幼蟲期短時高溫對井上蛀果斑螟生長發(fā)育及生殖的影響

何 超，沈登榮，尹立紅，張 睿，袁盛勇，田學(xué)軍

(1 紅河學(xué)院 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院/云南省高校農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)高效栽培與安全控制重點實驗室，云南 蒙自 661100； 2 西南林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，云南 昆明 650216)

井上蛀果斑螟Assara inoueiYamanaka屬鱗翅目Lepidoptera螟蛾科Pyralidae蛀果斑螟屬Assara[1]。該蟲分布于東亞的中國、日本和韓國，國內(nèi)主要分布于甘肅、湖北、貴州及云南，僅在云南有為害記錄[2-3]。井上蛀果斑螟于2002年在云南建水石榴園中被發(fā)現(xiàn)，主要危害石榴Punica granatumL.。成蟲將卵散產(chǎn)于石榴的花萼、萼筒周圍或表面粗糙部位，卵孵化后，幼蟲短時間內(nèi)即可蛀入果內(nèi)，取食石榴籽粒的外表皮及幼嫩籽粒，幼蟲老熟后，從內(nèi)蛀孔爬至萼筒等處結(jié)繭化蛹[4-5]。1個石榴果實內(nèi)最多可有5～10頭幼蟲，受害果實內(nèi)充滿蟲糞，極易引起裂果和腐爛，可導(dǎo)致30%以上的落果率，受害嚴(yán)重的果園落果率可達80%～90%，嚴(yán)重影響石榴的品質(zhì)和產(chǎn)量，造成較大的經(jīng)濟損失[6-7]。

溫度是影響昆蟲生長發(fā)育、存活和生殖的重要生態(tài)因子，環(huán)境的溫度變化對昆蟲種群發(fā)生動態(tài)有重要影響[8-10]。研究表明，在適宜溫度范圍內(nèi)，昆蟲的發(fā)育速率隨溫度的升高而加快；但在高溫條件下，其生長發(fā)育受阻，存活力和生殖力下降，甚至導(dǎo)致死亡[11-12]。短時高溫處理對二點委夜蛾Athetis lepigone幼蟲存活率和發(fā)育歷期有明顯影響，但對幼蟲化蛹率、蛹的羽化率、雌蟲壽命及生殖力無明顯影響[13]；桃小食心蟲Carposina sasakii41 ℃ 處理1～4 h后，初孵幼蟲的發(fā)育歷期顯著延長，存活率顯著降低[14]；短時高溫對煙蚜Myzus persicae若蚜的發(fā)育速率無明顯影響，但對若蚜的存活率、成蚜的壽命有顯著影響，對生殖有顯著抑制作用[15]；梨小食心蟲Grapholita molesta成蟲 38 ℃ 處理 48 h，雌、雄蟲均不能存活；35 ℃處理48 h，對存活率無影響，但生殖力顯著下降[16]；西花薊馬Frankliniella occidentalis45 ℃ 2 h 處理 2 次，親代各蟲態(tài)存活率、雌成蟲壽命及體內(nèi)海藻糖和山梨醇含量均有明顯變化，子代的種群數(shù)量、存活率、性比等也有顯著變化[17]。

井上蛀果斑螟在幼蟲期，除初孵幼蟲和老熟幼蟲可短暫在果面活動外，其余時期均在果實內(nèi)為害。該蟲發(fā)生為害盛期在每年的7—10月，發(fā)生期常與夏季極端高溫天氣相遇。因此，研究井上蛀果斑螟對極端高溫的適應(yīng)性對石榴安全生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義。本研究對井上蛀果斑螟初孵及老熟幼蟲進行短時高溫處理，探索幼蟲經(jīng)不同短時高溫處理對井上蛀果斑螟存活、生長發(fā)育及生殖的影響，以期為深入了解高溫季節(jié)的該蟲種群數(shù)量變動機制和預(yù)測預(yù)報提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

