不同寄主植物對梨小食心蟲幼蟲齡數(shù)的影響

王 怡 ，孔維娜 ，郭永福 ，胡榮山 ，柴曉晗 ，李 捷 ，馬瑞燕

（1.山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，山西 太谷 030801；2.山西省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所，農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理山西省重點實驗室，山西 太原 030031；3.蒲縣農(nóng)業(yè)資源開發(fā)中心，山西 臨汾 041200；4.山西省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所，山西 太谷 030800）

梨小食心蟲（Grapholita molesta Busck）屬鱗翅目（Lepidoptera）卷蛾科（Tortricidae），是一種世界性的蛀果類害蟲[1-2]。作為寡食性昆蟲，它主要為害薔薇科植物，包括蘋果（Malus pumila），桃（Amygdalus persica），油桃（Prunus persica var.nectarina），梨（Pyrus spp），杏（Armeniaca vulgaris），溫柏（Pyrus cydonia），扁桃仁（Amygdalus communis），李子（Prunus salicina）和櫻桃（Cerasus pseudocerasus）等[3-5]，具有明顯的轉移寄主為害特性[6-8]。在年生活史早期，該蟲最早為害桃樹嫩梢，果實出現(xiàn)以后逐漸轉移到果實上進行為害。在年生活史后期，該蟲會轉移到鄰近的梨園或蘋果園進行為害[9]?？梢?，寄主植物是影響梨小食心蟲生長發(fā)育的重要生態(tài)因子之一。

大量試驗結果表明，不同的寄主植物顯著影響梨小食心蟲生長、發(fā)育、存活率以及繁殖率，從而形成不同的寄主種群[10-13]。其中，幼蟲在不同寄主植物上的生長發(fā)育速度存在差異。例如，在桃上的生長比蘋果快[14]。幼蟲脫果時期及盛期在不同種類的寄主植物上存在差異，山楂（Crataegus pinnatifida）飼喂的幼蟲脫果各時期均比蘋果飼喂的梨小食心蟲提前4～5 d，但盛期均為6 d左右[15]。幼蟲的發(fā)育速率主要由2個因素決定，即溫度和食物[16]。溫度較高或食物營養(yǎng)物質較為豐富時，會造成較快的發(fā)育速率[16]。RUSSEL等[17]研究認為，當室溫為11～28℃時，用人工飼料飼養(yǎng)的梨小食心蟲幼蟲形成5個齡數(shù)；用蘋果和桃飼養(yǎng)的幼蟲在25℃時形成5個齡數(shù)；在田間環(huán)境下蘋果上的幼蟲同樣形成5個齡數(shù)；另外，在新西蘭和法國，桃梢上的幼蟲只發(fā)育成4個齡數(shù)；在田間桃果上的梨小食心蟲幼蟲同時存在4個和5個齡數(shù)。PETERSON等[18]研究認為，田間蘋果上的幼蟲在6月存在4個齡數(shù)，在5，7，9，10月存在5個齡數(shù)，桃上的幼蟲在6月和9月上旬存在4個齡數(shù)，在7月和9月下旬存在5個齡數(shù)。可見，寄主植物的差異與幼蟲齡數(shù)的劃分是密切相關的。

確定幼蟲齡數(shù)的方法多種多樣。通過測量幼蟲頭部口上片最大寬度、尾部鉗狀突最大寬度、鉗狀突最大長度、鉗狀突左側側緣最大長度等形態(tài)特征，對柑桔爆皮蟲（Agrilus citri）幼蟲的齡數(shù)進行了劃分[19]。對于鱗翅目而言，由于頭殼骨化強而形態(tài)較為穩(wěn)定，頭部寬度為較好的測定指標。DYAR等[20-21]在1890，1894年均通過測量計算鱗翅目幼蟲的頭殼寬度發(fā)現(xiàn)了與齡數(shù)分布有關的Dyar定律，認為相鄰齡數(shù)的幼蟲其骨化部位以一定的幾何級數(shù)方式增長[22-23]。梨小食心蟲幼蟲齡數(shù)有的是根據(jù)上顎寬、幼蟲的蟲體顏色進行劃定[24-26]，但大多數(shù)是通過頭殼寬度劃分的[17，27]。但是，前期的研究結果在室內試驗中未考慮寄主植物種類和成熟度，在田間試驗中未排除溫度對試驗結果的干擾。寄主植物上幼蟲的齡數(shù)測定是害蟲預測預報以及制訂有效防治策略的重要依據(jù)。目前寄主植物的種類和物候期對幼蟲齡數(shù)的影響還不明確。

