不同品種煙草對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)利用效率的影響

龍瑩，劉建萍，伍紹龍 ，李曉紅

1 邵陽(yáng)學(xué)院城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院園林系，湖南邵陽(yáng)，422000；2 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙，410128；3 湖南省煙草公司長(zhǎng)沙市公司，湖南長(zhǎng)沙，410011

煙草是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。煙草自明代傳入我國(guó)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，形成了數(shù)量眾多的本土煙草種質(zhì)資源，這些資源包括野生種、人工馴化的選育品種和地方品種[1-3]。它們含有豐富的遺傳基因，是培育煙草新品種的種質(zhì)資源。

為了獲取更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，人類(lèi)通過(guò)馴化的手段來(lái)改變野生煙草的進(jìn)化歷程。為了確保馴化煙草的產(chǎn)量，人們會(huì)施用殺蟲(chóng)劑殺死為害煙草的植食性昆蟲(chóng)，長(zhǎng)此以往，選育品種煙草漸漸喪失了對(duì)外界嚴(yán)酷條件的適應(yīng)性，部分抗性機(jī)制減弱，甚至消失[4-5]。而野生煙草與植食性昆蟲(chóng)間一直維持協(xié)同進(jìn)化，野生煙草的抗性機(jī)制不斷的進(jìn)化完善，遠(yuǎn)優(yōu)于已經(jīng)馴化為農(nóng)作物的選育品種煙草[6]。地方品種是在某地區(qū)經(jīng)長(zhǎng)期自然和人為選擇而形成的品種，既受到部分人為的影響，又受到部分自然選擇的影響[7]。當(dāng)野生植物被馴化成選育品種后，會(huì)從根本上改變其與植食性昆蟲(chóng)以及環(huán)境間的相互作用關(guān)系[8-9]。

危害煙草的害蟲(chóng)種類(lèi)頗多，約有300 多種[10]，其中斜紋夜蛾（Spodoptera litura）對(duì)煙草危害尤為嚴(yán)重，可顯著降低煙草的價(jià)值，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。斜紋夜蛾屬鱗翅目夜蛾科的廣食性世界害蟲(chóng)，寄主植物300 多種，適應(yīng)性強(qiáng)，常年間歇性暴發(fā)[11]。幼蟲(chóng)喜食煙草葉片，造成葉片殘缺，影響光合作用和物質(zhì)積累。

國(guó)內(nèi)外有大量研究表明不同寄主植物對(duì)昆蟲(chóng)取食繁殖、生長(zhǎng)發(fā)育都會(huì)產(chǎn)生影響。劉世濤[12]研究了不同品種葡萄對(duì)斜紋夜蛾的適應(yīng)及抗藥敏感性的影響，發(fā)現(xiàn)取食不同品種葡萄的斜紋夜蛾生長(zhǎng)發(fā)育和存活率存在較大差異。楊瑩[13]研究表明中國(guó)野生大豆與地方品種對(duì)斜紋夜蛾抗生性有顯著不同的影響。楊進(jìn)等[14]、周琳等[15]分別研究發(fā)現(xiàn)不同品種棉花對(duì)斜紋夜蛾、中黑盲蝽的生長(zhǎng)發(fā)育存在影響，Layton等[16]、袁水霞等[17]先后研究發(fā)現(xiàn)在不同品種番茄上的煙粉虱適應(yīng)性不同。有關(guān)同種植物的野生、地方和選育品種對(duì)植食性昆蟲(chóng)的影響，目前的報(bào)道常見(jiàn)于葡萄、大豆、棉花和番茄等植物，對(duì)于野生、地方和選育品種煙草對(duì)植食性昆蟲(chóng)的影響鮮見(jiàn)報(bào)道。

本研究隨機(jī)選取了6 個(gè)煙草品種，其中長(zhǎng)花煙草是從國(guó)外引入的野生種；八旦野生煙、梁橋曬煙、雙管曬煙均是采于湖南貧困偏遠(yuǎn)地區(qū)，是經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間自然選擇的煙草種質(zhì)資源[1]；中煙100 和湘煙5 號(hào)是近幾年新的選育品種。研究斜紋夜蛾取食這些不同品種煙草后的生長(zhǎng)發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)利用效率，可反映昆蟲(chóng)對(duì)寄主植物的利用情況和寄主植物對(duì)昆蟲(chóng)的抗性水平，為篩選抗蟲(chóng)煙草種質(zhì)資源及斜紋夜蛾的綜合防治提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試斜紋夜蛾采集自湖南煙田，隨后飼養(yǎng)于光周期 L∶D=14 h∶10 h，溫度 （26±1）℃，相對(duì)濕度為 （60±10）% 的人工氣候箱內(nèi)，進(jìn)行多代人工飼料飼養(yǎng)。