井上蛀果斑螟于2017年9月采自云南蒙自草壩鎮(zhèn)管理粗放的石榴園中。采集正被井上蛀果斑螟幼蟲危害的果實，將幼蟲挑出置于人工氣候箱中，用酸綠籽石榴皮連續(xù)飼養(yǎng)多代，成蟲提供100 g/L的蔗糖溶液補充營養(yǎng)，方法參照文獻[18]。初孵幼蟲為孵化6 h內(nèi)的幼蟲；老熟幼蟲為化蛹結(jié)繭前24 h的幼蟲，此時幼蟲體長1.0～1.2 cm，乳白色，不取食，行動緩慢，開始吐絲準(zhǔn)備結(jié)繭。

幼蟲飼養(yǎng)在溫度(25±1)℃、相對濕度(70±10)%、光周期為 15 h 光∶9 h 暗的人工氣候箱。

1.2 試驗方法

1.2.1 對幼蟲存活的影響 試驗處理及溫度設(shè)置參考文獻[14-15]的方法。將井上蛀果斑螟初孵幼蟲或老熟幼蟲用毛筆挑至裝有新鮮酸石榴皮的塑料養(yǎng)蟲盒 (直徑 9 cm、高 7.5 cm)內(nèi)，每盒 20 頭，5盒為1組處理。然后分別置于32、35、38、41和 44 ℃的人工氣候箱中，處理 1、2和 4 h后，移至 25 ℃恒溫人工氣候箱中飼養(yǎng)24 h后，觀察并記錄幼蟲的存活情況，用毛筆輕觸蟲體沒有反應(yīng)即為死亡，計算各處理下初孵幼蟲和老熟幼蟲的存活率。每處理重復(fù)4次。

1.2.2 對幼蟲發(fā)育的影響 據(jù)“1.2.1”的試驗結(jié)果，將井上蛀果斑螟初孵幼蟲和老熟幼蟲用毛筆挑至裝有新鮮酸石榴皮的養(yǎng)蟲盒內(nèi)，分別置于35、38 和 41 ℃ 的人工氣候箱中，處理 1、2 和 4 h，然后將存活幼蟲移至另1個裝有新鮮酸石榴皮的養(yǎng)蟲盒內(nèi)，20頭1盒，5盒1組為1個處理，移至25 ℃恒溫人工氣候箱中繼續(xù)飼養(yǎng)，以未進行高溫處理的25 ℃恒溫飼養(yǎng)的初孵幼蟲為對照。每處理重復(fù)5次。老熟幼蟲觀察其化蛹情況；初孵幼蟲每天清理幼蟲的排泄物并更換酸石榴皮，保證養(yǎng)蟲盒內(nèi)石榴皮新鮮、充足，直至幼蟲結(jié)繭化蛹。每天觀察并記錄幼蟲的存活和發(fā)育情況，統(tǒng)計初孵幼蟲的發(fā)育歷期、幼蟲期的存活率和化蛹數(shù)。

1.2.3 對化蛹和羽化的影響 置于電子天平稱量后，每頭蛹單獨置于直徑1.5 cm、高10 cm試管內(nèi)，濕棉塞封口，繼續(xù)觀察蛹的發(fā)育情況，直至成蟲羽化結(jié)束。統(tǒng)計幼蟲的蛹歷期和蛹的羽化率。

1.2.4 對成蟲壽命及生殖的影響 待“1.2.3”處理的成蟲羽化后，取同一處理當(dāng)天羽化的成蟲，區(qū)分雌雄，按1∶1隨機配對，共3對，放入透明塑料產(chǎn)卵杯 (直徑 10 cm，高 12 cm，杯蓋中央有邊長約 4 cm通氣口，覆以100目尼龍網(wǎng)紗)，將蘸有100 g/L的蔗糖溶液的脫脂棉球置于杯底供成蟲補充營養(yǎng)，2 d后在產(chǎn)卵杯中放入1片硫酸紙，供成蟲產(chǎn)卵。每天9:00—12:00觀察并統(tǒng)計成蟲的產(chǎn)卵量和存活情況，更換產(chǎn)卵杯、硫酸紙，及時移除所產(chǎn)卵；并更換脫脂棉球，保證營養(yǎng)液新鮮，直至成蟲全部死亡。記錄產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵期和產(chǎn)卵量。每處理重復(fù)3次。

