韭菜遲眼蕈蚊取食習(xí)性及趨性行為反應(yīng)

徐 蕾， 趙彤華， 許國(guó)慶， 鐘 濤， 劉培斌

(遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，遼寧沈陽(yáng) 110161)

韭菜遲眼蕈蚊(BradysiaodoriphagaYang et Zhang)是蔥蒜類蔬菜的重要害蟲，其幼蟲別稱韭蛆，主要聚集在韭菜根部、莖部部進(jìn)行取食，造成韭菜田缺苗、斷壟甚至成片死亡，嚴(yán)重影響著韭菜的產(chǎn)量和品質(zhì)[1]。韭菜遲眼蕈蚊在我國(guó)分布廣泛，寄主植物多，取食范圍較廣，嚴(yán)重危害百合科、菊科、十字花科等7科30多種蔬菜，其中以北方保護(hù)地韭菜受害最為嚴(yán)重且可周年發(fā)生，露地韭菜以春、秋兩季危害較重[2]。目前，防治韭蛆普遍采用的是以毒死蜱和辛硫磷為主的有機(jī)磷類化學(xué)藥劑噴灑或灌根，由此引發(fā)的“3R”[抗性(resistance)、殘留(residue)、再猖獗(resurgence)]效應(yīng)十分嚴(yán)峻。

植食性昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育和種群繁衍與其能否準(zhǔn)確找到合適的寄主植物以獲得足夠的營(yíng)養(yǎng)息息相關(guān)，寄主植物的揮發(fā)性氣味傳遞著寄主定位、取食、交配產(chǎn)卵等重要行為活動(dòng)的有效信息[3]。研究發(fā)現(xiàn)，取食不同寄主植物不但對(duì)韭菜遲眼蕈蚊的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖產(chǎn)生影響[4]，還影響到韭菜遲眼蕈蚊幼蟲體內(nèi)的乙酰膽堿酯酶(acetylcholinesterase，簡(jiǎn)稱AChE)活性，從而引起其對(duì)殺蟲藥劑敏感性產(chǎn)生差異[5]。楊峰山等通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)了培養(yǎng)皿內(nèi)寄主植物引誘源對(duì)采集籠內(nèi)韭菜遲眼蕈蚊成蟲的吸引，結(jié)果表明，試蟲在茄科植物馬鈴薯上產(chǎn)卵量最大，其次為葫蘆科的黃瓜和十字花科的蘿卜[6]。田間罩籠試驗(yàn)結(jié)果表明，韭菜遲眼蕈蚊成蟲對(duì)韭菜選擇性最強(qiáng)，其次是大蔥和大蒜，在圓蔥上數(shù)量最少[7]。

為探索高效、綠色的韭菜遲眼蕈蚊無(wú)公害防治方法，須要結(jié)合其取食、嗅覺(jué)趨性等行為學(xué)特性，從而建立基于行為調(diào)控基礎(chǔ)上的綜合防控體系。首次在室內(nèi)針對(duì)韭蛆取食韭菜段的侵入位點(diǎn)進(jìn)行觀察，另外，前期利用四臂嗅覺(jué)儀測(cè)定韭菜遲眼蕈蚊雌成蟲對(duì)多種味源物的寄主選擇性及行為反應(yīng)[8]，作為后續(xù)研究測(cè)試不同味源物鮮質(zhì)量及測(cè)試間隔對(duì)雌成蟲引誘率的影響，以期為韭菜遲眼蕈蚊植物源引誘劑或驅(qū)避劑的進(jìn)一步研發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

2016年3月在遼寧省北鎮(zhèn)市中安鎮(zhèn)韭菜棚(121°58′E，41°36′N)內(nèi)采集韭菜遲眼蕈蚊幼蟲，將其帶回遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所實(shí)驗(yàn)室[溫度為(25±1)℃，濕度為(70±5)%，光—暗周期為14 h—10 h]內(nèi)，用溫室自栽的無(wú)公害韭菜作飼料繼代飼養(yǎng)30代以上作為試驗(yàn)種群，取特定蟲態(tài)做備用種群完成本試驗(yàn)。

