利用生命表技術(shù)評價(jià)玉米品種‘京科968’及其親本的抗螟性

劉燊 郭井菲 何康來

摘要由北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心選育的玉米品種‘京科968，其田間綜合性狀好，是目前主推的玉米品種之一。為了解‘京科968對亞洲玉米螟的抗性水平及其抗性來源，本試驗(yàn)選取了‘京科968及其母本 ‘京724和父本‘京92兩個(gè)自交系，以感螟自交系‘自330為對照，利用實(shí)驗(yàn)種群生命表技術(shù)，研究比較了用不同玉米品系的相同組織飼喂亞洲玉米螟后其生長發(fā)育情況，系統(tǒng)評價(jià)了‘京科968的抗螟性。試驗(yàn)結(jié)果表明，四個(gè)玉米品種（系）抗螟性大小依次為：‘京92 >‘京科968>‘京724>‘自330。從抗螟性角度考慮，生產(chǎn)上種植‘京科968，能夠較好地控制亞洲玉米螟為害。

關(guān)鍵詞亞洲玉米螟;生命表;京科968;抗螟性;玉米組織

中圖分類號：Q 968

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.16688/j.zwbh.2018086

玉米是我國第一大糧食作物，亞洲玉米螟Ostrinia furnacalis （Guenée）是影響玉米產(chǎn)量和質(zhì)量的重要限制因素，一般發(fā)生情況下可造成產(chǎn)量損失10%左右，嚴(yán)重發(fā)生時(shí)可達(dá)30%以上[12]。目前，使用化學(xué)農(nóng)藥防治玉米螟是生產(chǎn)上使用的主要手段，但化學(xué)農(nóng)藥的使用對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成破壞。種植抗螟品種是最經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、有效的手段，而選育抗螟品種則是亞洲玉米螟綜合防治研究的重要內(nèi)容。近年來，隨著玉米品種的更新?lián)Q代和大面積推廣和種植，玉米病蟲害的發(fā)生也隨之發(fā)生變化[3]。為了更好地了解生產(chǎn)上玉米品種的抗螟性，我們選取了目前生產(chǎn)上的主推品種之一‘京科968及其親本自交系作為試驗(yàn)材料。

‘京科968是由北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心培育，以外來雜交種X1132X選系‘京724自交系作為母本，以自交系‘京92作為父本培育而成[45]，是一個(gè)品質(zhì)優(yōu)良的中晚熟品種，該品種適應(yīng)范圍廣、品質(zhì)好、產(chǎn)量高，具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、穩(wěn)產(chǎn)的特點(diǎn)，在生產(chǎn)上已經(jīng)大面積種植。

自Morris和Miller在1954年第一次應(yīng)用生命表技術(shù)研究昆蟲自然種群，組建了昆蟲生命表[67]后，生命表技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于昆蟲種群的研究，并被用于評價(jià)寄主植物的抗蟲性。胡學(xué)難等[8]利用生命表技術(shù)評價(jià)了甜玉米品種對亞洲玉米螟的抗性; Guo等利用生命表技術(shù)研究了亞洲玉米螟取食誘導(dǎo)玉米的抗螟性; 趙亮等[1011]利用生命表評價(jià)了8個(gè)小麥品種對麥長管蚜的抗性; 丁克軍等[12]利用生命表評價(jià)了不同抗性水稻對白背飛虱種群的控制作用; 丁莉等[13]利用生命表研究了轉(zhuǎn)雙價(jià)抗蟲棉對棉蚜的抗性。

在玉米心葉期，亞洲玉米螟初孵幼蟲主要聚集在未展開的心葉中取食葉肉，4齡后開始蛀莖為害，受害莖稈容易在蛀孔處折斷，導(dǎo)致玉米的產(chǎn)量下降[2]。因此，玉米心葉對亞洲玉米螟初孵幼蟲的抗性水平?jīng)Q定了心葉期玉米的抗螟性。為此，選取玉米心葉來飼喂亞洲玉米螟初孵幼蟲，利用實(shí)驗(yàn)種群生命表技術(shù)，比較不同玉米品種相同組織飼喂亞洲玉米螟其生長發(fā)育情況，綜合分析‘京科968及其親本的抗螟性，探討‘京科968及其親本抗螟性的相關(guān)性，為選育玉米抗螟品種提供參考。

1材料與方法

1.1供試玉米材料

‘京科968及其母本‘京724和父本‘京92，由北京農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心提供。玉米自交系‘自330作為感螟對照[14]，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所提供。

于2017年5月初開始分批次種植，以保證在試驗(yàn)期間有足夠的同一發(fā)育時(shí)期的玉米材料。所有試驗(yàn)材料在河北省廊坊市廣陽區(qū)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所廊坊科研中試基地培育。玉米生長期間不施任何農(nóng)藥，其他管理同一般生產(chǎn)田。

