遼寧省發(fā)現(xiàn)入侵性草地貪夜蛾

張 丹，董前進(jìn)，霍梁霄，寧素芳，趙 倩，張萬民，屈麗莉，孟 威，周金成，董 輝

（1. 遼寧省農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，沈陽110001；2. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，沈陽110161）

草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda）原產(chǎn)于美洲，屬鱗翅目夜蛾科灰翅夜蛾屬，是一種兼具多食性和遷飛性的重大害蟲[1-2]。該物種存在玉米型和水稻型兩種生態(tài)亞型，分別以玉米和水稻為其主要寄主植物[2]。這兩種亞型在形態(tài)上無法區(qū)分，但兩種亞型在Z 染色體上編碼的磷酸丙糖基因（Tpi）存在10 個堿基位點差異，是區(qū)分兩種亞型的重要依據(jù)[3]。在北美地區(qū)，該蟲可從墨西哥沿岸長途遷徙達(dá)兩千公里，最遠(yuǎn)可到達(dá)加拿大南部地區(qū)。草地貪夜蛾最早于2016年被發(fā)現(xiàn)入侵非洲的尼日利亞，不到2年便擴散至散哈拉沙漠以南的全部44個非洲國家。2018 年5 月，印度的卡納塔克邦州首次發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾，也門也于7 月發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾入侵。截至2020 年，草地貪夜蛾已先后入侵孟加拉、斯里蘭卡、緬甸、泰國、老撾、越南、韓國、日本等多個亞洲國家[4-6]。2019 年1 月，我國云南省江城縣首次發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾入侵，此后該蟲隨我國西南季風(fēng)迅速北上遷移擴散，至2019年10月便已入侵至我國20余個省份，最遠(yuǎn)已擴散至河北、山東等省份，迫近我國東北糧食主產(chǎn)區(qū)[7]。東北地區(qū)玉米種植面積和產(chǎn)量均占全國2/3 以上，需高度防范草地貪夜蛾入侵及為害。我國自華南至東北地區(qū)均為典型的季風(fēng)氣候，是多種遷飛性害蟲的自然遷飛場[2,7-8]，有利于草地貪夜蛾北遷擴散。隨著草地貪夜蛾在我國華南地區(qū)定殖并周年繁殖，形成越冬及北遷擴散蟲源地，2020年該蟲遷飛時間已明顯提前[7]。遼寧省是東北地區(qū)的“門戶”，其中遼東半島沿線地區(qū)是黏蟲（Mythimna separata）、甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）、白背飛虱（Sogatella furcifera）等本土遷飛性害蟲的重要跨海遷飛通道[8]。因此，加強對遼東半島地區(qū)的草地貪夜蛾監(jiān)測可為東北糧食主產(chǎn)區(qū)提供早期預(yù)警，對保障東北地區(qū)秋糧生產(chǎn)安全具有重要意義。

為加強對草地貪夜蛾的監(jiān)測預(yù)警，遼寧省各級農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門已預(yù)先在遼東灣及遼西走廊等地大量布設(shè)草地貪夜蛾性誘捕器，對草地貪夜蛾展開嚴(yán)密監(jiān)測。2020年8月10日于遼寧省東港市椅圈鎮(zhèn)和北井子鎮(zhèn)首先發(fā)現(xiàn)疑似草地貪夜蛾雄蛾。至2020年10月24日，遼寧省共6個地級市（丹東市、大連市、沈陽市、葫蘆島市、朝陽市和盤錦市）共11個縣級行政區(qū)41個鄉(xiāng)鎮(zhèn)累計發(fā)現(xiàn)雄蛾551頭。本研究利用形態(tài)學(xué)和分子檢測方法對雄蛾展開鑒定，并初步分析草地貪夜蛾首次入侵遼寧地區(qū)的遷入動態(tài)，研究結(jié)果將為東北地區(qū)草地貪夜蛾的監(jiān)測預(yù)警提供第一手資料，為防范草地貪夜蛾為害、保障東北秋糧生產(chǎn)安全提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