供試煙草品種長(zhǎng)花煙草、八旦野生煙草、梁橋曬煙、雙管曬煙、湘煙5 號(hào)、中煙100 的種子均來(lái)自湖南省煙草科學(xué)研究所。在戶(hù)外大紗網(wǎng)罩內(nèi)培育煙草，將供試煙草種子播于育苗盤(pán)中，長(zhǎng)出幼苗后移栽至營(yíng)養(yǎng)缽（直徑：32 cm，高：20 cm）中單株種植，生長(zhǎng)期間不用殺蟲(chóng)劑，統(tǒng)一常規(guī)管理。

1.2 試驗(yàn)方法

根據(jù)不同煙草的生育期，分批次栽培煙草，待煙草同時(shí)生長(zhǎng)至6 葉期時(shí)用于試驗(yàn)。采摘各品種同一部位的新鮮葉片，將其分別放置到鋪有保濕濾紙的養(yǎng)蟲(chóng)盒中（直徑：10 cm，高：4 cm），每個(gè)養(yǎng)蟲(chóng)盒中的葉片上接2 頭斜紋夜蛾的初孵幼蟲(chóng)，每天給幼蟲(chóng)更換新鮮的葉片，直到幼蟲(chóng)發(fā)育到末齡，將其在恒溫烘干箱（80℃）內(nèi)烘干 48 h，稱(chēng)量干重，并記錄發(fā)育歷期。一次成功的重復(fù)為斜紋夜蛾幼蟲(chóng)可成功發(fā)育到末齡，每個(gè)品種的煙草重復(fù)處理30 次，記錄每種煙草飼喂的初孵幼蟲(chóng)數(shù)量，成功重復(fù)30 次后，計(jì)算幼蟲(chóng)存活率。

斜紋夜蛾幼蟲(chóng)4 齡后口器發(fā)育完善，進(jìn)入暴食期，是其取食量最多和生長(zhǎng)最快的一個(gè)齡期[18-19]。本試驗(yàn)選取4 齡幼蟲(chóng)作為研究對(duì)象，能夠較好的反映出不同的煙草對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)取食利用率的影響。挑選3 齡末期和4 齡初期之間發(fā)育一致的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)進(jìn)行食物利用效率試驗(yàn)，幼蟲(chóng)饑餓48 h 后，選取4 齡幼蟲(chóng)用于試驗(yàn)（未蛻皮為4 齡的幼蟲(chóng)舍棄）。每個(gè)處理隨機(jī)選取20 頭幼蟲(chóng)，單頭稱(chēng)量其鮮重，然后在恒溫烘干箱（80℃）內(nèi)烘干48 h，再稱(chēng)干重，從而獲得蟲(chóng)體鮮重與干重的干濕系數(shù)。用同樣方法獲得煙草葉片的干濕轉(zhuǎn)換系數(shù)。

剩余饑餓48 h 的幼蟲(chóng)，稱(chēng)量其鮮重后，剪取足量新鮮煙草葉片連續(xù)喂養(yǎng)3 d。每天更換新鮮葉片、保濕濾紙和培養(yǎng)皿。分別稱(chēng)量每日剩余葉片和糞便的干重。3 d 后，將各處理的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)烘干48 h，稱(chēng)量其干重。每個(gè)品種的煙草處理重復(fù)試驗(yàn)30 次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

斜紋夜蛾幼蟲(chóng)取食煙草葉片的各營(yíng)養(yǎng)參數(shù)的計(jì)算公式[20]如下（重量單位：g；時(shí)間單位：d；公式內(nèi)取食葉片重、幼蟲(chóng)體重、排糞量均為干重）：

