扶桑綿粉蚧對馬鈴薯幼苗的致害性研究

黃 芳，呂要斌，吳志毅，董燕萍，吳紅平

(1.湖州出入境檢驗檢疫局，浙江湖州 313000；2. 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)與微生物研究所，杭州 310021; 3. 浙江出入境檢驗檢疫局，杭州 310019；)

扶桑綿粉蚧對馬鈴薯幼苗的致害性研究

黃 芳1*，呂要斌2，吳志毅3，董燕萍1，吳紅平1

(1.湖州出入境檢驗檢疫局，浙江湖州 313000；2. 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)與微生物研究所，杭州 310021; 3. 浙江出入境檢驗檢疫局，杭州 310019；)

為評價扶桑綿粉蚧對植物的致害性，利用馬鈴薯苗作為寄主植物，通過刺探點(diǎn)位圖譜、快速光曲線、為害分級等手段，對扶桑綿粉蚧在馬鈴薯苗上的取食行為、為害后馬鈴薯葉片的光合動力及扶桑綿粉蚧對馬鈴薯的致害效率進(jìn)行檢測并評價。結(jié)果顯示，扶桑綿粉蚧對馬鈴薯苗韌皮部取食的時間超過占給定時間的30%，在葉肉細(xì)胞內(nèi)的嘗試性取食時間高達(dá)10%；扶桑綿粉蚧為害導(dǎo)致馬鈴薯苗葉片對強(qiáng)光的耐受能力顯著降低；高效率的為害在短時間內(nèi)造成馬鈴薯出現(xiàn)黃葉、枯葉甚至枯梢等現(xiàn)象。以上結(jié)果表明扶桑綿粉蚧可在低起始為害密度的情況下快速形成為害，因此在實際生產(chǎn)中一旦發(fā)現(xiàn)扶桑綿粉蚧，需立即進(jìn)行處理。

扶桑綿粉蚧；刺探點(diǎn)位圖譜；快速光曲線

扶桑綿粉蚧Phenacoccussolenopsis是近年來我國重點(diǎn)防控的入侵性害蟲，其隸屬半翅目Hemiptera粉蚧科Pseudococcidae綿粉蚧屬Phenacoccus。該害蟲主要通過直接刺吸汁液為害植株，導(dǎo)致植株衰弱；若蟲及成蟲分泌的蜜露，誘發(fā)煤污病，影響植物光合作用，嚴(yán)重時導(dǎo)致植株死亡(Arifetal., 2009)，可嚴(yán)重威脅大田作物、園林觀賞植物、果樹和蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物種植生產(chǎn)(Wangetal., 2010)。扶桑綿粉蚧個體小，少量發(fā)生時，個體體長小于5 mm，且通常分布于嫩葉葉腋或嫩芽處，隱匿難以發(fā)現(xiàn)(朱藝勇等，2011)；當(dāng)大量個體發(fā)生時，已難以防治，印度在扶桑綿粉蚧大量發(fā)生的棉田耗費(fèi)了近數(shù)億美元的治理后仍無顯著效果(Muniappan, 2011)。扶桑綿粉蚧的凈增殖率高，種群交疊現(xiàn)象嚴(yán)重(黃芳等，2011)；但尚無研究對扶桑綿粉蚧的致害性進(jìn)行評價。

近年來國內(nèi)外針對扶桑綿粉蚧開展了大量的研究，由于其對環(huán)境的入侵性極強(qiáng)，大部分研究團(tuán)隊通過建立室內(nèi)種群進(jìn)行研究，室內(nèi)飼養(yǎng)扶桑綿粉蚧的培養(yǎng)模式是利用發(fā)芽的馬鈴薯塊(Nagrareetal., 2009)。據(jù)此，本文以扶桑綿粉蚧-馬鈴薯發(fā)芽薯塊作為研究對象，以馬鈴薯幼苗的受害指數(shù)來檢測扶桑綿粉蚧對馬鈴薯幼苗生長的影響，以此為具體評價扶桑綿粉蚧的致害性提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx及植物