以遼寧省丹東市東港市椅圈鎮(zhèn)性誘捕器捕獲的3頭雄蛾為例，作為形態(tài)和分子鑒定供試材料。

1.2 方法

1.2.1 形態(tài)鑒定 將捕獲雄蛾冷凍殺死后整姿，于體式解剖鏡（Zeiss SV6, Germany）下對其背面觀拍照，觀察其形態(tài)特征并與文獻(xiàn)[9]中草地貪夜蛾特征比對。

1.2.2 分子鑒定 剖取單頭草地貪夜蛾雄蛾腹部置于2mL 離心管內(nèi)用于提取其DNA 樣品。供試雄蛾樣品加入100μL 5% 的Chelex-100（Bio-Rad, USA）研磨，加入4μL 蛋白酶K 后，于55℃水浴60min，而后轉(zhuǎn)入99℃水浴10min，1.5×104r·min-1離心10min，取上清液使用NanoDrop ND-2000（Thomas Scientific, USA）測定樣品DNA 濃度后置于4℃貯藏，作為PCR擴增模板。

分別對COI 和Tpi基因片段進(jìn)行擴增，引物序列見表1[3,10]。PCR 反應(yīng)體系：2μLDNA 模板，25μL Es Taq Matermix（Promega, USA），上下游引物各1μL，ddH2O 21μL。PCR 擴增程序：94℃預(yù)變性3min；94℃變性30s 后55℃退火，72℃延伸30s共循環(huán)40次；最后以72℃延伸10min。

表1 CO I 和Tpi基因擴增引物序列Table 1 Primers of CO I and Tpi genes

PCR 擴增產(chǎn)物經(jīng)1% 瓊脂糖凝膠電泳檢測其與目的片段長度是否一致，切膠回收的PCR 產(chǎn)物送生工生物工程（上海）股份有限公司測序。

樣品COI基因測序結(jié)果剔除冗余和低質(zhì)量序列后，與NCBI數(shù)據(jù)庫（www.ncbi.nlm.nih.gov）已報道的草地貪夜蛾COI序列和灰翅夜蛾屬代表性種類COI序列比對，以棉鈴蟲（Helicoverpa armigera）的COI序列為外群，使用MEGA 7.0采用NJ法進(jìn)行進(jìn)化樹分析。樣品Tpi擴增產(chǎn)物序列分別與草地貪夜蛾玉米型和水稻型Tpi序列特異性突變位點進(jìn)行比對，鑒定所捕獲雄蛾生態(tài)型。

1.2.3 草地貪夜蛾發(fā)生動態(tài)調(diào)查 將各地捕獲的草地貪夜蛾捕獲時間、蟲量和發(fā)現(xiàn)地點等信息匯總后整理，考察草地貪夜蛾初次入侵遼寧期間的發(fā)生動態(tài)。

2 結(jié)果與分析

2.1 誘捕雄蛾形態(tài)特征

經(jīng)形態(tài)學(xué)鑒定發(fā)現(xiàn)，雄蛾體長15～20mm，前翅翅展32～40mm。前翅為灰棕色，翅頂角向內(nèi)各具1 白斑，翅中近前緣處具環(huán)形紋，環(huán)形紋后側(cè)淺黃色，翅前緣至中室間各具1腎形紋，腎形紋前后各有1黃褐色斑點，腎形紋內(nèi)側(cè)各具1白色楔形紋與環(huán)形紋相連。前翅合攏時左右翅頂角白斑與白色亞緣線相連，外緣線黃褐色，緣毛黑褐色，外緣線與亞緣線翅脈間有“T”型黑色斑點，前翅肩角處有黑色內(nèi)凹線條，近頂角處有4 個黃色斑點（圖1）。誘捕雄蛾與草地貪夜蛾典型特征相符。