1.2 供試材料

處理味源材料：健康韭菜采自遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地，挑揀并稱取2 g(鮮質(zhì)量)無(wú)病蟲為害的苗株，從近地表處切斷根莖，斷口處用Parafilm封口膜裹緊備用；機(jī)械損傷韭菜是選取2 g健康韭菜葉片，用直徑為0.5 cm的打孔器打10個(gè)孔，形成機(jī)械損傷，每隔30 min更換機(jī)械損傷葉片以保證揮發(fā)物的持續(xù)釋放；浸泡大豆是稱取無(wú)病蟲危害的2 g大豆在自來(lái)水中浸泡24 h后切成小塊，在沸水中浸泡3 min后取出，用濾紙吸干表面水分，冷卻至室溫[(25±1) ℃]后備用；腐殖質(zhì)的品名為“無(wú)土育苗營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)”，由沈陽(yáng)凡宇園藝科技有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 韭菜遲眼蕈蚊幼蟲取食習(xí)性觀察 將滅菌后的濾紙平鋪在直徑為9 cm的無(wú)菌培養(yǎng)皿內(nèi)，并在濾紙上滴加適量蒸餾水；選取新鮮健康的韭菜葉片分別剪成長(zhǎng)度為5 cm的均勻韭菜段，處理組將斷面用高溫熔化后的蠟油密封以保護(hù)傷口，對(duì)照組以不封蠟處理使傷口自然裸露；每皿分別放置處理和對(duì)照韭菜各3段，各重復(fù)4次，用軟毛筆輕輕挑取10頭3齡幼蟲于韭菜段上，在溫度為(25±1)℃條件下飼養(yǎng)，每天定時(shí)觀察幼蟲的取食行為，同時(shí)記錄幼蟲化蛹、羽化、死亡(用毛筆尖輕觸蟲體，蟲體不動(dòng)且未見明顯收縮即為死亡)等情況。

1.3.2 利用四臂嗅覺(jué)儀進(jìn)行趨性測(cè)試 四臂嗅覺(jué)儀是由無(wú)色有機(jī)玻璃制成的內(nèi)部為星狀空間的生測(cè)裝置，利用一個(gè)可移動(dòng)的玻璃蓋板封閉，中心區(qū)是試蟲放口和氣泵接口，其他為4個(gè)反應(yīng)區(qū)(對(duì)應(yīng)四臂)，分別與味源瓶或?qū)φ掌肯噙B。測(cè)試時(shí)，其中2個(gè)對(duì)角作為處理區(qū)，另外2個(gè)作為對(duì)照區(qū)。試驗(yàn)前用NH4OH和HCl測(cè)試并調(diào)節(jié)氣體流速為300 mL/min。在四臂嗅覺(jué)儀的4個(gè)反應(yīng)區(qū)上部分別放置4個(gè)25 W的臺(tái)燈，以消除儀器各個(gè)方向的光照差異，并用遮光布覆蓋(留有觀測(cè)孔)。在溫度為(25±1)℃，濕度為(70±5)%的實(shí)驗(yàn)室條件下用真空抽氣泵抽取氣體，先經(jīng)過(guò)活性炭裝置過(guò)濾，再經(jīng)蒸餾水加濕后從四臂吹入中心區(qū)內(nèi)，用流量計(jì)控制每臂空氣流速均勻一致；測(cè)試逐頭進(jìn)行，每頭試蟲測(cè)定時(shí)間為10 min，統(tǒng)計(jì)滯留于各反應(yīng)區(qū)的試蟲數(shù)量(停留4 min及以上計(jì)作該試蟲趨向該味源臂，同時(shí)終止試驗(yàn))。每測(cè)試5頭試蟲調(diào)換1次嗅覺(jué)儀裝置，同時(shí)更新味源植物，以此消除客觀因素對(duì)試蟲嗅覺(jué)選擇行為的影響；每組處理測(cè)定結(jié)束后，用無(wú)水乙醇清潔生測(cè)裝置，烘干后待用，以便消除殘余氣味。每種材料測(cè)試40頭雌成蟲，10 min內(nèi)未到達(dá)任一臂最終選擇區(qū)的試蟲不計(jì)入統(tǒng)計(jì)數(shù)。引誘率=味源管中試蟲數(shù)量/供測(cè)試蟲總量×100%。

1.4 數(shù)據(jù)分析

將成蟲趨性反應(yīng)中的引誘率進(jìn)行arcsin(y/300)1/2反正弦轉(zhuǎn)換后，應(yīng)用SPSS 23.0軟件對(duì)同一組數(shù)據(jù)利用卡方(χ2)檢驗(yàn)對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行差異性比較和回歸分析[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 韭菜遲眼蕈蚊幼蟲取食侵入位點(diǎn)觀察

