王 莉, 程明明, 傅云梅, 方云洪, 魏志堂, 成祿艷, 雷 雙,丁莉莉, 于士將, 叢 林, 冉 春
(西南大學(xué)柑桔研究所, 重慶 400712)
巴氏新小綏螨Neoseiulusbarkeri隸屬于蛛形綱(Arachnida)蜱螨亞綱(Acari)寄螨總目(Paratiformes)中氣門目(Mesostigmata)植綏螨科(Phytoseiidae)。巴氏新小綏螨分布較為廣泛,在亞洲、美洲、澳洲和歐洲等均有發(fā)現(xiàn)(Momen, 1995; Moraesetal., 2004),在我國主要分布在江西、湖南、廣東、福建、云南、河北等地(吳偉南等, 2009)。該螨常棲息于柑橘、番木瓜、黃花蒿等植物上和貯藏品中,捕食葉螨、癭螨、薊馬、粉虱和植物線蟲等小型有害生物(Nomikouetal., 2001; Messelinketal., 2006; Yangetal., 2020)。巴氏新小綏螨因其發(fā)育歷期短、產(chǎn)卵量高、擴(kuò)散能力強(qiáng)、自然死亡率低等優(yōu)點,被認(rèn)為是良好的生物防治天敵之一(Bonde, 1989),也是目前中國推廣應(yīng)用面積最大的捕食螨之一(徐學(xué)農(nóng)等, 2013a)。
雖然巴氏新小綏螨被廣泛應(yīng)用于柑橘多種害螨的防治,但作為常綠果樹,柑橘有害生物種類較多,發(fā)生時間不同,因此,化學(xué)防治仍然是生產(chǎn)上最主要的防控措施。盡管化學(xué)農(nóng)藥可快速降低蟲(螨)口基數(shù),但其負(fù)面作用也不容忽視。尤其是有機(jī)磷和菊酯等廣譜性殺蟲劑對捕食螨等天敵毒性作用極大,嚴(yán)重影響其種群數(shù)量,顯著降低控害效果(Bostanian and Akalach, 2006; Van Leeuwenetal., 2010; 徐學(xué)農(nóng)等, 2013b)。為更好地發(fā)揮生物防治效果,目前,世界各國先后開展了針對廣譜性殺蟲劑的捕食螨抗性品系選育工作,從而協(xié)調(diào)化學(xué)防治與生物防治的矛盾(黃明度等, 1987; Satoetal., 2001; Augeretal., 2005)。
毒死蜱具有廣譜、高效等優(yōu)點,被廣泛運用于蔬菜、果樹等經(jīng)濟(jì)作物上多種害蟲的防治,但該藥劑也顯示出對多種捕食性天敵的毒害作用(Limaetal., 2013; Pozzebonetal., 2015)。為解決該問題,許多學(xué)者篩選出了多種捕食螨毒死蜱抗性品系(Bonafosetal., 2007; Tirelloetal., 2012; Zhaoetal., 2013),但在巴氏新小綏螨中尚未見報道。鑒于此,本研究在篩選獲得巴氏新小綏螨毒死蜱抗性品系的基礎(chǔ)上,組建實驗種群生命表比較了敏感品系和抗性品系在不同溫度條件下的適合度差異,進(jìn)一步測定其捕食功能反應(yīng),旨在評估抗性產(chǎn)生對巴氏新小綏螨生物學(xué)特性的影響,為抗藥性巴氏新小綏螨室內(nèi)飼養(yǎng)和田間應(yīng)用提供理論依據(jù)。
1.1.1供試螨源:巴氏新小綏螨敏感品系(S)以取食麥麩的橢圓食粉螨Aleuroglyphusovatus為獵物,于2010年飼養(yǎng)至今,期間未接觸任何藥劑,用作相對敏感品系。柑橘全爪螨Panonychuscitri自2008年在溫度25±1℃,相對濕度75%±5%,光周期14L∶10D條件下未接觸藥劑飼養(yǎng)(冉春等, 2013)至今,用作敏感品系。
1.1.2柑橘葉片:采自室內(nèi)播種栽培未噴施過藥劑的尤力克檸檬(Eureka lemon)葉片。