葉片干濕系數(shù)：投喂葉片鮮重／（剩余葉片干重+取食葉片干重）=葉片鮮重／葉片干重

幼蟲(chóng)干濕系數(shù)=幼蟲(chóng)濕重／幼蟲(chóng)干重

相對(duì)生長(zhǎng)率（RGR）=（終蟲(chóng)干重－初始蟲(chóng)干重）／（初始蟲(chóng)干重×始蟲(chóng)取食時(shí)間）

相對(duì)消耗率（RCR）=取食葉片干重/（初始蟲(chóng)干重×取食時(shí)間）

近似消化率（AD）=（（取食葉片干－糞便干重）/取食葉片干重）×100%

食物轉(zhuǎn)化率（ECD）=（體重增加量/（取食葉片干重－糞便干重））×100%

食物利用率（ECI）=（體重增加量 / 取食量）×100%

數(shù)據(jù)檢查方差齊性后，用單因子方差分析不同品種煙草對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育和食物利用效率的影響，若發(fā)現(xiàn)存在顯著影響（P＜0.05），即使用 Tukey HSD 測(cè)驗(yàn)的方法進(jìn)行多重比較。斜紋夜蛾的存活率為二元數(shù)據(jù)，所以選用邏輯斯蒂?gòu)V義線(xiàn)性模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使用Post-hoc test 測(cè)驗(yàn)對(duì)存活率進(jìn)行多重比較。數(shù)據(jù)分析使用 R 軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種煙草對(duì)斜紋夜蛾末齡幼蟲(chóng)干重的影響

不同煙草品種對(duì)斜紋夜蛾末齡幼蟲(chóng)的干重有顯著影響（F6,172=26.53，P＜0.001）。取食選育品種湘煙5號(hào)的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)末齡干重最高為22.69 mg，與之相比，取食野生種八旦野生煙和地方品種梁橋曬煙的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)末齡干重分別下降了56.6%和43.9%，且彼此間差異顯著（P＜0.001）。斜紋夜蛾末齡幼蟲(chóng)干重在選育品種煙草湘煙5 號(hào)和中煙100 間差異不顯著（P=0.16），在野生種煙草長(zhǎng)花煙草和八旦野生煙之間差異也不顯著（P=0.11），但在地方品種煙草梁橋曬煙和雙管曬煙間差異顯著（P=0.048）（圖1）。

圖1 斜紋夜蛾幼蟲(chóng)取食不同煙草品種后的末齡幼蟲(chóng)干重Fig. 1 Dry weight of Spodoptera litura larvae in last instar fed on different tobacco cultivars

2.2 不同品種煙草對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)發(fā)育歷期的影響

不同煙草品種對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的發(fā)育歷期有顯著影響（F6,172=43.65，P＜0.05）。取食選育品種煙草中煙100 的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)發(fā)育歷期最短為15.21 d，與之相比，取食野生種長(zhǎng)花煙草的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)發(fā)育歷期延長(zhǎng)了48.9%，且彼此間差異顯著（P＜0.001）。斜紋夜蛾幼蟲(chóng)發(fā)育歷期在八旦野生煙與兩個(gè)地方品種煙草梁橋曬煙和雙管曬煙相比較差異不顯著（P＞0.05），在兩種選育品種煙草間差異也不顯著（P＞0.05），但在兩種野生種煙草間差異顯著（P＜0.05）（圖2）。

圖2 斜紋夜蛾幼蟲(chóng)取食不同煙草品種后的發(fā)育歷期Fig. 2 The development duration of Spodoptera litura fed on different tobacco cultivars

2.3 不同品種煙草對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)存活率的影響

不同品種煙草對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的存活率有顯著的影響（logistic ANOVA，x2=16.15，P＜0.001）。取食選育品種中煙100 的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)存活率最高，為82.04%，取食地方品種煙草的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)存活率居中，存活率相對(duì)較高的是取食雙管曬煙的斜紋夜蛾，為49.35%，取食野生種煙草八旦野生煙的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)存活率最低，僅為16.51%。斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的存活率在野生、地方和選育品種煙草間差異顯著（P＜0.05）（圖3）。

圖3 斜紋夜蛾幼蟲(chóng)取食不同煙草品種后的存活率Fig. 3 The survival rate of Spodoptera litura larvae fed on different tobacco cultivars

2.4 不同品種煙草對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)相對(duì)生長(zhǎng)率的影響