扶桑綿粉蚧采自廣州的扶桑Hibiscusrosasinensis行道樹上。在人工氣候箱內(nèi)進(jìn)行室內(nèi)種群維持，以馬鈴薯幼苗作為寄主植物，環(huán)境溫度為25℃±1℃，相對濕度70% ± 5%，光周期14L ∶10D。

從市場購得健康的馬鈴薯薯塊，上述環(huán)境下放置發(fā)芽，芽長約5 mm時分塊進(jìn)行盆栽(直徑為13 cm的塑料花盆)，待幼苗長至10 cm左右時用于試驗。

1.2 扶桑綿粉蚧的個體為害特征

采用刺探電位圖譜技術(shù)(Electronic Penetration Graph, EPG)，利用刺探電位儀Giga-4進(jìn)行連續(xù)12 h的取食行為記錄，正極以銅針、金線、銀膠與昆蟲體背相連，負(fù)極銅針插入盆栽土壤內(nèi)。正極與昆蟲相連前，用軟毛筆緩慢小心挑取扶桑綿粉蚧，防止其口針斷裂或受損；利用銀膠粘連時，粘連處昆蟲體背的蠟粉需清理干凈，清理時緩慢小心防止蟲體受傷；粘連后，靜置1 h以保證牢度及給予試蟲一定的適應(yīng)時間。連接正極(正極銅針插入傳送線)，開啟Giga-4開始記錄的同時，將蟲體輕輕的放置于植物葉面表面，調(diào)整金線給予粉蚧一定的活動空間。根據(jù)Huang等(2012)對扶桑綿粉蚧取食波形的定義，利用ana軟件(http:// www.epgsystems.eu)進(jìn)行波形分析，采用Sarria等(2009)的分析工具進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

1.3 扶桑綿粉蚧為害對馬鈴薯植株生長的影響

根據(jù)Geiger和Daane(2001)等的研究結(jié)果，少數(shù)幾頭粉蚧即可在短時間內(nèi)形成穩(wěn)定種群，造成顯著為害。因此，為害試驗的基礎(chǔ)蟲口密度分別設(shè)為1, 2, 4和8頭每株。粉蚧采用單頭飼養(yǎng)的2日齡的成蟲，經(jīng)交配后放于試驗用馬鈴薯幼苗上，試驗環(huán)境條件粉蚧飼養(yǎng)條件，每天觀察并記錄幼苗生長情況。交配處理參考Huang等(2014)的辦法，在飼養(yǎng)籠內(nèi)放入2頭雄蟲，24 h后視為已交配。扶桑綿粉蚧為害植株后的主要直接后果是造成植株萎蔫枯萎，參考棉花枯萎的分級標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 17980.92-2004)，對馬鈴薯幼苗上扶桑綿粉蚧為害進(jìn)行分級，如表1所示。

表1馬鈴薯上扶桑綿粉蚧危害分級

Table 1 Damage grade ofPhenacoccussolenopsison potato

為害指數(shù)Damagegrade為害癥狀Damagesymptom0未見異樣Normal1黃葉2-3片，黃化面積占50%及以上(單葉)2-3yellowleaves，yellowingareaperleafisnolessthan50%3黃葉較多，有枯葉Muchmoreyellowleaves，severaldeadleaves5枯葉較多，枯梢Muchmoredeadleaves，deadbranches7無正常葉，莖綠色Nonormalleaf，butgreenstem9莖軟化無法直立；整株萎蔫Softenstemcouldnotbeupright，plantiswilted