通過(guò)觀察韭菜遲眼蕈蚊幼蟲對(duì)蠟封處理斷面?zhèn)诤妥匀宦懵稊嗝鎮(zhèn)诰虏硕蔚娜∈承袨?，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，幼蟲偏好從韭菜自然裸露傷口處侵入取食，斷面未經(jīng)處理的韭菜段更容易吸引幼蟲取食和定殖。對(duì)照組完成幼蟲取食階段所需時(shí)間明顯少于蠟封處理組；韭菜斷面經(jīng)蠟封處理后，幼蟲只能等到植株逐漸破損腐敗后才開始取食，以致在調(diào)查開始幾天內(nèi)處理組幼蟲死亡率遠(yuǎn)高于對(duì)照組(圖1-a)；在食料未見明顯破損或腐敗時(shí)，處理組幼蟲須要耗費(fèi)更多的時(shí)間尋找合適的侵入位點(diǎn)進(jìn)行取食，因此幼蟲的發(fā)育速率受到較大影響，生長(zhǎng)發(fā)育活動(dòng)均滯后于對(duì)照組，具體表現(xiàn)為幼蟲化蛹率比對(duì)照組延后3 d(圖1-b)，蛹羽化率比對(duì)照組延后4 d(圖1-d)，且處理組比對(duì)照組晚4 d進(jìn)入老熟幼蟲期(圖1-c)。隨著時(shí)間進(jìn)程的推進(jìn)，在調(diào)查9～15 d期間，由于對(duì)照組斷面?zhèn)诼懵都铀倭司虏说母瘮?，因此在調(diào)查后期對(duì)照組試蟲死亡率明顯高于處理組(圖1-a)，而老熟幼蟲的占比也明顯低于處理組(圖1-c)。

2.2 韭菜遲眼蕈蚊雌成蟲對(duì)不同味源的趨性

利用四臂嗅覺(jué)儀對(duì)韭菜遲眼蕈蚊雌成蟲進(jìn)行趨性行為反應(yīng)測(cè)試，由圖2可知，當(dāng)四臂嗅覺(jué)儀的處理臂為空氣時(shí)，其引誘率與對(duì)照臂之間無(wú)顯著差異(P>0.05，χ2=0.18)，說(shuō)明試蟲在無(wú)任何氣味源引誘下進(jìn)入某一臂的行為是隨機(jī)的。4種處理味源中，腐殖質(zhì)對(duì)雌成蟲平均引誘量最大，為31頭，極顯著高于空白對(duì)照(P<0.01，χ2=11.29)；其次是機(jī)械損傷韭菜，對(duì)雌成蟲平均引誘量為25頭，極顯著高于空白對(duì)照(P<0.01，χ2=9.68)；而浸泡大豆對(duì)雌成蟲的引誘力最小，平均引誘量為16頭，低于空白對(duì)照的23頭，但兩者差異不顯著(P>0.05，χ2=0.92)。

對(duì)韭菜遲眼蕈蚊雌成蟲具有極顯著引誘作用的味源物(機(jī)械損傷韭菜和腐殖質(zhì))分別設(shè)置5、20、40、60、120、160、200、220、250、300 min共計(jì)10個(gè)時(shí)間間隔進(jìn)行調(diào)查，測(cè)試試蟲對(duì)處理味源的行為反應(yīng)，通過(guò)相關(guān)性分析，結(jié)果表明，在以機(jī)械損傷韭菜做味源(圖3)時(shí)，測(cè)試時(shí)間間隔與雌成蟲引誘率呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(r=0.930 8**)；在以腐殖質(zhì)做味源(圖4)時(shí)，測(cè)試時(shí)間間隔與雌成蟲引誘率存在一定的正相關(guān)關(guān)系，但不顯著(r=0.370 7ns)。表明隨著測(cè)試時(shí)間間隔的延長(zhǎng)，機(jī)械損傷韭菜對(duì)雌成蟲的引誘作用隨之顯著增強(qiáng)，而對(duì)腐殖質(zhì)的引誘效果則無(wú)顯著影響。

對(duì)機(jī)械損傷韭菜和腐殖質(zhì)分別設(shè)置2、4、6、9、12、15、18、20 g共計(jì)8個(gè)鮮質(zhì)量梯度，測(cè)試味源物質(zhì)量對(duì)試蟲趨性行為反應(yīng)的影響。由圖5可知，當(dāng)機(jī)械損傷韭菜鮮質(zhì)量為12 g時(shí)，對(duì)試蟲的引誘率最高，達(dá)到92.52%，與空氣對(duì)照(6.94%)相比差異極顯著(P<0.01，χ2=17.29**)；當(dāng)腐殖質(zhì)鮮質(zhì)量為9 g時(shí)對(duì)試蟲的引誘率最高，達(dá)到90.19%，與空氣對(duì)照(9.49%)相比差異極顯著(P<0.01，χ2=18.54**)。但當(dāng)味源材料鮮質(zhì)量達(dá)到峰值后，處理味源對(duì)試蟲的引誘作用就不再明顯，引誘能力隨著鮮質(zhì)量的增加而下降。根據(jù)觀察數(shù)據(jù)間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系并進(jìn)行回歸分析，機(jī)械損傷韭菜和腐殖質(zhì)的鮮質(zhì)量(x)與試蟲引誘率(y)之間存在極顯著的二次多項(xiàng)式逐步回歸關(guān)系，模型參數(shù)及表達(dá)式如表1所示，2個(gè)回歸模型的判定系數(shù)分別達(dá)到0.817、0.806，回歸顯著概率分別為0.014、0.017，由此說(shuō)明模型逐步回歸的擬合程度較高。

