基于刺吸電位圖譜技術(shù)的蚜蟲研究進(jìn)展

劉偉嬌，李玲玉，朱香鎮(zhèn)，王麗，雒珺瑜，李東陽，高雪珂，姬繼超，崔金杰

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所/ 棉花生物學(xué)國家重點(diǎn)實驗室，河南安陽455000）

蚜蟲（Aphididae）俗稱蜜蟲、膩蟲等，屬節(jié)肢動物 門 （Arthropoda）、 昆 蟲 綱 （Insecta）、 半 翅 目（Hemiptera），為植食性昆蟲[1]，是地球上最具破壞性的害蟲之一。 蚜蟲體積小、繁殖快、遷飛能力強(qiáng)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中危害最為嚴(yán)重[2-3]。蚜蟲在取食時以成蟲、若蟲群集的方式吸食植物汁液，可造成植物幼芽畸形枯萎、葉片卷縮發(fā)黃、花蕾變色脫落等，嚴(yán)重時還會引起整株死亡。 同時，蚜蟲在取食過程中會排泄大量的蜜露，使植物表面布滿霉污，進(jìn)而影響植物的光合作用等[4]，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。

刺吸電位圖譜 （Electrical penetration graph，EPG）技術(shù)是一種用來記錄刺吸式口器昆蟲在寄主植物上刺探和取食行為的電生理技術(shù)，能夠通過可見的電信號準(zhǔn)確地反映出昆蟲口針在植物組織中的位置及活動。 該技術(shù)最早是由Mclean 等[5]設(shè)計并提出，用于檢測蚜蟲口針在植物組織內(nèi)的取食行為。 此后，Tjallingii[6]在此基礎(chǔ)上，加入了直流回路系統(tǒng)和高值輸入阻抗， 使得該技術(shù)記錄更準(zhǔn)確、波譜更細(xì)致、試驗更具有重復(fù)性。關(guān)于EPG 技術(shù)及其原理，胡想順等[7]已經(jīng)做了詳細(xì)的介紹。

隨著EPG 技術(shù)的日益成熟， 其在各類蚜蟲研究中的應(yīng)用越來越深入。近20 年來，該技術(shù)主要應(yīng)用于麥長管蚜（S itobion avenae）、禾谷縊管蚜（Rhopalosiphum padi）、 麥 二 叉 蚜（Schizaphis graminum）、玉米蚜（Rhopalosiphum maidis）、甘藍(lán)蚜（Brevicoryne brassicae）、豌 豆 蚜（Acyrthosiphon pisum）、桃蚜（Myzus persicae）、褐色橘蚜（Toxoptera citricida）、繡線橘蚜（Aphis citricolaVan der Goot）、棉 蚜 （Aphis gossypii）、 茄 粗 額 蚜（Aulacorthum solani）、 荻草谷網(wǎng)蚜 （Sitobion miscanthi）、 茶蚜（Toxoptera aurantii）、菊小長管蚜（Macrosiphoniella sanborni）、樹莓蚜（Amphorophora agathonica）、甜菜蚜（Aphisfabae）等的研究中，涉及的植物涵蓋了小麥、水稻、玉米、蠶豆、馬鈴薯、大豆等糧食作物，櫻桃、甘藍(lán)、亞麻薺、柑橘、煙草、棉花、甜瓜、辣椒、茶樹、菊花、樹莓、甜橙、黃瓜等經(jīng)濟(jì)作物，柳樹、擬南芥、苜蓿等其他植物（詳見下文）。

如今，這項技術(shù)不僅應(yīng)用于蚜蟲取食行為的研究中，而且在粉虱、薊馬、葉蟬、盲蝽等昆蟲的取食行為、傳毒機(jī)理、寄主選擇和植物抗蟲機(jī)制等多個方面的研究中起到了越來越重要的作用。而筆者主要回顧有關(guān)EPG 技術(shù)在蚜蟲上的應(yīng)用， 為蚜蟲的防治提供參考。

