K. The Pea[M]. New Delhi, India: Oxonian Press, 1983.

[30] Clement S L, Hardie D C, Elberson L R. Variation among accessions ofPisumfulvumfor resistance to pea weevil. Crop Science, 2002, 42(6): 2167-2173.

[31] Smith A M. Pea weevil (BruchuspisorumL.) and crop loss implications for management[M]//Fujii K, Gatehouse A M R, Johnson C D,etal. Bruchids and Legumes: Economics, Ecology and Coevolution. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1990: 105-114.

[32] Visser J H. Host odor perception in phytophagous insects. Annual Review of Entomology, 2003, 31(1): 121-144.

[33] Bruce T J A, Wadhams L J, Woodcock C M. Insect host location: a volatile situation. Trends in Plant Science, 2005, 10(6): 269-274.

[34] Bernays E A, Chapman R E. Host-plant Selection by Phytophagous Insects[M]. New York: Chapman & Hall, 1994.

[35] Schoonhoven L M, van Loon J J A, Dicke M. Insect-plant Biology[M]. Oxford: Oxford University Press, 2005.

[36] Ceballos R, Fernández N, Zúiga S,etal. Electrophysiological and behavioral responses of pea weevilBruchuspisorumL. (Coleóptera: Bruchidae) to volatiles collected from its hostPisumsativumL. Chilean Journal of Agricultural Research, 2015, 75(2): 202-209.

[37] Dudareva N, Pichersky E, Gershenzon J. Biochemistry of plant volatiles. Plant Physiology, 2004, 135(4): 1893-1902.

[38] Paukku S, Kotiaho J S. Female oviposition decisions and their impact on progeny life-history traits. Journal of Insect Behavior, 2008, 21(6): 505-520.

[39] Simmonds M S J, Blaney W M, Birch A N E. Legume seeds: the defence of a wild and cultivated species ofPhaseolusagainstattack by bruchid beetles. Annals of Botany, 1989, 63: 177-184.

[40] Redden R J, McGuire J. The genetic evaluation of bruchid resistance in seed of cowpea. Australian Journal of Agricultural Research, 1983, 34(6): 707-715.

[41] Fernandez G C J, Talekar N S. Genetics and breeding for bruchid resistance in AsiaticVignaspecies[M]//Fujii K, Gatehouse A M R, Johnson C D,etal. Bruchids and Legumes: Economics, Ecology and Coevolution. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1990: 209-217.

[42] Young N D, Kumar L, Menancio-Hautea D,etal. RFLP mapping of a major bruchid resistance gene in mungbean (Vignaradiata, L. Wilczek). Theoretical and Applied Genetics, 1992, 84(7): 839-844.

[43] Souframanien J, Gupta S, Gopalakrishna T. Identification of quantitative trait loci for bruchid (Callosobruchusmaculatus) resistance in black gram [Vignamungo(L.) Hepper]. Euphytica, 2010, 176(3): 349-356.

[44] Fatunla T, Badaru K. Inheritance of resistance to cow-pea weevil (Callosobruchusmaculatus, Fabr.). The Journal of Agricultural Science (Cambridge), 1983, 101(2): 423-426.

[45] Lawson D M, Lunde C F, Mutschler M A. Marker-assisted transfer of acylsugarmediated pest-resitance from the wild tomato,Lycopersiconpennellii, to the cultivated tomato,Lycopersiconesculentum. Molecular Breeding, 1997, 3(4): 307-317.

[46] Jung C, Cai D, Kleine M. Engineering nematode resistance in crop species. Trends in Plant Science, 1998, 3(7): 266-271.

[47] Gallun R L, Patterson F L. Monosomic analysis of wheat for resistance to Hessian-fly. Journal of Heredity, 1977, 68(4): 223-226.

[48] Hardie D C, Baker G J, Marshall D R. Field screening ofPisumaccessionsto evaluate their susceptibility to the pea weevil (Coleoptera: Bruchidae). Euphytica, 1995, 84(2): 155-161.

[49] Aryamanesh N, Byrne O, Hardie D C,etal. Large-scale density-based screening for pea weevil resistance in advanced backcross lines derived from cultivated field pea (PisumsativumL.) andPisumfulvum. Crop & Pasture Science, 2012, 63(7): 612-618.