1.1.3藥劑及主要儀器:48%毒死蜱(chlorpyrifos)乳油,購自美國陶氏益農(nóng)公司(生產(chǎn)日期及批號:2016042602);高壓蒸汽滅菌鍋(MLS-3781L-PC),購自日本松下健康醫(yī)療器械株式會社;體視顯微鏡(ZSA0745),購自重慶市奧特光學(xué)儀器公司;人工智能培養(yǎng)箱(I-30BLL),購自美國Percival公司;Potter噴霧塔(Burkard),購自英國Burkard Scientific公司。
參見楊娟生等(2020)的毒力測定方法,在巴氏新小綏螨雌成螨死亡率20%~80%范圍內(nèi)將毒死蜱稀釋為5個濃度梯度(240, 120, 60, 30和15 mg/L),用Potter噴霧塔,在2 MPa的壓力下將1 mL供試藥劑均勻噴灑于六孔凹槽(凹槽直徑×深度=15 mm×2.2 mm)有機(jī)玻璃板(長×寬×高=78 mm×58 mm×5 mm),使其形成一層均勻的藥膜。同時,將蓋玻片浸泡于對應(yīng)藥劑30 s后取出,與玻璃板一同放入通風(fēng)櫥自然晾干。在每個凹槽中接入20~30頭橢圓食粉螨幼螨和若螨,再接入5頭2~3日齡巴氏新小綏螨雌成螨,蓋上蓋玻片,隨后用濕毛筆在蓋玻片周圍涂上清水,以防止試螨逃逸。將其置于人工培養(yǎng)箱中飼養(yǎng),24 h后在體視顯微鏡下檢查巴氏新小綏螨雌成螨死亡數(shù)。用毛筆輕觸螨體,爬行距離不足一個螨體長者視為死亡。以清水作為對照,且對照組死亡率在10%以下視為有效測定,計算其死亡率和校正死亡率。每個處理90頭,重復(fù)4次。
參見Cong等(2016)捕食螨抗性篩選方法。在實驗室內(nèi)采用麥麩-橢圓食粉螨-捕食螨體系大規(guī)模飼養(yǎng)繁殖。在1 L麥麩中噴灑150 mL的毒死蜱,用藥劑處理后的麥麩飼喂橢圓食粉螨,待其粉螨種群增長后,用更高劑量重復(fù)選擇。用Potter噴霧塔,將1 mL濃度為LC50的毒死蜱藥劑噴到巴氏新小綏螨敏感品系雌成螨上,24 h后將存活的雌成螨轉(zhuǎn)移到經(jīng)藥劑篩選后的粉螨中,當(dāng)巴氏新小綏螨種群數(shù)量增加到轉(zhuǎn)移數(shù)量的8~10倍時,再次進(jìn)行毒力測定,并根據(jù)測定結(jié)果重新設(shè)定LC50劑量作為選擇壓力,重復(fù)篩選。
分別挑取足量處于產(chǎn)卵期的巴氏新小綏螨敏感品系和抗性品系雌成螨于六孔凹槽玻璃板中,2 h后,隨機(jī)挑取單個卵于另一新六孔凹槽玻璃板中進(jìn)行單頭飼養(yǎng),分別放置于不同溫度環(huán)境下(15, 20, 25, 30和35℃)。每個處理20~25粒卵,重復(fù)3次。每12 h觀察一次,待巴氏新小綏螨卵孵化后,每日定時定量向凹槽內(nèi)補充橢圓食粉螨;當(dāng)其進(jìn)一步蛻皮為雌成螨時,挑入同一品系雄成螨進(jìn)行配對飼養(yǎng),記錄雌成螨存活、發(fā)育、繁殖等情況,直至其自然死亡為止。同時,將其單日所產(chǎn)的卵挑出,單獨飼養(yǎng)至成螨,計算每雌所產(chǎn)子代的雌性比例。實驗種群生命表參數(shù)的計算參照Birch(1948)和Howe(1953)的方法。相對適合度(Rf)的計算參見陳朗杰等(2015)和Chen等(2017)的方法,Rf=R0(R)/R0(S),式中R和S分別指抗性品系和敏感品系。