1 EPG 技術(shù)在蚜蟲取食行為研究中的應(yīng)用

1.1 植物材料對蚜蟲取食行為的影響

蚜蟲為多寄主害蟲， 寄主范圍遍及整個植物界，主要包括葫蘆科（黃瓜、西葫蘆）、茄科（枸杞、番茄）、錦葵科（棉花、木槿）、蕓香科（柑橘、花椒）等多種植物[8]。同時，伴隨著EPG 技術(shù)的日益成熟，將該技術(shù)與不同植物材料結(jié)合，在蚜蟲取食行為研究中的應(yīng)用也越來越廣泛。

近20 年來，關(guān)于應(yīng)用EPG 技術(shù)研究蚜蟲取食行為方面的報道甚多。 前人研究表明，麥長管蚜和禾谷縊管蚜取食3 種小麥材料（Ww2730、小偃22和Batis）[9-10]、禾谷縊管蚜取食稠李和櫻桃[11]以及麥二叉蚜取食抗蚜和感蚜柳枝稷[12-15]等的行為均存在明顯差異。 苗進(jìn)等[14]對麥長管蚜、禾谷縊管蚜和麥二叉蚜在小麥品種（鄭麥9023）上的取食行為進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)這3 種蚜蟲的取食策略各不相同：禾谷縊管蚜在取食過程中較其他2 種蚜蟲需要更多的水分和無機(jī)鹽，麥長管蚜通過分泌大量唾液來提高食物的利用率，麥二叉蚜則是通過增加對作物韌皮部的取食時間來滿足其對營養(yǎng)的需求。同時該研究還發(fā)現(xiàn)，麥二叉蚜在取食過程中口針與細(xì)胞間的接觸頻率比其他2 種蚜蟲更高。 葛朝虹[15]將麥長管蚜在測試寄主（黑麥草、小麥、大麥和燕麥）上比較，發(fā)現(xiàn)麥長管蚜在黑麥草上取食時，Np 波（非刺探波）總次數(shù)和C 波 （口針位于表皮與微管束之間時的波形）總次數(shù)最多或較多，Np 波總時間最長；在小麥上取食時，E 波（口針刺探韌皮部篩管的波形）和E2 波（蚜蟲從篩管中被動吸收韌皮部汁液的波形）總時間最長；在大麥上取食時，F(xiàn) 波（口針在細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)穿刺過程受阻產(chǎn)生的機(jī)械障礙波）總次數(shù)最多；在不同寄主上的取食行為也各有不同。 何應(yīng)琴等[16]發(fā)現(xiàn)褐色橘蚜、棉蚜和繡線橘蚜3 種蚜蟲取食柑橘的EPG 波形存在明顯差異，且發(fā)現(xiàn)紅色、綠色和褐色3 種體色生物型桃蚜在煙草上的取食策略也不同[17]。魯卓越等[18]利用EPG 技術(shù)記錄褐色橘蚜成蟲在5 種柑橘（臍橙、溫州蜜柑、椪柑、沙田柚、黃皮）上的取食波形，發(fā)現(xiàn)褐色橘蚜在“黃皮”上需要更多的時間來尋找合適的取食位點(diǎn)，因觀測到“黃皮”表面較其他品種有明顯的茸毛，推測特殊的體表結(jié)構(gòu)很可能是影響蚜蟲取食的物理因子。在轉(zhuǎn)基因植物的研究中，郭慧芳等[19]發(fā)現(xiàn)單價轉(zhuǎn)蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis，Bt）基因的棉花可能更有利于棉蚜的取食， 該結(jié)論可用于對轉(zhuǎn)Bt基因棉花材料的風(fēng)險評估。 同時，Xue 等[20]利用直流刺吸電位圖譜（Direct current EPG，DC-EPG）技術(shù)研究了棉蚜對表達(dá)Bt 毒蛋白的轉(zhuǎn)基因棉花品系GK-12 和非Bt常規(guī)棉系“Simian-3”的穿透行為，得出Bt棉花中存在一些因素影響棉蚜的滲透行為，棉蚜只需幾代就能完全適應(yīng)Bt棉花， 并且棉蚜可以毫無困難地以轉(zhuǎn)Bt基因棉花和非轉(zhuǎn)基因棉花為食，但棉蚜在2 個棉花品系上的取食行為卻存在明顯差異。 任少鵬等[21]對玉米蚜在轉(zhuǎn)基因水稻（克螟稻）、抗蟲抗除草劑轉(zhuǎn)基因水稻（223F-S21 和G8-7）上的取食行為進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因水稻更有利于玉米蚜取食。Wattier 等[22]研究了多食性蚜蟲（桃蚜）和寡食性蚜蟲（甘藍(lán)蚜）對擬南芥Ws 和Col-0 兩種生態(tài)類型的取食行為，得到在進(jìn)行植物- 昆蟲互作研究時應(yīng)考慮到“生態(tài)型”變量的結(jié)論。 由此看來，通過取食行為的差異可以初步探索不同蚜蟲在不同植物上的取食策略以及行為偏好。

