不同抗生素對高粱蚜生長發(fā)育的影響

杜軍利，武德功，王 銀，呂 麗

(安徽科技學(xué)院農(nóng)學(xué)院，安徽 鳳陽 233100)

高粱蚜(Melanaphissacchari)是危害高粱等作物的重要害蟲，是一種世界性害蟲，它通過刺吸植物汁液獲得營養(yǎng)物質(zhì)，分泌蜜露影響作物的光合作用等，直接影響高粱等作物的生長發(fā)育[1]；它可能還會導(dǎo)致霉污病的發(fā)生，同時(shí)可傳播植物病毒病，最終影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[2-3]。蚜蟲的生長發(fā)育會受到多方面因素影響[4-5]，除了環(huán)境因素以外，內(nèi)共生菌對蚜蟲的生長發(fā)育也具有一定的影響[6-7]，這類內(nèi)共生菌存在于蚜蟲血腔內(nèi)的含菌細(xì)胞中，蚜蟲與胞內(nèi)共生菌互利共生，胞內(nèi)共生菌在蚜蟲體內(nèi)可獲得需要的營養(yǎng)物質(zhì)，而胞內(nèi)共生菌也可為寄主提供多種必須的氨基酸和其他營養(yǎng)物質(zhì)，直接影響寄主的生長發(fā)育[8-9]。研究表明，抗生素可使蚜蟲脫共生菌或直接影響蚜蟲的生物學(xué)特性和生長發(fā)育[10-13]，其中利福平對蚜蟲的生長發(fā)育影響較為明顯，直接影響蚜蟲的生殖力、發(fā)育歷期及壽命，主要表現(xiàn)為延長蚜蟲的發(fā)育歷期，使其體重減輕，生殖力下降，壽命縮短[14-17]。目前關(guān)于不同抗生素對高粱蚜生長發(fā)育影響的相關(guān)研究尚未見報(bào)道，本研究選擇了10種抗生素，通過檢測不同抗生素對高粱蚜的發(fā)育歷期、生殖力、壽命及各項(xiàng)生命參數(shù)的影響，可為后續(xù)篩選抗生素藥劑奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也可了解高粱蚜體內(nèi)共生菌對高粱蚜生長發(fā)育的作用。

1 材料與方法

1.1 供試蚜蟲及植株

高粱蚜采自安徽省鳳陽縣安徽科技學(xué)院西區(qū)種植園，飼養(yǎng)于智能光照培養(yǎng)箱中，溫度為25 ℃，濕度為60%，光周期為14L∶10D，飼養(yǎng)于高粱葉片上(營養(yǎng)缽直徑為10 cm，高15 cm)。選擇三葉期高粱植株葉片用于試驗(yàn)。

1.2 供試抗生素

供試抗生素包括鹽酸土霉素(Oxytetracycline HCl)、利福平(Rifampicin)、四環(huán)素(Tetracycline)、硫酸卡那霉素(Kanamycin sulfate)、阿莫西林(Amoxicillin)、阿奇霉素(Azithromycin)、羅紅霉素(Roxithromycin)、慶大霉素(Gentamicin)、頭孢霉素(Cephalosprin)、鹽酸林可霉素(Lincomycin hydrochloride)，以上抗生素為化學(xué)純研究專用抗生素。

1.3 抗生素處理方法

1.3.1高粱蚜初生若蚜獲取方法 采用2%的甘油稀釋不同抗生素，將不同抗生素配置成濃度為0.25 g·L-1的抗生素溶液，每種抗生素單獨(dú)處理高粱植株。先取15株三葉期高粱植株，將高粱植株的根部清洗干凈，放入抗生素溶液中浸根，12 h后，取5株高粱植株，將葉片剪下，每個(gè)直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中放置1片高粱葉片，并用浸濕的棉花包裹在葉片傷口處(保鮮)，而后在每個(gè)葉片上接母蚜5頭，重復(fù)10次，在12 h后，獲得新生若蚜。

1.3.2生命表試驗(yàn)方法 先取30株高度為10 cm的高粱植株，將高粱植株的根部清洗干凈，放入抗生素溶液(0.25 g·L-1)中浸根，24 h后，將葉片放入9 cm培養(yǎng)皿，用浸濕棉花包裹傷口，而后將1.3.1試驗(yàn)所獲新生若蚜單頭單皿接入培養(yǎng)皿中，共50頭，并將其放入人工智能光照培養(yǎng)箱中飼養(yǎng)。試驗(yàn)所有處理的溫度均設(shè)置為(24±1) ℃，相對濕度為(70%±5%)，后期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)每10頭一組為一個(gè)重復(fù)，若蚜期每12 h觀察1次，進(jìn)入成蚜期后每24 h觀察一次。若蚜期記錄蚜蟲的存活情況、蛻皮時(shí)間和次數(shù)，并將所蛻皮殼移除。成蚜期記錄所產(chǎn)仔蚜數(shù)量、存活情況，每次檢查均需將所產(chǎn)仔蚜移除[18-19]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