取上述各處理初產(chǎn)卵(12 h內(nèi))50粒，置于培養(yǎng)皿，皿內(nèi)放脫脂棉球保濕，蓋好皿蓋，繼續(xù)置于25 ℃人工氣候箱中，待其孵化。前期每天觀察1次，后期待卵變?yōu)榉奂t色后，每天上、下午各觀察1次卵的孵化情況，直至卵不再有幼蟲孵化為止，統(tǒng)計卵的孵化數(shù)，計算孵化率。每處理重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

存活率、化蛹率、羽化率及卵孵化率所得數(shù)據(jù)經(jīng)反正弦轉(zhuǎn)換后再進行分析。

應(yīng)用SPSS19.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，不同溫度和處理時間對幼蟲存活及發(fā)育的影響采用雙因素方差分析，其余各項試驗數(shù)據(jù)均采用單因素方差分析，試驗中各參數(shù)的均值均采用Duncan’s 新復(fù)極差法進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 短時高溫對井上蛀果斑螟幼蟲存活的影響

由表1可知，隨溫度的升高和處理時間的延長，井上蛀果斑螟初孵幼蟲的存活率逐漸減小。處理時間 (F=16.419，P<0.01)、溫度 (F=132.305，P<0.01)以及溫度與處理時間的交互效應(yīng)(F=12.677，P<0.01)均對幼蟲存活率有顯著影響。單因素方差分析結(jié)果表明，初孵幼蟲經(jīng)短時高溫處理1、2和4 h后，其存活率由32 ℃的100%降至44 ℃的0；35 ℃處理4 h的存活率顯著低于處理1和2 h的，但處理 1 和 2 h 間差異不顯著；38 ℃ 處理 4 h 的存活率顯著低于處理1和2 h的；41 ℃條件下的存活率為處理 1 h>2 h>4 h，且各處理間差異顯著。

老熟幼蟲在32 ℃和35 ℃處理不同時間后，各處理間的存活率無顯著差異；當(dāng)溫度升至38 ℃后，隨溫度的升高和處理時間的延長，存活率亦逐漸減小 (表 1)。處理時間 (F=13.441，P<0.01)、溫度(F=116.145，P<0.01)以及溫度與處理時間的交互效應(yīng)(F=9.792，P<0.01)均對老熟幼蟲存活率有顯著影響。老熟幼蟲經(jīng)短時高溫處理后，存活率減少；高溫處理4 h后，存活率由38 ℃的91.57%降至44 ℃的 0；38 ℃ 處理 4 h 的存活率顯著低于處理 1 和 2 h，但處理1和2 h間差異不顯著；41 ℃條件下的存活率為處理 1 h>2 h>4 h，且各處理間差異顯著。

表1 幼蟲期短時高溫處理對井上蛀果斑螟幼蟲存活率的影響1)Table 1 Effects of short-term exposure of Assara inouei larvae to high temperature on their survival rates

2.2 幼蟲期短時高溫處理對井上蛀果斑螟初孵幼蟲發(fā)育歷期和存活率的影響

由表2可知，處理時間(F=12.450，P<0.01)、溫度(F=8.165，P<0.01)以及溫度與處理時間的交互效應(yīng)(F=3.792，P<0.05)對幼蟲發(fā)育歷期的影響不盡相同。單因素方差分析結(jié)果表明，處理4 h后，初孵幼蟲的發(fā)育歷期由35 ℃的15.69 d延長至41 ℃的 21.74 d；41、38 ℃ 處理 4 h 的幼蟲發(fā)育歷期顯著長于 35 ℃ 處理的；35～41 ℃ 處理 1 和 2 h 的發(fā)育歷期也存在相似結(jié)果。初孵幼蟲在41和38 ℃各處理的發(fā)育歷期均長于對照；在35 ℃條件下，隨處理時間的延長，幼蟲發(fā)育歷期呈縮短的趨勢，但與對照差異不顯著。

