杜鵑花葉片物理性狀對(duì)杜鵑冠網(wǎng)蝽取食偏好性的影響

段宇杰，何 香，何恒果*，劉 維

(1. 西華師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 四川 南充 637009; 2. 瀘州市公園建設(shè)服務(wù)中心，四川 瀘州 646000; 3. 南京林業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院，江蘇 南京 210037)

【研究意義】杜鵑花，又名山躑躅、映山紅等，杜鵑花科(Ericaceae)杜鵑花屬(Rhododendron) 的植物統(tǒng)稱，其色澤艷麗，姿態(tài)優(yōu)美，應(yīng)用觀賞價(jià)值極高，不僅可用作綠籬、花境等常規(guī)園林綠化形式，還可作專類園和主題花展的布置[1-3]。杜鵑冠網(wǎng)蝽(StephanitispyriodesScott)屬半翅目(Hemiptera)網(wǎng)蝽科(Tingidae)冠網(wǎng)蝽屬(Stephanitis)，是危害杜鵑花最主要的害蟲，以成蟲和若蟲在葉背面刺吸危害，使葉背面呈現(xiàn)銹黃色、葉正面出現(xiàn)白色斑點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)使寄主植物葉片提前脫落，降低其觀賞價(jià)值[3-5]。隨著生態(tài)文明和花園城市的建設(shè)，杜鵑花用得越來(lái)越廣泛，這使得杜鵑冠網(wǎng)蝽發(fā)生也越發(fā)嚴(yán)重。因此，制定科學(xué)合理的杜鵑冠網(wǎng)蝽防治策略勢(shì)在必行?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】由于植食性昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖受寄主植物種類或品種的影響[6-8]，因此，植食性昆蟲對(duì)寄主植物存在選擇偏好性[9]。有研究表明，寄主植物的葉片物理性狀可直接影響植食性昆蟲的取食選擇[10]；葉片的形狀、顏色等物理性狀決定植食性昆蟲的取食[11]。如麥蚜取食喜好與小麥葉片顏色、蠟質(zhì)層、葉面積、葉片茸毛有一定的相關(guān)性[10,12-14]；煙粉虱對(duì)辣椒品種的選擇與辣椒葉片茸毛密度、維管束埋深、葉片顏色直接相關(guān)[15]；不同品種不同時(shí)期的棉花葉片顏色、蠟質(zhì)含量以及葉厚度可影響綠盲蝽的取食選擇[16-17]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】經(jīng)初步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，杜鵑冠網(wǎng)蝽在不同品種杜鵑花上的危害差異顯著，因此，確定杜鵑冠網(wǎng)蝽的取食偏好性及其影響因素(包括物理因素)對(duì)于制定科學(xué)合理的杜鵑冠網(wǎng)蝽防治策略意義重大。但到目前為止，有關(guān)這些方面的研究還未見報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問題】本文選擇園林上常見的8種杜鵑花栽培品種，分別為“荒獅子”、“楊貴妃”、“紅珊瑚”、“湘晚”、“紅月”、“大紅袍”、“紫蝴蝶”、“紅寶石”，研究杜鵑冠網(wǎng)蝽對(duì)這8種不同品種杜鵑花的取食偏好性，測(cè)定這些品種杜鵑花葉片的物理性狀，分析杜鵑冠網(wǎng)蝽取食選擇與杜鵑花葉片物理性狀的相關(guān)性，為杜鵑冠網(wǎng)蝽的綜合治理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試杜鵑：選取園林上常用的8個(gè)杜鵑花品種，分別為“荒獅子”、“楊貴妃”、“紅珊瑚”、“湘晚”、“紅月”、“大紅袍”、“紫蝴蝶”、“紅寶石”，在相同環(huán)境下栽培備用。

供試蟲源：杜鵑冠網(wǎng)蝽從西華師范大學(xué)校園內(nèi)杜鵑花葉片上收集，成蟲接種到春鵑(品種“琉球紅”)上，人工氣候箱內(nèi)[光周期14L:10D，溫度(26±0.5) ℃，RH 70 %～75 %]培養(yǎng)3代后備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 杜鵑冠網(wǎng)蝽取食偏好性的確定 參照何香[3]的方法。把杜鵑花不同品種枝葉(枝葉長(zhǎng)約12 cm，插在濕潤(rùn)小花泥上保濕)等距離放置在一個(gè)大圓盤(半徑約為50 cm)8個(gè)方向，然后將提前饑餓6 h的120頭杜鵑冠網(wǎng)蝽成蟲放置于圓盤中心位置任其自由取食，放蟲12 h后記錄每個(gè)品種杜鵑花上的蟲數(shù)，此后每隔12 h記錄1次，一直持續(xù)至蟲口數(shù)趨于穩(wěn)定。變換品種方位進(jìn)行5次實(shí)驗(yàn)(每個(gè)方位3次以上)。