參照McMurtry和Scriven(1964)的方法,在每個凹槽中分別放入直徑為0.7 cm的圓形柑橘葉片,隨后依次接入3, 6, 9, 12, 15和18頭柑橘全爪螨(卵或雌成螨),再各放入1頭饑餓24 h的敏感或抗性品系的巴氏新小綏螨成螨,分別置于15, 20, 25, 30和35℃的人工氣候培養(yǎng)箱內(nèi)24 h,觀察巴氏新小綏螨在不同溫度條件下的捕食情況。每個獵物密度為一個處理,每個凹槽為一個重復(fù),每個處理重復(fù)10次。實驗數(shù)據(jù)用Holling Ⅱ型功能反應(yīng)進(jìn)行擬合(Holling, 1959),計算公式:Na=aTN/(1+aThN),式中:Na為被捕食獵物數(shù)量;a為瞬時攻擊率;T為試驗總時間;N為獵物密度,即初始接入獵物密度;Th為捕食者處理1頭獵物所用的時間。將公式取倒數(shù)變形1/Na=1/aTN+Th/T,用最小二乘法求得參數(shù)a和Th,用a/Th值來評價巴氏新小綏螨的捕食能力(吳坤君等, 2004),本實驗中T=1 d。
校正死亡率參考Abbott(1925)公式計算。應(yīng)用Excel 2016軟件計算毒力回歸方程、半致死濃度LC50及其95%置信度等參數(shù)。利用SPSS 20.0軟件單因素方差分析(one-way ANOVA)和Duncan氏新復(fù)極差法對不同溫度條件下抗性品系和敏感品系發(fā)育歷期、壽命和繁殖力等參數(shù)總體進(jìn)行差異顯著性分析。
由表1可知,經(jīng)21代篩選后,獲得抗性倍數(shù)為34.77倍的巴氏新小綏螨毒死蜱中抗品系,其LC50水平由44.41 mg/L提高至1 544.02 mg/L。
表1 巴氏新小綏螨對毒死蜱的抗性選育Table 1 Resistance selection of Neoseiulus barkeri against chlorpyrifos
整體而言,巴氏新小綏螨發(fā)育歷期與抗性獲得無關(guān),而與溫度呈負(fù)相關(guān)(表2)。在15~30℃條件下,兩個品系的巴氏新小綏螨各階段發(fā)育歷期隨溫度升高而縮短;在30℃條件下,二者世代歷期均最短,分別為6.62±0.23和6.53±0.13 d;在35℃條件下,其發(fā)育歷期均有不同程度的延長;當(dāng)溫度處于15℃時,敏感品系和抗性品系均不能產(chǎn)卵,不能完成整個世代歷期。
表2 巴氏新小綏螨毒死蜱敏感品系和抗性品系在不同溫度下的發(fā)育歷期Table 2 Developmental duration of the chlorpyrifos-susceptible and resistant strainsof Neoseiulus barkeri at different temperatures
圖1表明,巴氏新小綏螨毒死蜱敏感品系和抗性品系雌成螨特定年齡存活率(lx)和生殖力(mx)均受溫度影響,且規(guī)律基本一致。即隨溫度升高,其存活率下降,平均壽命縮短,產(chǎn)卵期更集中,產(chǎn)卵高峰更明顯。在20, 25, 30和35℃時,敏感品系第一次產(chǎn)卵分別發(fā)生在第11, 7, 6和7天,每日單雌產(chǎn)卵量分別在第19, 14, 10和9天達(dá)到峰值, 分別為0.32, 1.61, 1.85和1.11粒??剐云废档谝淮萎a(chǎn)卵分別發(fā)生在第12, 8, 6和7天,每日單雌產(chǎn)卵量分別在第17, 14, 9和11天達(dá)到峰值,分別為0.27, 1.58, 1.86和1.26粒。
圖1 不同溫度下巴氏新小綏螨毒死蜱敏感品系和抗性品系特定年齡存活率(lx)和特定年齡生殖力(mx)Fig. 1 Age-specific survival rate (lx) and age-specific fecundity (mx) of the chlorpyrifos-susceptible and resistant strainsof Neoseiulus barkeri at different temperatures