不同煙草品種對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的相對(duì)生長(zhǎng)率有顯著影響（F6,172=11.34，P＜0.05）。取食選育品種湘煙5 號(hào)的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)相對(duì)生長(zhǎng)率最高為1.05 g/g.d，與之相比，取食野生種八旦野生煙的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)相對(duì)生長(zhǎng)率降低了88.9%，且彼此間差異顯著（P＜0.001）。斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的相對(duì)生長(zhǎng)率在野生、地方和選育品種煙草間差異顯著（P＜0.05）（圖4）。

圖4 斜紋夜蛾幼蟲(chóng)取食不同煙草品種后的相對(duì)生長(zhǎng)率Fig. 4 The relative growth rate of Spodoptera litura larvae fed on different tobacco cultivars

2.5 不同品種煙草對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)相對(duì)消耗率的影響

不同煙草品種對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的相對(duì)消耗率有顯著影響（F6,172=34.81，P＜0.05）。取食選育品種湘煙5 號(hào)的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)相對(duì)消耗率最高為5.07 g/g.d，與之相比，取食野生種八旦野生煙的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)相對(duì)消耗率降低了72.6%，且彼此間差異顯著（P＜0.001）。斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的相對(duì)消耗率在選育、地方和野生品種煙草間差異不顯著（P＞0.05）（圖5）。

圖5 斜紋夜蛾幼蟲(chóng)取食不同煙草品種后的相對(duì)消耗率Fig. 5 The relative consumption rate of Spodoptera litura larvae fed on different tobacco cultivars

2.6 不同品種煙草對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)近似消化率的影響

不同煙草品種對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的近似消化率有顯著影響（F6,172=16.58，P＜0.05）。取食選育品種煙草湘煙5 號(hào)的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)近似消化率最高為52.8%，而取食野生種長(zhǎng)花煙草的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)近似消化率僅為24.3%，兩者間差異顯著（P＜0.001）。斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的近似消化率在選育和地方品種煙草間差異不顯著（P＞0.05）（圖6）。

圖6 斜紋夜蛾幼蟲(chóng)取食不同煙草品種后的近似消化率Fig. 6 The approximate digestibility rate of Spodoptera litura larvae fed on different tobacco cultivars

2.7 不同品種煙草對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)食物轉(zhuǎn)化率的影響

不同煙草品種對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的食物轉(zhuǎn)化率有顯著影響（F6,172=41.23，P＜0.05）。取食野生種長(zhǎng)花煙草的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)食物轉(zhuǎn)化率最高為42.58%，取食八旦野生煙的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)食物轉(zhuǎn)化率最低為31.97%，且彼此間差異顯著（P＜0.001）。斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的食物轉(zhuǎn)化率在選育和地方品種間差異顯著（P＜0.05）（圖7）。

2.8 不同品種煙草對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)食物利用率的影響

不同煙草品種對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的食物利用率有顯著影響（F6,172=62.54，P＜0.05）。取食野生種八旦野生煙的斜紋夜蛾幼蟲(chóng)食物利用率最低為8.39%，取食選育品種湘煙5 號(hào)的斜紋夜蛾食物利用率最高，為20.67%，且兩者間差異顯著（P＜0.001）。斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的食物利用率在選育、地方和野生品種間差異顯著（P＜0.05）（圖8）。

圖8 斜紋夜蛾幼蟲(chóng)取食不同煙草品種后的食物利用率Fig. 8 The food utilization rate of Spodoptera litura larvae fed on different tobacco cultivars