1.2 化感物質(zhì)對蚜蟲取食行為的影響

現(xiàn)如今，EPG 技術(shù)不僅應(yīng)用于不同蚜蟲和植物材料之間取食行為的研究，而且用于研究不同化感物質(zhì)對蚜蟲取食行為的影響，并逐漸成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，植物通過釋放化學(xué)物質(zhì)到環(huán)境中進(jìn)而影響自身或其他有機(jī)體（植物、微生物及動物受體）的生長發(fā)育，這是植物在長期進(jìn)化過程中形成的一種適應(yīng)機(jī)制。植物可產(chǎn)生的次生代謝化感物質(zhì)的種類超過10 萬種， 現(xiàn)已鑒別的具有化感活性的化合物包括萜類、酚類、糖苷類及非蛋白質(zhì)氨基酸等14 種[23]。 在這里筆者將化感物質(zhì)范疇擴(kuò)展到藥劑、信號誘導(dǎo)物質(zhì)等方面。

茉莉酸誘導(dǎo)以及新煙堿類殺蟲劑 （吡蟲啉、IPP-10 和環(huán)氧蟲啶等） 亞致死劑量對麥長管蚜、禾谷縊管蚜以及棉蚜的取食行為會產(chǎn)生顯著性影響。已有研究發(fā)現(xiàn)， 茉莉酸誘導(dǎo)后的小麥對麥長管蚜、禾谷縊管蚜的取食適合度降低，同時小麥對蚜蟲的抗性可以被化學(xué)調(diào)控[24-27]。 桃蚜取食經(jīng)過亞致死劑量的氰蟲酰胺和吡蟲啉藥劑處理后的煙草苗時，其口針需要更長的刺探時間才能到達(dá)韌皮部進(jìn)行取食活動，且在韌皮部被動吸食的次數(shù)和取食時間顯著減少，說明氰蟲酰胺和吡蟲啉能明顯抑制桃蚜對煙草韌皮部的取食[28-29]，該結(jié)果與都振寶[30]研究的亞致死劑量下的吡蟲啉和噻蟲嗪2 種藥劑顯著抑制荻草谷網(wǎng)蚜的取食行為結(jié)果一致。 李昭煜等[31-32]得出噻蟲嗪包衣會阻礙桃蚜在馬鈴薯苗上的取食，使其取食時間推后，進(jìn)而取食量減少的結(jié)論。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，化感物質(zhì)會對蚜蟲起到不同的作用，其中起抑制作用的研究結(jié)果較多。 張書萍等[33]通過讓桃蚜取食HrpNEa蛋白處理的擬南芥， 發(fā)現(xiàn)在HrpNEa蛋白處理過的擬南芥上桃蚜的取食活動明顯減少， 由此得出HrpNEa蛋白可增強(qiáng)擬南芥對桃蚜抗性的結(jié)論。 該結(jié)果與茍振華等[34]在甜瓜上的試驗結(jié)果相同。 周天牧等[35]、鄧曙東[36]則通過研究表明，夾竹桃、香樟、銀杏和番茄的鮮葉水溶性提取物和氯氰菊酯、亞麻薺的粗提取物都對蚜蟲具有明顯的拒食效果。對于化感物質(zhì)在桃蚜等取食行為中的作用也存在類似研究結(jié)果。 Dancewicz 等[37]發(fā)現(xiàn)加入胡薄荷酮（Pulegone）及其內(nèi)酯的人工飼料對桃蚜的取食行為存在抑制作用。在人工飼料中加入黃酮類化合物（木犀草素、金雀異黃素、芹菜素等）會對豌豆蚜的取食行為產(chǎn)生不利影響[38-40]。 Kang等[40]還發(fā)現(xiàn)吡氟喹嗪（Pyrifluquinazon）是一種新型的昆蟲行為控制劑， 可迅速抑制桃蚜的取食活動。具有類似作用效果的物質(zhì)還有單寧酸、總酚、沒食子酸、兒茶素、槲皮素、門布香豆素和凝集素（天南星凝集素、半乳糖結(jié)合特異性紅腎豆凝集素和半夏凝集素）等[41-44]。

