桃蛀果蛾對不同品種蘋果的適生性研究

張志偉，門麗娜，吳志毅，孟廷玲，馬瑞燕

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院 山西 太谷 030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801；3.浙江出入境檢驗(yàn)檢疫局，浙江 杭州 310016)

桃蛀果蛾CarposinasasakiiMatsumura，隸屬于鱗翅目(Lepidoptera)蛀果蛾科(Carposinidae)，是我國北方果樹產(chǎn)業(yè)危害較為普遍的蛀果類害蟲，嚴(yán)重為害蘋果、棗、梨、山楂等10多種果樹的果實(shí)[1, 2]。早在20世紀(jì)50年代我國學(xué)者就曾對蘋果、梨、山楂以及棗等果樹上的桃蛀果蛾危害狀況進(jìn)行了研究。在東北地區(qū)，桃蛀果蛾嚴(yán)重為害蘋果[3]，使用廣譜殺蟲劑后蛀果率大大降低[4]，但廣譜殺蟲劑的過度使用卻給果品質(zhì)量安全和生態(tài)環(huán)境帶來了挑戰(zhàn)。近年來，隨著人均收入水平的增加和消費(fèi)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，人們對食品安全重視程度不斷提高，果品供給主體面臨日益增長的食品質(zhì)量安全需求[5]，化學(xué)殺蟲劑施用量呈下降趨勢，桃蛀果蛾的無公害防控備受果農(nóng)青睞。

由于果樹產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，果樹栽培、管理模式明顯改變，果樹蛀果類害蟲的危害大幅回升[6]。研究昆蟲對寄主植物不同品種的選擇性和適生性，可以為昆蟲的種群動(dòng)態(tài)監(jiān)測和防控、寄主品種選育提供重要理論依據(jù)[7～9]。由于在不同寄主植物間[10～13]、在同種寄主植物的不同品種間[14]、甚至不同的采果期[15]，桃蛀果蛾的生長發(fā)育和繁殖均存在顯著差異，導(dǎo)致其在果園的發(fā)生情況極其復(fù)雜，增加了種群監(jiān)測和防控難度。在蘋果園中，桃蛀果蛾是重要的果實(shí)害蟲，為保證果品質(zhì)量，需要對不同品種蘋果園的桃蛀果蛾種群進(jìn)行管理；而蘋果經(jīng)濟(jì)價(jià)值高、品種地域性強(qiáng)[16]，研究桃蛀果蛾對不同蘋果品種的適生性，可以為桃蛀果蛾種群監(jiān)測和蘋果抗蟲品種選育提供參考資料，具有重要的科學(xué)意義。

目前，從自然條件下獲得大量發(fā)育整齊一致的蟲源難度很大，很難滿足科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，導(dǎo)致桃蛀果蛾對不同蘋果品種選擇性和適生性、生物生態(tài)學(xué)特性和人工飼養(yǎng)技術(shù)等研究仍不充分，制約了其防治工作。通過人工飼養(yǎng)獲得大量整齊一致的試蟲成為開展桃蛀果蛾相關(guān)科學(xué)研究的重要保證。用寄主飼養(yǎng)桃蛀果蛾取得了可喜的進(jìn)展[17～19]，能夠?yàn)楦髯詫?shí)驗(yàn)室的部分研究提供試蟲。研究實(shí)驗(yàn)條件下桃蛀果蛾對不同品種蘋果的適生性，組建實(shí)驗(yàn)種群生命表，可以為深入系統(tǒng)地研究桃蛀果蛾的生物生態(tài)學(xué)特性及人工飼養(yǎng)提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　試驗(yàn)材料

1.1.1供試蟲源

在2011、2012年7-8月，把采自山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所疏于管理的蘋果園和棗園的蟲果帶回實(shí)驗(yàn)室，待老熟幼蟲自然脫果后，從中收集桃蛀果蛾；因種群個(gè)體數(shù)量不足，以沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所饋贈桃蛀果蛾作為補(bǔ)充。所有桃蛀果蛾作為一個(gè)大種群，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)連續(xù)傳代飼養(yǎng)10個(gè)生命周期后，用于本試驗(yàn)研究。