本研究在實驗室恒溫條件下，選取不同種類的寄主植物，用不同成熟度的寄主果實飼喂梨小食心蟲幼蟲，通過測定幼蟲的頭殼寬度，以明確寄主種類和成熟度這2個寄主因子對梨小食心蟲齡數(shù)分布的影響，進而為寄主與梨小食心蟲的生態(tài)適應性提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試寄主植物 試驗所需不同種類的寄主植物均采自山西省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所蘋果產(chǎn)業(yè)國家技術系統(tǒng)晉中太谷試驗站、梨產(chǎn)業(yè)國家技術系統(tǒng)晉中太谷試驗站以及桃種質資源圃。該區(qū)位于山西省晉中市太谷縣，37°23′N，112°32′E，海拔 830m。桃樹為6年生的大久保毛桃。蘋果樹為8年生的丹霞蘋果。梨樹為7年生的庫爾勒香梨。果樹每年進行常規(guī)修剪，定期噴施殺菌劑預防病害。它們的果實成熟期集中在7—10月。

1.1.2 供試蟲源 梨小食心蟲蟲源來自于山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院生物安全與生物防治實驗室繼代培養(yǎng)30代的梨小食心蟲種群，全部利用人工飼料進行飼養(yǎng)，以保證蟲源狀態(tài)的一致性。試驗所用蟲態(tài)為卵。選取同一批羽化的梨小食心蟲成蟲，按1∶1的比例放置于交配罐中，待其交配產(chǎn)卵后，每日更換卵紙并選取同一天所產(chǎn)卵用于試驗。

1.2 試驗方法

不同成熟狀態(tài)的果實采集時間依據(jù)同一年對梨小食心蟲發(fā)生動態(tài)監(jiān)測的平行試驗，分別在不同世代的梨小食心蟲幼蟲為害高峰期進行寄主材料的采集，保證果實的成熟狀態(tài)與發(fā)生時間呈對應關系（表 1，2）。

表1 寄主植物物候期[28-30]

表2 梨小食心蟲幼蟲2015年發(fā)生世代時間（山西太谷縣）

每個果實上放置5粒黑頭卵，單獨放置于帶蓋的塑料小碗（直徑為10 cm）內飼養(yǎng)。在一個世代內，一個種類共需150個果實和750粒卵。每隔3 d，隨機抽取每個種類中的120個果實進行解剖。試驗在體視顯微鏡（MOTIC SMZ-140 SERIEC）下用游標卡尺（量程0～150 mm）對幼蟲的頭殼寬度（與蟲體縱軸垂直的頭殼最寬處Y）進行測量（圖1）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS Statistics 19.0統(tǒng)計分析軟件進行頻次分布分析，制作頻次分布圖，初步確定幼蟲的齡數(shù)。然后計算每個齡數(shù)對應的頭殼寬度均值。應用Brooks指數(shù)和Crosby指數(shù)驗證分齡的合理性。Crosby生長法則認為，Crosby指數(shù)大于10%表明分齡指標的分組不合理[31]。同時將各齡幼蟲頭殼寬度與相應齡數(shù)進行曲線擬合，獲得二者之間的函數(shù)關系，計算回歸方程以進一步驗證分齡的合理性。

其中，Xn和Xn-1分別表示n齡和n-1齡幼蟲各個測量指標的平均值；bn和bn-1分別表示第n，n-1個Brooks指數(shù)。

通過研究發(fā)現(xiàn)，梨小食心蟲幼蟲頭殼寬度（y）與幼蟲齡數(shù)（x）的函數(shù)關系為開口向上的二次函數(shù)y＝ax2＋bx＋c，具體定義域為 1≤x≤5（4）的上升區(qū)間，且x（蟲齡）為整數(shù)。進一步對函數(shù)方程進行求導獲得導數(shù)方程 y′＝2ax′＋b，其中，y′表示各齡頭殼寬度的增長速率，帶入齡數(shù)（x）:1≤x′≤5（4），即可計算函數(shù)各齡數(shù)分布點的理論增長速率，導數(shù)的斜率2 a即為該生長環(huán)境下的增長速率的變化率。

