不同寄主植物對(duì)黏蟲體內(nèi)能源物質(zhì)的影響

韓海斌 譚瑤 李艷艷 高書晶 徐林波 劉愛萍 王丹陽

摘要黏蟲Mythimna separata Walker是一種世界性害蟲。為了明確不同寄主植物對(duì)黏蟲幼蟲體內(nèi)能源物質(zhì)的影響，選取了玉米、小麥、燕麥、老芒麥4種黏蟲的禾本科寄主植物對(duì)黏蟲進(jìn)行飼喂，并測(cè)定黏蟲3、4、5齡期幼蟲體內(nèi)的可溶性蛋白、可溶性糖及甘油酯的含量;測(cè)定了4種寄主植物粗蛋白及粗纖維的含量，并與黏蟲能源物質(zhì)含量進(jìn)行了相關(guān)性分析。結(jié)果表明，喂食燕麥的黏蟲體內(nèi)可溶性蛋白含量達(dá)到263.84ug/mg，顯著高于其他3種植物（P<0.05）;喂食4種植物黏蟲體內(nèi)甘油酯含量為106.69～152.23ug/mg，沒有顯著差異（P>0.05）;喂食玉米的黏蟲體內(nèi)可溶性糖含量為68.64ug/mg，顯著低于其他3種植物（P<0.05）。寄主植物粗蛋白含量與黏蟲體內(nèi)能源物質(zhì)含量均呈正相關(guān)關(guān)系，寄主植物粗纖維含量與黏蟲體內(nèi)能源物質(zhì)含量均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。說明不同寄主對(duì)黏蟲幼蟲體內(nèi)能源物質(zhì)有顯著影響，且與飼喂的寄主植物所含物質(zhì)含量具有顯著的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞黏蟲;寄主植物;能源物質(zhì);相關(guān)分析

中圖分類號(hào)：S433.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16688/j.zwbh.2018165

黏蟲Mythimna separata（Walker）是鱗翅目Lepidoptera夜蛾科Noctuidae的一種世界性害蟲，具有遷飛性、突發(fā)性、暴發(fā)性和毀滅性的為害特點(diǎn)，在我國及亞洲其他國家為害較為嚴(yán)重。黏蟲幼蟲常成群遷徙，啃食作物葉片，對(duì)遷入地作物造成危害。由于其危害的嚴(yán)重性，所以在我國很早就對(duì)其生物學(xué)特性、遷飛規(guī)律、飛行生物學(xué)等進(jìn)行了初步研究。20世紀(jì)90年代以來，圍繞黏蟲的暴發(fā)及遷飛，學(xué)者們對(duì)其內(nèi)在調(diào)控機(jī)制進(jìn)行了探究，明確了幼蟲密度較高、幼蟲期饑餓、短光照和高溫等因素是誘導(dǎo)成蟲遷飛行為發(fā)生的主要原因。Jiang等發(fā)現(xiàn)在黏蟲羽化后24h的關(guān)鍵時(shí)期內(nèi)，還存在遷飛型向居留型轉(zhuǎn)化的不可逆的第2次調(diào)控機(jī)制，從而系統(tǒng)揭示了黏蟲遷飛為害的內(nèi)在原因與適應(yīng)機(jī)制。同時(shí)，由于黏蟲繁殖能力強(qiáng)，較易人工飼養(yǎng)，所以常作為寄生及捕食性天敵昆蟲擴(kuò)繁的替代寄主，用以人工大規(guī)模擴(kuò)繁天敵昆蟲，對(duì)靶標(biāo)害蟲進(jìn)行防治。所以為了更好地人工飼養(yǎng)黏蟲，本文對(duì)黏蟲能源物質(zhì)指標(biāo)與寄主植物的關(guān)系進(jìn)行了研究。