圖1 雄蛾背面觀Figure 1 The dorsal view of male moth

2.2 分子鑒定

供試樣品DNA 模板經(jīng)COI 和Tpi引物擴增后，產(chǎn)物經(jīng)1% 瓊脂糖凝膠電泳分別得到約600bp 的COI 擴增產(chǎn)物條帶和約400 bp的Tpi擴增產(chǎn)物條帶，均與預(yù)期片段大小一致（圖2）。測序結(jié)果與草地貪夜蛾COI基因序列比對（圖3），確認(rèn)所誘捕雄蛾屬草地貪夜蛾。通過比對雄蛾Tpi序列的10個特異性堿基，發(fā)現(xiàn)其于玉米型品系草地貪夜蛾Tpi特異堿基完全一致，確認(rèn)其為玉米型草地貪夜蛾（圖4）。

圖2 CO I（A）和Tpi（B）PCR擴增產(chǎn)物電泳圖譜Figure 2 Agarose gel electrophoresis of PCR amplification products of CO I (A)和Tpi (B)

圖3 基于CO I序列構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹Figure 3 Phylogenetic tree based on CO I sequences

圖4 基于Tpi序列比對結(jié)果Figure 4 Alignment of Tpi sequences

2.3 草地貪夜蛾成蟲遷入動態(tài)

8 月10 日～10 月24 日間，先后在遼寧省11 個縣級行政區(qū)的41 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)捕獲草地貪夜蛾雄蛾共551 頭。其中，丹東市東港市15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)累積發(fā)現(xiàn)雄蛾369頭，寬甸滿族自治縣長甸鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)雄蛾5頭；大連市莊河市9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)雄蛾87頭，瓦房店市4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)雄蛾40頭，普蘭店區(qū)3個街道發(fā)現(xiàn)雄蛾36頭；朝陽市建平縣發(fā)現(xiàn)雄蛾5頭，凌源市和朝陽縣各1頭；葫蘆島市綏中縣發(fā)現(xiàn)雄蛾3頭；盤錦市大洼區(qū)和沈陽市遼中區(qū)各發(fā)現(xiàn)雄蛾2頭（表2）。

表2 遼寧省各地草地貪夜蛾誘捕蛾量Table 2 Number of moths captured in different location in Liaoning Province

丹東市東港市捕獲的草地貪夜蛾數(shù)量最多，占遼寧省發(fā)現(xiàn)雄蛾總數(shù)的67%。雄蛾捕獲于8月10日～9月24日之間（圖5A）。捕獲區(qū)域的15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布于鴨綠江及朝鮮半島以西，長白山南麓及遼東丘陵以南，大洋河流域以東的瀕臨黃海的退海平原地帶。東港市當(dāng)?shù)囟嗨?，作物以水稻為主，種植面積約5.4萬hm2，玉米種植面積約2.3萬hm2。所捕獲的草地貪夜蛾在當(dāng)?shù)囟喾植加谒咎锔浇谋Ｗo(hù)行玉米、農(nóng)村住宅附近的小塊玉米種植區(qū)，而大塊玉米種植區(qū)域卻鮮有發(fā)現(xiàn)。

大連市3個縣級行政單位累計捕獲雄蛾163頭，98% 的雄蛾捕獲于9月12～30日間，隨后又在10月12日和10月24日分別捕獲2頭和1頭雄蛾（圖5B）。

圖5 丹東市東港市（A）和大連市（B）草地貪夜蛾誘蛾量動態(tài)Figure 5 Dynamics of S. frugiperda male moths captured in Donggang, Dandong (A) and Dalian (B)