1.4 扶桑綿粉蚧取食為害對馬鈴薯葉片的影響

快速光曲線反映了樣品即時的光合狀態(tài)，也反映了樣品在不同環(huán)境光強(qiáng)下的潛在光合活性(Falkowski and Raven, 2013)。為害試驗結(jié)果中最高密度處理的首片黃葉出現(xiàn)在扶桑綿粉蚧為害后5 d左右，為避免黃葉對葉綠素?zé)晒鈩恿y試造成影響，選取各處理中扶桑綿粉蚧為害后5 d的馬鈴薯幼苗中上部的綠葉，在每個葉片的左右兩側(cè)分別進(jìn)行測定，每處理測試9株，3株為一重復(fù)，設(shè)3組重復(fù)。未被為害的植株同樣取9株進(jìn)行測定，測定方法與處理植株相同。

采用PAM-2500型熒光儀(Walz, Effeltrich, Germany)測定獲得Fo，F(xiàn)m，F(xiàn)m’，F(xiàn)s和Fo’等參數(shù)，擬合獲得快速光曲線P=Pm·(1-e-αPAR/Pm)·e-β·PAR/Pm(圖1),其中P為對應(yīng)光強(qiáng)PAR下的光合效率即相對電子傳遞速率rETR，Pm為最大光合效率即最大相對電子傳遞效率rETRmax，α為光能的利用效率，β為光抑制參數(shù)，計算獲得Ik表示樣品耐受強(qiáng)光的能力。

圖1 快速光曲線(引自韓志國等，2006)Fig.1 Rapid light curve (cited from Hanet al., 2006)

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 10對葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)與蟲口密度、危害級別與為害時間進(jìn)行回歸，建立回歸數(shù)學(xué)模型；用SigmaPlot 10繪制快速光曲線。數(shù)據(jù)間顯著分析采用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 扶桑綿粉蚧為害葉片的取食行為特征

扶桑綿粉蚧為刺吸式口器昆蟲，其取食過程主要分為口針穿刺葉表、口針在葉肉細(xì)胞間游走、口針對葉肉細(xì)胞的嘗試性刺探及口針在韌皮部或木質(zhì)部內(nèi)的吸食等，其在馬鈴薯幼苗上的取食行為特征如圖2所示。扶桑綿粉蚧在馬鈴薯幼苗葉面上的取食過程中，在95%左右監(jiān)測時間內(nèi)其口針在植株內(nèi)部活動，其中約一半的時間在細(xì)胞間隙(s_C)內(nèi)，30%左右的時間在韌皮部內(nèi)連續(xù)不間斷取食(s_E)，對葉肉細(xì)胞的破壞時間(s_pd)累積可達(dá)到10%左右，即在監(jiān)測的8 h內(nèi)，有近接近1 h的時間在對不同的葉肉細(xì)胞進(jìn)行破壞。扶桑綿粉蚧對馬鈴薯幼苗葉肉細(xì)胞的嘗試性刺探時間較為固定，為12.6 ± 1.3 s，依此計算，單頭扶桑綿粉蚧每小時可造成約40個葉肉細(xì)胞不可恢復(fù)的損傷。扶桑綿粉蚧每雌平均產(chǎn)卵量約為200粒，因此單頭粉蚧在10 d(產(chǎn)卵期)后，即使不考慮韌皮部的營養(yǎng)被汲取，其葉肉細(xì)胞平均每小時的損傷量也可接近105的水平。

圖2 扶桑綿粉蚧在馬鈴薯幼苗上取食行為特征Fig.2 Characteristics of feeding behavior of Phenacoccus solenopsis on potato seedlings注：s_NP，非取食時間總和；s_C，口針在細(xì)胞間隙內(nèi)的時間總和；s_E，口針在韌皮部的時間總和；s_pd，口針在葉肉細(xì)胞內(nèi)的時間總和。 Note:s_NP, total time of non-probing; s_C, total time of tylet probing between the mesophyll cells; s_E, total time of tylet in the phloem; s_pd, total time of tylet in the mesophyll cells.

