梨小食心蟲過冷卻點及結(jié)冰點測定

孔維娜 王怡 郭永福

摘要 梨小食心蟲Grapholita molesta（Busck）是世界性的果樹害蟲，以老熟幼蟲越冬。由于果樹新品種的選育以及氣候變暖等原因，梨小食心蟲寄主植物的適生區(qū)擴大。為了明確梨小食心蟲的耐寒能力，即是否可以隨著寄主植物種植范圍的擴大而向寒冷地區(qū)發(fā)生遷移，本試驗對不同蟲態(tài)、不同齡期幼蟲、不同性別的蛹與成蟲以及來源于不同環(huán)境下的幼蟲的過冷卻點和結(jié)冰點進行測定，進而為判斷梨小食心蟲是否可以順利越冬提供理論依據(jù)。結(jié)果表明：（1）梨小食心蟲不同發(fā)育階段的過冷卻點及結(jié)冰點差異顯著，結(jié)冰點和過冷卻點表現(xiàn)為幼蟲>蛹>成蟲;（2）不同齡期幼蟲的過冷卻點及結(jié)冰點差異顯著。5齡幼蟲的過冷卻點（-12.47±0.27）℃與結(jié)冰點（-8.21±0.41）℃最低，4齡幼蟲的過冷卻點（-9.23±0.38）℃與結(jié)冰點（-5.06±0.37）℃最高;（3）雌雄成蟲與蛹的過冷卻點及結(jié)冰點差異不顯著;（4）不同環(huán)境下幼蟲的過冷卻點及結(jié)冰點差異顯著，外采幼蟲的過冷卻點（-24.42±0.69）℃和結(jié)冰點（-10.21±0.71）℃最低，室內(nèi)幼蟲經(jīng)冷馴化后過冷卻點降低。因此，在越冬過程中梨小食心蟲老熟幼蟲的抗寒能力較強，提前經(jīng)歷低溫環(huán)境可提高其抗寒能力。

關(guān)鍵詞 梨小食心蟲; 過冷卻點; 結(jié)冰點; 耐寒性

中圖分類號： S 433.4

文獻標識碼： ADOI： 10.16688/j.zwbh.2018273

Abstract Grapholita molesta （Busck） is a worldwide pest of fruit trees， and overwinters as mature larvae. The suitable growing area of host plants has been enlarged with the new variety breeding of fruit trees and climate warming. In order to determine the cold resistance of G.molesta， or is it possible to migrate to the cold areas following the enlargement of suitable growing area of host plants. The supercooling points and freezing points of different development stages， larval instars， sex of pupae and adults， and conditions were measured， so as to judge whether they could overwinter successfully or not. The results showed that there was no significant difference in the supercooling points and freezing points for the two sexes of pupae and adults， and the supercooling points and freezing points differed among different developmental stages and larval instars， and larval conditions. The ranking of the supercooling points and freezing points for different developmental stages was as followed： larva>pupa>adult. The supercooling point （-12.47±0.27）℃ and freezing point （-8.21±0.41）℃ of 5th instar larvae were lowest， whereas the supercooling point （-9.23±0.38）℃ and freezing point （-5.06±0.37）℃ of 4th instar larvae were highest. When compared with indoor larvae without cold acclimation， outdoor larvae had a lower supercooling point （-24.42±0.69）℃ and freezing point （-10.21±0.71）℃， but the supercooling point of indoor larvae could be reduced by cold acclimation. Therefore， our results indicated that the cold resistance of mature larvae was strong， and it could be improved by cold acclimation.

Key words Grapholita molesta; supercooling point; freezing point; cold tolerance

梨小食心蟲Grapholita molesta（Busck），又名東方蛀果蛾，桃折梢蟲，屬鱗翅目Lepidoptera、卷蛾科Tortricidae，簡稱梨小，是世界性的蛀果類害蟲[12]。在我國，除西藏未見報道外，其余地區(qū)均有分布[3]。主要為害的寄主包括桃、梨、蘋果、山楂、李、杏、枇杷、木瓜等[4]，其中，梨在秦嶺淮河以北地區(qū)分布較多[5]，蘋果、杏在溫帶地區(qū)分布較多，李、枇杷、木瓜等主要在我國南部分布。近年來對果樹適生區(qū)進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于果樹新品種的開發(fā)，以及氣候變暖，梨小食心蟲寄主植物的分布范圍在不斷擴大。例如，對西藏果樹資源考察發(fā)現(xiàn)，雅魯藏布江的中游河谷地帶為溫暖半濕潤區(qū)，是蘋果、桃、梨的適宜種植區(qū)[6];抗寒雜交品種‘寒紅梨已在東三省廣泛引種試栽[7]。這不僅會使得已知分布區(qū)內(nèi)梨小食心蟲為害加重，而且還會隨著寄主植物種植范圍的擴大而發(fā)生遷移，從而給果農(nóng)造成嚴重的經(jīng)濟損失[8]。