1.2.2 杜鵑花葉片物理性狀測(cè)定 每個(gè)杜鵑花品種隨機(jī)選取10株，根據(jù)杜鵑冠網(wǎng)蝽的趨嗜行為，從東南西北4個(gè)方向各選擇一根枝條上的中上部位(通過觀察新葉下的老葉是杜鵑冠網(wǎng)蝽數(shù)量較多的部位)老葉片，測(cè)定其物理性狀。所有測(cè)定實(shí)驗(yàn)重復(fù)5次。

葉片形狀、葉正背面茸毛密度及維管束埋深的測(cè)定：參照何香[3]的方法。分別取不同品種杜鵑花葉片各10片，采用葉面積測(cè)定儀測(cè)量葉面積(cm2)及葉長(zhǎng)寬比；用葉厚儀測(cè)量葉片的厚度(mm)；體視顯微鏡下觀察葉正背面茸毛密度；橫切葉片主脈中部，用顯微量尺測(cè)量主脈維管束的埋深(mm)。

蠟質(zhì)含量的測(cè)定：參照何香[3]的方法。用氯仿進(jìn)行萃取，2次稱重之差為蠟質(zhì)重量，單位為mg·g-1。

葉色測(cè)定：葉片顏色主要由葉綠素含量決定，葉綠素含量測(cè)定參照何香[3]的方法。用丙酮液在黑暗處提取，取上清液分別在663和645 nm波長(zhǎng)下測(cè)定光密度。再根據(jù)葉綠素的計(jì)算公式計(jì)算(葉綠素含量(mg·g-1) = (20.2OD645+ 8.02OD663) ×V/(1000 ×W) )，式中，OD645、OD663為相應(yīng)波長(zhǎng)下的光密度值，V為提取液的體積(mL)，W為葉片鮮重(g)。

圖1 杜鵑冠網(wǎng)蝽的取食偏好性Fig.1 The feeding selection of S. pyrioides

1.3 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 24.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。不同品種間的差異采用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，所測(cè)葉片物理指標(biāo)與杜鵑冠網(wǎng)蝽取食選擇初期和后期蟲口數(shù)分別進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 杜鵑冠網(wǎng)蝽對(duì)不同品種杜鵑花的取食偏好度

杜鵑冠網(wǎng)蝽對(duì)不同品種杜鵑花的取食選擇存在顯著性差異(P< 0.05)，在自由取食選擇初期(12 h)，觀察到杜鵑冠網(wǎng)蝽對(duì)“荒獅子”、“大紅袍”的選擇性較強(qiáng)，而對(duì)“紅寶石”、“紫蝴蝶”的選擇性較小，其順序依次是：“荒獅子” > “大紅袍” > “紫蝴蝶” > “紅珊瑚” > “湘晚” > “楊貴妃” > “紅月” > “紅寶石”(圖1)。而后杜鵑冠網(wǎng)蝽繼續(xù)對(duì)寄主進(jìn)行選擇，至48 h，蟲口數(shù)開始趨于穩(wěn)定， 至72 h蟲口數(shù)由多到少順序?yàn)椋骸盎莫{子” > “湘晚” > “紅寶石” > “大紅袍” > “紫蝴蝶” > “紅月” > “紅珊瑚” > “楊貴妃”(圖1)。