可見，大多數(shù)的研究圍繞增強(qiáng)植物抗性或者減少蚜蟲數(shù)目， 來達(dá)到使植物免受蚜蟲危害的目的。但是植物體內(nèi)存在特有的次生物質(zhì)，這類次生物質(zhì)反而會成為這些昆蟲識別寄主的信號物質(zhì)或取食促進(jìn)劑。 例如：Gabrys 等[45]發(fā)現(xiàn)白菜蚜和豌豆蚜在蠶豆上的取食行為存在顯著性差異，并進(jìn)一步得出昆蟲就是依靠葡萄糖苷類化合物等化感物質(zhì)來識別其寄主植物的結(jié)論；閻鳳鳴[46]利用EPG 技術(shù)分析芥子油苷對甘藍(lán)蚜取食行為的影響，發(fā)現(xiàn)芥子油苷是甘藍(lán)蚜進(jìn)行取食部位選擇的信號物質(zhì)或者是取食的促進(jìn)劑。

總體來說，化感物質(zhì)以及由化感物質(zhì)所研制的化合物的作用在抗蟲研究中被分為兩大類：抑制或者促進(jìn)。而通過取食行為觀察則可以確認(rèn)這些化感物質(zhì)的作用屬于哪一類以及所起到的效果。

1.3 環(huán)境條件對蚜蟲取食行為的影響

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 人類進(jìn)入電氣化時代，工業(yè)技術(shù)也日新月異，人類社會環(huán)境與之前早已有明顯不同。 環(huán)境中重金屬污染日益嚴(yán)重，電磁強(qiáng)度也已經(jīng)比20 世紀(jì)增加了1 億倍以上。 在如此大的變化背景下，生物的遺傳進(jìn)化勢必會受到一定的影響。在探索不同環(huán)境脅迫下蚜蟲取食行為的變化方面，EPG 技術(shù)也已成為有力的輔助工具。 目前，關(guān)于外界環(huán)境的改變對蚜蟲取食行為影響的研究主要集中在CO2濃度、紫外線輻射（UV-B）強(qiáng)度、重金屬濃度、高壓靜電場輻射強(qiáng)度、溫度和O3濃度等方面。 研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境的變化會直接或者通過影響植物的方式間接地影響蚜蟲的取食[47-59]。

麥長管蚜和棉蚜在高濃度CO2環(huán)境下取食時間延長，種群增長加速，導(dǎo)致危害加重[47-48]。張廣珠等[49-50]指出濃度加倍的O3可以通過影響棉花葉片組織結(jié)構(gòu)和體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)， 進(jìn)而提高棉蚜口針刺探效率和延長韌皮部取食持續(xù)時間， 使棉蚜的取食適合度明顯提高。 有研究專門探討了植物葉片表面特性對植食性昆蟲取食行為的影響。其中，雷元華[51]對棉蚜在棉花（中棉所16、中棉所30）葉片上的取食行為進(jìn)行了深入的研究， 研究發(fā)現(xiàn)中棉所16 對棉蚜的防御能力比中棉所30 強(qiáng)，進(jìn)而定位到不同棉花材料葉表面的蠟質(zhì)成分不同，從物理和化學(xué)2 個方面都會對棉蚜的取食行為產(chǎn)生影響。