2 結果與分析

2.1 幼蟲頭殼寬度頻次分布與齡數(shù)的初步劃分

根據(jù)測得的頭殼寬度，將取食不同寄主植物的梨小食心蟲在不同世代的幼蟲頭殼寬度繪制頻次分布直方圖。在第1代幼蟲發(fā)生期，桃和蘋果飼養(yǎng)的幼蟲均具有5個明顯的分布區(qū)和聚集區(qū)。在第2代幼蟲發(fā)生期，取食桃的幼蟲具有4個明顯的聚集區(qū)，而取食蘋果的幼蟲具有5個或者4個明顯的聚集區(qū)。在第3代和越冬代幼蟲發(fā)生期，取食桃和蘋果的幼蟲均具有5個明顯的聚集區(qū)，而取食梨的幼蟲具有4個明顯的聚集區(qū)（圖2～4）。

根據(jù)Dyar定律，鱗翅目幼蟲各齡間的頭殼寬度是按一定的幾何級數(shù)增長的，結合頻次分布直方圖的聚集區(qū)域和Dyar定律，對相鄰齡數(shù)頭殼寬度的幾何級數(shù)進行劃分，并對不同世代取食不同寄主植物的幼蟲齡數(shù)進行初步劃分。結果表明，取食桃的第1代、第3代和越冬代幼蟲齡數(shù)可初步劃分為5齡，取食桃的第2代幼蟲齡數(shù)可初步劃分為4齡。取食蘋果的第2代幼蟲可初步劃分為4齡或者5齡，其余3代幼蟲齡數(shù)可初步劃分為5齡。取食梨的第3代和越冬代幼蟲齡數(shù)可初步劃分為4齡（表 3）。

表3 梨小食心蟲幼蟲在不同寄主植物上齡數(shù)

2.2 驗證幼蟲齡數(shù)劃分的合理性

根據(jù)初步劃分的幼蟲齡數(shù)，對不同寄主植物飼喂不同世代的幼蟲所獲得的頭殼寬度均值進行計算。其中，蘋果上幼蟲的頭殼寬度整體較大，梨上幼蟲的頭殼寬度較小。桃和蘋果上第1代和越冬代幼蟲的頭殼寬度大于其余2代。

初步劃分的幼蟲齡數(shù)是否合理需要通過Crosby指數(shù)和線性回歸來進行驗證。結果顯示，Crosby指數(shù)均小于10%，表明在取食不同寄主植物的不同世代幼蟲的齡數(shù)劃分是合理的（表4）。

將不同寄主植物飼養(yǎng)所得幼蟲的各齡數(shù)頭殼寬度與幼蟲齡數(shù)進行回歸分析，再次驗證幼蟲分齡的合理性。不同世代下，3個種類的寄主植物飼養(yǎng)所得幼蟲頭殼寬度與其齡數(shù)均呈現(xiàn)顯著的二次函數(shù)關系，R2值均大于0.9。進一步證明幼蟲的齡數(shù)劃分是合理的（表5）。

表4 室內不同寄主植物飼養(yǎng)梨小食心蟲幼蟲所得頭殼寬度及其統(tǒng)計參數(shù)

2.3 頭殼寬度增長速率與齡數(shù)的關系

對頭殼寬度的增長速率進行計算發(fā)現(xiàn)，第4齡幼蟲的頭殼寬度增長速率與幼蟲的齡數(shù)分布密切相關，增長速率較大的寄主植物包括：梨小食心蟲第2代發(fā)生期的桃，第3代和越冬代發(fā)生期的梨，以及第2代的蘋果（4個齡數(shù)）。幼蟲在這些寄主植物上的齡數(shù)均為4齡。在其余寄主植物上飼養(yǎng)的幼蟲，頭殼寬度增長速率較小，最終發(fā)育為5個齡數(shù)（表6）。

表5 幼蟲頭殼寬度與幼蟲齡數(shù)的回歸關系

表6 幼蟲頭殼寬度增長速率與齡數(shù)的線性關系

此外，第2代發(fā)生期的蘋果（4個齡數(shù)）可使幼蟲的頭殼寬度增長最快，線性函數(shù)的斜率達到0.016，其次為第2代發(fā)生期的桃和第3代發(fā)生期的梨，線性函數(shù)的斜率分別為0.015和0.014。越冬代發(fā)生期的蘋果使幼蟲的頭殼寬度增長最慢，線性函數(shù)的斜率為0.008 2（圖5～7）。