2.2 扶桑綿粉蚧的致害效率

扶桑綿粉蚧對馬鈴薯幼苗生長的致害性隨密度的增長而增加，如圖3所示。當(dāng)馬鈴薯幼苗上初始為害蟲口數(shù)只有1頭時，1級危害發(fā)生在12 d左右，扶桑綿粉蚧的產(chǎn)卵期為10 d左右，由于其單頭產(chǎn)卵總數(shù)可達(dá)到200粒以上，且1齡若蟲的齡期短于10 d，即在這段時間，已有總數(shù)達(dá)到數(shù)百的2齡甚至3齡若蟲在為害馬鈴薯幼苗；隨后4-5 d，為害速度加劇。其他3個密度處理出現(xiàn)類似的情況，但4個密度處理下的指數(shù)增長系數(shù)依次升高，分別為0.15、0.18、0.22和0.34，即密度越高為害越快。

圖3 扶桑綿粉蚧對馬鈴薯幼苗的致害效率Fig.3 Damage efficiency caused by Phenacoccus solenopsis on potato seedlings

2.3 受害植株的葉綠素?zé)晒鈩恿?shù)

根據(jù)2.2中的結(jié)果，粉蚧為害5 d后，最大密度處理的植株已有出現(xiàn)枯梢的現(xiàn)象，因此選取粉蚧為害5 d的植株葉片進(jìn)行試驗。各處理中的植株葉片的快速光曲線如圖4所示，各參數(shù)如表2所示。圖3中各曲線擬合后的R2值均超過0.99(表2)，表明所選取的模型方程是適用于本試驗中的光反應(yīng)數(shù)據(jù)的。圖3的快速光曲線表明隨著處理植株上起始為害粉蚧頭數(shù)的增加，最大電子傳遞率隨之減小，但各處理的α參數(shù)的數(shù)值大小不存在顯著差異，即粉蚧為害后葉片對光能的利用效率沒有發(fā)生顯著變化；由于最大相對電子傳遞率顯著減少，Ik值隨著顯著降低，表明各處理中植株葉片耐受強(qiáng)光的能力顯著減弱。

圖4 扶桑綿粉蚧為害后馬鈴薯幼苗葉片的快速光曲線Fig.4 Rapid light curves of potato seedlings affected by Phenacoccus solenopsis

處理Treatment相關(guān)參數(shù)FittingparametersαETRmaxIkR2CK035±001a11038±1400a31934±4539a09995Ⅰ035±003a10106±1348ab29956±4705ab09995Ⅱ035±003a9234±718bc26283±2434b09996Ⅲ036±003a8886±752bc23916±2648b09987Ⅳ034±001a8184±532c23535±718b09976

3 結(jié)論與討論

扶桑綿粉蚧具有典型的刺吸式口器。刺吸式口器昆蟲的主要為害方式是長時間從韌皮部或木質(zhì)部吸食植物液汁，蚜蟲和扶桑綿粉蚧都屬韌皮部吸食類。蚜蟲為害寄主植物時，在韌皮部內(nèi)的取食時間占給定時間的90%左右(Tjallingii, 1978)，在韌皮部的長時間取食除可削弱植株長勢外，還可高效率傳遞多種病毒(Palaciosetal., 2002)；另外，蚜蟲對葉肉細(xì)胞進(jìn)行嘗試性取食的總和占5%左右(Tjallingii, 1985)，研究表明這種行為也可令蚜蟲從染病植株的葉肉細(xì)胞中獲得多種病毒，且病毒量的積累與在葉肉細(xì)胞中的穿刺量是顯著相關(guān)的(Powell, 1991; Martetal., 1997; Ngetal., 2004)。最新研究表明扶桑綿粉蚧不可傳播木爾坦棉花曲葉病毒(唐遠(yuǎn)等，2016)。與蚜蟲相比，扶桑綿粉蚧在韌皮部取食的時間與之相當(dāng)，但在葉肉細(xì)胞的穿刺時間卻是蚜蟲的2倍。以此推測，不管病毒是分布于韌皮部還是葉肉細(xì)胞，扶桑綿粉蚧的取食行為特征令其可通過各種途徑高效率地獲取病毒，如能傳毒則其獲毒效率甚至可能高于蚜蟲。