3 結(jié)論與討論

昆蟲在對(duì)寄主植物和產(chǎn)卵場(chǎng)所的選擇過(guò)程中，通過(guò)嗅覺(jué)感知來(lái)自味源物的揮發(fā)性氣味，從而表現(xiàn)出趨性行為反應(yīng)[10]。本研究通過(guò)對(duì)韭蛆在寄主植物上侵入位點(diǎn)的觀察發(fā)現(xiàn)，韭菜段假莖、葉片由于完整表皮的保護(hù)，可有效阻擋韭蛆的危害；相反，如果韭菜植株體表有明顯的腐敗或創(chuàng)口則有利于甚至加速韭蛆的侵襲和種群發(fā)展。韭菜收割后揮發(fā)性含硫氣味濃度會(huì)大幅升高，因此容易吸引大批韭菜遲眼蕈蚊成蟲前來(lái)產(chǎn)卵[11]。北方地區(qū)冬季溫室大棚內(nèi)密閉環(huán)境下易發(fā)病害，韭菜長(zhǎng)勢(shì)弱，當(dāng)韭菜植株出現(xiàn)腐敗或機(jī)械傷口時(shí)，韭蛆趁機(jī)侵入取食，進(jìn)而加劇韭菜衰敗死亡。因此，遼寧地區(qū)防治韭蛆危害可以針對(duì)多年韭菜棚的管理，嚴(yán)控病害發(fā)生，促進(jìn)韭菜生長(zhǎng)，保健栽培，培育壯株，以此達(dá)到針對(duì)韭菜遲眼蕈蚊幼蟲期防控減災(zāi)的目的。

表1 機(jī)械損傷韭菜和腐殖質(zhì)鮮質(zhì)量與韭菜遲眼蕈蚊雌成蟲引誘率的二次回歸分析結(jié)果

本研究首次對(duì)韭蛆趨性較強(qiáng)的2種味源物腐殖質(zhì)和機(jī)械損傷韭菜進(jìn)行鮮質(zhì)量和調(diào)查時(shí)間的梯度設(shè)定，分別得到其與引誘率之間的量化回歸關(guān)系，其中，2種味源物鮮質(zhì)量與引誘率之間存在顯著的多元回歸關(guān)系。對(duì)重要寄生蜂類天敵黑刺粉虱細(xì)蜂(AmitushesperidumSilvestri)的行為反應(yīng)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，隨著黑刺粉虱(AleurocanthusspiniferusQuaint)蟲體密度和受害茶樹葉片質(zhì)量的增加，天敵細(xì)蜂的引誘率有所加強(qiáng)，但當(dāng)味源揮發(fā)物達(dá)到一定量后，引誘作用開始逐漸下降，而趨性與受害葉片質(zhì)量及粉虱密度之間也存在二次回歸關(guān)系[12]，本研究結(jié)果與之相一致。對(duì)赤擬谷盜(TriboliumcastaneumHerbst)進(jìn)行觸角電位(electroantennography，簡(jiǎn)稱EAG)反應(yīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，赤擬谷盜對(duì)不同刺激物的EAG反應(yīng)值差別較大，其中，當(dāng)水楊酸甲酯質(zhì)量濃度大于5 μg/μL時(shí)，EAG反應(yīng)值開始下降[13]，本研究的結(jié)果與之相似。

形成植物氣味特征的主體是植物體釋放出的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)，研究植物揮發(fā)性信息物質(zhì)對(duì)昆蟲侵入取食以及寄主選擇有著重要作用。未來(lái)的工作可以通過(guò)分離、提純和鑒定昆蟲趨向揮發(fā)性次生物質(zhì)的組分和生物活性，從化學(xué)生態(tài)學(xué)的角度深入揭示韭菜遲眼蕈蚊的嗅覺(jué)選擇機(jī)制，為進(jìn)一步開發(fā)信息素誘捕或驅(qū)避劑忌避的研究奠定基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)韭菜遲眼蕈蚊的早期監(jiān)測(cè)和綠色防控。