昆蟲生命活動(dòng)需要的能量大部分來自貯存在體內(nèi)的能源物質(zhì)中的化學(xué)能。昆蟲體內(nèi)主要的能源物質(zhì)包括可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、脂肪等。在正常情況下，昆蟲消耗的主要能源物質(zhì)是糖類，而脂肪和氨基酸僅在昆蟲長(zhǎng)期飛行或饑餓等特殊條件下，才能被進(jìn)一步消耗。脂肪酸是昆蟲體內(nèi)的主要儲(chǔ)備能源，是至關(guān)重要的營養(yǎng)物質(zhì)，還是昆蟲各種細(xì)胞和亞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的重要組成部分。吳孔明和郭予元對(duì)棉鈴蟲飛翔的能源物質(zhì)及消耗進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)初羽化個(gè)體的能源儲(chǔ)備主要為甘油酯;甘油酯和糖原是棉鈴蟲飛翔的能源物質(zhì)，蛋白質(zhì)含量和飛行活動(dòng)無明顯的相關(guān)關(guān)系。王夢(mèng)圓等對(duì)傘裙追寄蠅飛行動(dòng)態(tài)能耗進(jìn)行了研究，得出傘裙追寄蠅飛行過程先消耗糖原，之后再利用甘油酯作為其能源提供。關(guān)于黏蟲的能源物質(zhì)也有一些研究，李克斌和羅禮智研究了不同幼蟲密度對(duì)黏蟲成蟲能源物質(zhì)的影響，得出幼蟲密度不僅影響到初羽化成蟲能源物質(zhì)的含量，而且也可能影響到成蟲能源物質(zhì)特別是甘油酯的代謝。蔡彬等分析了溫、濕度對(duì)黏蟲成蟲飛行能源物質(zhì)利用的影響，發(fā)現(xiàn)溫、濕度對(duì)成蟲飛行能源物質(zhì)消耗有顯著影響。昆蟲的行為與體內(nèi)能源物質(zhì)息息相關(guān)，對(duì)于植食性昆蟲來說，寄主植物是其獲取能源物質(zhì)的直接來源。

昆蟲從植物獲得食料是最原始的生態(tài)關(guān)系，植物所含的營養(yǎng)成分是昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖的必要條件。本試驗(yàn)主要是探討不同齡期黏蟲體內(nèi)能源物質(zhì)含量，以及食物中蛋白質(zhì)與纖維素的含量與黏蟲體內(nèi)能源物質(zhì)的關(guān)系，從而為深入開展黏蟲的營養(yǎng)生態(tài)學(xué)研究奠定基礎(chǔ)，為寄主昆蟲及天敵昆蟲大規(guī)模擴(kuò)繁提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1供試?yán)ハx

黏蟲幼蟲均選用‘遼單青貯625玉米葉在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)飼喂擴(kuò)繁，選用連續(xù)培養(yǎng)的第9代幼蟲進(jìn)行本試驗(yàn)。采用不同寄主植物對(duì)黏蟲幼蟲進(jìn)行飼喂，將孵化出的1齡幼蟲移至鋪有濾紙的幼蟲飼養(yǎng)盒中，每盒30頭，每日兩次往飼養(yǎng)盒中放置寄主植物并取出殘?jiān)?，幼蟲2齡以后每日清理盒中糞便。分別對(duì)3、4、5齡期的幼蟲能源物質(zhì)進(jìn)行提取。

1.1.2供試植物

選用無農(nóng)藥包衣的青貯玉米Zea mays L.（‘遼單青貯625）、小麥Triticum aestivum L（‘內(nèi)麥5號(hào)）、燕麥Arena sativa L（‘貝勒）、老芒麥Ely-mus sibiricus Linn.（野生品種）4種禾本科植物在室內(nèi)育苗架上進(jìn)行種植（溫度25℃±1℃，濕度為30%～40%），并飼喂不同齡期黏蟲。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1黏蟲可溶性蛋白質(zhì)含量的測(cè)定

