低溫脅迫對新菠蘿灰粉蚧死亡率的影響

李德偉，吳建輝，覃振強

（1.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/ 廣西甘蔗遺傳改良重點實驗室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點實驗室，廣西 南寧 530007；2.廣東省生物農(nóng)藥創(chuàng)制與應(yīng)用重點實驗室/ 生物防治教育部工程研究中心，廣東 廣州 510640）

【研究意義】新菠蘿灰粉蚧Dysmicoccus neobrevipesBeardsley 屬半翅目Hemiptera 粉蚧科Pseudococcidae，主要分布在美國夏威夷群島、馬來西亞、巴西等30 多個國家和地區(qū)，可為害劍麻、菠蘿、南瓜、番茄、可可等多種重要農(nóng)林經(jīng)濟作物［1-2］。在中國，新菠蘿灰粉蚧是高度危險的檢疫性有害生物，分布在臺灣省、海南省、廣東省、云南省及廣西壯族自治區(qū)等地［3-5］。該粉蚧于1998 年在海南省昌江縣青坎農(nóng)場的劍麻園暴發(fā)為害，2006 年在廣東省湛江市劍麻種植區(qū)發(fā)生蔓延并在局部麻區(qū)暴發(fā)成災(zāi)，2015 年在廣西欽州市浦北縣也發(fā)現(xiàn)該粉蚧嚴(yán)重為害劍麻［3,5-6］。昆蟲屬于典型的變溫動物，對溫度的適應(yīng)和調(diào)節(jié)能力較差，溫度的突然變化對其存活、發(fā)育和繁殖均可能產(chǎn)生較大的影響［7-8］。研究表明，新菠蘿灰粉蚧最適宜生長發(fā)育和繁殖的溫度范圍為23～29 ℃，低于或高于這個溫度范圍其死亡率將會上升［9］，劍麻田間調(diào)查也發(fā)現(xiàn)該粉蚧種群分別在6 月中旬和次年2 月下旬處于低谷，說明田間高溫低溫均對該粉蚧種群增長不利［5］。分析低溫對新菠蘿灰粉蚧死亡率的影響，可為開展該粉蚧種群監(jiān)測和控制其為害提供參考依據(jù)。【前人研究進展】在國外，新菠蘿灰粉蚧主要為害菠蘿，因該粉蚧為害及其引發(fā)產(chǎn)生的枯萎病是導(dǎo)致美國夏威夷菠蘿作物失收的重要原因［2］；該粉蚧可通過風(fēng)進行傳播，在菠蘿田間與大頭蟻有正相關(guān)關(guān)系，因為大頭蟻能干擾天敵和清除蜜露，還可保護粉蚧免受天敵捕食［10］；這也導(dǎo)致雖然該粉蚧田間天敵資源豐富，但因有螞蟻保護粉蚧，天敵的控制作用非常有限；在農(nóng)業(yè)防治中及時清除田間病蟲植株并集中燒毀對防控該粉蚧具有明顯的作用［2］。近年來，Tabata 等研究了該粉蚧性信息素并進行了初步的應(yīng)用研究［11］。隨著全球氣候變暖，新菠蘿灰粉蚧在我國有加劇為害的趨勢，基于我國未來氣候變化的預(yù)測結(jié)果，至2050 年該粉蚧的適生區(qū)將北移到上海、江蘇和安徽的南部［12］。在我國，當(dāng)前主要圍繞新菠蘿灰粉蚧的入侵風(fēng)險［3,12］、分子標(biāo)記［13-14］、種群動態(tài)［5］、生物學(xué)特性［5,15］、化學(xué)防治［16-18］、檢疫處理［19-20］、生物防治［5,21］等進行了研究?！颈狙芯壳腥朦c】為更好地掌握新菠蘿灰粉蚧種群災(zāi)變規(guī)律及對其進行監(jiān)測與控制，開展低溫脅迫對該粉蚧死亡率的研究有助于更好地掌握其生物學(xué)特性，從而為控制該粉蚧為害提供參考。目前有關(guān)低溫脅迫對新菠蘿灰粉蚧死亡率的影響至今尚未見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究通過設(shè)置不同的低溫脅迫條件，測定新菠蘿灰粉蚧的低溫致死率，揭示低溫脅迫對該蟲的致死影響，為預(yù)防該粉蚧為害及制定相關(guān)防控措施提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試驗新菠蘿灰粉蚧采自廣西欽州市東方農(nóng)場劍麻園，并在26 ℃室內(nèi)用南瓜繼代繁殖10 代以上，建立實驗種群，作為供試蟲源。