1.1.2飼養(yǎng)條件

在微電腦光照培養(yǎng)箱內(nèi)飼養(yǎng)桃蛀果蛾。飼養(yǎng)條件為T=(25.0±0.5) ℃，RH=75%±5%，光照時(shí)長15 h/24 h，光照強(qiáng)度4 800 lx，以市售不同品種蘋果的果實(shí)數(shù)量性狀[20]、貨架期、價(jià)格，和山西中南部、陜西等黃土高原區(qū)蘋果主栽品種及近年來種植面積不斷擴(kuò)大的加工品種為綜合依據(jù)[21，22]，選擇紅富士、華冠、金冠、澳洲青蘋4個(gè)品種蘋果飼喂幼蟲。

1.1.3試驗(yàn)主要儀器、藥品及耗材

微電腦光照培養(yǎng)箱(SPX-250B-G型，上海博訊)、體視鏡(Olympus SZX7，日本Olympus)；75%乙醇、瓊脂；指形管(d=1 cm，h=10 cm)、養(yǎng)蟲盒(d=10 cm，h=5 cm)、成蟲交尾產(chǎn)卵盒(d=15 cm，h=20 cm)、鑷子、剪刀、濾紙；蘋果(果實(shí)直徑60～70 mm)。

1.2　試驗(yàn)方法

1.2.1幼蟲的飼養(yǎng)與觀察

自產(chǎn)卵日起，每天收集卵卡，剪成帶卵的小卡片，放入經(jīng)75%乙醇消毒的養(yǎng)蟲盒培養(yǎng)。待卵接近孵化時(shí)，用鑷子小心地把經(jīng)過培養(yǎng)的小卵卡用瓊脂粘貼于新鮮、成熟、洗凈的市售紅富士、華冠、金冠、澳洲青蘋的萼洼處，每枚蘋果接卵20粒，用噴壺噴霧保濕，每個(gè)品種蘋果10枚重復(fù)。每枚蘋果均單果放入養(yǎng)蟲盒、置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每隔12 h觀察一次卵孵化狀況，記錄孵化數(shù)量，直至不再孵化。在體視鏡下觀察并統(tǒng)計(jì)每枚果實(shí)上的蛀孔數(shù)、未孵化卵數(shù)、死亡幼蟲數(shù)，統(tǒng)計(jì)卵的孵化率和幼蟲的蛀果率。飼養(yǎng)期間，每日晨、午、昏各檢查一次是否有幼蟲脫果，稱量脫果的幼蟲體重、記錄幼蟲發(fā)育歷期。若果實(shí)連續(xù)5 d不再有幼蟲脫出，則解剖、查看其中是否還有幼蟲，統(tǒng)計(jì)幼蟲存活率及脫果率。

1.2.2成蟲的飼養(yǎng)與觀察

當(dāng)?shù)谝活^老熟幼蟲自然脫果后，每隔6 h查看一次幼蟲脫果情況，將同日脫果的末齡幼蟲置于同一個(gè)底部鋪有濕沙的養(yǎng)蟲盒中，記錄結(jié)繭時(shí)間。一旦成蟲開始羽化，根據(jù)桃蛀果蛾的羽化習(xí)性[23]，當(dāng)日16:00～21:00，每60 min觀察1次存活情況，翌日8:00再次檢查成蟲是否死亡；記錄羽化時(shí)間以及死亡情況。選取雌、雄成蟲1∶1配對，用指形管小心移入成蟲交尾產(chǎn)卵盒，底部鋪濾紙供其產(chǎn)卵。在相同飼養(yǎng)條件下，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)卵時(shí)間、每日落卵量、單雌產(chǎn)卵量，直至所有成蟲全部死亡，并記錄死亡時(shí)間。

1.3　數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

生命表的組建按照張孝羲[24]的方法，各參數(shù)計(jì)算公式如下：

凈增殖率R0=∑(lxmx)