表2 幼蟲期短時高溫處理對井上蛀果斑螟初孵幼蟲發(fā)育歷期及存活率的影響1)Table 2 Effects of short-term exposure of neonate larvae to high temperature on the larval duration and survival rate of Assara inouei

隨溫度的升高和處理時間的延長，井上蛀果斑螟幼蟲期的存活率逐漸減小(表2)。處理時間(F=102.673，P<0.01)，溫度 (F=26.756，P<0.01)，溫度與處理時間的交互效應(yīng)(F=6.090，P<0.01)對幼蟲存活率有顯著影響。處理4 h后，初孵幼蟲的存活率由 35 ℃ 的 48.86% 降至 41 ℃ 的 22.24%；處理 4 h，41 ℃ 的存活率顯著低于 35 和 38 ℃ 的；35～41 ℃處理1和2 h的存活率也存在相似結(jié)果。35 ℃處理1 h的存活率顯著高于處理2和4 h，但與對照差異不顯著；38和41 ℃處理1 h的存活率高于處理2和4 h，但顯著低于對照。

2.3 幼蟲期短時高溫處理對井上蛀果斑螟化蛹率的影響

由表3可知，井上蛀果斑螟初孵幼蟲經(jīng)不同溫度、不同時間處理后，各處理化蛹率與對照均無顯著差異(F=0.753，P>0.05)。老熟幼蟲經(jīng)不同溫度、時間處理后，各處理化蛹率與對照差異顯著(F=42.206，P<0.01)。處理時間相同時，隨溫度的升高，老熟幼蟲的化蛹率均顯著降低，35和41 ℃處理 1 h的化蛹率分別為86.49%和70.44%，而35和41 ℃處理 4 h的化蛹率分別為78.89%和50.53%。溫度相同時，隨處理時間的增加，老熟幼蟲的化蛹率亦顯著降低，35 ℃處理1和4 h的化蛹率分別為86.49% 和 78.89%，而 41 ℃ 處理 1 和 4 h 的化蛹率分別為70.44%和50.53%。

表3 井上蛀果斑螟幼蟲期短時高溫處理對化蛹率的影響1)Table 3 Effect of short-term exposure of larvae to high temperature on the pupation rate of Assara inouei

2.4 幼蟲期短時高溫處理對井上蛀果斑螟蛹質(zhì)量、蛹歷期及羽化率的影響

由表4可知，井上蛀果斑螟初孵幼蟲經(jīng)不同溫度、不同時間處理后，各處理的蛹質(zhì)量、蛹歷期與對照差異不顯著(蛹質(zhì)量：F=0.659，P>0.05；蛹歷期：F=0.867，P>0.05)。老熟幼蟲經(jīng)不同溫度、不同時間處理后，各處理的蛹質(zhì)量及蛹歷期與對照差異顯著 (蛹質(zhì)量：F=14.223，P<0.01；蛹歷期：F=3.756，P<0.05)。老熟幼蟲 38 ℃ 4 h、41 ℃ 2和 4 h處理組的蛹質(zhì)量與對照組差異顯著，其余處理組與對照無顯著差異；38和41 ℃各時間處理組的蛹歷期均長于對照；38 ℃ 4 h 和 41 ℃ 各處理組的蛹歷期與對照差異顯著，但各處理組間則無顯著差異。

表4 井上蛀果斑幼蟲期短時高溫處理對蛹質(zhì)量、蛹歷期及羽化率的影響1)Table 4 Effects of short-term exposure of larvae to high temperature on the pupal weight, pupa duration and emergence rate of Assara inouei