[50] Ben-Ze’ev N, Zohary D. Species relationships in the genusPisumL. Israel. Journal of Botany, 1973, 22: 73-91.

[51] Bryne O M T. Incorporation of Pea Weevil Resistance from Wild Pea (Pisumfulvum) into Field Pea (PisumsativumL.)[D]. Perth: The University of Western Australia, 2005.

[52] Byrne O M, Hardie D C, Khan T N,etal. Genetic analysis of pod and seed resistance to pea weevil in aPisumsativum×P.fulvuminterspecific cross. Australian Journal of Agricultural Research, 2008, 59(9): 854-862.

[53] Aryamanesh N, Zeng Y, Byrne O,etal. Identification of genome regions controlling cotyledon, pod wall/seed coat and pod wall resistance to pea weevil through QTL mapping. Theoretical & Applied Genetics, 2014, 127(2): 489-497.

[54] Morton R L, Schroeder H E, Bateman K S,etal. Bean α-amylase inhibitor 1 in transgenic peas (Pisumsativum) provides complete protection from pea weevil (Bruchuspisorum) under field conditions. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2000, 97(8): 3820-3825.

[55] Ho M F, Whitaker J R. Purification and partial characterization of white kidney bean (Phaseolusvulgaris) β-amylase inhibitors from two experimental cultivars. Journal of Food Biochemistry, 1993, 17(17): 15-33.

[56] Ho M F, Whitaker J R. Subunit structures and essential amino acid residues of white kidney bean (Phaseolusvulgaris) α-amylase inhibitors. Journal of Food Biochemistry, 1993, 17(1): 35-52.

[57] Ishimoto M, Kitamura K. Growth inhibitory effects of an α-amylase inhibitor from theKidneybean,Phaseolusvulgaris(L.) on three species of bruchids (Coleoptera: Bruchidae). Applied Entomology & Zoology, 1989, 24(3): 281-286.

[58] Suzuki K, Ishimoto M, Kikuchi F,etal. Growth inhibitory effect of an alpha-amylase inhibitor from the wild common bean (Phaseolusvulgaris)resistant to the Mexican bean weevil (Zabrotessubfasciatus). Japanese Journal of Breeding, 1993, 43(2): 257-265.

[59] Mirkov T E, Wahlstrom J M, Hagiwara K,etal. Evolutionary relationships among proteins in the phytohemagglutin in-arcelin-alpha-amylase inhibitor family of the common bean and its relatives. Plant Molecular Biology, 1994, 26(4): 1103-1113.

[60] Grossi de Sa M F, Mirkov T E, Ishimoto M,etal. Molecular characterization of a bean α-amylase inhibitor that inhibits the α-amylase of the Mexican bean weevilZabrotessubfasciatus. Planta, 1997, 203(3): 295-303.

[61] Shade R E, Schroeder H E, Pueyo J J,etal. Transgenic pea seeds expressing the alpha-amylase inhibitor of the common bean are resistant to bruchid beetles. Nature Biotechnology, 1994, 12(8): 793-796.

[62] Schroeder H E, Gollasch S, Moore A,etal. Bean alpha-amylase inhibitor confers resistance to the pea weevil (Bruchuspisorum) in transgenic peas (PisumsativumL.). Plant Physiology, 1995, 107(4): 1233-1239.

[63] Lagadic L. Some characteristics of digestive α-glycosidases from adults ofBruchusaffinisFr?lich, in relation with intestinal pH. Comparative Biochemistry & Physiology Part A Physiology, 1994, 108(2/3): 249-253.

[64] Cheng M S, Feng G, Zen K C,etal. α-amylases from three species of stored grain coleoptera and their inhibition by wheat and corn proteinaceous inhibitors. Insect Biochemistry & Molecular Biology, 1992, 22(3): 261-268.

[65] Silva C P, Terra W R, Xavier-Filho J,etal. Digestion in larvae ofCallosobruchusmaculatusandZabrotessubfasciatus(Coleoptera: Bruchidae) with emphasis on α-amylases and oligosaccharidases. Insect Biochemistry & Molecular Biology, 1999, 29(4): 355-366.

[66] Carlson G L, Li B U K, Bass P,etal. A bean alpha-amylase inhibitor formulation (starch blocker) is ineffective in man. Science, 1983, 219: 393-395.