3 討論

本試驗選擇幼蟲的頭殼寬度為測量指標，在不同世代對不同寄主植物上的梨小食心蟲幼蟲齡數(shù)進行劃定，并且對其劃定的齡數(shù)進行驗證。結果發(fā)現(xiàn)，桃上的幼蟲在第1代（5月中旬）、第3代（8月中旬）和越冬代（9月上旬）存在5個齡數(shù)，在第2代（7月中旬）存在4個齡數(shù)。蘋果上的幼蟲4個世代均存在5個齡數(shù)，但在第2代同時存在4個和5個齡數(shù)。梨上的幼蟲在第1代（5月中旬）和第2代（7月中旬）無法存活，在第3代（8月中旬）和越冬代（9月上旬）存在4個齡數(shù)。這一結果與RUSSEL等[17]和PETERSON等[18]所得田間幼蟲齡數(shù)較為相似。但后兩者的試驗是在田間環(huán)境下進行的，無法排除如溫度等其他因素的影響。本試驗排除了田間溫度及其他因素可能產(chǎn)生的影響，結合梨小食心蟲世代的發(fā)生時間，將測定的時間進行了細致的劃分，說明寄主植物對梨小食心蟲幼蟲齡數(shù)的影響除寄主種類外，還明顯受寄主成熟度的影響。

本研究表明，同一寄主植物既有能力使幼蟲齡數(shù)變?yōu)?齡，也有能力使幼蟲齡數(shù)變?yōu)?齡，因此，時間帶來的成熟度對幼蟲齡數(shù)的影響高于寄主植物種類的影響。根據(jù)不同寄主植物的物候期，可以發(fā)現(xiàn)桃的成熟期最早，7月桃果開始成熟，而此時為梨小食心蟲幼蟲發(fā)生第2代，幼蟲齡數(shù)從第1代的5個齡數(shù)轉變?yōu)榈?代的4個齡數(shù)，齡數(shù)縮短。而梨的成熟期較晚，從8月開始梨果逐漸變?yōu)槔嫘∈承南x可取食的狀態(tài)。幼蟲齡數(shù)受蘋果物候期的影響較小。因此，在對寄主植物與梨小食心蟲幼蟲齡數(shù)之間關系的研究中，寄主植物的狀態(tài)隨時間的變化值得重點考慮。

頭殼寬度的增長速率與幼蟲齡數(shù)密切相關，是造成幼蟲齡數(shù)不同分布規(guī)律的原因。從生物的外部形態(tài)上代表了幼蟲生長發(fā)育速度的快慢[16]。對于不適合在室內飼養(yǎng)或觀察較為困難的昆蟲，無法準確的記錄發(fā)育歷期，可以通過田間采集的方法來研究頭殼寬度與齡數(shù)的關系，從而對其生長發(fā)育的速度進行比較。較快的生長發(fā)育速度是適合度高的表現(xiàn)。因此，結合頭殼寬度的增長速率與幼蟲的齡數(shù)可以幫助判斷寄主植物的適合度。本試驗中適合度較高的寄主植物為梨小食心蟲第2代發(fā)生期的桃，第3代和越冬代發(fā)生期的梨，以及部分第2代發(fā)生期的蘋果。蘋果整體適合度低于桃和梨。這一結果也與梨小食心蟲對不同寄主材料的偏愛性和田間實際為害情況相符合，梨小食心蟲對第2代的桃以及第3代和越冬代的梨較為偏愛，田間為害情況也較重，而對蘋果的偏愛性始終較低。

不同的寄主植物可以充分影響多寄主類昆蟲各階段的生長發(fā)育，從而形成以季節(jié)為基礎的生態(tài)上的優(yōu)勢，這是形成不同的寄主型或寄主表型的前提。寄主植物驅動植食性昆蟲形成新的寄主型或寄主表型已在多種蛾類害蟲上被證實[10-12]，這一理論可以幫助多寄主類害蟲針對不同的寄主植物種類制定田間防治策略。對于梨小食心蟲幼蟲而言，本研究認為，寄主植物時間上的作用高于種類上的作用，因此，在制定田間防治策略時，應注重寄主植物在不同生長發(fā)育時間段中的寄主狀態(tài)，即寄主植物時間上的變化。