昆蟲不同發(fā)育階段均受溫度的影響，為了判斷梨小食心蟲是否可以隨著寄主植物種植面積的擴大而向冬季更為寒冷的地區(qū)遷移并成功定殖，耐寒性應進行詳細評估。

昆蟲耐寒性是指昆蟲長期或短期暴露于低溫下的存活能力，昆蟲通過生理生化調(diào)節(jié)體內(nèi)自身抗寒物質(zhì)的變化，從而在惡劣的氣候當中從生理上做好抗寒準備[9]。過冷卻點常常作為抗寒能力的一個重要指標來衡量昆蟲抗寒能力的強弱[1011]。

為了探索梨小食心蟲各發(fā)育階段的抗寒能力以及是否可以隨著寄主植物的向北擴散而成功定殖，本試驗通過對比梨小食心蟲不同蟲態(tài)（幼蟲、蛹、成蟲）、不同性別的蛹和成蟲、不同齡期幼蟲（2至5齡）及不同環(huán)境下的幼蟲（冷藏處理幼蟲、室內(nèi)幼蟲、外采幼蟲）的過冷卻點和結(jié)冰點，探討梨小食心蟲不同發(fā)育階段的耐寒能力，為梨小食心蟲的預測預報提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

本試驗外采幼蟲以及室內(nèi)飼養(yǎng)蟲源均采自山西省太谷縣桃園。

室內(nèi)飼養(yǎng)蟲源為在實驗室繼代飼養(yǎng)超過50代的梨小食心蟲種群，每年通過野外采集對室內(nèi)種群進行復壯。成蟲均統(tǒng)一飼養(yǎng)于高30 cm的玻璃養(yǎng)蟲罐，養(yǎng)蟲罐底部放一張稍大于下方口徑的圓形硫酸紙，同時側(cè)壁下方在罐內(nèi)圍一圈硫酸紙。以直徑22 cm的塑料盆為底座，養(yǎng)蟲罐上方開口用皮筋綁一塊紗布，從上部懸掛一個棉球（直徑為2.5 cm），每日補充5%的蜂蜜水，保證棉球不滴水為宜。每罐內(nèi)約飼養(yǎng)200頭成蟲。罐內(nèi)放有小的青蘋果，3～4個為宜。將萼洼部分朝上放置，果柄剪掉[12]。幼蟲飼養(yǎng)于裝有人工飼料的指形管中（指形管內(nèi)徑1.8 cm，高度為8 cm），待幼蟲化蛹后，將蛹轉(zhuǎn)移至化蛹盒中，并將羽化后的成蟲接入養(yǎng)蟲罐。梨小食心蟲的整個生活史均在可調(diào)控的智能人工氣候箱（MGC450HP）內(nèi)完成，氣候箱內(nèi)溫度為（26±0.8）℃，相對濕度為70%～80%，光周期為L∥D=15 h∥9 h。

冷藏幼蟲：將室內(nèi)飼養(yǎng)的5齡幼蟲放置于5℃低溫環(huán)境下，1 d后取出用于試驗。

外采幼蟲于2016年11月采集獲得，直接用于試驗。

1.2 測定方法

試驗選取發(fā)育情況相近（各測量蟲態(tài)均為上一蟲態(tài)或齡期蛻皮后發(fā)育的中期）的健康幼蟲進行過冷卻點測定。測定前用濾紙將蟲體表面的水分吸干，利用熱電偶原理對過冷卻點和結(jié)冰點進行測定，測定時將蟲體套入與其大小一致的塑料軟管中，將與溫度檢測儀連接的感溫探頭插入塑料軟管中。其中，對幼蟲和成蟲進行測定時，將感溫探頭固定于腹部，對蛹進行測定時，將感溫探頭固定于背板。將蟲體置入-25℃的低溫培養(yǎng)箱中測定過冷卻點（Scp）和結(jié)冰點（Fp）。重復測定30頭以上。為避免蟲體降溫速率過快，在蟲體與感溫頭固定后，用泡沫塑料盒包裹外部，使蟲體以約 1℃/min 的速率降溫。每個處理結(jié)束后用冰水混合物對記錄儀進行校正。過冷卻點儀為UR. 100， 4125（Yologma Elect. Co， Seoul， Korea）。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