巴氏新小綏螨毒死蜱敏感品系和抗性品系的生殖生命力除子代雌性比例外均受溫度影響(表3)。在15℃條件下,抗性品系的雌成螨壽命顯著短于敏感品系(P<0.05)。在25℃條件下,敏感品系和抗性品系的產(chǎn)卵期均最長,分別為24.82±1.50和21.34±1.26 d,敏感品系和抗性品系間有顯著性差異(P<0.05)。同時,該溫度條件下,敏感品系和抗性品系的單雌產(chǎn)卵量也最高,分別為41.64±1.04和38.80±0.93粒/雌,敏感品系和抗性品系間存在顯著性差異(P<0.05)。其次在30℃條件下時,敏感品系和抗性品系間的單雌產(chǎn)卵量也存在顯著性差異(P<0.05),分別為32.89±0.74和30.90±0.74粒/雌。在實驗溫度范圍內(nèi),抗性品系的每日單雌產(chǎn)卵量和子代雌性比例與敏感品系相比無顯著差異(P>0.05)。
表3 毒死蜱抗性獲得對巴氏新小綏螨的壽命及繁殖特性的影響Table 3 Effects of the acquired chlorpyrifos resistance on the longevity and fecundity characteristics of Neoseiulus barkeri
由表4可知,在20~35℃范圍內(nèi),抗性品系的內(nèi)稟增長率(rm)、周限增長率(λ)、平均世代周期(T)及種群倍增時間(Dt)與敏感品系均無顯著性差異(P>0.05)(表4)。抗性品系的凈增殖率(R0)僅在25℃條件下時顯著低于敏感品系(P<0.05)。此外,在25和30℃條件下,巴氏新小綏螨抗性品系的相對適合度略小于1,分別為0.930和0.964;而在20和35℃時抗性品系的相對適合度則略高于敏感品系。
表4 毒死蜱抗性獲得對巴氏新小綏螨生命表參數(shù)及相對適合度的影響Table 4 Effects of the acquired chlorpyrifos resistance on the life table parameters and relative fitness of Neoseiulus barkeri
由表5和6可知,巴氏新小綏螨毒死蜱敏感品系和抗性品系的捕食功能反應(yīng)均受溫度影響。在15~30℃,巴氏新小綏螨敏感品系對柑橘全爪螨卵和雌成螨的瞬時攻擊率、捕食能力、最大日捕食量均隨溫度的升高而增大,處理時間則隨溫度升高而縮短。在30℃時,巴氏新小綏螨敏感品系對柑橘全爪螨卵和雌成螨的瞬時攻擊率分別為0.86和0.72;最大日捕食量分別為156.25粒和23.10頭。抗性品系的結(jié)果與之相似,在30℃時,抗性品系對柑橘全爪螨卵和雌成螨的瞬時攻擊率分別為0.87和0.69;最大日捕食量分別為140.85粒和22.32頭。
表5 巴氏新小綏螨毒死蜱敏感品系和抗性品系對柑橘全爪螨卵的捕食功能反應(yīng)Table 5 Predation functional response of the chlorpyrifos-susceptible and resistant strainsof Neoseiulus barkeri to Panonychus citri eggs
表6 巴氏新小綏螨毒死蜱敏感品系和抗性品系對柑橘全爪螨雌成螨的捕食功能反應(yīng)Table 6 Predation functional response of the chlorpyrifos-susceptible and resistant strains of Neoseiulus barkerito adult females of Panonychus citri