由表4可知，井上蛀果斑螟初孵幼蟲經(jīng)不同溫度、不同時間處理后，各處理組蛹的羽化率與對照均無顯著差異(F=0.428，P>0.05)。老熟幼蟲經(jīng)不同溫度、不同時間處理后，各處理組蛹的羽化率與對照差異顯著(F=12.654，P<0.01)。處理時間相同時，隨溫度的升高，老熟幼蟲蛹的羽化率顯著降低，35和 41 ℃ 處理 1 h的羽化率分別為 91.74%和79.85%，差異顯著；35和41 ℃處理4 h的羽化率分別為88.57%和68.39%，差異顯著。溫度相同時，隨處理時間的增加，老熟幼蟲蛹的羽化率降低，35 ℃處理1和4 h的羽化率分別為91.74%和88.57%，差異不顯著；41 ℃處理1和4 h的羽化率分別為79.85%和68.39%，差異不顯著。

2.5 井上蛀果斑螟幼蟲期短時高溫處理對成蟲產(chǎn)卵期及壽命的影響

由表5可知，初孵幼蟲經(jīng)不同溫度、不同時間處理后，各處理的產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵期及雌雄蟲壽命與對照差異均不顯著(產(chǎn)卵前期：F=0.458，P>0.05；產(chǎn)卵期：F=0.653，P>0.05；雌蟲壽命：F=1.206，P>0.05；雄蟲壽命：F=1.057，P>0.05)。老熟幼蟲經(jīng)不同溫度、不同時間處理后，各處理的產(chǎn)卵前期及雄蟲壽命與對照差異均不顯著(產(chǎn)卵前期：F=0.680，P>0.05；雄蟲壽命：F=0.552，P>0.05)；但產(chǎn)卵期及雌雄蟲壽命與對照差異顯著(產(chǎn)卵期：F=3.936，P<0.05；雌蟲壽命：F=5.447，P<0.05)。老熟幼蟲 41 ℃各處理的產(chǎn)卵期顯著短于對照，各處理間無顯著差異；38 ℃ 4 h 和 41 ℃ 各處理的雌蟲壽命均顯著短于對照。

2.6 井上蛀果斑螟幼蟲期短時高溫處理對成蟲產(chǎn)卵量及卵孵化的影響

由表6可知，井上蛀果斑螟初孵幼蟲經(jīng)不同溫度、不同時間處理后，各處理成蟲的產(chǎn)卵量及所產(chǎn)卵的孵化率與對照差異均不顯著(產(chǎn)卵量：F=1.403，P>0.05；孵化率：F=0.359，P>0.05)。老熟幼蟲不同溫度、不同時間處理后，各處理成蟲的產(chǎn)卵量與對照差異顯著(產(chǎn)卵量：F=3.152，P<0.05)，卵孵化率與對照差異不顯著 (孵化率：F=0.945，P>0.05)。老熟幼蟲41 ℃各處理的平均單雌產(chǎn)卵量與對照差異顯著，41 ℃ 4 h處理的平均單雌產(chǎn)卵量顯著少于其余處理組。

表5 井上蛀果斑幼蟲期短時高溫處理對成蟲產(chǎn)卵期及壽命的影響1)Table 5 Effects of short-term exposure of larvae to high temperature on the oviposition period and longevity of Assara inouei adult

表6 井上蛀果斑幼蟲期短時高溫處理對成蟲平均單雌產(chǎn)卵量及卵孵化率的影響1)Table 6 Effects of short-term exposure of larvae to high temperature on the number of eggs laid per female and egg hatching rate of Assara inouei adult

3 討論與結(jié)論

昆蟲的生存和發(fā)育存在溫度上限，一般為40～50 ℃，超出此范圍，昆蟲可能死亡[19-21]。本研究中，隨溫度的升高和處理時間的延長，井上蛀果斑螟幼蟲的存活率逐漸減少。初孵幼蟲經(jīng)短時高溫處理1、2 和 4 h 后，其存活率由 32 ℃ 的 100% 降至 44 ℃的0。老熟幼蟲在32和35 ℃處理不同時間，各處理組間的存活率差異不明顯；但老熟幼蟲經(jīng)短時高溫處理4 h后，其存活率由38 ℃的91.57%降至44 ℃的0。以上結(jié)果說明，35 ℃以下的溫度對井上蛀果斑螟幼蟲的存活不存在脅迫，44 ℃的極端高溫對幼蟲的生存不利。