參照Bradford的考馬斯亮藍(lán)G-250法測(cè)定蛋白質(zhì)的含量。用牛血清蛋白制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。分別取3齡幼蟲8頭，加入冰冷磷酸緩沖液2mL，4齡4頭、加入冰冷磷酸緩沖液4mL，5齡3頭，加入冰冷磷酸緩沖液3mL，于冰水浴中勻漿。勻漿液于高速離心機(jī)10000g，4℃離心10min，取上清液作提取液，加1%考馬斯亮藍(lán)試劑5mL，混合均勻，25℃水浴5min，室內(nèi)平衡后與595nm測(cè)定OD值。每個(gè)處理3次重復(fù)。根據(jù)制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出蛋白質(zhì)含量。

1.2.2黏蟲可溶性糖含量的測(cè)定

采用蒽酮比色法，用葡萄糖制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。取3齡幼蟲8頭，加去離子水1mL;4齡幼蟲4頭，加去離子水1mL;5齡幼蟲3頭，加去離子水3mL。于冰水浴中勻漿。勻漿液于冷凍高速離心機(jī)上，15000r/min，25℃離心10min，取上清液作提取液。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算糖含量。

1.2.3黏蟲幼蟲甘油酯含量測(cè)定

參照Bligh & Dyer的乙酰丙酮法測(cè)定甘油酯含量，以三油酸甘油酯標(biāo)準(zhǔn)液作標(biāo)準(zhǔn)曲線。按3齡幼蟲8頭，加去離子水1mL;4齡幼蟲4頭，加去離子水1mL;5齡幼蟲3頭，加去離子水3mL，勻漿。勻漿液于高速冷凍離心機(jī)上，15000r/min，25℃離心10min，取上清液作提取液。取0.05mL樣品加入3mL提取劑，充分混勻，加0.5mL的0.04mol/L硫酸溶液，靜置分層，吸取0.5mL上清液于另一試管中，加入1.5mL皂化劑，搖勻，65℃水浴保溫5min，再加入1mL氧化劑、1mL乙酰丙酮試劑，搖勻后再次置于65℃水浴10min。以事先配制好的標(biāo)準(zhǔn)液為對(duì)照，于紫外分光光度計(jì)中420nm處比色，測(cè)定OD值，計(jì)算甘油酯含量。

1.2.4寄主植物蛋白及粗纖維提取

委托內(nèi)蒙古農(nóng)牧漁業(yè)生物實(shí)驗(yàn)研究中心對(duì)4種黏蟲寄主植物的粗蛋白及粗纖維進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定方法參照國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T6432-1994、GB/T、6434-20）。

1.2.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)測(cè)定所得數(shù)據(jù)采用DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，經(jīng)方差分析測(cè)定其顯著性并進(jìn)行Duncan氏多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1取食不同寄主植物黏蟲幼蟲體內(nèi)蛋白含量

取食不同寄主植物的不同齡期黏蟲幼蟲體內(nèi)蛋白含量測(cè)定結(jié)果（表1）表明，取食燕麥的3、4、5齡幼蟲體內(nèi)蛋白含量均高于取食其他寄主植物，含量分別為224.87、303.95、262.70ug/mg，且差異顯著（P<0.05）。3齡黏蟲取食老芒麥時(shí)體內(nèi)蛋白含量最低，為129.27tug/mg;4齡及5齡黏蟲取食玉米時(shí)體內(nèi)的蛋白含量最低，分別為163.73ug/mg和188.80ug/mg。說明喂食燕麥能夠顯著增加黏蟲幼蟲體內(nèi)蛋白含量。

