木毒蛾室內(nèi)種群幼蟲蟲齡的測定及劃分

張智涵,左 城,張繼鋒,王錦達(dá),王 榮*

(1.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院 生態(tài)公益林重大有害生物防控福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; 2.福建農(nóng)林大學(xué)國家甘蔗工程技術(shù)研究中心:福建 福州 350002)

木毒蛾Lymantriaxylina(Swinhoe)為鱗翅目(Lepidoptera)、毒蛾屬(Lymantria)昆蟲，原屬于毒蛾科(Lymantriidae)，隨著毒蛾科被降為毒蛾亞科Lymantriinae，該亞科最先歸入夜蛾科Noctuidae。后又將該亞科歸入了裳蛾科Erebidae[1-3]。因此，木毒蛾歸屬于鱗翅目、裳蛾科、毒蛾亞科、毒蛾屬。木毒蛾是我國東南沿海防護(hù)林木麻黃上的重要害蟲，也稱木麻黃毒蛾，又因和國際重要林業(yè)害蟲舞毒蛾為同屬近源種又稱黑角舞毒蛾，因?yàn)楹臀瓒径暧兄鴺O為相似的生物學(xué)特性，在國際上被認(rèn)為可能成為類似舞毒蛾的國際危險(xiǎn)性害蟲[4-5]。作為毒蛾屬典型的多食性食葉害蟲，木毒蛾幼蟲已報(bào)道的寄主超過了35科100種植物[6]。從20世紀(jì)70年代以來，木毒蛾一直是福建和臺灣沿海防護(hù)林木麻黃的成災(zāi)害蟲，嚴(yán)重危害可造成林木成片死亡[7-8]，然而自2003年在福建首次發(fā)現(xiàn)木毒蛾在龍眼和荔枝林內(nèi)爆發(fā)后，葉片和郭果穗被大量取食，該蟲迅速上升為龍眼和荔枝經(jīng)濟(jì)林的重要害蟲[9-10]，臺灣地區(qū)甚至還有關(guān)于木毒蛾幼蟲危害水筆仔、欖李等紅樹林植物的報(bào)道[11]。在國內(nèi)，木毒蛾原分布于福建、廣東和臺灣等沿海地帶，近幾年在浙江、廣西、湖北、重慶均有報(bào)道，國外原主要分布于日本、印度等地，近幾年在韓國木毒蛾的危害不斷擴(kuò)大[12-14]，因此，有必要對其生物學(xué)特性進(jìn)行進(jìn)一步的研究，其中，準(zhǔn)確的掌握木毒蛾幼蟲蟲齡是生物學(xué)研究的重要基礎(chǔ)，可以準(zhǔn)確的預(yù)測該害蟲的發(fā)生時(shí)間，以便及時(shí)提出有效的防治策略。該試驗(yàn)通過測定木毒蛾幼蟲的體長、頭殼寬和觸角間距這3種易于觀測的生物學(xué)指標(biāo)確定幼蟲齡數(shù)[15-17]。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx

供試?yán)ハx為實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)飼養(yǎng)品系。于2018年3月在福建省福州市平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)潭南灣采集木毒蛾卵(119°40′42.1″ E ，25°30′22.6″ N)，室內(nèi)自然孵化，采用人工飼料(表1)進(jìn)行喂養(yǎng)，人工飼料配方參考Shen(2006)[18]，室內(nèi)飼養(yǎng)條件為：溫度(25±1) ℃，相對濕度(70%±10%)，光周期L∶D=14∶10。

表1 木毒蛾幼蟲人工飼料配方(1 kg)

1.2 測定方法

在放置卵塊的培養(yǎng)皿內(nèi)，隨機(jī)選取同時(shí)段孵化且健康的初孵幼蟲移入人工飼養(yǎng)盒2 cm×2 cm內(nèi)單獨(dú)飼養(yǎng)，于每天的6：00，12：00和18：00觀察幼蟲生長情況，對于正在蛻皮和蛻皮完成的幼蟲進(jìn)行記錄，供分齡時(shí)進(jìn)行參考，于每天12：00，利用體視顯微鏡(Nikon smz 1270)對單頭幼蟲各個(gè)待測的部位進(jìn)行正面拍攝，測量幼蟲體長、頭殼寬、觸角間距，每次測量不少于10只幼蟲，直至幼蟲期結(jié)束。