2.2 不同品種杜鵑花葉片物理性狀比較

2.2.1 不同品種杜鵑花葉片形狀、葉色的比較 荒獅子”、“楊貴妃”、“紅珊瑚”、“湘晚”、“紅月”、“大紅袍”、“紫蝴蝶”、“紅寶石”8種不同品種杜鵑花葉片形狀存在顯著性差異(P< 0.05，表1)。其中，“湘晚”和“紫蝴蝶”的葉面積最大，為9.892 cm2；其次是“紫蝴蝶”，面積為6.116 cm2；而葉面積相對(duì)較小的是“紅珊瑚”和“紅月”，分別為1.408、1.477 cm2。葉厚度最厚的品種是“湘晚”，為0.400 mm；其次是“紫蝴蝶”，為0.392 mm；葉厚相對(duì)較小的品種是“大紅袍”和“楊貴妃”，分別為0.192、0.199 mm。葉長(zhǎng)寬比較大的是“湘晚”和“紫蝴蝶”，分別為2.852、2.824倍；葉長(zhǎng)寬比相對(duì)較小的是“大紅袍”和“紅寶石”，分別為1.656、1.732倍。8個(gè)品種杜鵑花葉面積、葉厚度、葉長(zhǎng)寬比的大小順序分別為：“湘晚” > “紫蝴蝶” > “紅寶石” > “荒獅子” > “大紅袍” > “楊貴妃” > “紅月” > “紅珊瑚”；“湘晚” > “紫蝴蝶” > “紅寶石” > “紅珊瑚” > “荒獅子”> “紅月” > “楊貴妃” > “大紅袍”；“湘晚” > “紫蝴蝶” > “荒獅子” > “紅月” > “楊貴妃” > “紅珊瑚” > “紅寶石” > “大紅袍”。

荒獅子”、“楊貴妃”、“紅珊瑚”、“湘晚”、“紅月”、“大紅袍”、“紫蝴蝶”、“紅寶石”8種不同品種杜鵑花葉綠素含量也存在顯著性差異(P< 0.05)，說明不同品種葉片顏色深淺差異大。其中，“紅寶石”葉綠素含量最高，為1.186 mg·g-1；其次是“荒獅子”，為0.843 mg·g-1；含量相對(duì)較低的是“紅珊瑚”和“紫蝴蝶”，分別為0.417、0.418 mg·g-1；8個(gè)品種大小順序?yàn)椋骸凹t寶石” > “荒獅子” > “紅月” > “湘晚”> “楊貴妃” > “大紅袍” > “紫蝴蝶” > “紅珊瑚”(表1)。

2.2.2 不同品種杜鵑花葉片茸毛密度、蠟質(zhì)含量和維管束埋深的比較 荒獅子”、“楊貴妃”、“紅珊瑚”、“湘晚”、“紅月”、“大紅袍”、“紫蝴蝶”、“紅寶石”8種不同品種杜鵑花葉片茸毛密度、蠟質(zhì)含量和維管束埋深均存在顯著性差異(P< 0.05，表2)。其中，葉片正面茸毛密度最高的是“紫蝴蝶”和“紅月”，分別為2.730、2.606 根·mm-2；最低的是“紅寶石”和“湘晚”，分別為1.470、1.351 根·mm-2，8個(gè)品種大小順序?yàn)椤白虾?> “紅月” > “楊貴妃” > “大紅袍” > “荒獅子” > “紅珊瑚” > “紅寶石” > “湘晚”(表2)。葉片背面茸毛數(shù)最多的是“紫蝴蝶”，為2.382 根·mm-2；最少的是“紅月”，為0.390 根·mm-2；8個(gè)品種大小順序?yàn)椤白虾?>“大紅袍” > “湘晚” > “荒獅子” > “紅寶石” > “楊貴妃” > “紅珊瑚” > “紅月”(表2)。蠟質(zhì)含量最高的是“紫蝴蝶”，為16.92 mg·g-1；含量相對(duì)較低的是“荒獅子”和“紅寶石”，分別為4.350、5.575 mg·g-1；8個(gè)品種大小順序?yàn)椤白虾?> “湘晚” > “紅月” > “紅珊瑚” > “楊貴妃” >“大紅袍” > “紅寶石” > “荒獅子”(表2)。維管束埋深最深的是“湘晚”，為0.774 mm；其次是“紫蝴蝶”，為0.710 mm；“楊貴妃”的維管束埋深最淺，為0.341 mm；8個(gè)品種大小順序?yàn)椤跋嫱怼?> “紫蝴蝶” > “紅寶石” > “大紅袍” > “紅月” > “荒獅子” > “紅珊瑚” > “楊貴妃”(表2)。