平均世代周期T=(∑xlxmx)/R0

內(nèi)稟增長率rm=(lnR0)/T

種群加倍時(shí)間Dt=(ln2)/rm

周限增長率λ=erm

式中：x表示以天(d)為單位的時(shí)間期限；lx表示任一個(gè)雌性個(gè)體在x期間的存活率；mx表示在x期間平均每個(gè)雌蟲繁殖的雌性后代數(shù)。

利用Microsoft Excel 2013軟件記錄、整理所得數(shù)據(jù)，SPSS 19.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，百分?jǐn)?shù)和比率數(shù)據(jù)經(jīng)過反正弦平方根轉(zhuǎn)換后再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，F(xiàn)isher’s LSD法多重比較檢驗(yàn)。

2　結(jié)果與分析

2.1　桃蛀果蛾在不同品種蘋果上的發(fā)育歷期

桃蛀果蛾在不同品種蘋果上的發(fā)育歷期明顯不同(表1)。卵歷期在所選的4個(gè)蘋果品種之間無顯著差異(4.96～5.09 d，P>0.05)。桃蛀果蛾在金冠蘋果上的幼蟲歷期(17.81 d)顯著短于其他品種(P<0.05)，發(fā)育最快；在華冠上桃蛀果蛾的幼蟲歷期(20.32 d)最長，但與紅富士上的幼蟲歷期差異不顯著(P>0.05)。不同品種蘋果上桃蛀果蛾的結(jié)繭前期(1.03～1.18 d)、蛹期(9.57～9.78 d)和產(chǎn)卵前期(1.77～2.03 d)均無顯著差異(P>0.05)。桃蛀果蛾在華冠蘋果上的世代歷期(39.45 d)極顯著長于其他品種(P<0.01)，在紅富士、金冠和澳洲青蘋上世代歷期無顯著差異(36.28～37.59 d，P>0.05)。

表1　桃蛀果蛾在不同品種蘋果上的發(fā)育歷期/dTable 1　Developmental duration of C. sasakii on different apple varieties

注：表中數(shù)據(jù)為(平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差)；同一列數(shù)據(jù)后的不同大、小寫字母表示有極顯著差異(P<0.01，LSD)和顯著差異(P<0.05，LSD)；下表同。

Note:Remarks Mean±SD followed by different capital and small letters within the same column mean that extremely significantly different (P<0.01, LSD), significantly different (P<0.05, LSD), respectively. Same for the following tables.

2.2　桃蛀果蛾在不同品種蘋果上的存活率

桃蛀果蛾的發(fā)育，包括孵化，幼蟲蛀果、果內(nèi)生長發(fā)育和老熟幼蟲脫果，結(jié)繭及羽化等系列過程。桃蛀果蛾的這些關(guān)鍵生命節(jié)點(diǎn)在不同品種蘋果上存有差異(表2)。桃蛀果蛾在紅富士上的孵化率(75.50%)明顯高于其他品種，但無顯著差異(P>0.05)。在金冠和紅富士上的蛀果率分別為91.25%和88.36%，極顯著高于華冠(P<0.01)；在澳洲青蘋上的蛀果率僅為26.20%，極顯著低于其他品種(P<0.01)。桃蛀果蛾在4個(gè)不同品種蘋果上的脫果率無顯著差異(P>0.05)。在澳洲青蘋上的結(jié)繭率顯著低于紅富士和金冠(P<0.05)，與華冠無顯著差異(P>0.05)。羽化率在紅富士上最高(80.42%)，但和其他品種上的羽化率無顯著差異(P>0.05)。幼期存活率以金冠上的為最高(42.50%)，紅富士次之(36.00%)，澳洲青蘋最低(13.00%)。

昆蟲不同年齡-齡期的存活率高低及存活數(shù)量多寡決定其種群的興衰，也影響昆蟲對寄主植物的危害程度[7]。桃蛀果蛾在金冠蘋果上的蛀果率和幼期存活率最高，故危害嚴(yán)重，即桃蛀果蛾對金冠的適生性最好，金冠對其抗性最差；而在澳洲青蘋上蛀果率和幼期存活率最低，危害較輕，即桃蛀果蛾對澳洲青蘋的適生性較差，澳洲青蘋對其有較強(qiáng)的抗性。