若蚜存活率為蚜蟲羽化為成蟲數(shù)量占初始一齡蚜蟲數(shù)量的百分比；若蚜期即為若蚜出生到開始產(chǎn)仔之間的時(shí)間，即一齡、二齡、三齡、四齡的時(shí)間總和。

計(jì)算在不同的抗生素處理后的高粱植株上高粱蚜的生命表參數(shù)，其中蚜蟲的壽命為高粱蚜出生至死亡的時(shí)間，生殖力為單頭高粱蚜一生所產(chǎn)仔蚜數(shù)量。試驗(yàn)數(shù)據(jù)以Excel 2007進(jìn)行整理，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差分析(ANOVA)，用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

凈增殖率(R0)：R0=∑lxmx；

平均世代周期(T)：T=∑xlxmx/∑lxmx；

內(nèi)稟增長率(rm)：rm=lnR0/T；

種群加倍時(shí)間(t)：t=ln2/rm；

周限增長率(λ)：λ =erm。

式中：x為高粱蚜特定年齡(d)，lx為高粱蚜在x期開始時(shí)的存活率，mx為高粱蚜在x期間平均每頭雌蚜產(chǎn)蚜數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同抗生素對高粱蚜發(fā)育歷期的影響

不同抗生素對高粱蚜的生長發(fā)育有一定的影響，與對照相比，不同抗生素處理后高粱蚜的發(fā)育歷期顯著延長或縮短(P<0.05)。經(jīng)過鹽酸土霉素、利福平、四環(huán)素處理后的高粱蚜的二齡、三齡、四齡的發(fā)育歷期顯著長于對照(P<0.05)，且高粱蚜的若蚜期顯著長于對照(P<0.05)，而經(jīng)過阿莫西林、阿奇霉素、慶大霉素、頭孢霉素處理后的高粱蚜的若蚜期顯著短于對照(P<0.05)(表1)。

2.2 不同抗生素處理對高粱蚜生殖力的影響

經(jīng)四環(huán)素處理高粱植株上的高粱蚜的若蚜存活率與對照相比顯著下降(P<0.05)，其他抗生素處理的高粱蚜，存活率與對照相比無顯著差異(P>0.05)(表2)；鹽酸土霉素、利福平、四環(huán)素、慶大霉素處理后的高粱蚜的生殖期顯著短于對照和其他抗生素處理(P<0.05)；硫酸卡娜霉素、阿莫西林、羅紅霉素、頭孢霉素、鹽酸林可霉素、阿奇霉素處理后的高粱蚜的成蚜期與對照相比顯著延長(P<0.05)，鹽酸土霉素處理后的高粱蚜的成蚜期顯著短于對照(P<0.05)；硫酸卡娜霉素、阿莫西林、羅紅霉素、頭孢霉素、鹽酸林可霉素、利福平、阿奇霉素處理后的高粱蚜的壽命與對照相比顯著延長(P<0.05)，而鹽酸土霉素、四環(huán)素、慶大霉素處理后的高粱蚜的壽命與對照差異不顯著(P>0.05)；阿莫西林、阿奇霉素、羅紅霉素、頭孢霉素、鹽酸林可霉素處理的高粱蚜的生殖力顯著高于對照(P<0.05)，鹽酸土霉素、利福平、四環(huán)素、慶大霉素處理的高粱蚜的生殖力顯著低于對照(P<0.05)。

2.3 不同抗生素對高粱蚜種群參數(shù)的影響

經(jīng)鹽酸土霉素、利福平、四環(huán)素處理的高粱植株上的高粱蚜的內(nèi)稟增長率顯著低于對照(P<0.05)，慶大霉素處理高粱植株上的高粱蚜的內(nèi)稟增長率顯著高于對照(P<0.05)(表3)；鹽酸土霉素、利福平、四環(huán)素、慶大霉素處理后高粱蚜的凈增殖率與對照相比顯著降低(P<0.05)，阿莫西林、阿奇霉素、羅紅霉素、頭孢霉素、鹽酸林可霉素處理后高粱蚜的凈增殖率顯著高于對照(P<0.05)；鹽酸土霉素、利福平、四環(huán)素處理高粱植株后高粱蚜的平均世代周期顯著長于對照(P<0.05)；鹽酸土霉素、利福平、四環(huán)素處理高粱植株后高粱蚜的周限增長率顯著低于對照(P<0.05)，慶大霉素處理高粱植株后高粱蚜的周限增長率顯著高于對照(P<0.05)；四環(huán)素處理高粱植株后高粱蚜的種群加倍時(shí)間顯著長于對照及其它抗生素處理，其它9種抗生素處理高粱植株后高粱蚜的種群加倍時(shí)間與對照相比無顯著差異(P>0.05)。