關(guān)于高強(qiáng)度紫外輻射，張麗[52]、杜一民[53]都發(fā)現(xiàn)不同強(qiáng)度的UV-B 長期脅迫通過干擾麥長管蚜在葉表面的正常刺探活動，延長了其搜索、刺探時間，進(jìn)而會對麥長管蚜取食行為產(chǎn)生顯著的影響。胡祖慶[54]則通過加倍紫外線照射研究麥長管蚜的取食行為， 發(fā)現(xiàn)紅色型麥長管蚜對加倍紫外線強(qiáng)度照射后植物的適應(yīng)能力較綠色型強(qiáng)， 得出紅色型麥長管蚜是比綠色型麥長管蚜更適應(yīng)紫外照射的進(jìn)化生物型的結(jié)論。還有研究發(fā)現(xiàn)，高壓靜電場輻射和重金屬（Cd、Zn 等）的加入都會嚴(yán)重影響麥長管蚜的取食行為，不同的是，高壓靜電不會對蚜蟲主動取食次數(shù)產(chǎn)生影響， 但會顯著降低蚜蟲取食的成功率[55]；而Cd、Zn、K 等則降低麥長管蚜口針在寄主植物韌皮部和木質(zhì)部的取食頻次[56-58]。環(huán)境溫度上升會抑制小麥水楊酸（Salicylic acid,SA）信號通路相關(guān)防御酶的活性， 從而促進(jìn)麥長管蚜在小麥上的取食[59]，同時對煙蚜成蟲的取食行為亦有促進(jìn)作用[60]。

2 EPG 技術(shù)在植物抗性機(jī)制研究中的應(yīng)用

植物對昆蟲的抗性是植物在長期自然進(jìn)化過程中，對外界不斷適應(yīng)中形成的應(yīng)對可能影響自身基因遺傳的因素的防御機(jī)制，是植物與昆蟲協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。并且不同的植物會對昆蟲的危害產(chǎn)生不同的反應(yīng)。 如今在植物抗性機(jī)制的研究方面，尤其是抗蚜功能的作用機(jī)制以及抗蚜因子的存在部位研究方面，EPG 技術(shù)扮演日益重要的角色。

在前人關(guān)于小麥抗蟲性的研究中，主要的小麥害蟲，例如麥長管蚜、禾谷縊管蚜、麥二叉蚜等均有涉及。以這3 種麥蚜作為試驗材料，用EPG 技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)小麥品種中4 無芒、Jp①、Kok1679、小偃22 和Batis 等以及燕麥品系MN11213 的韌皮部存在明顯抗蚜因子； 小麥Ww2730 和燕麥MN10253的抗性部位在細(xì)胞壁；小麥Batis 和Ww2730 以及燕麥MN06203 的抗性與組織機(jī)械阻力有關(guān)[41,61-63]。麥蚜的取食會增強(qiáng)小麥的組織抗性[64]，研究還發(fā)現(xiàn)小麥抗性會隨小麥的生長有所變化， 并且相比于物理抗性， 小麥對麥長管蚜的生化抗性效果更顯著[44,65]。

目前，EPG 技術(shù)在茶樹上的蚜蟲研究中應(yīng)用并不多，主要集中在運(yùn)用該技術(shù)篩選抗茶蚜茶樹品種方面。 Liang 等[66]通過研究發(fā)現(xiàn)E1（口針在韌皮部篩分子內(nèi)分泌唾液）、E2 波形是評價茶樹抗蚜性的重要阻力參數(shù)。 而這也與高佳[67]可將E2 波和E（E1＋E2）波出現(xiàn)時間所占百分比作為轉(zhuǎn)基因抗蟲棉抗性鑒定和效果評價指標(biāo)的結(jié)論類似。隨后鐘明躍[68]通過E1、E2 波形比較出了8 種不同茶樹品種的抗性，得出第Ⅰ類黔茶8 號和福鼎大白茶對茶蚜抗性較強(qiáng)， 第Ⅱ類黔茶1 號和黔輻4 號抗性次之，第Ⅲ類黔湄601 抗性最弱的結(jié)論。而在利用該技術(shù)研究玉米對玉米蚜的抗性機(jī)制方面，趙曼等[69]卻發(fā)現(xiàn)可以用不同于茶蚜和棉蚜的EPG 參數(shù)E 波和Np 波作為評價抗性強(qiáng)弱的指標(biāo)； 且就玉米抗蚜性的研究還得出，在齊319 韌皮部汁液中可能存在能刺激玉米蚜取食的化學(xué)因子[70]，及轉(zhuǎn)Bt基因玉米對玉米蚜沒有顯著的抗性表現(xiàn)等結(jié)論[71]。