早在20世紀(jì)70年代,就有學(xué)者對捕食螨進(jìn)行田間抗性監(jiān)測。Croft等(1976)發(fā)現(xiàn)田間偽新小綏螨Neoseiulusfallacis種群對有機(jī)磷類殺蟲劑產(chǎn)生抗性,該螨對谷硫磷和二嗪磷的抗性倍數(shù)水平分別達(dá)到75和120倍。Duso等(1992)報道了從果園收集的安德森鈍綏螨Amblyseiusandersoni種群對對硫磷、谷硫磷和西維因抗性水平較高。Bonafos等(2007)也發(fā)現(xiàn)葡萄園里的兩種捕食螨梨盲走螨Typhlodromuspyri和安德森鈍綏螨對毒死蜱、溴氰菊酯和高效氯氟氰菊酯均產(chǎn)生了中等至高水平的抗性。Tirello等(2012)報道從果園收集的Kampimodromusaberrans種群對毒死蜱產(chǎn)生了高水平抗性。在對中國南方地區(qū)田間的長毛新小綏螨N.longispinosus進(jìn)行抗性監(jiān)測時發(fā)現(xiàn),該螨對毒死蜱、甲氰菊酯和阿維菌素的抗性倍數(shù)分別為379.98, 865.00和31.60倍(Zhaoetal., 2013)。這說明田間捕食螨種群對不同種類殺蟲劑易產(chǎn)生高水平抗性,是獲得捕食螨抗性品系的重要途徑。
除從長期施藥的農(nóng)作物生態(tài)系統(tǒng)中采集抗性捕食螨外,室內(nèi)用藥劑持續(xù)篩選是獲得抗藥性品系捕食螨的另一種途徑。其中,針對有機(jī)磷類殺蟲劑進(jìn)行抗性選育的報道較多,例如:黃明度等(1987)在室內(nèi)經(jīng)過33次抗性篩選,選育出抗性倍數(shù)為18.9倍的尼氏真綏螨A.nicholsi抗亞胺硫磷品系;柯勵生等(1990)利用樂果對擬長毛新小綏螨N.pseudolongispinosus篩選后,其抗性較原來提高了10.02倍;Sato等(2001)則在室內(nèi)選育出了奧氏新小綏螨N.womersleyi抗殺撲磷品系,通過葉碟法和玻璃管藥膜法測定其抗性倍數(shù)分別為181和303倍。本研究通過室內(nèi)毒死蜱21代持續(xù)篩選,獲得了抗性倍數(shù)為34.77倍的巴氏新小綏螨中抗品系(表1),該品系對毒死蜱的抗性水平呈緩慢上升趨勢,若需田間推廣巴氏新小綏螨抗性品系,還需毒死蜱進(jìn)一步篩選,獲得抗性倍數(shù)更高的新品系,進(jìn)而達(dá)到更好的防治效果。
抗性的產(chǎn)生往往會導(dǎo)致昆蟲(螨)生物學(xué)特性變化。一般來說,昆蟲(螨)抗藥性的上升,會導(dǎo)致其適合度下降,即抗性個體常表現(xiàn)出發(fā)育歷期延長、存活率和生殖力降低等現(xiàn)象,從而抑制其抗性的發(fā)展(Miyo and Oguma, 2002; Kliot and Ghanim, 2012)。例如,二斑葉螨Tetranychusurticae抗密滅汀品系與敏感品系相比,各螨態(tài)發(fā)育歷期有所延長,后代雄性比例升高,繁殖力和相對適合度均有所下降,相對適合度下降為0.637,表現(xiàn)出適合度缺陷(Nicastroetal., 2011)。同樣,付步禮等(2017)研究發(fā)現(xiàn),對乙基多殺菌素產(chǎn)生中等抗性的黃胸薊馬Thripshawaiiensis種群,其成螨壽命顯著縮短,各螨態(tài)發(fā)育歷期顯著延長,繁殖力顯著下降,種群增長受到抑制,存在適合度代價(Rf=0.886)。但對于天敵而言,若抗性產(chǎn)生后對其產(chǎn)卵量和壽命等生物學(xué)特性無顯著影響,或產(chǎn)生積極影響更將有利于該天敵在害蟲綜合治理(integrated pest management, IPM)中發(fā)揮積極作用(Fournieretal., 1988; Fitzgerald and Solomon, 2000)。