3 討論與討論

此次草地貪夜蛾擴散入侵至遼東半島東海岸的丹東市及遼西地區(qū)，恰逢2020年第4號臺風(fēng)黑格比外圍云團(tuán)、第8 號臺風(fēng)巴威、第9 號臺風(fēng)美莎克和第10 號臺風(fēng)海神自8 月初至9 月接連影響東北地區(qū)，導(dǎo)致丹東地區(qū)8月至9月上旬連續(xù)降雨[11]。一般而言，垂直氣流和降雨是許多遷飛性害蟲降落的主要原因[12-13]。而臺風(fēng)恰恰是一種強大的低氣壓氣旋系統(tǒng)，伴隨有強烈的垂直氣流和降雨天氣。推測臺風(fēng)可能是遼寧地區(qū)草地貪夜蛾遷飛降落的誘因。另一方面，隨著草地貪夜蛾在我國南方及東南亞各國建立穩(wěn)定的遷飛蟲源地，其遷飛時間較2019年提前。隨著草地貪夜蛾在我國定殖、種群擴張，加之全球氣候變暖的大背景，推測未來幾年草地貪夜蛾遷入我國東北地區(qū)的時間將逐步提前，一些極端年份可能更早遷入并為害成災(zāi)[5,14]。

本次入侵遼寧省的草地貪夜蛾多發(fā)現(xiàn)于丹東市東港地區(qū)的平原地帶，推測可能是由當(dāng)?shù)貧夂蚝偷乩項l件兩方面因素共同作用形成。除臺風(fēng)影響外，東港地區(qū)北部的遼東丘陵海拔平均約500m，且南北綿延150km，遼東丘陵西北部則為海拔更高的千山山脈，屬長白山南麓。高山丘陵地形為當(dāng)?shù)氐难睾Ｍ撕Ｆ皆貛峁┝颂烊黄琳?。?dāng)云團(tuán)過境時遇到高山阻隔易形成垂直氣流，迎風(fēng)一側(cè)的平原易形成地形雨。據(jù)統(tǒng)計，丹東地區(qū)雖屬我國中高緯度地區(qū)，但年降水量為800～1000mm，是我國北方降雨最多的地區(qū)[15-16]。另一方面，草地貪夜蛾成蟲多偏好較潮濕的環(huán)境活動，而東港地區(qū)多水田和沿海灘涂濕地，為草地貪夜蛾的遷入提供了客觀條件[17-18]。

除丹東市以外，大連市3 個縣級行政單位自9 月12 日后也捕獲到163 頭草地貪夜蛾雄蛾。大連位于遼寧南部，渤海海峽北側(cè)，是遷飛性害蟲季節(jié)性跨海遷飛的必經(jīng)之地。而11月中下旬，大連仍零星發(fā)現(xiàn)有草地貪夜蛾成蟲，猜測這一時期發(fā)現(xiàn)的草地貪夜蛾有可能是由入侵種群在當(dāng)?shù)胤敝秤鸹龅某上x。遼寧省盤錦市、葫蘆島市、沈陽市、朝陽市均零星發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾。遼西地區(qū)葫蘆島市和朝陽市緊鄰河北省，華北及黃淮海地區(qū)的草地貪夜蛾可能經(jīng)遼西走廊進(jìn)入遼寧。盤錦市、沈陽市地處的遼河平原是東北地區(qū)的三大平原之一，為遼寧省的玉米主產(chǎn)區(qū)，該區(qū)域雖然僅零星發(fā)現(xiàn)有草地貪夜蛾，但需引起足夠重視，未來不排除草地貪夜蛾在某些極端年份大量遷入并為害的可能性[19]。

本研究報道草地貪夜蛾首次入侵遼寧省的發(fā)生動態(tài)，為明確草地貪夜蛾在東北地區(qū)的遷入規(guī)律提供了第一手資料。東北地區(qū)玉米種植面積占全國2/3 以上，是我國糧食生產(chǎn)重要基地。雖然此次遷入遼寧的草地貪夜蛾種群未造成為害，但草地貪夜蛾繁殖力強，單雌產(chǎn)卵量超過1000粒[20]，種群擴張速度快[1,4]。一旦該蟲在東北地區(qū)玉米灌漿期前遷入，將嚴(yán)重威脅秋糧生產(chǎn)安全。因此，對草地貪夜蛾的防控應(yīng)立足于“防早防小”的基本方針，東北地區(qū)應(yīng)進(jìn)一步加強對草地貪夜蛾的早期預(yù)警。