本試驗結(jié)果顯示，井上蛀果斑螟老熟幼蟲在35～41 ℃各處理的存活率均高于相同條件下的初孵幼蟲，表明短時高溫對井上蛀果斑螟低齡幼蟲致死作用明顯，老熟幼蟲對高溫有較強的耐受能力；幼蟲的存活率不僅受溫度及處理時間的影響，且與其受高溫脅迫時的齡期有關(guān)。這也與亞洲玉米螟Ostrinia furnacalis[22]、赤擬谷盜Tribolium castaneum[23]、桃小食心蟲[16]等的研究結(jié)果一致。原因可能是初孵幼蟲的體表較柔軟，角質(zhì)層較??；而老熟幼蟲的體表相對較堅硬，角質(zhì)層較厚，降低了體內(nèi)水分損失，保持體內(nèi)生命活動的正常進行[17]。

昆蟲在高溫脅迫后能夠存活，但其溫度適應(yīng)性會受到明顯影響[24-25]。本試驗中，井上蛀果斑螟初孵幼蟲經(jīng)短時高溫處理后，除幼蟲期的存活率及發(fā)育歷期受到明顯影響外，其后續(xù)蟲態(tài)的發(fā)育及繁殖并未受到明顯影響；但老熟幼蟲經(jīng)短時高溫處理后，其蛹的發(fā)育和成蟲的生殖均受到一定的影響，特別是41 ℃條件下受到的影響最為明顯。造成兩者后續(xù)蟲態(tài)發(fā)育和生殖差異的原因，可能是短時高溫處理后，初孵幼蟲可通過取食補充體內(nèi)丟失的水分來抵抗高溫的傷害，同時通過較長時間的幼蟲期及蛹的變態(tài)發(fā)育，對短時高溫帶來的傷害進行了自我完全修復(fù)，故高溫傷害不會傳給后續(xù)蟲態(tài)，表明短時高溫對井上蛀果斑螟初孵幼蟲的影響是即時的，這與梁菲菲等[13]對二點委夜、李定旭等[14]對桃小食心蟲的研究結(jié)果類似；但對老熟幼蟲的影響則存在時滯效應(yīng)，老熟幼蟲即將進入不食不動的預(yù)蛹期，短時高溫處理后，不能通過取食來補充體內(nèi)丟失的水分，亦缺失幼蟲期的自我修復(fù)時期，所以把傷害傳遞給了下一蟲態(tài)，這與Zhang等[26]對小菜蛾P(guān)lutella xylostella、Piyaphongkul等[27]對褐飛虱Nilaparvata lugens、楊帥等[21]對土耳其斯坦葉螨Tetranychus turkestani和截形葉螨Tetranychus truncatus的研究結(jié)果類似。不論老熟幼蟲還是初孵幼蟲，經(jīng)短時高溫處理后，井上蛀果斑螟成蟲所產(chǎn)卵的孵化率均與對照無顯著差異，表明幼蟲期的短時高溫脅迫不會影響其孵化率。

本試驗結(jié)果表明，井上蛀果斑螟老熟幼蟲和初孵幼蟲在高溫逆境下的生存和繁殖存在差異，初孵幼蟲對高溫的適應(yīng)性高于老熟幼蟲。本試驗僅分析了短時高溫下井上蛀果斑螟幼蟲的存活、生長發(fā)育和繁殖特性，但短時高溫對井上蛀果斑螟卵、蛹和成蟲等蟲態(tài)的影響作用還不明確。此外，夏季田間氣溫變化較為復(fù)雜，持續(xù)及變化高溫對井上蛀果斑螟的影響以及該蟲對高溫的生理適應(yīng)性均有待深入研究。