3 討論

作物品種間的抗蟲(chóng)性是相對(duì)而言的，極少有絕對(duì)的抗蟲(chóng)性[21]。從本試驗(yàn)可知不同煙草品種對(duì)斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的末齡幼蟲(chóng)干重、發(fā)育歷期、幼蟲(chóng)存活率、相對(duì)消耗率、相對(duì)生長(zhǎng)率、近似消化率、食物轉(zhuǎn)化率和食物利用率均有顯著影響。其中末齡幼蟲(chóng)干重、幼蟲(chóng)存活率、相對(duì)生長(zhǎng)率、相對(duì)消耗率、近似消化率、食物利用率的高低依次為選育品種＞地方品種＞野生種。發(fā)育歷期的長(zhǎng)短依次為野生種＞地方品種＞選育品種。說(shuō)明野生種煙草對(duì)斜紋夜蛾的抗性相對(duì)最高，地方品種次之，選育品種相對(duì)最差。在對(duì)植物進(jìn)行馴化的過(guò)程中，所培育的選育品種，產(chǎn)量雖高，但抗蟲(chóng)性普遍偏低，取食選育品種的植食性昆蟲(chóng)，其生長(zhǎng)發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)利用率明顯比取食野生植物的植食性昆蟲(chóng)好[22-26]。例如，Xiaohong Li 等[23]研究發(fā)現(xiàn)選育番茄與野生番茄相比抗性較弱，有利于煙草天蛾（Manduca sexta）的生長(zhǎng)發(fā)育。Benrey 等人[24]發(fā)現(xiàn)昆蟲(chóng)在蕓苔和菜豆的選育品種上取食比取食野生種適應(yīng)性更好。Rosenthal 等人[27]發(fā)現(xiàn)野生種玉米抗蟲(chóng)性更高，昆蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)利用效率降低。這些研究都表明野生種相對(duì)地方和選育品種而言抗性更強(qiáng)。

在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，馴化作物與野生植物相比更易遭受昆蟲(chóng)攻擊和取食[28]，相對(duì)而言馴化作物的防御能力降低[29-30]，抗蟲(chóng)基因減少[31]。并不是馴化本身降低了植物的防御能力，而是后期育種栽培所導(dǎo)致的[26]。野生植物具有一定的分蘗能力來(lái)補(bǔ)償昆蟲(chóng)對(duì)頂端分生組織的損害，對(duì)昆蟲(chóng)的抗生性和耐害性較強(qiáng)，同時(shí)野生植物蘊(yùn)含的次生代謝物質(zhì)對(duì)植食性昆蟲(chóng)具有驅(qū)斥性，而對(duì)天敵昆蟲(chóng)具有吸引性，可顯著降低植食性昆蟲(chóng)的侵害[32-33]。但馴化植物的分枝、分蘗及次生代謝物均會(huì)減少，從而對(duì)昆蟲(chóng)的耐受性和驅(qū)斥性降低[34]。除此之外，馴化作物組織韌性和毛狀體密度也會(huì)降低，導(dǎo)致其組成或形態(tài)抗性降低，有利于植食性昆蟲(chóng)附著取食，也有利于昆蟲(chóng)消化利用食物從而發(fā)育的更好[35]。地方品種與選育作物相比，其對(duì)植食性昆蟲(chóng)的組成抗性和誘導(dǎo)抗性均較高[36]。選育作物是按照人們的意愿培育和精心挑選出的，是營(yíng)養(yǎng)好、產(chǎn)量高或具有特定性質(zhì)的物種。如馴化的豆類(lèi)與野生豆類(lèi)比較而言，其酚類(lèi)物質(zhì)和氰苷的含量低，抗蟲(chóng)性降低，但產(chǎn)量更高，營(yíng)養(yǎng)更好[37]。在各種植物性狀中，次生代謝物在昆蟲(chóng)-植物相互作用中起重要作用[38]。植物次生代謝物水平通常是動(dòng)態(tài)的，隨著非生物和生物因子以及植物個(gè)體發(fā)育而變化。Halitschke 等[39]證明，無(wú)法產(chǎn)生特定次生代謝化合物的馴化煙草與野生型煙草相比，抗蟲(chóng)性降低。為了將抗生性、耐害性和驅(qū)斥性等有益抗蟲(chóng)性狀重新引入農(nóng)作物品種，地方和野生品種可以作為潛在種質(zhì)資源[40]。

4 結(jié)論

本研究確認(rèn)了野生、地方、選育6 個(gè)品種煙草對(duì)斜紋夜蛾的存活、生長(zhǎng)和食物利用率有顯著的影響，經(jīng)測(cè)定發(fā)現(xiàn)其中的野生種煙草對(duì)斜紋夜蛾的抗性相對(duì)最高，地方品種次之，選育品種的抗性最低。綜上，本研究為進(jìn)一步篩選、利用煙草抗蟲(chóng)品種，以及煙田中斜紋夜蛾的綜合防治等提供了參考依據(jù)。

致謝：在試驗(yàn)的過(guò)程中，感謝黃潛、鄧君、楊琦等同學(xué)幫助種植和養(yǎng)護(hù)煙草，作者在此表示衷心感謝。