如Fournier等(1988)發(fā)現(xiàn),對殺撲磷產(chǎn)生抗性的智利小植綏螨Phytoseiuluspersimilis的適合度就沒有發(fā)生顯著變化。同樣,劉雨芳和Miyata(2007)研究發(fā)現(xiàn),在獲得殺撲磷抗性后,奧氏新小綏螨的各發(fā)育歷期、產(chǎn)卵期、每雌日產(chǎn)卵量、總產(chǎn)卵量、卵孵化率及雌雄成螨性比等,在殺撲磷抗性品系與敏感品系之間無顯著差異。另有研究發(fā)現(xiàn),抗阿維菌素的胡瓜新小綏螨N.cucumeris品系則表現(xiàn)出適合度優(yōu)勢(Rf=1.14),雖然抗性獲得導(dǎo)致其發(fā)育歷期和壽命明顯縮短,但其平均產(chǎn)卵量卻顯著高于敏感品系,此外,抗性品系的凈繁殖率(R0)、內(nèi)稟增長率(rm)和周限增長率(λ)也略高于敏感品系(Chenetal., 2017)。在昆蟲中也觀察到類似的現(xiàn)象。如對擬除蟲菊酯和有機(jī)磷藥劑產(chǎn)生抗性的天敵昆蟲綠草蛉Chrysoperlacarnae也表現(xiàn)出適合度優(yōu)勢,其內(nèi)稟增長率(rm)、產(chǎn)卵量及種群倍增時間(Dt)等均顯著高于敏感品系(Pathanetal., 2010)。Mansoor等(2013)同樣報道了有關(guān)抗性綠草蛉適合度變化的情況,對阿維菌素苯甲酸鹽產(chǎn)生318倍的綠草蛉抗性品系也存在適合度優(yōu)勢(Rf=1.49),其成蟲的羽化率、繁殖力和卵孵化率均顯著提高。本實驗中,對抗性品系和敏感品系在不同溫度條件下的生命歷期及繁殖力等進(jìn)行了詳細(xì)對比,發(fā)現(xiàn)巴氏新小綏螨毒死蜱抗性品系各螨態(tài)發(fā)育歷期、子代雌性比例、每日單雌產(chǎn)卵量、內(nèi)稟增長率(rm)、周限增長率(λ)和平均世代周期(T)等參數(shù)較敏感品系無顯著差異(P>0.05)(表2和3)。在25和30℃條件下時,抗性品系的相對適合度較敏感品系略有下降,分別為0.930和0.964;而在20和35℃時,相對適合度較敏感品系略有上升,分別為1.049和1.004(表4)。整體而言,巴氏新小綏螨毒死蜱抗性的獲得沒有顯著影響其生長發(fā)育。
捕食性昆蟲(螨)抗性的獲得是否會影響其對獵物的捕食能力,目前相關(guān)的報道較少。周浩楠等(2020)報道了不同溫度條件下(16, 20, 24, 28和32℃)等鉗蠊螨Blattisociusdentriticus聯(lián)苯肼酯抗性品系對柑橘全爪螨卵和雌成螨的捕食功能反應(yīng)。結(jié)果表明,抗性獲得后對其捕食量和捕食功能反應(yīng)影響不大。同樣,巴氏新小綏螨在獲得甲氰菊酯抗性后,每頭總捕食量未發(fā)生顯著變化(侯棟元等, 2020)。而金劍雪等(2012)則報道了七星瓢蟲Coccinellaseptempunctata吡蟲啉抗性獲得后,不同蟲態(tài)的捕食量均有所下降,削弱了其對獵物豆蚜Aphiscraccivora的控制作用。但也有研究發(fā)現(xiàn),對擬除蟲菊酯和有機(jī)磷藥劑產(chǎn)生抗性的綠草蛉,其捕食能力則顯著提高(Pathanetal., 2010)。本研究應(yīng)用捕食功能反應(yīng)系統(tǒng)比較了不同溫度下巴氏新小綏螨敏感品系和抗性品系對柑橘全爪螨卵和雌成螨的捕食量(表5和6),研究結(jié)果與周浩楠等(2020)報道的結(jié)果相一致,巴氏新小綏螨毒死蜱抗性獲得后并未影響其對柑橘全爪螨(卵和雌成螨)的捕食能力。這說明巴氏新小綏螨毒死蜱抗性品系具有投入田間應(yīng)用的潛力和價值。