2.2取食不同寄主植物黏蟲幼蟲體內(nèi)甘油酯含量

取食不同寄主植物的不同齡期黏蟲幼蟲體內(nèi)甘油酯含量測(cè)定結(jié)果（表1）表明，3齡幼蟲取食老芒麥時(shí)體內(nèi)甘油酯含量最高，為212.16ug/mg，飼喂玉米時(shí)體內(nèi)甘油酯含量最低，為78.33ug/mg;4齡黏蟲取食小麥時(shí)體內(nèi)甘油酯含量最高，為175。34ug/mg，與取食其他植物有顯著差異（P<0.05），取食老芒麥時(shí)黏蟲體內(nèi)甘油酯含量最低，為90.05ug/mg;5齡黏蟲取食老芒麥時(shí)體內(nèi)甘油酯含量最高，為154.48ug/mg，取食燕麥時(shí)黏蟲體內(nèi)甘油酯含量最低，為143.17ug/mg。取食不同植物對(duì)黏蟲體內(nèi)甘油酯含量沒有顯著影響（P>0.05）。

2.3取食不同寄主植物黏蟲幼蟲體內(nèi)可溶性糖含量

取食不同寄主植物的不同齡期黏蟲幼蟲體內(nèi)可溶性糖含量測(cè)定結(jié)果（表1）表明，3齡黏蟲幼蟲取食老芒麥時(shí)體內(nèi)可溶性糖含量最高，為268.11ug/mg，顯著高于取食其他植物（P<0.05），取食玉米時(shí)體內(nèi)可溶性糖含量最低，為71.94ug/mg，與取食其他植物差異顯著（P<0.05）;4齡黏蟲幼蟲取食小麥時(shí)體內(nèi)可溶性糖含量最高，為136.66ug/nag，取食玉米時(shí)體內(nèi)可溶性糖含量最低，為46.55ug/mg;5齡黏蟲幼蟲取食老芒麥時(shí)體內(nèi)可溶性糖含量最高，為298.96ug/mg，取食玉米時(shí)體內(nèi)可溶性糖含量最低，為87.43ug/mg。取食玉米的黏蟲幼蟲體內(nèi)可溶性糖含量均值為68.64ug/mg，顯著低于喂食其他植物時(shí)幼蟲體內(nèi)的可溶性糖含量（P<0.05）。

2.5植物粗纖維含量與黏蟲能源物質(zhì)相關(guān)分析

4種植物粗纖維含量與黏蟲能源物質(zhì)的相關(guān)分析結(jié)果（圖2）表明，寄主植物粗纖維含量與黏蟲體內(nèi)能源物質(zhì)含量均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中與可溶性蛋白含量和甘油酯含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01），回歸方

3討論

昆蟲從植物獲得食料是最原始的生態(tài)關(guān)系，植物所含的營養(yǎng)成分是昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖的必要條件，同時(shí)植物為昆蟲提供生境，影響昆蟲對(duì)食料的選擇，還對(duì)昆蟲有生態(tài)保護(hù)作用。植物能為昆蟲提供充分的營養(yǎng)成分。昆蟲通過復(fù)雜的代謝作用，不僅把營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成自身身體的構(gòu)成成分，而且還要儲(chǔ)存能源物質(zhì)，以便提供昆蟲在繁殖、越冬及其遠(yuǎn)距離遷飛等生命過程中所需的能量。本試驗(yàn)對(duì)不同寄主植物對(duì)黏蟲幼蟲體內(nèi)能源物質(zhì)的影響進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)飼喂寄主植物對(duì)黏蟲體內(nèi)蛋白含量的影響為燕麥>老芒麥>小麥>玉米，喂食燕麥的黏蟲體內(nèi)蛋白含量達(dá)到263.84ug/mg，顯著高于喂食其他3種植物（P<0.05）;飼喂寄主植物對(duì)黏蟲體內(nèi)甘油酯含量的影響為老芒麥>小麥>燕麥>玉米，甘油酯含量在106.69ug/mg到152.23ug/mg之問，喂食4種植物之問沒有顯著差異;飼喂寄主植物對(duì)黏蟲體內(nèi)可溶性糖含量的影響為老芒麥>小麥>燕麥>玉米，喂食玉米的黏蟲體內(nèi)可溶性糖含量為68.64ug/mg，顯著低于喂食其他3種植物（P<0.05）。結(jié)果得出不同寄主植物對(duì)黏蟲幼蟲體內(nèi)能源物質(zhì)有顯著影響，這與曹玲對(duì)飼喂不同寄主植物甜菜夜蛾體內(nèi)能源物質(zhì)變化的研究結(jié)果一致。