1.2供試蟲源

亞洲玉米螟卵塊由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所玉米害蟲組提供。原始種群采自田間被害玉米秸稈，在溫度為27℃±1℃，相對濕度為70%～80%，光周期L∥D=16 h∥8 h的條件下利用人工飼料飼養(yǎng)3～4代用作試蟲[15]。

1.3試驗(yàn)處理

所有試驗(yàn)處理均設(shè)3次重復(fù)，挑取初孵玉米螟幼蟲于24孔板中進(jìn)行飼養(yǎng)，1頭/孔，將24孔板放置于生化培養(yǎng)箱中，溫度27℃±1℃，相對濕度50%～60%，光周期L∥D=16 h∥8 h。

從田間選取長勢一致且沒有受到任何傷害的玉米植株，采集新鮮的玉米組織。即在玉米心葉期采集玉米心葉，去除葉脈，裁剪玉米心葉中部用來飼喂玉米螟。每天更換新鮮玉米組織，分別記錄用不同玉米品種的心葉飼喂的亞洲玉米螟的生長發(fā)育情況，包括幼蟲存活數(shù)、齡期、化蛹率和羽化率等。幼蟲化蛹后分雌雄，單個(gè)放置于玻璃指形管中。

羽化后的成蟲按雌雄1∶1配對放入養(yǎng)蟲籠（80 mm×80 mm×100 mm）中進(jìn)行交配，養(yǎng)蟲籠頂部蓋有產(chǎn)卵紙，再加蓋一層濕毛巾以保持濕度。每天更換產(chǎn)卵紙，記錄產(chǎn)卵量、成蟲壽命等。產(chǎn)下的卵放置于上口徑4 cm，下口徑3 cm，高3.4 cm，容積25 mL的生測盒中進(jìn)行孵化，加蓋濕毛巾用于保濕，記錄玉米螟卵孵化率。

根據(jù)飼喂不同玉米品種心葉組織后所觀察的亞洲玉米螟種群繁殖特征生命表，計(jì)算出種群的凈增殖率R0、世代平均周期T、內(nèi)稟增長力rm、周限增長率λ、種群加倍時(shí)間t。

2結(jié)果分析

2.1取食不同品種（系）玉米心葉組織玉米螟生長發(fā)育情況

從表1結(jié)果可以看出取食‘京92心葉的亞洲玉米螟各齡期幼蟲存活率均為最低，顯著低于其他3個(gè)供試品種，取食‘自330心葉的亞洲玉米螟各齡期的幼蟲存活率，顯著高于其他3個(gè)供試品種，各齡期均保持較高的幼蟲存活率（表1）。

從表2結(jié)果可以看出，取食‘京92心葉的亞洲玉米螟羽化的成蟲雌雄比低于1∶1，顯著低于其他3個(gè)供試玉米品種，其平均產(chǎn)卵量也顯著低于其他3個(gè)供試玉米材料。取食‘京科968和‘京92心葉的亞洲玉米螟，其蛹重、化蛹率、羽化率，均顯著低于‘京724和‘自330。取食‘自330心葉的亞洲玉米螟所產(chǎn)卵的孵化率顯著高于‘京科968及其父母本，而取食‘京科968和其父母的亞洲玉米螟的卵孵化率并無顯著差異（表2）。

從表3結(jié)果可以看出，取食‘自330心葉的亞洲玉米螟的1齡至4齡幼蟲發(fā)育歷期最短。取食‘京科968心葉的亞洲玉米螟，其5齡幼蟲發(fā)育期最長。與取食其他3個(gè)供試玉米品種的亞洲玉米螟相比，取食‘京科968心葉的亞洲玉米螟的幼蟲總歷期最長，顯著高于取食母本‘京724和感螟對照‘自330的亞洲玉米螟。取食‘京92的亞洲玉米螟，蛹?xì)v期顯著高于其他3個(gè)供試玉米，其羽化的成蟲壽命較短，與取食其他3個(gè)玉米材料的亞洲玉米螟存在顯著差異（表3）。

取食‘京92心葉的亞洲玉米螟種群的凈增殖率顯著低于取食其他三種供試玉米的種群，其種群加倍時(shí)間與取食其他三種供試玉米的種群存在顯著差異，說明‘京92的心葉非常不適合亞洲玉米螟的生長發(fā)育。而取食‘京科968和其父本‘京92心葉的亞洲玉米螟種群平均世代周期顯著長于在其他兩種供試玉米心葉上取食的種群，其種群加倍也需要更長的時(shí)間 （表4）。

根據(jù)取食不同玉米品種（系）心葉的亞洲玉米螟存活情況組建玉米螟種群生命表，各生育期存活數(shù)為實(shí)際觀察值，雌雄比假定為1∶1，正?！狻?=♀×2×（平均產(chǎn)卵量/最高產(chǎn)卵量），預(yù)測下一代產(chǎn)卵量=正?！狻疗骄a(chǎn)卵量[16]。所有處理種群趨勢指數(shù)均大于1，說明各種群數(shù)量呈上升趨勢（表5）。

