桔小實(shí)蠅幼蟲呼吸代謝研究

劉珍　曾玲

摘要[目的]明確桔小實(shí)蠅幼蟲的呼吸代謝特征。[方法]以重要的水果害蟲桔小實(shí)蠅幼蟲為對(duì)象，研究其呼吸代謝特征。[結(jié)果]桔小實(shí)蠅整個(gè)幼蟲期總耗氧量達(dá)21.61 mL，耗氧量隨著幼蟲的生長(zhǎng)發(fā)育而增加。各日齡幼蟲的呼吸代謝存在顯著差異，而這種差異與它們的生活特性有直接相關(guān)性。[結(jié)論]研究結(jié)果為進(jìn)一步了解桔小實(shí)蠅為害規(guī)律和制定檢疫處理技術(shù)提供了參考。

關(guān)鍵詞桔小實(shí)蠅；幼蟲；為害；檢疫處理

中圖分類號(hào)S433文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）22-0104-03

Abstract[Objective] The aim was to understand the respiratory metabolism of Bactrocera dorsalis larvae.[Method] Respiratory metabolism characteristics of the important fruit pests Bactrocera dorsalis were measured.[Result] The total oxygen consumption of B. dorsalis larvae reached 21.61 mL，oxygen consumption increased with the growth and development of larvae. There were significant differences in respiration metabolism among the larvae of different ages， and this difference was directly related to their life characteristics. [Conclusion] The results of the study are important to further understand the fruit damage law and enact quarantine treatment technology.

Key wordsBactrocera dorsalis；Larvae；Damage；Quarantine treatment

呼吸代謝是昆蟲的生理生態(tài)特征之一，既受內(nèi)在因素的控制，也受外部條件的影響[1]。昆蟲從環(huán)境所攝取的能量，除一部分是物理能（光、熱）外，大部分是食物中貯存的化學(xué)能，這些化學(xué)能通過(guò)呼吸作用，以特定形式有效地釋放，為生命活動(dòng)提供所需能量。測(cè)定呼吸變動(dòng)的規(guī)律不僅可以了解昆蟲對(duì)攝取和同化物質(zhì)的利用情況及其特殊的行為，還可以進(jìn)一步研究它對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中能量的分配和利用，為整個(gè)昆蟲種群能量流動(dòng)提供十分有用的資料[2]。

桔小實(shí)蠅是我國(guó)南方水果的主要害蟲之一，成蟲將卵產(chǎn)于果皮下，幼蟲孵化后則鉆蛀為害，老熟幼蟲再?gòu)墓麑?shí)中鉆出跳入土壤化蛹，幼蟲基本是在缺氧的條件下生活[3]。筆者測(cè)定了桔小實(shí)蠅幼蟲的代謝速率和呼吸商等指標(biāo)，進(jìn)一步了解了其呼吸代謝特征，以期為研究桔小實(shí)蠅的為害特征以及利用CO2進(jìn)行檢疫處理提供參考。

1材料與方法

1.1供試蟲源

桔小實(shí)蠅采自廣州市楊桃公園。將采集的被害落果帶回華南農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲生態(tài)實(shí)驗(yàn)室，放入蓋有紗布的桶中，待落果腐爛，挑取3齡老熟幼蟲，放入盛有濕沙的養(yǎng)蟲罐中，待其化蛹、羽化。成蟲用香蕉進(jìn)行飼養(yǎng)，并及時(shí)補(bǔ)給水。幼蟲則用人工飼料進(jìn)行飼養(yǎng)，人工飼料按以下比例進(jìn)行配制：香蕉100.0 g，玉米100.0 g，蔗糖20.0 g，酵母20.0 g，苯甲酸鈉0.4 g，紙巾20.0 g，鹽酸0.8 mL，水200.0 mL。桔小實(shí)蠅在溫度25～28 ℃、相對(duì)濕度70%～80%、光暗周期（光照∶黑暗）16∶8 h條件下進(jìn)行飼養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)室中連續(xù)飼養(yǎng)3代后，選擇不同蟲態(tài)進(jìn)行呼吸代謝測(cè)定。

1.2桔小實(shí)蠅呼吸代謝的測(cè)定

采用華勃式呼吸計(jì)（型號(hào)為SKW-3，上?？萍即髮W(xué)機(jī)電廠生產(chǎn)）測(cè)定昆蟲桔小實(shí)蠅的呼吸商和耗氧量。該呼吸計(jì)利用反應(yīng)瓶與“U”型管減壓計(jì)構(gòu)成一個(gè)固定容積的密閉空間，使呼吸在恒溫密閉的反應(yīng)瓶中進(jìn)行，然后根據(jù)“U”型管中膽酸鈉液體柱刻度的變化來(lái)檢測(cè)氣壓的微小變化，從而計(jì)算出氣體體積的變化，故又稱微量減壓技術(shù)。由于昆蟲的呼吸包括吸收氧氣和釋放二氧化碳2個(gè)過(guò)程，所以直接測(cè)定的結(jié)果是2種氣體變化的總和。如果在反應(yīng)瓶中加入氫氧化鈉，吸收呼吸過(guò)程中釋放的二氧化碳，所測(cè)得的結(jié)果就是氧氣量變化。將2種測(cè)定結(jié)果結(jié)合起來(lái)，就可以推算出耗氧量和釋放的二氧化碳量，由此測(cè)得昆蟲的代謝速率和呼吸商。各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲生態(tài)研究室進(jìn)行。