目前對(duì)黏蟲進(jìn)行大規(guī)模擴(kuò)繁都是采用人工飼料，但多代擴(kuò)繁以后容易出現(xiàn)世代退化嚴(yán)重、體內(nèi)能源物質(zhì)變化明顯、發(fā)育不一致等問題，如果想要得到世代性狀相近，發(fā)育一致度較高的黏蟲進(jìn)行精確試驗(yàn)的時(shí)候，還是需要使用寄主植物直接對(duì)黏蟲幼蟲進(jìn)行飼喂擴(kuò)繁的方式。而目前使用寄主植物對(duì)黏蟲進(jìn)行飼養(yǎng)都是使用玉米植株作為黏蟲產(chǎn)卵、幼蟲飼養(yǎng)的場(chǎng)所及飼料。本試驗(yàn)結(jié)果得出飼喂玉米的黏蟲幼蟲體內(nèi)所含的能源物質(zhì)含量是最低的，可溶性蛋白為171.28ug/mg、甘油酯含量為106.69ug/mg、可溶性糖含量為68.64ug/mg。所以玉米不是最佳的黏蟲擴(kuò)繁植物;在黏蟲幼蟲4齡時(shí)，只有小麥能夠提供給其充足的甘油酯和可溶性糖。根據(jù)本試驗(yàn)結(jié)果，我們提出一種較為科學(xué)的黏蟲幼蟲飼養(yǎng)方法設(shè)想，在黏蟲1～3齡時(shí)使用燕麥加老芒麥進(jìn)行飼喂;到4齡時(shí)使用燕麥加小麥飼喂;在5齡以后再用燕麥加老芒麥飼喂。使黏蟲在整個(gè)幼蟲發(fā)育期都有充分的能源物質(zhì)供其正常活動(dòng)、生長(zhǎng)及發(fā)育。

昆蟲的寄主植物由于營養(yǎng)物質(zhì)構(gòu)成不同對(duì)昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育及繁殖具有重要的影響，本試驗(yàn)對(duì)黏蟲4種寄主植物粗蛋白及纖維素進(jìn)行了測(cè)定，并與黏蟲體內(nèi)能源物質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)性分析，得出寄主植物粗蛋白含量與黏蟲體內(nèi)能源物質(zhì)含量均呈正相關(guān)關(guān)系，其中與可溶性蛋白含量和甘油酯含量呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），結(jié)果與曹玲利用3種不同寄主植物對(duì)甜菜夜蛾能源物質(zhì)的影響的研究一致;寄主植物粗纖維含量與黏蟲體內(nèi)能源物質(zhì)含量均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中與可溶性蛋白含量和甘油酯含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01）。說明黏蟲幼蟲體內(nèi)能源物質(zhì)含量與飼喂的寄主植物所含不同物質(zhì)含量具有顯著的相關(guān)性。

本試驗(yàn)在測(cè)定寄主植物中主要營養(yǎng)物質(zhì)粗蛋白和纖維素含量的基礎(chǔ)上，分析不同寄主對(duì)黏蟲體內(nèi)能源物質(zhì)含量的影響及植物營養(yǎng)物質(zhì)與黏蟲體內(nèi)能源物質(zhì)的關(guān)系，提出黏蟲幼蟲精準(zhǔn)飼養(yǎng)的方法，以供更好地闡明寄主植物與黏蟲生長(zhǎng)發(fā)育、運(yùn)動(dòng)遷移的關(guān)系，為黏蟲的飼養(yǎng)生態(tài)學(xué)及可持續(xù)治理提供依據(jù)。