自然界中蚜蟲的寄主植物種類繁多，但是當(dāng)蚜蟲取食親緣關(guān)系較近的植物時，其行為偏好也會不同。 例如，不同的大豆品種對茄粗額蚜的取食行為具有不同的影響：王寧[72]發(fā)現(xiàn)其口針刺入遼豆27篩管時須分泌大量的唾液，才能保證口針的暢通刺吸；與丹豆14 相比，遼豆27 對蚜蟲有拒食作用，表現(xiàn)出一定的抗蚜性。 祝愿等[73]通過研究菊蚜在菊頂葉上的刺吸行為， 發(fā)現(xiàn)晚小洋菊較早小洋菊對菊長管蚜的抗性稍強(qiáng)，2 種杭白菊對棉蚜或桃蚜的抗性相當(dāng)。 同時， 前人還鑒定了3 種抗蚜椒種（PB2013071、PB2013062 和PB2012022），發(fā)現(xiàn)辣椒品種PB2013071 的韌皮部存在抗蚜因子[74]。對轉(zhuǎn)基因抗蟲棉抗蚜性的研究[67]和苜蓿品種的豌豆蚜抗性研究[75]都發(fā)現(xiàn)了抗蚜部位可能主要存在于韌皮部中的現(xiàn)象，但是抗蚜因子存在的部位并不僅限于1 個地方， 也有可能同時存在于多個部位。 Lightle等[76]應(yīng)用EPG 技術(shù)比較了3 種黑樹莓品種（ORUS3778-1、ORUS3817-1 和ORUS4109-1）對大樹莓蚜蟲取食行為的影響，發(fā)現(xiàn)樹莓的抗蚜性主要是依靠葉肉和韌皮部篩管成分。

3 EPG 技術(shù)在蚜蟲傳毒機(jī)理研究中的應(yīng)用

蚜蟲的口器為刺吸式，由口針和下唇特化的喙組成，對寄主的傷害主要是通過口針刺探葉、莖、嫩枝、嫩梢等部位并破壞組織，阻礙植物生長[77]。 在取食植物的過程中，蚜蟲不僅吸食植物汁液，而且會作為媒介傳播植物病毒。 應(yīng)用EPG 技術(shù)研究不同蚜蟲在感病植株和健康植株上的取食差異，并對蚜蟲- 植物- 病毒之間的關(guān)系進(jìn)行探索，現(xiàn)已成為昆蟲傳毒機(jī)理研究中的重要組成部分。

何應(yīng)琴等[78-79]探索了感染黃瓜花葉病毒（Cucumber mosaic virus，CMV） 和馬鈴薯Y 病毒（Potato virus Y，PVY）的煙株對煙蚜取食行為的影響，發(fā)現(xiàn)CMV、PVY 混合侵染煙株可降低寄主對煙蚜的適合度，且能促進(jìn)煙蚜對病毒的傳播；而后又在2019年研究得出只受PVY 侵染的煙株更利于煙蚜刺探取食的結(jié)論[80]。 而這也和近幾年關(guān)于柑橘衰退病毒（Citrus tristeza virus，CTV）對蚜蟲取食行為的影響以及致病機(jī)理方面的大量研究結(jié)果相同。以褐色橘蚜、棉蚜或繡線橘蚜為研究對象，分析其在健康植株和感染CTV 植株上的取食行為差異， 結(jié)果表明感染CTV 的植株在一定程度上能夠促進(jìn)褐色橘蚜的取食行為和增加其獲毒與傳毒的概率，褐色橘蚜更偏愛取食染病的植株， 褐色橘蚜在強(qiáng)（CTV14）、弱（CTV11）毒株上的取食參數(shù)無顯著性差異，褐色橘蚜比棉蚜傳毒能力強(qiáng)[81-85]。 另外，趙如娜[86]針對有翅、無翅蚜蟲的研究表明，與感染CTV 植株相比，無翅型褐色橘蚜更偏好健康植株，傳播病毒能力更強(qiáng)；無論是在健康植株還是在感病植株上，無翅型繡線菊蚜、 棉蚜均較有翅型有取食行為優(yōu)勢，而CTV 對其無翅型和有翅型取食行為的影響不顯著。

