儲(chǔ)糧害蟲谷蠹的不同檢測方法比較研究

徐水紅　邵小龍

[摘要]因儲(chǔ)糧害蟲的存在導(dǎo)致糧食損失非常嚴(yán)重，在早期檢出害蟲是提高儲(chǔ)糧品質(zhì)的重要保障，因此尋找一種最有效的方法檢測儲(chǔ)糧害蟲顯得尤為重要。文章利用酸性品紅染色剖粒法以及高清X光機(jī)成像測定法對小麥內(nèi)部害蟲谷蠹進(jìn)行檢測。試驗(yàn)結(jié)果表明：酸性品紅染色剖粒法由于染色過程的操作失誤以及蟲卵的肉眼不可見等因素導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不夠準(zhǔn)確，檢測效率低；高清X光機(jī)成像測定法能夠?qū)崿F(xiàn)對小麥內(nèi)部谷蠹的無損檢測，檢測過程非常直觀，準(zhǔn)確度較高，通過拍攝的高清圖像可以準(zhǔn)確判斷小麥內(nèi)部谷蠹的不同生長發(fā)育階段。文章通過比較這兩種檢測方法，以期達(dá)到糧食隱蔽性害蟲發(fā)生早期就能被檢測到的目的。

[關(guān)鍵詞]谷蠹；酸性品紅染色剖粒法；高清X光機(jī)成像

中圖分類號：S511 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20180222

儲(chǔ)糧害蟲的存在是一個(gè)世界性的問題，據(jù)相關(guān)資料顯示，每年因?yàn)閮?chǔ)糧害蟲導(dǎo)致的糧食損失高達(dá)5%。由于倉儲(chǔ)害蟲之間的交叉?zhèn)鞑ヅc感染，害蟲的蟲類逐步增多，導(dǎo)致檢測難度逐步升級，害蟲的出現(xiàn)直接或間接造成糧食的損失。儲(chǔ)糧害蟲檢測是害蟲綜合治理的前提，因此做好儲(chǔ)糧害蟲尤其是隱蔽性害蟲的檢測工作顯得尤為重要。

在全世界儲(chǔ)糧害蟲中，谷蠹是最具破壞性的害蟲之一，它危害糧食所造成的損失為其體重的5～6倍。在適宜的生長條件下，谷蠹可將其卵產(chǎn)于糧粒表面，長成幼蟲鉆入糧粒內(nèi)部，直至羽化為成蟲后鉆出，其幼蟲在蛀食過程中，在糧粒間產(chǎn)生大量白色粉末，甚至將糧粒蛀成空殼，產(chǎn)生大量的粉末降低了糧堆的透氣性和空隙度，引起糧食發(fā)熱、霉變、結(jié)塊，以及熏蒸擴(kuò)散受阻，殺蟲效果下降，使得糧食喪失種植作用和食用價(jià)值。傳統(tǒng)的用于檢測儲(chǔ)糧害蟲的方法包括扦樣過篩法、探管誘集法、染色法、電導(dǎo)率法、聲測法、機(jī)器視覺技術(shù)檢測法、近紅外法、軟X射線檢測法、固相微萃取法等。

本文利用酸性品紅染色剖粒法以及高清X光機(jī)法檢測小麥內(nèi)部隱蔽性害蟲谷蠹。通過比較兩種檢測方法的結(jié)果，旨在為隱蔽性害蟲的早期檢出提供更優(yōu)的檢測方法。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)樣品小麥來自于南京市石埠橋糧食儲(chǔ)備庫，試驗(yàn)開始前首先對小麥樣品進(jìn)行調(diào)水分處理，將水分含量調(diào)至13%左右，在4℃的冰箱中冷藏靜置。試驗(yàn)樣蟲谷蠹來源于糧食儲(chǔ)運(yùn)國家工程實(shí)驗(yàn)室（南京）培養(yǎng)的多代種群，置于溫度29℃、相對濕度65%條件下生長繁殖。

1.2試驗(yàn)設(shè)備

1001-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海蘇進(jìn)儀器設(shè)備廠；GNP-9160型隔水式恒溫培養(yǎng)箱：上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司；JE1001型電子天平（精度為0.01g）：上海蒲春計(jì)量儀器有限公司；TP-114型分析天平：北京丹佛儀器有限公司；萬能粉碎機(jī)：上海汗諾儀器有限公司；ZXFLASEE U微焦點(diǎn)X光檢測儀：丹東市科邁特射線有限公司；ZSA0850體式顯微鏡：重慶光電儀器有限公司。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1酸性品紅染色剖粒法