表1 不同品種杜鵑花葉片形狀、葉色的比較

表2 不同品種杜鵑花葉片茸毛密度、蠟質(zhì)含量和維管束埋深的比較

2.3 杜鵑花物理性狀與杜鵑冠網(wǎng)蝽取食偏好性的相關(guān)性分析

將不同品種杜鵑花葉片8個(gè)物理性狀與杜鵑冠網(wǎng)蝽的取食選擇進(jìn)行相關(guān)性分析(表3)。杜鵑冠網(wǎng)蝽取食選擇初期與杜鵑花葉形、葉色、葉片維管束埋深、葉正面茸毛密度和蠟質(zhì)含量等物理性狀無(wú)顯著相關(guān)性，僅與葉背茸毛密度呈一定正相關(guān)性，其回歸方程為y= 9.809x+ 6.231，相關(guān)系數(shù)R為0.549，P< 0.001(表3)。在取食選擇后期(72 h)，其蟲口數(shù)與葉片長(zhǎng)寬比、蠟質(zhì)含量、葉正面茸毛密度無(wú)顯著相關(guān)性，與葉面積、葉厚、葉綠素含量、維管束埋深、葉片背面茸毛密度成顯著正相關(guān)(其回歸方程分別為y= 2.015x+ 6.379，R= 0.648，P< 0.001；y= 0.519x-0.204，R= 0.486，P=0.001；y= 16.814x+ 2.536，R= 0.507，P= 0.002)；y= 32.956x-2.863，R= 0.589，P< 0.001)；y= 9.809x+ 6.347，R= 0.506，P= 0.001)(表3)。

為了得知取食選擇后期杜鵑冠網(wǎng)蝽取食選擇受杜鵑花葉片物理性狀影響的大小，將取食選擇基本穩(wěn)定后的蟲口數(shù)(Y)與杜鵑花葉片有相關(guān)性的5個(gè)物理性狀(包括葉厚度(X1)、葉片面積(X2)、維管束埋深(X3)、葉背面茸毛密度(X4)以及葉綠素含量

表3 杜鵑花葉片物理性狀與杜鵑冠網(wǎng)蝽取食偏好性的相關(guān)性分析

(X5))進(jìn)行多元逐步回歸。得到回歸方程為：

Y=-10.465 + 8.643X4+ 20.114X5+0.828X2(R2= 0.702，P< 0.001)

通徑系數(shù)分別為P葉背面茸毛密度→Y= 0.501，P葉綠素含量→Y= 0.610，P葉片面積→Y= 0.251。

結(jié)果表明，在葉片的這些物理性狀中，杜鵑冠網(wǎng)蝽后期取食偏好性受杜鵑花葉片厚度、葉片維管束埋深的影響相對(duì)較小，進(jìn)行多元回歸被系統(tǒng)略去；葉片面積對(duì)杜鵑冠網(wǎng)蝽的后期取食有正向影響，但是影響較小；而受杜鵑花葉片葉綠素含量、葉背面茸毛密度的影響較大，其中葉綠素含量帶來(lái)的影響最大。因此，杜鵑花葉色深淺(葉綠素含量)和葉背面茸毛密度是杜鵑花抗蟲品種選育的重要考慮因素。

3 討 論

植物葉片形態(tài)是植食性昆蟲取食的第一道屏障[18]。本研究結(jié)果表明杜鵑花葉片面積、葉厚度、葉長(zhǎng)寬比對(duì)杜鵑冠網(wǎng)蝽取食選擇初期無(wú)顯著影響，但葉厚度與葉面積對(duì)杜鵑冠網(wǎng)蝽后期取食選擇有一定影響。有研究表明，日蛾喜好在甸杜大葉片上產(chǎn)卵[19]，西花薊馬在較厚的葡萄葉片上更多[20]，這與本研究結(jié)果相似。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，杜鵑冠網(wǎng)蝽在取食選擇初期(12 h)與寄主葉片葉綠素含量無(wú)明顯相關(guān)性，但在取食選擇后期(48～72 h)逐漸向葉綠素含量較高的品種轉(zhuǎn)移。杜鵑冠網(wǎng)蝽取食選擇后期，在杜鵑花葉片若干物理因子中，葉綠素含量對(duì)其寄主選擇影響最大。葉綠素含量決定了葉片顏色，植食性昆蟲對(duì)寄主植物葉片顏色深淺不同表現(xiàn)出不同的趨性[21]，杜鵑冠網(wǎng)蝽在取食初期饑餓狀態(tài)下饑不擇食，對(duì)顏色并不表現(xiàn)出明顯的趨性，在后期隨著饑餓感消失，則偏向葉色更深的品種，這與其喜好在顏色較深的老葉上而非葉色較淺的新葉上取食相符合。有人研究發(fā)現(xiàn)寄主植物葉色越濃綠對(duì)美洲斑潛蠅的吸引越大[22]，這個(gè)結(jié)果與本研究結(jié)果相似。