1.3 數(shù)據(jù)分析

對所測得的數(shù)據(jù)利用SPSS 22.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，繪制頻次分布圖。計(jì)算各齡期體長、頭殼寬、觸角間距的均值、標(biāo)準(zhǔn)差，Brooks指數(shù)、Crosby指數(shù)和變異系數(shù)C.V，各齡幼蟲分齡指標(biāo)差異性采用LSD進(jìn)行多重比較分析。對各齡幼蟲測量指標(biāo)與相應(yīng)齡數(shù)進(jìn)行回歸分析，并根據(jù)Dyar定律和Crosby生長法則進(jìn)一步驗(yàn)證分齡的合理性，變異系數(shù)C.V(%)<20%，Crosby指數(shù)<10%表示分齡合理。計(jì)算公式如下。

Brooks指數(shù)=xn/xn-1

式中，xn和xn-1分別表示n齡和n-1齡幼蟲各個(gè)測量指標(biāo)的平均值；

Crosby指數(shù)=(bn-bn-1)/bn-1

式中,bn和bn-1分別表示第n和n-1個(gè)Brooks指數(shù)；

變異系數(shù)C.V/%=標(biāo)準(zhǔn)偏差SD/均值×100%。

1.4 不同寄主種群木毒蛾幼蟲齡期及頭殼寬度驗(yàn)證

鑒于木毒蛾的多食性，于2019年3月，從1.1中同一塊樣地采集木毒蛾卵，在室內(nèi)自然孵化后，分別喂食寄主木麻黃枝葉和龍眼枝葉。飼養(yǎng)期間每天 8：00、12：00、16：00、20：00、24：00 各觀察1次，根據(jù)幼蟲取食情況及時(shí)更換寄主植物，保證幼蟲有充足的食源。同時(shí)對正在蛻皮和剛蛻皮的幼蟲進(jìn)行記錄，以劃分幼蟲齡期，記錄幼蟲各齡期蛻皮時(shí)間。于每天12：00根據(jù)1.2描述的方法測量不少于10只幼蟲的頭殼寬度。

2 結(jié)果與分析

2.1 木毒蛾幼蟲分齡指標(biāo)的頻次分布

共測幼蟲391頭，將所測的幼蟲體長、頭殼寬和觸角間距3項(xiàng)指標(biāo)值按一定組距(0.25 cm、0.4 mm、0.3 mm)，整理成按照從小到大順序排列的頻次分布表，并繪制頻次分布圖(圖1)。結(jié)果表明：木毒蛾幼蟲的體長有8個(gè)集中區(qū)，而頭殼寬和觸角間距均具有7個(gè)明顯的集中區(qū)。同時(shí)，根據(jù)蛻皮觀察結(jié)果，結(jié)合Dyar定律確定木毒蛾幼蟲分為7個(gè)齡期。

圖1 木毒蛾幼蟲體長、頭殼寬和觸角間距頻次分布

2.2 木毒蛾各齡幼蟲分齡指標(biāo)統(tǒng)計(jì)參數(shù)

將體長、頭殼寬度、觸角間距進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果表明(表2)：木毒蛾幼蟲分為7個(gè)齡期時(shí)，3個(gè)指標(biāo)的Brooks指數(shù)范圍為1.163～2.160，且均表現(xiàn)為從低齡向高齡遞減的趨勢，說明低齡幼蟲發(fā)育更迅速。頭殼寬、觸角間距Crosby指數(shù)均小于10%，符合Dyar定律，體長的Crosby指數(shù)大部分大于10%，表明體長在測量過程中可靠性較低。木毒蛾幼蟲分為7個(gè)齡期，分齡結(jié)果可靠，此結(jié)果與實(shí)際的觀察結(jié)果一致。其中，幼蟲的體長、頭殼寬和觸角間距均呈現(xiàn)出7個(gè)集中區(qū)，1～7齡的木毒蛾幼蟲體長分別為0.35～0.73、0.66～1.58、1.47～2.58、2.71～3.47、3.57～4.44、4.56～5.18和5.30～6.24 cm，各齡期體長之間有部分重疊；頭殼寬分別為0.56～1.09、1.23～1.78、2.03～2.87、2.99～3.79、4.03～4.94、5.09～5.75和5.89～6.83 mm，各齡期頭殼寬之間沒有重疊；觸角間距分別為0.42～0.78、0.92～1.36、1.53～2.15、2.33～2.86、3.04～3.75、3.85～4.28和4.45～5.18 mm，各齡期觸角間距之間沒有重疊。