表2　桃蛀果蛾在不同品種蘋果上的存活率/%Table 2　Survival rate of C. sasakii on different apple varieties

2.3　不同品種蘋果對桃蛀果蛾生長和繁殖的影響

桃蛀果蛾的幼蟲重、成蟲交配率、單雌產(chǎn)卵量和次代孵化率都是評價(jià)其生長和繁殖的常用指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)條件下，不同品種蘋果上的桃蛀果蛾在這些指標(biāo)上也存有差異(表3)。桃蛀果蛾在澳洲青蘋上的幼蟲重(27.50 mg)極顯著高于其他品種(P<0.01)，其他蘋果品種之間，桃蛀果蛾幼蟲重差異不顯著(P>0.05)。不同品種蘋果作為寄主，桃蛀果蛾成蟲交配率由高到低依次為金冠>紅富士>澳洲青蘋>華冠，金冠為寄主時(shí)，桃蛀果蛾成蟲交配率最高，為79.80%。澳洲青蘋為寄主時(shí)，桃蛀果蛾單雌產(chǎn)卵量(90.63粒)最大，但與其它品種無顯著差異(P>0.05)；澳洲青蘋為寄主時(shí)，次代孵化率最高(97.20%)，華冠為寄主時(shí)次之(95.60%)，紅富士為寄主時(shí)次代孵化率最低(91.50%)。

表3　桃蛀果蛾在不同品種蘋果上的幼蟲重和繁殖能力Table 3　Larval weight and fecundity of C. sasakii on different apple varieties

2.4　桃蛀果蛾在不同品種蘋果上的實(shí)驗(yàn)種群趨勢

根據(jù)相同試驗(yàn)條件、4個(gè)不同品種蘋果上的桃蛀果蛾各發(fā)育期的存活率及成蟲生殖力資料，以實(shí)際接卵量作為起始卵數(shù)，各發(fā)育階段的死亡蟲數(shù)和性比均用實(shí)際觀察值，分別組建了不同品種蘋果上的桃蛀果蛾實(shí)驗(yàn)種群特定年齡生命表。桃蛀果蛾在所選的4個(gè)蘋果品種上的種群趨勢指數(shù)>1(表4)，即下一代種群數(shù)量為增長趨勢。金冠上種群趨勢指數(shù)I最大，為12.35，即：經(jīng)過一個(gè)世代，種群數(shù)量達(dá)到原來的12.35倍；紅富士上的種群趨勢指數(shù)次之，為10.87；澳洲青蘋上的種群趨勢指數(shù)最小，僅為4.98。

表4　桃蛀果蛾在不同品種蘋果上的實(shí)驗(yàn)種群生命表Table 4　Life table of the laboratory population of C. sasakii on different apple varieties

根據(jù)桃蛀果蛾在所選4個(gè)品種蘋果上的實(shí)驗(yàn)種群生殖力數(shù)據(jù)，計(jì)算其在不同品種蘋果上的種群凈增殖率(R0)、內(nèi)稟增長率(rm)、周限增長率(λ)、平均世代周期(T)和種群加倍時(shí)間(Dt)。凈增殖率(R0)以金冠為寄主時(shí)最高(7.56)，紅富士次之，澳洲青蘋最小(4.53)；內(nèi)稟增長率(rm)在不同蘋果品種之間的變化規(guī)律和凈增殖率(R0)相似，也是以金冠為寄主時(shí)最高(0.0581)，紅富士次之，澳洲青蘋最小(0.0417)；不同品種蘋果做寄主，周限增長率(λ)>1，即桃蛀果蛾實(shí)驗(yàn)種群呈幾何級數(shù)增長；平均世代周期(T)以金冠為寄主時(shí)最短(34.86 d)，紅富士次之，華冠最長(37.61 d)；種群加倍時(shí)間(Dt)和凈增殖率(R0)、內(nèi)稟增長率(rm)的變化規(guī)律相反，以金冠為寄主時(shí)最短(11.94 d)，紅富士蘋果次之，澳洲青蘋最長(16.63 d)(表5)。