分別將5、10、20、30和40頭的谷蠹成蟲放入約裝有20 g小麥的5個(gè)錐形瓶中，置于溫度為29℃±1℃、相對濕度為65%±2%的恒溫恒濕箱中培養(yǎng)。產(chǎn)卵2日后移出所有成蟲，并根據(jù)谷蠹的生長參數(shù)每隔5 d用0.5 g/L酸性品紅試劑進(jìn)行檢測，將被染色的小麥放在體式顯微鏡下觀察，記錄所有有卵斑的小麥并對其進(jìn)行解剖，以觀察糧粒內(nèi)部谷蠹生的生長狀態(tài)。

1.3.2高清X光機(jī)成像測定

挑選300頭谷蠹接入100g小麥樣品中，在29℃±1℃、相對濕度為65%±2%的恒溫恒濕箱中培養(yǎng)。2日后移出所有成蟲，挑選84顆受感染小麥樣品，將其有序置于自制裝樣多孔板（見圖1）上，然后放在X光機(jī)照射臺（見圖2）上，每兩天進(jìn)行一次拍照采集，直至成蟲羽化而出。X射線的參數(shù)設(shè)定如下：電壓30kV、電流100μA、窗寬3275、窗位5578、亮度0、對比度2、伽瑪0.84。

1.4數(shù)據(jù)分析

用ImageJ軟件測量谷蠹在小麥體內(nèi)不同生長天數(shù)的長度，EXCEL（2010）軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和繪圖，SAS 9.4軟件進(jìn)行顯著性差異分析。

2結(jié)果與分析

2.1酸性品紅染色剖粒法測定結(jié)果與分析

2.1.1體式顯微鏡下受感染小麥與不同蟲態(tài)谷蠹的圖片

谷蠹成蟲產(chǎn)卵于糧粒表面或糧屑內(nèi)，長成幼蟲時(shí)鉆入糧粒內(nèi)部，經(jīng)酸性品紅溶液染色后，可以看到被谷蠹感染的小麥表面的卵斑（見圖3）。對有卵斑的小麥進(jìn)行剖粒后得到不同蟲態(tài)的谷蠹（見圖4）。

2.1.2根據(jù)谷蠹生長天數(shù)進(jìn)行剖粒的結(jié)果分析

被谷蠹感染后的小麥經(jīng)染色剖粒后，結(jié)果如表1所示。當(dāng)谷蠹生長天數(shù)處于第5d時(shí)，不同蟲口的小麥表面能夠觀察到卵斑的存在，但實(shí)際解剖數(shù)為零。那是因?yàn)楣润继幱诼哑跔顟B(tài)會(huì)保持3～16d，谷蠹生長5 d時(shí)可能正處于卵期狀態(tài)，此時(shí)的谷蠹還在糧粒外部。當(dāng)谷蠹幼蟲鉆入糧粒內(nèi)部并逐漸發(fā)育，體積不斷增大，在解剖過程中也越來越容易觀察到，隨著谷蠹生長天數(shù)的增加，小麥表面的卵斑數(shù)基本呈上升趨勢。小麥表面的卵斑數(shù)不僅與生長天數(shù)有關(guān)，同時(shí)也與蟲口數(shù)量相關(guān)，蟲口數(shù)量越多，卵斑數(shù)也越多。在觀察小麥表面的卵斑時(shí)，需要分辨非卵斑紅點(diǎn)，小麥可能會(huì)被害蟲蛀損或者受到機(jī)械損傷，其斑點(diǎn)會(huì)呈現(xiàn)不規(guī)則形狀。對有卵斑的小麥進(jìn)行解剖時(shí)，應(yīng)沿著縱向解剖，這樣可以降低對害蟲的損傷率，便于識別蟲態(tài)。由于人工操作很容易引起誤差，再者比如放入的谷蠹雄性蟲口較多導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不夠準(zhǔn)確，還有谷蠹在取食時(shí)會(huì)大量啃食小麥，造成卵斑數(shù)的誤差，諸多原因?qū)е滤嵝云芳t染色剖粒法鑒別準(zhǔn)確率較低且對小麥本身具有破壞性。但此檢測方法操作簡單并對需要的試劑和設(shè)備要求較低，所以常用于實(shí)驗(yàn)室檢測。