1.2.1呼吸測(cè)定方法。

打開(kāi)恒溫器，使水槽內(nèi)水溫恒定在25 ℃。準(zhǔn)備10套減壓計(jì)和相應(yīng)的反應(yīng)瓶，其中1個(gè)反應(yīng)瓶?jī)?nèi)不加試蟲作為空白對(duì)照，其他9個(gè)反應(yīng)瓶加入發(fā)育時(shí)間相同、大小基本相同的試蟲。將減壓計(jì)的閉壁中膽酸鈉溶液調(diào)至150 mm，關(guān)閉活塞，開(kāi)始試驗(yàn)。15 min后，再次將閉壁中的膽酸鈉溶液調(diào)節(jié)至150 mm處，記錄減壓計(jì)內(nèi)液面刻度的變化，用對(duì)照刻度校正后，打開(kāi)活塞，取出反應(yīng)瓶，在中心小槽內(nèi)插入折疊的濾紙條，然后加入0.2 mL 10%氫氧化鈉溶液，再將反應(yīng)瓶連接好，重復(fù)前次測(cè)定過(guò)程，所得的校正壓力差就是呼吸消耗了氧氣造成的體積變化。重復(fù)測(cè)定3次。耗氧量（μL/min）以每頭幼蟲1 min消耗氧氣的微升量表示，代謝速率[μL/（mg·min）]以1 mg蟲體鮮重1 min消耗氧氣的微升量表示。

測(cè)定前穩(wěn)定30 min，1～2日齡幼蟲每次用20頭測(cè)定；3～6日齡每次用10頭測(cè)定；各日齡幼蟲重復(fù)測(cè)定3次。測(cè)定結(jié)束后，取出試蟲稱重，根據(jù)排水法用注射針筒裝水測(cè)量試蟲的體積。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

用單向方差分析不同日齡幼蟲耗氧量、鮮重、代謝速率和呼吸商的差異。

2結(jié)果與分析

2.1桔小實(shí)蠅幼蟲期的耗氧量和代謝速率

結(jié)果表明，桔小實(shí)蠅整個(gè)幼蟲期總耗氧量達(dá)21.61 mL，耗氧量隨著幼蟲的生長(zhǎng)發(fā)育而增加。其中1～2日齡的初孵幼蟲體重微小，所以耗氧量很少，為1.99 mL，僅占整個(gè)幼蟲期耗氧量的9.2%，然而由于行動(dòng)活潑，它們的代謝速率相當(dāng)高，平均達(dá)0.057 μL/（mg·min）。隨著齡期的增長(zhǎng)和體重的增加，耗氧量也逐漸增加，到6日時(shí)，耗氧量最大達(dá)6.28 mL，占整個(gè)幼蟲期耗氧量的29.06%。而與此同時(shí)，隨著幼蟲的生長(zhǎng)發(fā)育，其活動(dòng)性逐漸減小，代謝速率也逐漸降低。到3～4日齡，代謝速率平均為0.020 5 μL/（mg·min），到5日齡之后，代謝速率開(kāi)始上升，到6日齡達(dá)0.039 5 μL/（mg·min）。整個(gè)幼蟲生長(zhǎng)期，蟲齡越小，日齡之間的代謝速率相差越大；蟲齡越大，這個(gè)差值就越小。例如，1齡幼蟲不同日齡之間的代謝速率差為0.026 6 μL/（mg·min），而3齡幼蟲不同日齡之間的代謝速率之差僅為0.006 8 μL/（mg·min），是1齡幼蟲的25.6%（表1）。

由圖2可知，桔小實(shí)蠅的幼蟲隨著發(fā)育天數(shù)的增加，體重明顯增加，代謝速率先隨著幼蟲的生長(zhǎng)發(fā)育明顯降低，到4日齡后又表現(xiàn)增大趨勢(shì)，兩者之間無(wú)顯著相關(guān)性（R=0.474，P=0.13）。