[67] Le Berre-Anton V, Bompard-Gilles C, Payan F,etal. Characterization and functional properties of the alpha-amylase inhibitor (alpha-AI) from kidney bean (Phaseolusvulgaris) seeds. Biochimica Et Biophysica Acta, 1997, 1343(1): 31-40.

[68] Fogel M R, Gray G M. Starch hydrolysis in man: an intraluminal process not requiring membrane digestion. Journal of Applied Physiology, 1973, 35(2): 263-267.

[69] Berdnikov V A, Trusov Y A, Bogdanova V S,etal. The neoplastic pod gene (Np) may be a factor for resistance to the pestBruchuspisorumL. Pisum Genetics, 1992, 24: 37-39.

[70] Doss R P, Oliver J E, Proebsting W M,etal. Bruchins: insect-derived plant regulators that stimulate neoplasm formation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2000, 97: 6218-6223.

[71] Nuttall V W, Lyall L H. Inheritance of neoplastic pod in the pea. Journal of Heredity, 1964, 55(4): 184-186.

[72] Dodds K S, Matthews P. Neoplastic pod in the pea. Journal of Heredity, 1966, 57(3): 83-88.

[73] Snoad B, Matthews P. Neoplasms of the pea pod. Chromosomes Today, 1969, 2: 126-131.

[74] Burgess J, Fleming E N. The structure and development of a genetic tumour of the pea. Protoplasma, 1973, 76(3): 315-325.

[75] Doss R P. Treatment of pea pods with Bruchin B results in up-regulation of a gene similar to MtN19. Plant Physiology and Biochemistry, 2005, 43(3): 225-231.

[76] Cooper L D, Doss R P, Price R,etal. Application of Bruchin B to pea pods results in the up-regulation of CYP93C18, a putative isoflavone synthase gene, and an increase in the level of pisatin, an isoflavone phytoalexin. Journal of Experimental Botany, 2005, 56: 1229-1237.

[77] Lee R Y, Reiner D, Higgins T J V. Effect on alpha-amylaseKinhibitorgeneticallymodified (GM) pea consumption on lung inflammation in a mouse model of allergic asthma. Clinical & Translational Allergy, 2011, 1(Suppl 1): 1.

[78] OGTR. The Office of the Gene Technology Regulator[DB/OL]. 2005 [2016-08-08]. http://www. ogtr. gov. au.

[79] Hoey B K, Crowe K R, Jones V M,etal. A phylogenetic analysis ofPisumbased on morphological characters, and allozyme and RAPD markers. Theoretical and Applied Genetics, 1996, 92(1): 92-100.

[80] Blixt S. The Pea[M]//King R C. Handbook of Genetics. New York: Plenum Press, 1974: 181-221.

[81] Sousa-Majer de M J, Turner N C, Hardie D C,etal. Response to water deficit and high temperature of transgenic peas (PisumsativumL.) containing a seed-specific α-amylase inhibitor and the subsequent effects on pea weevil (BruchuspisorumL.) survival. Journal of Experimental Botany, 2004, 55: 497-505.

[82] Mihiretu E, Wale M. Effect of harvesting and threshing time and grain fumigation of field peas (PisumsativumL.) on pea weevil (BruchuspisorumL.) (Coleoptera: Bruchidae) development and damage. Ethiopian Journal of Science & Technology, 2013, 6(1): 13-24.

[83] Ratnadass A, Fernandes P, Avelino J,etal. Plant species diversity for sustainable management of crop pests and diseases in agroecosystems: a review. Agronomy for Sustainable Development, 2012, 32(1): 273-303.

[84] Tooker J F, Frank S D. Genotypically diverse cultivar mixtures for insect pest management and increased crop yields. Journal of Applied Ecology, 2012, 49: 974-985.

[85] Doring T F, Knapp S, Kovacs G,etal. Evolutionary plant breeding in cereals-into a new era. Sustainability, 2011, 3: 1944-1971.

[86] Zhang Z B, Cao J. Pest Control: Strategies and Methods[M]. Beijing: Science and Technology Press, 1990: 504-562. 張宗炳, 曹驥. 害蟲防治: 策略與方法[M]. 北京: 科學(xué)技術(shù)出版社, 1990: 504-562.