2.3 體長、頭殼寬和觸角間距與齡數(shù)的相關(guān)性

根據(jù)指數(shù)生長模型對體長、頭殼寬和觸角間距3個(gè)分齡指標(biāo)與齡數(shù)的關(guān)系進(jìn)行回歸分析(圖2)：3個(gè)指標(biāo)與齡級的回歸曲線符合Dyar定律所描述的指數(shù)關(guān)系。3個(gè)指標(biāo)與齡級的回歸分析P值均<0.001，達(dá)到了極顯著水平，相關(guān)系數(shù)R2分別為0.987 5、0.993 7、0.991 1，均>0.8，說明以上3個(gè)指標(biāo)和幼蟲的齡期有顯著的相關(guān)性。體長、頭殼寬和觸角間距來確定木毒蛾幼蟲的分齡是合理的，其中，頭殼寬的回歸系數(shù)最高，可以作為木毒蛾幼蟲分齡的最佳標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 木毒蛾幼蟲蟲齡與體長、頭殼寬度、觸角間距的回歸關(guān)系

2.4 木毒蛾飼料、龍眼和木麻黃種群各齡幼蟲平均歷期

在同樣的飼養(yǎng)條件下，溫度(25±1) ℃，相對濕度(70%±10%)，光周期L∶D=14∶10，不同食源的木毒蛾種群幼蟲的齡期均為7齡。再次證明了分齡的合理性。雖然取食對幼蟲齡數(shù)沒有影響，但是對不同齡期的幼蟲歷期有明顯影響，取食龍眼的木毒蛾幼蟲期最短，為23 d，最長為33 d，取食木麻黃的幼蟲期最長，最短歷期為45 d，最長為62 d(表3)。

表3 取食人工飼料、龍眼和木麻黃木毒蛾各齡幼蟲歷期

2.5 木毒蛾飼料、龍眼和木麻黃種群各齡幼蟲頭殼寬度

在同樣的飼養(yǎng)條件下，溫度(25±1) ℃，相對濕度(70%±10%)，光周期L∶D=14∶10，取食不同的食物，對木毒蛾幼蟲的頭殼寬度有一定的影響，相同齡期取食人工飼料的平均頭殼寬度均大于取食龍眼的幼蟲，其中，2齡和3齡幼蟲頭殼差異顯著。相同齡期取食龍眼的幼蟲頭殼比取食木麻黃的頭殼寬度大，其中，3齡、4齡和5齡的差異顯著。取食人工飼料的3齡幼蟲頭殼寬度(2.418±0.031) mm顯著高于取食龍眼(1.996±0.021) mm和取食木麻黃(1.847±0.028) mm的幼蟲頭殼(表4)。

表4 取食人工飼料、龍眼和木麻黃木毒蛾各齡幼蟲頭殼寬度

3 討論與結(jié)論

在幼蟲蟲齡劃分研究中，頭殼寬度是最常用的指標(biāo)，Dyar定律認(rèn)為，在昆蟲的發(fā)育過程中，隨著蛻皮的發(fā)生，昆蟲骨化部位(如頭殼)會跳躍式的增長，這一結(jié)論在很多科學(xué)研究中得到了證明，即頭殼是可靠的分齡指標(biāo)。木毒蛾幼蟲的頭殼寬隨著齡數(shù)的增加而增長(表2)，且在不同的齡期之間(1～7齡)幼蟲的頭殼寬沒有出現(xiàn)交錯(cuò)現(xiàn)象(表2)，這與前人的研究一致(Johnson和Williamson，2006；Lionel et al,2010)。木毒蛾幼蟲頭殼寬與蟲齡呈指數(shù)關(guān)系，關(guān)系式為y = 0.762 4 e0.3317x(P<0.001，R2= 0.993 7>0.8)，符合戴氏法則(圖2)。頭殼寬是木毒蛾幼蟲分齡的可靠標(biāo)準(zhǔn)，幼蟲齡數(shù)為7齡。取食不同的食物(人工飼料、龍眼、木麻黃)會導(dǎo)致幼蟲各齡期歷期(表3)和頭殼寬度差異(表4)，但是取食龍眼、木麻黃和人工飼料的木毒蛾幼蟲均為7齡(表3)，與陳加福在室內(nèi)(未提供飼養(yǎng)條件)使用龍眼喂養(yǎng)木毒蛾的幼蟲齡數(shù)相同[9]。前人研究還表明，取食番石榴、柿樹、美洲薄殼山核桃、板栗木毒蛾幼蟲也為7齡，但未提其飼養(yǎng)條件。雖然發(fā)現(xiàn)不同食源的木毒蛾幼蟲各齡期頭殼寬度有一定的差異(表4)，在野外實(shí)踐中還要根據(jù)不同寄主植物進(jìn)行進(jìn)一步齡期頭殼寬度寬幅的調(diào)查，但是仍然可以看出0.8 mm左右的頭殼寬度對應(yīng)1齡幼蟲、1.2 mm左右為2齡幼蟲、1.9 mm左右為3齡幼蟲、3.0 mm左右為4齡幼蟲、4.0 mm左右為5齡幼蟲、5.0 mm左右為6齡幼蟲、6.0 mm左右為7齡幼蟲。室內(nèi)人工飼料種群的各齡期頭殼寬度具有一定的野外指導(dǎo)意義。