2.2幼蟲期的呼吸能量消耗

根據(jù)桔小實(shí)蠅幼蟲期呼吸代謝測(cè)定的結(jié)果，用氧卡系數(shù)（20.22 J/mLO2）[4]將之換算成能量。由表2可知，不同發(fā)育階段的個(gè)體呼吸能量消耗占總呼吸能量消耗的比例隨蟲體的生長(zhǎng)發(fā)育和日齡的增加而增大，1日齡消耗的能量最少為10.31 J/頭，隨著日齡和耗氧量的增大能量消耗也逐漸增大，到6日齡達(dá)最大值126.98 J/頭，2～5日齡的能量消耗逐漸增大，分別為29.93、56.21、102.31和111.27 J/頭。

2.3呼吸商

試驗(yàn)結(jié)果表明，幼蟲期不同日齡的呼吸商差異顯著（圖3），2日齡最大為0.888 5，3日齡最小為0.822 6，其他日齡的大小依次為5日齡、1日齡、6日齡、4日齡。蛹期的呼吸商隨著蛹期的增加逐漸減少。

3結(jié)論與討論

一切生命活動(dòng)都要消耗能量，植食性昆蟲生命活動(dòng)所需的能量主要來(lái)源于寄主植物，不同齡期由于消耗的能量不同所攝取食物的量也有所差異，因此，在評(píng)價(jià)昆蟲整個(gè)種群的能量消耗時(shí)，要考慮到不同齡期之間的差異。桔小實(shí)蠅的幼蟲分3個(gè)齡期，1～2齡幼蟲在果實(shí)內(nèi)生活且不會(huì)彈跳，3齡老熟幼蟲會(huì)從果實(shí)中彈跳到土表，尋找適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)化蛹，其跳躍距離在15～25 cm，高度在10～15 cm，并可連續(xù)跳躍多次。由于不同齡期幼蟲的生長(zhǎng)量和活動(dòng)性不同，這有可能影響到它的呼吸代謝。該研究發(fā)現(xiàn)各齡期間呼吸代謝差異與其生活特征和活動(dòng)性存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。

呼吸商反映呼吸底物的利用情況，動(dòng)物純粹利用碳水化

合物或者脂肪作為底物時(shí)的呼吸商分別為1.0和0.7[5-6]。

桔小實(shí)蠅幼蟲的呼吸商平均為0.87，表明其利用的呼吸基質(zhì)主要是碳水化合物，這同其他昆蟲在植食性階段的代謝規(guī)律是一致的[7-8]。

在較低的氧濃度條件下，密閉昆蟲一段時(shí)間才對(duì)昆蟲有致死作用，并隨著密閉時(shí)間的延長(zhǎng)，昆蟲的死亡率增加，而昆蟲的耐缺氧能力與其呼吸代謝水平有直接關(guān)系[9]。因此，該研究結(jié)果也可為實(shí)蠅的薰蒸和氣調(diào)處理提供參考[10-11]。

參考文獻(xiàn)

[1] KEISTER M，BUCK J.Respiration：Some exogenous and endogenous effects on rate of respiration[J].The physiology of insecta，1964，3：617-658.

[2] 祖元?jiǎng)?能量生態(tài)學(xué)引論[M].吉林：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1990.

[3] 林進(jìn)添，曾玲，陸永躍，等.桔小實(shí)蠅的生物學(xué)特性及防治研究進(jìn)展[J].仲愷農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，17（1）：60-67.

[4] BRODY S.Bioenergetics and Growth[M].New York：Reinhold Publishing Corp，1945.

[5] SOUTHWOOD T S.Ecological methods with particular reference to the study of insect populations[M].Springer：SpringerVerlag，1978.

[6] 劉惠霞，張克斌，楊峰.利用簡(jiǎn)易方法測(cè)定大型昆蟲呼吸商的研究[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1986，14（2）：117-122.

[7] 王冬梅，李娟，李爽，等.溫度對(duì)意大利蝗呼吸代謝的影響[J].昆蟲學(xué)報(bào)，2014，57（3）：373-378.

[8] 錢雪，竇潔，王冬梅，等.西伯利亞蝗氣門結(jié)構(gòu)及呼吸代謝對(duì)高溫脅迫的響應(yīng)[J].應(yīng)用昆蟲學(xué)報(bào)，2016，53（4）：837-842.

[9] DONAHAYE E J，NAVARRO S，RINDNER M，et al.The combined influence of temperature and modified atmospheres on Tribolium castaneum （Herbst）（Coleoptera：Tenebrionidae）[J].Journal of stored products research，1996，32（3）：225-232.

[10] ARMSTRONG J W，WHITEHAND L C.Effects of methyl bromide concentration，fumigation time，and fumigation temperature on Mediterranean and oriental fruit fly（Diptera：Tephritidae）egg and larval survival[J].Journal of economic entomology，2005，98（4）：1116-1125.

[11] KOYAMA J，KAKINOHANA H，MIYATAKE T.Eradication of the melon fly，Bactrocera cucurbitae，in Japan：Importance of behavior，ecology，genetics，and evolution[J].Annual reviews in entomology，2004，49（1）：331-349.