[87] Wang Y W, Zhang G Z. Effective control way of the pests. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2003, 31(1): 120-122, 124. 王亞維. 張國(guó)洲. 農(nóng)業(yè)害蟲農(nóng)業(yè)防治和物理防治方法的研究. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2003, 31(1): 120-122, 124.

[88] Zhong W W, Yang X M. Current progress on research of pea weevil. Crops, 2014, 2: 21-25. 仲偉文, 楊曉明. 豌豆象的發(fā)生、危害、防治對(duì)策及豌豆抗豌豆象的遺傳機(jī)理綜述. 作物雜志, 2014, 2: 21-25.

[89] Khan T N, Croser J S. Pea: Overview[M]//Wrigley C, Corke H, Walker C E. Encyclopedia of Grain Science. Amsterdam: Elsevier Press, 2004: 287-295.

[90] Annis B, O’Keeffe L E. Influence of pea genotype on parasitization of the pea weevil,Bruchuspisorum(Coleoptera: Bruchidae) byEupteromalusleguminis(Hymenoptera: Pteromalidae). Environmental Entomology, 1987, 16: 653-655.

[91] Hormazabal R L, Gerding P M. Release density ofUscanasenexGrese (Hymenoptera: Trichogrammatidae) for control ofBruchuspisorumL. (Coleoptera: Bruchidae). Agro-Ciencia, 1998, 14: 157-161.

[92] Pintureau B, Gerding M, Cisternas E. Description of three new species of Trichogrammatidae (Hymenoptera) from Chile. The Canadian Entomologist, 1999, 131(1): 53-63.

[93] Wilson F. A review of the biological control of insects and weeds in Australia and Australian. Entomophaga, 1960, 6(1): 76.

[94] Bruce T J A, Martin J L, Smart L E,etal. Development of semiochemical attractants for monitoring bean seed beetle,Bruchusrufimanus. Pest Management Science, 2011, 67(10): 1303-1308.

Advances in breeding of pea (Pisumsativum) with resistance to pea weevil (Bruchuspisorum) and its integrated management

WANG Chang1, HE Chun-Gui2, ZHANG Li-Juan1, YANG Xiao-Ming1*

1.InstituteofCropsResearch,GansuAcademyofAgriculturalSciences,Lanzhou730070,China； 2.GansuAcademyofAgriculturalSciences,Lanzhou730070,China

Pea (Pisumsativum) is an important economic legume crop that is cultivated around the world for its high nutritional value. The pea weevil (Bruchuspisorum) is the most destructive pest of pea crops worldwide. The boring of pea weevil larvae can destroy more than 50% of the cotyledon parts in pea grains, leading to empty grains, poor seed germination, and poor seed quality. The pea weevil has become one of the most serious factors restricting the sustainable development of the pea industry. Genetic resources for pea weevil resistance have not been found in cultivated pea varieties, but have been detected in wild pea. Genetic studies have revealed that the inheritance of resistance to pea weevil is controlled by at least three recessive genes. In other studies, α-amylase inhibitor (α-AI) and neoplastic pod (Np) mutants of pea showed a degree of resistance to pea weevil. Although transgenic pea lines have been developed, their potential threats to human and animal health mean that chemical pesticides are still the most efficient methods to control pea weevil. In this paper, we review recent advances in pea weevil research, including breeding for resistance and integrated management systems. We discuss the current state of research on pea weevil in China and the problems remaining to be solved.

pea; pea weevil; α-amylase inhibitor;Npmutant; pea weevil resistance gene; management

10.11686/cyxb2016360

2016-09-22；改回日期：2017-02-23

國(guó)家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)(CARS-09-G8)，國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31460382)和蘭州市農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目(2015-3-54)資助。

王昶(1979-)，男，甘肅隴南人，助理研究員，碩士。E-mail：chang288@163.com

*通信作者Corresponding author. E-mail：yangxm04@hotmail.com

http://cyxb.lzu.edu.cn

王昶, 賀春貴, 張麗娟, 楊曉明. 豌豆抗豌豆象育種及其綜合防治研究進(jìn)展. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 26(7): 213-224.

WANG Chang, HE Chun-Gui, ZHANG Li-Juan, YANG Xiao-Ming. Advances in breeding of pea (Pisumsativum) with resistance to pea weevil (Bruchuspisorum) and its integrated management. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(7): 213-224.