植物體表的蠟質(zhì)層是植物體與外界的第一道屏障[23]，在一定程度上能夠抑制植食性昆蟲的取食行為[24]。但本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，杜鵑冠網(wǎng)蝽的取食選擇與杜鵑花葉片蠟質(zhì)含量無(wú)明顯相關(guān)性，這與前人的一些研究結(jié)果不同，其不同可能與昆蟲種類有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)中觀察到杜鵑冠網(wǎng)蝽常集中于葉片背面主脈周圍，這與其在取食后期更喜歡維管束埋深較深的品種相符合，這也與懸鈴木方翅網(wǎng)蝽喜好在葉背面的葉脈交叉處或葉脈的兩側(cè)產(chǎn)卵[25]相似。何菁等[15]指出，煙粉虱在發(fā)現(xiàn)寄主植物(不同品種辣椒)后還會(huì)進(jìn)一步對(duì)寄主品種進(jìn)行選擇，可能有利于若蟲成活的葉片維管束埋深是其進(jìn)一步選擇的最重要依據(jù)。本研究所選杜鵑冠網(wǎng)蝽成蟲多為產(chǎn)卵盛期的雌蟲，其取食選擇后期更偏好維管束埋深更深的寄主可能也與煙粉虱對(duì)辣椒品種選擇有相似的原因。但也有研究發(fā)現(xiàn)黃瓜蚜蟲的抗蟲性與葉片維管束埋深呈顯著正相關(guān)[26]，這個(gè)結(jié)果與本研究結(jié)果不同。

植物葉片表面的茸毛在一定程度上影響植食性昆蟲的取食行為[10,14,16]。本研究發(fā)現(xiàn)，杜鵑冠網(wǎng)蝽在取食選擇初期(12 h)和取食選擇后期(48～72 h)葉背茸毛密度與成蟲量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。分析原因可能是經(jīng)過饑餓處理的杜鵑冠網(wǎng)蝽，在饑餓狀態(tài)下，更偏向于快速找到食物并快速附著于其上進(jìn)行取食，杜鵑花葉背面茸毛越多越利于杜鵑冠網(wǎng)蝽快速附著進(jìn)而快速取食。在取食選擇后期(48～72 h)，杜鵑冠網(wǎng)蝽依舊選擇茸毛較多的葉片背面，其原因可能是葉片背面更安全，茸毛多利于附著。在自然狀態(tài)下觀察杜鵑冠網(wǎng)蝽，也不難發(fā)現(xiàn)杜鵑冠網(wǎng)蝽大多數(shù)都是聚集在葉片背面。但有研究發(fā)現(xiàn)西花薊馬[20]、南美斑潛蠅[27]的取食選擇與寄主葉茸毛密度無(wú)顯著相關(guān)性。這些結(jié)果的不同可能與昆蟲的種類、寄主差異等因素有關(guān)。

4 結(jié) 論

杜鵑冠網(wǎng)蝽對(duì)8種不同品種杜鵑花的取食偏好性不同；在取食選擇初期，其取食偏好性僅與杜鵑花葉背面茸毛密度成顯著正相關(guān) (P<0.05)，與其他物理性狀無(wú)顯著相關(guān)性；在取食選擇后期，其取食偏好性與杜鵑花葉葉綠素含量、背面茸毛密度、葉面積成顯著正相關(guān)(P<0.05)，與葉片蠟質(zhì)含量、葉長(zhǎng)寬比、葉厚度、維管束埋深和葉正面茸毛密度無(wú)顯著相關(guān)性。總體來(lái)看，杜鵑花葉片背面茸毛密度對(duì)杜鵑冠網(wǎng)蝽初期和后期的取食選擇均有影響，而葉綠素含量對(duì)其后期的取食選擇影響最大。因此，就杜鵑花抗蟲(杜鵑冠網(wǎng)蝽)的品種利用和選育上，要充分考慮其主要的物理影響因子——葉色(葉綠素含量)和葉片背面茸毛密度。