1.2 試驗方法

試驗于2020 年11—12 月在室內(nèi)人工氣候箱內(nèi)進行。試驗設(shè)一齡若蟲、二齡若蟲、三齡若蟲、始期雌成蟲、成熟期雌成蟲5 個蟲態(tài)處理，每個蟲態(tài)設(shè)0、4、10 ℃ 3 個低溫處理，相對濕度為75（±5）%，每個低溫處理設(shè)1、2、4、6、8 h 5 個不同時間處理，每個時間處理4 次重復(fù)，每個重復(fù)樣本數(shù)量若蟲為40 頭、成蟲為30 頭。以常溫26 ℃為對照。

用柔軟的小毛筆挑取一齡、二齡、三齡若蟲及始期雌成蟲、成熟期雌成蟲分別移入放置有新鮮劍麻葉片的培養(yǎng)皿內(nèi)并置于新鮮劍麻葉片上，一齡、二齡、三齡若蟲每皿挑取40頭，始期雌成蟲、成熟期雌成蟲每皿挑取30 頭，挑夠數(shù)量后用保鮮膜覆蓋皿口，并用昆蟲針在保鮮膜上插些小孔，每種蟲態(tài)各挑取64 皿。將每種蟲態(tài)分別在0、4、10 ℃人工氣候箱內(nèi)放入20 皿進行低溫處理，另4皿放置于26 ℃室內(nèi)環(huán)境下飼養(yǎng)作為對照。處理1、2、4、6、8 h 后分別從各低溫處理的人工氣候箱拿出4 皿放置于26 ℃室內(nèi)環(huán)境下讓其蘇醒，拿出2 h 后觀察不同蟲態(tài)各處理溫度及26 ℃對照的存活情況，以蟲體干癟、色澤暗黑或用細(xì)毛筆輕輕觸動蟲體不動者為死亡，統(tǒng)計存活率。

試驗數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 整理后，統(tǒng)計死亡率。利用DPS 9.01 對脅迫溫度、脅迫時間、蟲態(tài)對新菠蘿灰粉蚧低溫脅迫死亡率進行方差分析，采用Duncan’s法進行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫對新菠蘿灰粉蚧一齡若蟲死亡率的影響

相對常溫26 ℃而言，低溫處理對新菠蘿灰粉蚧一齡若蟲死亡率有顯著影響（表1）。在相同低溫處理下，新菠蘿灰粉蚧一齡若蟲在4 ℃與0 ℃低溫處理不同脅迫時間的死亡率差異不顯著，死亡率分別為74.17%～82.50%、75.00%～88.33%；10 ℃低溫處理4、6、8 h 后死亡率差異不顯著，其中處理8 h 后死亡率為63.33%，顯著高于處理1 h 和2 h。在相同處理時間下，4 ℃與0 ℃低溫處理1、2、6 h 后死亡率差異不顯著，但均顯著高于10 ℃低溫處理；0 ℃低溫處理4 h 后死亡率為88.33%，顯著高于10 ℃低溫處理的57.50%。通過雙因素方差分析表明，低溫對一齡若蟲死亡率有顯著影響（F=21.84，P＜0.05），低溫脅迫時間對一齡若蟲死亡率影響不顯著（F=1.38，P＞0.05）；溫度和脅迫時間對一齡若蟲死亡率的交互作用不顯著（F=1.84，P＞0.05）。

表1 低溫脅迫對新菠蘿灰粉蚧一齡若蟲死亡率的影響Table 1 Effect of low temperature stress on the mortalities of the 1st instar nymphs of Dysmicoccus neobrevipes