在自然界中感染真菌、 病毒的并不僅限于植物，蚜蟲在感染后的行為也會受到影響。例如，應(yīng)用EPG 技術(shù)結(jié)合實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)探索感染新蚜蟲癘霉（Pandora neoaphidis）的桃蚜和健康桃蚜取食行為的差異，發(fā)現(xiàn)新蚜蟲癘霉的感染影響了桃蚜的停息、探測和取食行為，并且有可能降低桃蚜的傳播和擴(kuò)散能力[87-88]。 魯卓越[82]也提到攜帶CTV11 病毒的褐色橘蚜?xí)】抵仓觑@示出一定的喜食性。 張鵬飛等[89]利用EPG 及其即時中斷技術(shù)研究了棉蚜傳播CMV 的機(jī)理，認(rèn)為蚜蟲的獲毒效率與穿刺病株細(xì)胞膜的次數(shù)呈正相關(guān)。EPG技術(shù)不僅能通過分析蚜蟲取食行為的差異來判斷其是否攜帶病毒，還能用來探索蚜蟲對病毒的保持能力。 有研究表明，獲得CMV 的棉蚜在感病甜瓜品種上連續(xù)接種一段時間（10 min 或20 min）后，棉蚜的傳毒效率顯著下降；攜帶病毒的蚜蟲饑餓時會足量地釋放在首先接觸的植株上以保證病毒能夠被傳播[90-92]，由此得出獲毒后的禁食時間與棉蚜傳毒效率呈負(fù)相關(guān)的結(jié)論。

4 EPG 技術(shù)在蚜蟲寄主選擇研究中的應(yīng)用

蚜蟲與其寄主植物在長期生物進(jìn)化過程中相互適應(yīng)，形成了密切的協(xié)同進(jìn)化關(guān)系。 寄主植物常常因為其自身存在的物理或化學(xué)因素影響蚜蟲的選擇。 研究表明，蚜蟲對不同的寄主植物有不同的取食行為。由于昆蟲種群分別取食和適應(yīng)不同的寄主植物，同屬的昆蟲可以進(jìn)化為不同的專化型[93]。而自然界中的棉蚜種群就由于單一性取食幾種特定的寄主植物從而形成了寄主?；兔扪痢⑾驏|等[94]采用EPG 技術(shù)測定棉花和3 種瓜類（西瓜、黃瓜和南瓜）上棉蚜轉(zhuǎn)換后的取食行為，研究表明3 種瓜類上的棉蚜均有可能再次轉(zhuǎn)移到棉花上取食為害，而棉花上的棉蚜卻不再適合在黃瓜葉片上取食。這恰恰證實了黃瓜和棉花上的棉蚜存在寄主?；偷慕Y(jié)論。 劉向東[95]還研究了馬鈴薯與黃瓜、南瓜與黃瓜上的棉蚜相互轉(zhuǎn)換后的波譜比例，發(fā)現(xiàn)黃瓜上的棉蚜能在馬鈴薯上正常取食，但馬鈴薯上的棉蚜卻不適合在黃瓜上取食，南瓜上棉蚜在黃瓜上能正常取食，黃瓜上棉蚜接到南瓜上卻很難正常取食，得出棉蚜在這對寄主間存在寄主轉(zhuǎn)換通道和生態(tài)適應(yīng)性不對稱性的結(jié)論。這些結(jié)果都說明棉蚜對特定寄主植物有嚴(yán)格取食和行為偏好，改變寄主植物會打破昆蟲的這種行為習(xí)慣，導(dǎo)致其不能正常生長繁殖。 另外，研究還發(fā)現(xiàn)在新的寄主植物上馴化時間的長短也會影響蚜蟲的適應(yīng)性。 盧虹[96]利用長期生活在蠶豆上的豌豆蚜種群，通過瞬時轉(zhuǎn)換和長期馴化至其他3 種豆科植物（蒺藜苜蓿、苕草、紫花苜蓿）上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，瞬時轉(zhuǎn)換至其他3 種豆科植物時， 豌豆蚜均會在新的植株上產(chǎn)生取食不適行為，具體表現(xiàn)為Np 波時間明顯增加，但經(jīng)過6 個月馴化，豌豆蚜在蒺藜苜蓿和苕草上的取食行為與瞬時轉(zhuǎn)換相比有所改善，但豌豆蚜仍不能適應(yīng)紫花苜蓿， 究其原因可能是其無法克服口針機(jī)械障礙。綜上所述，棉蚜在進(jìn)化過程中會趨向適合自己生存的方向進(jìn)化。