除頭殼寬外，在昆蟲幼蟲分齡的測量指標(biāo)中還有：體長、體重、觸角間距、體寬、趾鉤、頭殼寬度、前胸毛瘤寬[19]。該研究除測量頭殼寬外還測量了體長和觸角間距寬2項(xiàng)指標(biāo)。幼蟲的體長隨著蟲齡的增加而增大，呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，但由于幼蟲體長是連續(xù)增長的，導(dǎo)致各齡幼蟲體長有交錯(cuò)現(xiàn)象(表2)，如1和2、2和3齡間的體長范圍存在重疊部分，但是各齡期間的平均體長差異顯著(表2)，且滿足變異系數(shù)C.V(%)小于20%，雖然Crosby指數(shù)并不全小于10%，體長的變異較大，無法作為劃分蟲齡的穩(wěn)定指標(biāo)。但是體長在野外是一個(gè)易于觀察且能初步識別蟲齡的指標(biāo)，盡管在室內(nèi)飼養(yǎng)和野外觀察中發(fā)現(xiàn)，木毒蛾幼蟲體長顯著受到寄主植物的影響，但是體長仍然可作為區(qū)分低齡幼蟲和高齡幼蟲的輔助參照指標(biāo)[20-21]。觸角間距的特征明顯，比頭殼易于觀察，木毒蛾各齡幼蟲觸角寬度范圍無重疊，頻次分布圖鋒區(qū)分布明顯，線性回歸分析合理，雖然不是最佳的分齡指標(biāo)，但是也是木毒蛾分齡較為可靠的指標(biāo)，與前人的研究一致[22]。

取食不同食物的木毒蛾幼蟲各齡期的歷期差異較大(表4)，在前人的研究中不同種群木毒蛾幼蟲期歷期差異較大：取食人工飼料的木毒蛾平均幼蟲期為48.50～60.67 d，平潭野外取食木麻黃木毒蛾幼蟲期為45～62 d，室內(nèi)取食龍眼木毒蛾幼蟲期為23～33 d，即使取食同種食物，木毒蛾幼蟲期長短也存在差異。李友恭在野外調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，溫度的改變對木毒蛾幼蟲的生長發(fā)育影響明顯，但并未發(fā)現(xiàn)溫度改變幼蟲蟲齡的情況[7]。然而，斜紋夜蛾Spodopteralitura幼蟲在19 ℃條件飼養(yǎng)時(shí)比15 ℃增加1～2齡[23]?；野吖哦径闛rgyiaericae在18 ℃時(shí)蟲齡只有5齡，當(dāng)溫度超過18 ℃時(shí)，灰斑古毒蛾的蟲齡有6齡[24]。光周期同樣也會影響幼蟲的生長發(fā)育，粉莖螟Sesamianonagrioides在長日照條件下經(jīng)過6次蛻皮后化蛹，但是在短日照條件下蛻皮的次數(shù)明顯增多[25]，此次研究供試幼蟲均在溫度(25±1) ℃，濕度70%研究供試，光照條件L∶D=14∶10下用人工飼料飼養(yǎng)，其飼養(yǎng)的環(huán)境較為一致性。關(guān)于溫度、光周期等環(huán)境因子是否對木毒蛾齡數(shù)有影響還需要進(jìn)行下一階段的研究。