對不同處理間數(shù)據(jù)進行平方根（Sqrt）轉(zhuǎn)換，將原始數(shù)據(jù)與轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)均進行正態(tài)性檢驗（ShapiroWilk test），若符合正態(tài)性分布則進行單因素參數(shù)檢驗（Oneway ANOVA）分析顯著性，并進行Turkey法多重比較;若不符合正態(tài)性則進行單因素非參數(shù)檢驗（KIndependent Samples）分析顯著性，并用DunnBonferroni法分析兩兩處理間差異。通過兩獨立樣本t檢驗，比較分析性別間差異。數(shù)據(jù)處理軟件為IBM SPSS v.19.0。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同蟲態(tài)的梨小食心蟲過冷卻點及結(jié)冰點

梨小食心蟲3種不同蟲態(tài)的過冷卻點差異顯著（F=319.94， df=2， 239， P<0.05，表1），成蟲過冷卻點最低，為（-20.58±0.5）℃;蛹次之，為（-17.95±0.29）℃;幼蟲最高，為（-10.6±0.2）℃。不同蟲態(tài)的結(jié)冰點也存在顯著性差異（F=119.51， df=2， 249， P<0.05，表1），成蟲的結(jié)冰點最低，為（-13.33±3.94）℃;其次為蛹（-12.31±0.42）℃，幼蟲最高，為（-6.75±0.22）℃，成蟲與蛹的結(jié)冰點無顯著差異。

2.2 梨小食心蟲不同齡期幼蟲的過冷卻點及結(jié)冰點

幼蟲不同齡期之間的過冷卻點差異顯著（F=16.23， df=3， 119， P<0.05，表2），其中，5齡幼蟲的過冷卻點最低，為（-12.47±0.27）℃;4齡幼蟲的過冷卻點最高，為（-9.23±0.38）℃。幼蟲不同齡期的結(jié)冰點也存在顯著差異（F=13.65， df=3， 119， P<0.05，表2），5齡的結(jié)冰點最低（-8.21±0.41）℃，4齡的結(jié)冰點最高（-5.06±0.37）℃。

2.3 梨小食心蟲不同性別蛹與成蟲的過冷卻點及結(jié)冰點

雌、雄蛹的過冷卻點差異不顯著（t=-1.94， df=58， P=0.054，表3），雌蛹過冷卻點略低于雄蛹。結(jié)冰點也不存在顯著性差異（t=1.77， df=41.75，P=0.084，表3），雌蛹結(jié)冰點略高于雄蛹。雌雄蛾的過冷卻點和結(jié)冰點均沒有顯著差異（過冷卻點：t=-1.42，df=58，P=0.16;結(jié)冰點：t=0.24，df=67，P=0.81，表3），雌蛾過冷卻點略低于雄蛾，結(jié)冰點略高于雄蛾。

2.4梨小食心蟲不同環(huán)境下幼蟲的過冷卻點及結(jié)冰點

對于不同環(huán)境下（冷藏處理、室內(nèi)飼養(yǎng)、外采）的幼蟲過冷卻點及結(jié)冰點測定分析表明，不同環(huán)境下幼蟲的過冷卻點存在顯著差異（F=86.16，df=2，89，P<0.05，表4），外采幼蟲過冷卻點最低，為（-24.42±0.69）℃;冷藏處理幼蟲次之，為（-17.56±0.84）℃;室內(nèi)飼養(yǎng)幼蟲最高，為（-12.47±0.27）℃。幼蟲的結(jié)冰點差異顯著（F=5.28，df=2，94，P<0.05，表4），外采幼蟲的結(jié)冰點最低（-10.21±0.71）℃，冷藏處理的次之（-8.21±0.41）℃，室內(nèi)飼養(yǎng)幼蟲的過冷卻點最高，為（-7.89±0.48）℃，冷藏幼蟲和室內(nèi)飼養(yǎng)幼蟲間結(jié)冰點差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

本試驗不同蟲態(tài)的過冷卻點以及結(jié)冰點的對比試驗，選取的是非越冬代的梨小食心蟲。此時，相較于蛹和成蟲，幼蟲的過冷卻點最高。若在梨小食心蟲非越冬代的發(fā)生期遇到超低溫惡劣環(huán)境，由于幼蟲抗寒性差，會使幼蟲在自然條件下大量死亡，使得下一代成蟲數(shù)量減少。然而，外采的越冬代老熟幼蟲的過冷卻點明顯高于非越冬代的成蟲和蛹。昆蟲耐寒性除受到個體不同發(fā)育階段的影響外，還受到季節(jié)性變化，地理環(huán)境等的影響[9]。冬季種群和高緯度及高海拔地區(qū)的種群耐寒性強于夏季種群和低緯度及低海拔地區(qū)種群[9]。