2.2 低溫脅迫對新菠蘿灰粉蚧二齡若蟲死亡率的影響

相對常溫26 ℃而言，低溫處理對新菠蘿灰粉蚧二齡若蟲死亡率也有顯著影響（表2）。在相同低溫處理下，10 ℃處理不同時間處理間死亡率差異不顯著；4 ℃和0 ℃處理6、8 h 后死亡率高達(dá)95.00%以上，均顯著高于其他時間處理，其中以處理1 h 死亡率最低，分別為50%、56.67%。在相同處理時間下，二齡若蟲4 ℃與0 ℃低溫處理死亡率差異不顯著，均顯著高于10 ℃低溫處理。通過雙因素方差分析表明，低溫溫度和低溫脅迫時間對二齡若蟲死亡率均有顯著影響（溫度F=53.60，P＜0.05；時間F=10.47，P＜0.05）；溫度和脅迫時間對二齡若蟲死亡率具有顯著的交互作用（F=3.75，P＜0.05）。

表2 低溫脅迫對新菠蘿灰粉蚧二齡若蟲死亡率的影響Table 2 Effect of low temperature stress on the mortalities of the 2nd instar nymphs of Dysmicoccus neobrevipes

2.3 低溫脅迫對新菠蘿灰粉蚧三齡若蟲死亡率的影響

低溫處理對新菠蘿灰粉蚧三齡若蟲死亡率的影響見表3。在相同低溫處理下，10 ℃低溫處理8 h 對新菠蘿灰粉蚧三齡若蟲死亡率顯著高于其他時間處理；4 ℃低溫處理4、6、8 h 后死亡率均大于80%，處理間差異不顯著，顯著高于處理1、2 h；0 ℃低溫處理除處理2 h 外，其他處理死亡率差異不顯著。在相同處理時間下，10 ℃低溫處理1、2、4 h 死亡率與常溫26 ℃對照差異不顯著；4 ℃低溫處理1 h 死亡率與0 ℃低溫處理差異不顯著，但均顯著高于10 ℃低溫處理，此外4 ℃低溫處理2、4、6、8 h 后死亡率均顯著高于10 ℃和0 ℃低溫處理。通過雙因素方差分析表明，低溫和低溫脅迫時間對三齡若蟲死亡率均有顯著影響（溫度F=102.93，P＜0.05；時間F=6.25，P＜0.05）；溫度和脅迫時間對三齡若蟲死亡率具有顯著的交互作用（F=3.33，P＜0.05）。

表3 低溫脅迫對新菠蘿灰粉蚧三齡若蟲死亡率的影響Table 3 Effect of low temperature stress on the mortalities of the 3rd instar nymphs of Dysmicoccus neobrevipes

2.4 低溫脅迫對新菠蘿灰粉蚧始期雌成蟲死亡率的影響

低溫脅迫對新菠蘿灰粉蚧雌成蟲（始期）死亡率的影響見表4。在相同低溫處理下，10 ℃低溫處理不同時間的死亡率差異不顯著，死亡率為9.17%～16.67%；4 ℃低溫處理2、4、8 h 死亡率差異不顯著，均顯著高于處理1 h 的死亡率；0 ℃低溫處理6、8 h 死亡率差異不顯著，均顯著高于處理1、2 h 的死亡率。在相同處理時間下，4 ℃和0 ℃低溫處理1、4 h 后死亡率差異不顯著，均顯著高于10 ℃低溫處理；處理2 h 的死亡率以4 ℃低溫處理最高，10 ℃低溫處理最低，處理間差異顯著；處理6、8 h 后死亡率均以0 ℃低溫處理最高，10 ℃低溫處理最低，處理間差異顯著。通過雙因素方差分析表明，低溫對始期雌成蟲死亡率有顯著影響（F=22.11，P＜0.05），低溫脅迫時間對始期雌成蟲死亡率影響不顯著（F=1.31，P＞0.05）；溫度和脅迫時間對始期雌成蟲死亡率具有顯著的交互作用（F=6.06，P＜0.05）。

表4 低溫脅迫對新菠蘿灰粉蚧雌成蟲（始期）死亡率的影響Table 4 Effect of low temperature stress on the mortalities of immature female adults of Dysmicoccus neobrevipes

2.5 低溫脅迫對新菠蘿灰粉蚧成熟期雌成蟲死亡率的影響

相對新菠蘿灰粉蚧成熟期雌成蟲，10 ℃低溫處理不同時間的死亡率均差異不顯著，且與常溫26 ℃死亡率差異也不顯著，說明該溫度對成熟期雌成蟲沒有致死影響（表5）。4 ℃低溫處理4、6、8 h 后死亡率差異不顯著，均高于處理1、2 h；0 ℃低溫處理1、2、4 h 后的死亡率差異不顯著，均顯著低于處理8 h。在相同處理時間下，除處理4 h 外，0 ℃低溫處理其他時間的死亡率均為最高，顯著高于其他低溫處理。通過雙因素方差分析表明，低溫對成熟期雌成蟲死亡率有顯著影響（F=80.08，P＜0.05），低溫脅迫時間對成熟期雌成蟲死亡率影響不顯著（F=3.01，P＞0.05）；溫度和脅迫時間對成熟期雌成蟲死亡率具有顯著的交互作用（F=4.02，P＜0.05）。