2.2高清X光機(jī)成像測定結(jié)果分析

2.2.1谷蠹生長階段圖片分析

谷蠹在小麥體內(nèi)的生長周期經(jīng)高清X光機(jī)檢測成像得到的圖片（見圖5）。從圖中可以看出，在第5d時(shí)就能觀察到小麥被蛀蝕的現(xiàn)象，第10d時(shí)可以觀察到蟲子的存在，第18d時(shí)可以清楚觀察到蟲體的形態(tài)。谷蠹在10～24d時(shí)處于幼蟲階段，28d時(shí)處于蛹期，32d時(shí)變成成蟲，最后蛀空糧粒羽化而出。

2.2.2谷蠹的生長長度分析

隨機(jī)選取5粒被感染小麥，將谷蠹在小麥內(nèi)整個(gè)生長周期的長度變化用ImageJ軟件測定。如表2所示，谷蠹在生長初期發(fā)育緩慢導(dǎo)致長度變化較小，長度基本隨著時(shí)間的增加而增長，當(dāng)增加到某一峰值時(shí)，長度又減小，這是因?yàn)楣润及l(fā)育到幼蟲時(shí)期時(shí)長度最大，當(dāng)它發(fā)育成熟時(shí)體積反而減小，不同感染天數(shù)谷蠹的生長長度之間存在顯著性差異（P<0.05）

2.2.3谷蠹在小麥體內(nèi)生長發(fā)育水分含量變化的測定分析

水是構(gòu)成生命體的基本單位，是生命產(chǎn)生、發(fā)育和繁衍的基本條件，萬物生長都離不開水。小麥含水率測定依據(jù)GB/T 21305-2007谷物及谷制品水分測定法。利用高清X光機(jī)拍照，挑選受谷蠹不同蟲態(tài)感染的小麥，進(jìn)行水分含量的測定。谷蠹在小麥體內(nèi)不同生長天數(shù)時(shí)小麥籽粒的水分含量變化（見圖6）。如圖所示，當(dāng)小麥被谷蠹侵蝕后，其自身體內(nèi)水分會(huì)發(fā)生變化。據(jù)彭娟報(bào)道小麥被害蟲侵蝕后，麥粒籽粒水分含量變化與害蟲的密度和害蟲的活躍度有密切關(guān)系。害蟲密度越大，活躍度越高，小麥體內(nèi)水分變化越明顯。當(dāng)谷蠹在小麥體內(nèi)發(fā)育的第5d到第25d之間，小麥水分含量從初始的11.95%增長至15.96%，且谷蠹在第20d到25d之間水分變化最顯著，整個(gè)時(shí)間段內(nèi)谷蠹生長活動(dòng)最旺盛。當(dāng)谷蠹在小麥體內(nèi)發(fā)育到第30d時(shí)，小麥水分含量為15.21%，呈下降趨勢，那是因?yàn)楣润紳u漸長大變成成蟲，體內(nèi)水分含量相較于幼蟲階段逐漸降低。因此，可以利用谷蠹與未感染小麥水分含量的差異來檢測小麥?zhǔn)欠癖还润几腥尽?/p>

3結(jié)論

本文利用酸性品紅染色剖粒法以及高清X光機(jī)成像測定法檢測小麥中是否存在隱蔽性害蟲谷蠹，試驗(yàn)結(jié)果表明這兩種方法都可檢測出小麥?zhǔn)欠袷艿焦润几腥?。酸性品紅染色剖粒法是實(shí)驗(yàn)室常用的檢測方法之一，它操作簡單，成本低，但操作效率低，檢測效果差，容易產(chǎn)生誤差，而且檢測過程會(huì)對谷粒造成損傷，不太適合商業(yè)化運(yùn)用；高清X光機(jī)成像測定法可以觀察到谷蠹整個(gè)生長周期的蟲態(tài)，部分小麥在被感染4 d后就能觀察到谷蠹的存在，通過比較未感染與感染小麥的水分差異，可以判斷小麥?zhǔn)欠袷艿焦润几腥?。本?shí)驗(yàn)中的X光機(jī)檢測時(shí)不具備殺死害蟲的能力，可以達(dá)到無損檢測的目的，根據(jù)拍攝圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確判斷，提高了檢測效率，但是對蟲卵檢測準(zhǔn)確率還有待提高。后續(xù)可以將高清X光機(jī)與其他檢測方法聯(lián)合使用，以達(dá)到糧食隱蔽性害蟲早期檢測的目的。