高效率的取食致使扶桑綿粉蚧對馬鈴薯幼苗具有極強(qiáng)的致害性，結(jié)果表明起始為害頭數(shù)為2的處理可在為害后10 d導(dǎo)致植株出現(xiàn)大量枯葉及枯梢，致害時間短、程度深，造成植株不可恢復(fù)的傷害，基于前期研究結(jié)果(黃芳等，2011)，造成這一現(xiàn)象的原因是其產(chǎn)生了大量的后代及若蟲快速的生長。以上結(jié)果表明，若在田間發(fā)現(xiàn)扶桑綿粉蚧，需要立刻采取措施進(jìn)行處理不可拖延。

扶桑綿粉蚧為害馬鈴薯幼苗后，隨時間發(fā)展，依次表現(xiàn)出黃葉、枯葉、枯梢等癥狀，對為害植株葉片的葉綠素?zé)晒鈩恿M(jìn)行檢測，結(jié)果表明扶桑綿粉蚧為害可顯著降低馬鈴薯幼苗對強(qiáng)光的耐受能力；這與扶桑綿粉蚧為害可顯著影響番茄光合作用的結(jié)果是相一致的(Huangetal., 2016)。結(jié)合取食行為特征，造成這一結(jié)果的原因可能是葉肉細(xì)胞受損導(dǎo)致光合作用的場所或途徑受破壞。馬鈴薯的生長季節(jié)主要在6-8 月，光照強(qiáng)度高；扶桑綿粉蚧為害顯著降低了馬鈴薯葉片對強(qiáng)光的耐受力，從而影響其對光的利用，導(dǎo)致光合作用受破壞，加之扶桑綿粉蚧對其植株營養(yǎng)進(jìn)行大量汲取，最終造成馬鈴薯幼苗快速死亡。

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EvaluationofdamagecausedbyPhenacoccussolenopsisonpotatoseedlings

HUANG Fang1*, LV Yao-Bin2, WU Zhi-Yi3, DONG Yan-Ping1, WU Hong-Ping1

(1.Huzhou Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Huzhou 313000, Zhejian Province,China; 2. Institute of Plant Protection and Microbiology, Zhejiang Academy of Agricultural Science, Hangzhou 310021, China; 3. Zhejiang Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Hangzhou 310019, China)

In order to evaluate the damage caused byPhenacoccussolenopsis,P.solenopsison the potato seedlings were studied by follows: Its feeding behaviors were analyzed through electronic penetration graphs, photosynthetic activity were reflected by rapid light curve, and damage efficiency were estimated by host plant harm classification. The results showed that mealybug spent 30% time on feeding in the phloem and 10% time on feeding in the mesophyll cells, such feeding behaviors caused yellowing or flagging leaves, and/or withered tip of potato plants, which would be resulted by the inhibited photosynthesis through decreasing the plant tolerance to the hard light. Results above suggested thatP.solenopsis, even a low origin population, could make a quick damage to its host plant; so it should be killed immediately as soon as it was found in the physical production.

Phenacoccussolenopsis; electronic penetration graphs; rapid light curve

國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局科技計劃項目(2016IK275)

黃芳，女，1981年生，副研究員，研究方向為入侵生物學(xué)

*通訊作者Author for correspondence, E-mail: huangfang_ch@hotmail.com

Received: 2017-01-20; 接受日期Accepted: 2017-02-17

Q968.1;S433.39

：A

1674-0858(2017)04-0888-05

黃芳，呂要斌，吳志毅,等.扶桑綿粉蚧對馬鈴薯幼苗的致害性研究[J].環(huán)境昆蟲學(xué)報，2017,39(4):888-892.