5 問題與展望

5.1 主要技術(shù)問題

EPG 技術(shù)應(yīng)用至今已有20 多年，且隨著我國生物學(xué)以及農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的深入，其技術(shù)和功能也在不斷完善，但在實際操作中還是存在一些問題。

一是硬件設(shè)施落后。 在EPG 技術(shù)的使用過程中，連接儀器與昆蟲的金屬絲始終對昆蟲有束縛作用，并且早已有研究發(fā)現(xiàn)金屬絲對蚜蟲的束縛會縮小其活動范圍，減少其蜜露分泌，降低其繁殖力和縮短壽命[97]。因此，必須研究柔韌性更好、質(zhì)量更輕的連接材料，或者省去連接材料，使昆蟲徹底自由化，將影響降低到零。 另外，在實際操作過程中，昆蟲的投放時間不能嚴(yán)格保持一致，容易受到環(huán)境中電磁波或者噪聲的影響。 因此，為提高試驗準(zhǔn)確性，改進(jìn)技術(shù)設(shè)備、創(chuàng)新技術(shù)體系迫在眉睫。

二是信號分析困難。現(xiàn)如今的波形分析仍需人工進(jìn)行，過程繁瑣，耗時耗力，很大程度上限制了EPG 技術(shù)的推廣應(yīng)用。 并且在進(jìn)行波形分析時也帶有較強(qiáng)的主觀意識，欠缺嚴(yán)謹(jǐn)性。 刺吸式昆蟲在取食植物時，產(chǎn)生的電信號與昆蟲和植物的種類都有關(guān)，不僅不同昆蟲對應(yīng)的EPG 電信號差異大，即使是同種昆蟲同一電信號也可能存在差異，如波形特征不明顯時，F(xiàn) 波與G 波（口針在木質(zhì)部主動吸食階段）波形相似；難以判定是新波形還是由于試驗操作（不慎將蚜蟲口針折斷、儀器連接、金絲與葉片摩擦）而出現(xiàn)的波形，如C 波階段的許多生物學(xué)意義不明但可以明顯區(qū)分的亞單元波[7]、Pd 波（反映口針在生活細(xì)胞內(nèi)部刺探） 的未知形似波形等，都會對電信號的識別帶來很大的困難。

5.2 技術(shù)展望

如今的EPG 技術(shù)仍以20 世紀(jì)末開發(fā)的儀器及建立的技術(shù)體系為基礎(chǔ)，儀器設(shè)備與技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到極限，很難在現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)備上再進(jìn)行開發(fā)研究。 梁相志等[98]早在2014 年就進(jìn)行了波形精細(xì)度和降噪方面的改進(jìn)，但這并沒有解決現(xiàn)在的主觀性強(qiáng)和波形特征模糊以及難以實現(xiàn)EPG 波形的機(jī)器自動識別等問題，未來的重點(diǎn)研究方向應(yīng)為開發(fā)波形自動識別軟件，或者實現(xiàn)成像技術(shù)與波形反饋一體化， 使EPG 數(shù)據(jù)處理結(jié)果更加直接和便捷地呈現(xiàn)出來。 如吳莉莉等[99]在進(jìn)行波形自動識別方法的研究中提出了基于分形維數(shù)和希爾伯特- 黃變換（Hilbert-Huang transform，HHT） 融合的特征提取法，利用決策樹實現(xiàn)EPG 波形的分類識別，以期為EPG 信號自動識別分析系統(tǒng)的研發(fā)奠定理論基礎(chǔ)，從而縮短EPG 信號的分析時間，促進(jìn)EPG 的高效利用及智能化發(fā)展。 但這也只是為研發(fā)EPG 信號自動識別提供理論基礎(chǔ)，距離研究出通過影像技術(shù)實時掌控昆蟲的取食動態(tài)和相關(guān)新型軟件仍任重而道遠(yuǎn)。但可喜的是，在心電、腦電和肌電等醫(yī)學(xué)方面早已有大量這種影像技術(shù)及機(jī)器識別的研究工作， 為昆蟲EPG 信號的研究提供了寶貴的經(jīng)驗[100-102]。