表5　桃蛀果蛾在不同品種蘋果上的實(shí)驗(yàn)種群繁殖特征參數(shù)Table 5　Laboratory population parameters of C. sasakii on different apple varieties

3　討論與結(jié)論

昆蟲與其寄主植物間的關(guān)系十分復(fù)雜，寄主植物表面組織結(jié)構(gòu)、寄主植物體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)以及次生代謝物等均能影響昆蟲的個(gè)體生長行為和繁殖行為，以及與之相關(guān)的一系列生命活動(dòng)[7～9]。桃蛀果蛾為害多種果樹的果實(shí)，但其對不同果樹果實(shí)的嗜好程度存有差異，不同寄主植物通過影響害蟲生長發(fā)育和繁殖進(jìn)而對其生活史造成顯著影響[12]。因此，選育抗桃蛀果蛾或忍耐桃蛀果蛾危害的果樹品種是其治理的重要環(huán)節(jié)。本研究在相同試驗(yàn)條件下，詳細(xì)比較了桃蛀果蛾在4個(gè)不同品種蘋果上的生長發(fā)育和繁殖能力，發(fā)現(xiàn)桃蛀果蛾對不同蘋果品種的適生性有明顯差別，這些差別主要表現(xiàn)在桃蛀果蛾在金冠上幼蟲發(fā)育歷期最短(17.81 d)、蛀果率最高(91.25%)、幼期存活率最高(42.50%)，實(shí)驗(yàn)種群的凈增殖率(R0=7.56)和內(nèi)稟增長率(rm=0.0581)最高，平均世代周期(T=34.86 d)和種群加倍時(shí)間(Dt=11.94 d)最短、發(fā)育最快，表明桃蛀果蛾對金冠蘋果的適生性最好；這在國光、新紅星和金冠等蘋果品種對桃蛀果蛾生長發(fā)育和繁殖的影響研究中也得到了證實(shí)[14]。

本研究發(fā)現(xiàn)：桃蛀果蛾在不同品種蘋果上實(shí)驗(yàn)種群的周限增長率(λ)均大于1，即桃蛀果蛾的實(shí)驗(yàn)種群均以幾何級數(shù)增長；李定旭等[12]研究不同物種寄主植物上的桃蛀果蛾實(shí)驗(yàn)種群，也證實(shí)存有這個(gè)規(guī)律。

桃蛀果蛾在金冠和紅富士上的存活率明顯高于華冠和澳洲青蘋，而世代歷期相對較短、發(fā)育快，說明桃蛀果蛾對金冠和紅富士的適生性較好，生長發(fā)育和存活指標(biāo)均優(yōu)于華冠和澳洲青蘋，同時(shí)也反映出金冠和紅富士對桃蛀果蛾的抗性較差。雖然桃蛀果蛾的幼蟲體重在澳洲青蘋上顯著高于其他品種，但是存活率卻最低(12.0%)，蛀果率也最低(26.20%)，說明桃蛀果蛾對澳洲青蘋的適生性較差，即澳洲青蘋對桃蛀果蛾有較強(qiáng)的抗性。澳洲青蘋上桃蛀果蛾蛀果率低、幼蟲體重高，可能由于澳洲青蘋的果皮厚度大[25]，導(dǎo)致每枚蘋果實(shí)際蛀入的幼蟲數(shù)量較少，幼蟲個(gè)體之間競爭小[26]，可能使幼蟲生長發(fā)育狀況優(yōu)于蛀入果實(shí)數(shù)量多的處理。