取食‘京科968及其父本‘京92心葉的亞洲玉米螟種群增長幅度較小。取食4個(gè)不同玉米品種（系）心葉的亞洲玉米螟種群趨勢指數(shù)（I）由低到高為：‘京92 <‘京科968<‘京724<‘自330 （表5）。

3結(jié)論與討論

玉米抗螟品種對亞洲玉米螟種群數(shù)量控制起著重要的作用，玉米心葉期的抗螟性是評價(jià)一個(gè)玉米品種（系）對一代玉米螟抗性水平的重要指標(biāo)[17]。本試驗(yàn)選取抗螟品種‘京科968這一生產(chǎn)主推品種，及其自交系母本‘京724和父本‘京92為試驗(yàn)材料，利用生命表技術(shù)評價(jià)了‘京科968及其親本的抗螟性，分析了亞洲玉米螟取食不同玉米品種（系）對其各蟲態(tài)的存活率、發(fā)育歷期、成蟲壽命、繁殖和后代卵孵化率以及種群生命表參數(shù)的影響，制作了亞洲玉米螟種群生命表。

取食‘京科968父本‘京92心葉的亞洲玉米螟幼蟲存活率最低，而取食‘京科968心葉的亞洲玉米螟幼蟲存活率介于取食其兩個(gè)親本的存活率之間，而取食感螟對照‘自330心葉的亞洲玉米螟，各齡期均保持較高的幼蟲存活率，表明‘京科968及其父本‘京92對亞洲玉米螟的抗性較好，均高于母本‘京724。

取食不同玉米品種（系）心葉的亞洲玉米螟蛹重存在顯著差異，進(jìn)而導(dǎo)致羽化成蟲的繁殖力也存在顯著差異，取食感螟對照‘自330心葉的亞洲玉米螟蛹重最重，產(chǎn)卵量也最大，而取食‘京92心葉的蛹重最輕，繁殖力也最低，因此，蛹重和繁殖力也可以作為評價(jià)玉米抗螟性的一個(gè)重要指標(biāo)。

根據(jù)取食不同玉米品種（系）心葉的亞洲玉米螟種群生命參數(shù)，取食‘京科968和其父本‘京92心葉的亞洲玉米螟，其平均世代周期和種群加倍時(shí)間顯著增加，而取食感螟對照‘自330心葉的亞洲玉米螟，有著更高的凈增殖率，繁殖速度更快?！?2心葉非常不利于亞洲玉米螟種群的增長，種群數(shù)量呈下降趨勢，而取食‘京科968心葉的亞洲玉米螟的各項(xiàng)生命參數(shù)接近于‘京92，說明‘京科968的心葉同樣不適合亞洲玉米螟的生長發(fā)育和繁殖。取食‘京科968和其父本‘京92心葉的亞洲玉米螟，有著較低的凈增殖率，平均世代周期和種群加倍時(shí)間顯著長于其母本‘京724和感螟對照‘自330。

取食不同玉米品種（系）心葉的亞洲玉米螟種群趨勢指數(shù)均大于1，說明取食不同玉米品種（系）心葉后的亞洲玉米螟種群數(shù)量均呈增長趨勢，但增長幅度有較大差異，取食 ‘京92心葉的亞洲玉米螟種群增長幅度最小，取食‘京科968心葉的亞洲玉米螟種群增長幅度其次，和其父本‘京92較為接近。說明‘京科968和其父本‘京92在玉米心葉期對亞洲玉米螟有較好的抗性[1819]。綜合分析，可以得出四個(gè)玉米品種（系）心葉期抗螟性大小依次為：‘京92 （父本）>‘京科968>‘京724 （母本）>‘自330。

在玉米的整個(gè)生育期中，玉米心葉期的抗蟲性相對較強(qiáng)，玉米中的某些次生代謝物質(zhì)如丁布類化合物等含量高于玉米生長發(fā)育的其他時(shí)期，對亞洲玉米螟有驅(qū)避作用，所以僅取食玉米心葉的亞洲玉米螟種群的幼蟲存活率整體相對較低。但從玉米心葉期的抗螟性可以看出，‘京科968的抗螟性高于其母本‘京724，低于其父本‘京92，可見‘京科968的抗螟性主要來源于其父本‘京92。玉米抗蟲性的表現(xiàn)不僅受親本遺傳背景的影響，同時(shí)也與玉米生長發(fā)育情況相關(guān)[20]。

近年來，對于‘京科968的報(bào)道多集中在其種子活力高、苗期生長健壯、中抗病害、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)以及品種推廣等方面，對其抗螟性雖有提及但并沒有更為詳細(xì)的分析，本研究明確了其心葉期的抗螟性及其對亞洲玉米螟種群的控制作用，對于該品種的推廣種植有重要應(yīng)用意義。利用實(shí)驗(yàn)種群生命表技術(shù)評價(jià)玉米抗螟性，結(jié)合田間接蟲鑒定，可以更好地綜合評價(jià)玉米品種的抗螟性。

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（責(zé)任編輯：田喆）