對比不同齡期幼蟲（2～5齡）的過冷卻點，在4齡出現(xiàn)過冷卻點上升的趨勢，到了5齡老熟幼蟲期顯著低于其他齡期。在田間調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，梨小食心蟲主要以老熟幼蟲在樹干翹皮和距離樹干0～1.0 m范圍的表層土壤中越冬，其最適深度范圍為0～3.0 cm[13]。5齡老熟幼蟲較低的過冷卻點可幫助梨小食心蟲順利越冬。昆蟲通過自身生理生化反應調(diào)節(jié)體內(nèi)抗寒相關(guān)物質(zhì)，如：體內(nèi)脂肪、抗凍蛋白、水分、碳水化合物等的含量，從而為越冬做好準備。5齡幼蟲為了適應越冬環(huán)境，將體內(nèi)的糖類、蛋白質(zhì)等物質(zhì)轉(zhuǎn)化為脂肪聚集，以此增加抗寒性。在相關(guān)研究報道中，山東泰安地區(qū)的梨小食心蟲4齡之前幼蟲的蛋白質(zhì)含量隨著蟲齡的增加而增加，但不同蟲齡間無顯著差異。不同蟲齡在經(jīng)0℃低溫誘導后，4齡幼蟲的蛋白質(zhì)及糖類含量顯著低于其他齡期[14]，即4齡幼蟲體內(nèi)的糖類和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為抗寒物質(zhì)的速率更快。在本試驗中4齡幼蟲的過冷卻點和結(jié)冰點均最高，推測4齡幼蟲這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是由于大量積累糖類和蛋白質(zhì)導致[15]。同時，4齡幼蟲較快地將大量積累的糖類和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為脂肪等抗寒物質(zhì)，使得5齡老熟幼蟲出現(xiàn)較低的過冷卻點和結(jié)冰點。這一現(xiàn)象值得下一步繼續(xù)研究。

對比不同性別的蛹及成蟲的過冷卻點及結(jié)冰點，雌雄間雖不存在顯著性差異，但是無論蛹還是成蟲，雌性的過冷卻點均略低于雄性，表明雌性抵御低溫的能力略強于雄性。梨小食心蟲在越冬結(jié)束后，雌雄蟲開始交配繁殖后代，而雌蟲除交配外還需尋找寄主植物進行產(chǎn)卵。因此，雌蟲體內(nèi)的脂肪含量或者抗凍蛋白的含量高于雄蟲，即雄性生理生化的調(diào)節(jié)能力及強度不及雌蟲[16]。在這種情況下，秋冬如遇極端低溫惡劣環(huán)境，雄蟲死亡數(shù)量更高，從而導致第二年越冬成蟲種群性比偏雌。由于梨小食心蟲雌蟲只可交配一次，雄蟲可多次交配，因此，在一定程度上減輕了低溫對種群的影響，在種群水平上提高了梨小食心蟲抵御低溫的能力。

當幼蟲在經(jīng)過較低溫脅迫之后，可以增加其抵御低溫損傷的程度，即低溫冷馴化[17]，在本試驗中，經(jīng)過冷馴化的幼蟲可以降低其過冷卻點，從而提高耐寒能力，但結(jié)冰點與室內(nèi)飼養(yǎng)幼蟲無顯著差異性，較短時間的冷馴化并未影響幼蟲的結(jié)冰點。相較于過冷卻點，結(jié)冰點更難被改變。然而，經(jīng)低溫冷馴化后幼蟲的過冷卻點仍高于外采幼蟲，除冷馴化的時間較短、冷馴化的溫度較高之外，昆蟲的抗寒性還受許多外界因子的影響，例如，在自然環(huán)境下，取食的豐富度，氣候環(huán)境的季節(jié)性變化等都能提高幼蟲的抗寒性。在自然環(huán)境中，若越冬代幼蟲遇一定時間超低溫環(huán)境，則會進一步降低幼蟲的過冷卻點，使得抗寒能力增強。

是否可以順利越冬是梨小食心蟲適生區(qū)的判斷依據(jù)之一。近年來，隨著果樹抗寒品種的培育，以及全球氣候變暖[18]，導致部分梨小食心蟲非適生區(qū)變?yōu)檫m生區(qū)。明確梨小食心蟲過冷卻點及其受環(huán)境影響后的變化規(guī)律，有助于更為精確地劃定適生區(qū)，預測種群的擴散和遷移，從而制定相應的防治策略。

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（責任編輯：田 喆）