桃蛀果蛾在本研究所選擇的4個(gè)不同品種蘋果上幼蟲發(fā)育歷期在17～20 d之間，短于張乃鑫等[27]的研究結(jié)果，主要原因可能是試驗(yàn)條件和寄主的成熟度有所不同：張乃鑫等[27]用未采摘的蘋果接卵、在果園試驗(yàn)得出結(jié)果，果園溫度不恒定、晝夜溫差較大、蘋果的成熟度和非離體狀態(tài)都可能會影響桃蛀果蛾幼蟲的發(fā)育歷期[15, 28]。本研究采用不同品種的成熟蘋果采摘后飼養(yǎng)桃蛀果蛾，采摘后的成熟果實(shí)中桃蛀果蛾幼蟲的發(fā)育歷期變短[15]，且存活率高，也可能是我們試驗(yàn)結(jié)果和張乃鑫等[27]有差異的原因之一。本研究桃蛀果蛾的幼蟲發(fā)育歷期長于Toyoshima等[29]和張懷江等[14]所報(bào)道的結(jié)果，可能是所應(yīng)用的蘋果成熟度不同，且不同產(chǎn)地、不同生態(tài)區(qū)的富士蘋果之間存有差別[30]，以及試驗(yàn)條件不同，導(dǎo)致研究結(jié)果有差別，需要進(jìn)一步研究。有研究表明，寄主物種不同會導(dǎo)致桃蛀果蛾幼蟲發(fā)育歷期有顯著差異[12, 13]，我們的研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)：同一種寄主的不同品種、同一品種寄主的不同成熟度也會影響桃蛀果蛾幼蟲的發(fā)育歷期。桃蛀果蛾為害后，寄主的蛋白質(zhì)含量和應(yīng)激保護(hù)性酶活性發(fā)生變化，不同品種蘋果的保護(hù)酶活性差異顯著[31]，可能是導(dǎo)致桃蛀果蛾在不同品種蘋果間個(gè)體生長發(fā)育產(chǎn)生差異的重要原因，進(jìn)而導(dǎo)致桃蛀果蛾的種群生物學(xué)指標(biāo)明顯不同。

評價(jià)桃蛀果蛾對不同蘋果品種的適生性，可以用幼蟲發(fā)育歷期、蛀果率、幼期存活率，實(shí)驗(yàn)種群的凈增殖率、內(nèi)稟增長率、平均世代周期和種群加倍時(shí)間作為參考指標(biāo)，這些指標(biāo)也可以用來評價(jià)人工飼養(yǎng)桃蛀果蛾時(shí)選用的寄主是否適宜。用不同品種蘋果飼養(yǎng)桃蛀果蛾，孵化率、脫果率、結(jié)繭率和羽化率都較高，而蛀果率和幼期存活率差別明顯，說明桃蛀果蛾幼期的發(fā)育狀況是其整個(gè)世代的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本研究發(fā)現(xiàn)以金冠蘋果飼養(yǎng)的桃蛀果蛾幼期發(fā)育狀況最好，李定旭等[12]、Lei等[13]、張懷江等[14]的研究也發(fā)現(xiàn)金冠是飼養(yǎng)桃蛀果蛾的適宜寄主。澳洲青蘋作為寄主雖然可以獲得生長發(fā)育狀況很好的桃蛀果蛾幼蟲，但是蛀果率卻顯著低于其它品種，因此要獲得相同數(shù)量的后代就要增加飼養(yǎng)用蘋果的使用量，增加人工飼養(yǎng)的材料成本。本研究設(shè)置的試驗(yàn)條件，桃蛀果蛾卵期和蛹期明顯短于李定旭等[12, 32]，Lei等[13]和張懷江等[14]的結(jié)果，而幼蟲期(包括結(jié)繭前期)明顯較長，可能是所選蘋果品種不同和試驗(yàn)條件有差異所致；但世代歷期大致相同，說明試驗(yàn)條件不同雖然會導(dǎo)致桃蛀果蛾不同蟲態(tài)的發(fā)育歷期有差異，但對整個(gè)世代歷期和幼期存活率基本沒有影響。由此可見，人工飼養(yǎng)桃蛀果蛾，合理設(shè)置和調(diào)整飼養(yǎng)條件，可以在一定程度上調(diào)控桃蛀果蛾不同蟲態(tài)的發(fā)育歷期。