表1 不同抗生素對高粱蚜發(fā)育歷期的影響Table 1 Effect of different antibiotics on mean developmental times of Melanaphis sacchari different antibiotics d

同列不同小寫表示不同抗生素處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

Different lowercase letters within the same column indicate significant difference at the 0.05 level; similarly for the following tables.

表2 不同抗生素對高粱蚜生殖力的影響Table 2 Effect of different antibiotics on mean fertility of Melanaphis sacchari

表3 不同抗生素對高粱蚜生命參數(shù)的影響Table 3 Effect of different antibiotics on life table parameters of apterous Melanaphis sacchari

3 討論與結(jié)論

高粱蚜作為主要的農(nóng)業(yè)害蟲，由于生物防治、物理防治、農(nóng)業(yè)防治的效果低，見效慢等缺點(diǎn)，在生產(chǎn)中主要采用在高粱蚜的盛發(fā)期噴灑化學(xué)殺蟲劑的方法來殺滅高粱蚜，但由于長期高濃度、重復(fù)使用殺蟲劑，造成嚴(yán)重的“3R”問題[20]。根據(jù)有害生物綜合防治理論，害蟲防治不是將害蟲種群的所有個(gè)體都消滅，而是將害蟲數(shù)量控制在經(jīng)濟(jì)閾值以下[21]。本研究通過探素不同抗生素對高粱蚜生長發(fā)育的影響，擬篩選干擾抑制高粱蚜生長發(fā)育及繁殖的抗生素，為田間高粱蚜的綜合防治提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，鹽酸土霉素、利福平、四環(huán)素對高粱蚜產(chǎn)生了明顯的抑制干擾作用，延長了高粱蚜的發(fā)育歷期，縮短了高粱蚜的生殖期，降低了高粱蚜的生殖力，內(nèi)稟增長率顯著降低，說明土霉素、利福平、四環(huán)素對高粱蚜的生長發(fā)育具有顯著的干擾抑制作用。其中土霉素的研究結(jié)果與Jayaraj等[10]的研究結(jié)果相符，但四環(huán)素的結(jié)果與Jayaraj等[10]的研究結(jié)果不同，與Noda等[22]使用四環(huán)素處理黑尾葉蟬的結(jié)果趨于一致。任素麗等[23-24]研究表明，利福平延長了煙粉虱的發(fā)育歷期，呂寧等[12-14]研究表明，利福平對豌豆蚜的生長發(fā)育影響最大，延長了豌豆蚜的發(fā)育歷期，并降低了豌豆蚜的生殖力；利福平對高粱蚜生長發(fā)育的影響與以上多個(gè)研究結(jié)果相似。

本研究中經(jīng)過阿莫西林、阿奇霉素、羅紅霉素、頭孢霉素、鹽酸林可霉素處理后高粱蚜的生殖力和凈增殖率顯著高于對照，其中部分抗生素處理后飼養(yǎng)的高粱蚜的發(fā)育歷期與對照相比顯著縮短，與王瑋瑋[25]利用利福平處理美洲棘薊馬的結(jié)果相似，美洲棘薊馬脫共生菌的雌蟲的產(chǎn)卵量高于對照，且產(chǎn)卵歷期相對較長，說明部分抗生素適量處理，可促進(jìn)昆蟲的生長發(fā)育及繁殖。由于蚜蟲的口器為刺吸式，主要取食葉片內(nèi)汁液，因此本研究采用抗生素浸根法，與呂寧[26]研究抗生素對豌豆蚜的試驗(yàn)方法一致。同時(shí)鹽酸土霉素、利福平、四環(huán)素的作用延長了高粱蚜的若蚜期，縮短了生殖期，降低了高粱蚜的生殖力，且高粱蚜內(nèi)稟增長率和凈增殖率也顯著降低，因此，鹽酸土霉素、利福平、四環(huán)素可作為后續(xù)高粱蚜田間綜合防治的備選抗生素。