表5 低溫脅迫對新菠蘿灰粉蚧雌成蟲（成熟期）死亡率的影響Table 5 Effect of low temperature stress on the mortalities of mature female adults of Dysmicoccus neobrevipes

2.6 低溫脅迫對新菠蘿灰粉蚧死亡率影響的相關(guān)因子分析

通過對不同新菠蘿灰粉蚧發(fā)育階段、脅迫時間和脅迫溫度3個因子作用下的新菠蘿灰粉蚧死亡率進行綜合分析。在本試驗的脅迫時間和脅迫溫度下新菠蘿灰粉蚧的綜合死亡率隨著齡期的增加具有下降的趨勢，一齡、二齡若蟲的死亡率與三齡蟲態(tài)以上粉蚧死亡率存在顯著差異（圖1A）；在不同齡期和低溫脅迫溫度下新菠蘿灰粉蚧的綜合死亡率隨著脅迫時間的增加而升高（圖1B）；在不同齡期和脅迫時間下新菠蘿灰粉蚧的綜合死亡率隨著低溫脅迫溫度的下降而升高，在10 ℃低溫脅迫下其綜合死亡率與4 ℃、0 ℃低溫協(xié)迫差異顯著，4 ℃與0 ℃低溫協(xié)迫綜合死亡率差異不顯著（圖1C）。通過多因素方差分析表明，新菠蘿灰粉蚧蟲態(tài)、脅迫時間、脅迫溫度對該粉蚧死亡率均有顯著影響（蟲態(tài)F=122.75，P＜0.05；時間F=53.37，P＜0.05；溫度F=796.37，P＜0.05）。新菠蘿灰粉蚧蟲態(tài)、脅迫時間及脅迫溫度之間對該粉蚧死亡率均有顯著的交互作用（蟲態(tài)×?xí)r間：F=2.60，P＜0.05；蟲態(tài)×溫度：F=20.98，P＜0.05；溫度×?xí)r間：F=4.79，P＜0.05；蟲態(tài)×溫度×?xí)r間：F=3.22，P＜0.05）。

圖1 不同因子條件下新菠蘿灰粉蚧的綜合死亡率Fig.1 Comprehensive mortality rate of of Dysmicoccus neobrevipes under different factors

3 討論

溫度對昆蟲的生長發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。昆蟲都有其特定的溫度適應(yīng)范圍，如溫度超過該種昆蟲的耐受范圍，它的生命活動就會受到抑制，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致昆蟲死亡［22］。研究表明，南亞實蠅Bactrocera tau（Walker）經(jīng)12 h的短時低溫（-4、0、4、8 ℃）處理后各蟲態(tài)的存活率隨著處理溫度的降低逐漸下降［23］；玉米象Sitophilus Zeamais（Motschulsky）成蟲在相同低溫處理溫度下的死亡率隨著處理時間的延長顯著增加［24］。楊藝煒等研究表明，煙粉虱Bemisiatabaci的卵、若蟲、蛹、成蟲死亡率均隨著低溫脅迫溫度的降低而增高，在6～0 ℃隨著溫度下降死亡率升高幅度顯著低于0～-6 ℃下降幅度；其中蛹的抗寒性最強，卵次之，若蟲和成蟲抗寒性最差［25］。這些研究均表明低溫對昆蟲的死亡率有重要影響。

本研究結(jié)果表明，10 ℃低溫處理新菠蘿灰粉蚧一齡、二齡若蟲的死亡率較大，達(dá)30%以上；三齡若蟲處理1、2、4 h 后的死亡率與常溫26℃對照差異不顯著，未成熟雌成蟲處理4、6 h 后的死亡率與常溫26 ℃對照差異也不顯著，且處理成熟雌成蟲的死亡率均與常溫26 ℃對照差異不顯著。表明10 ℃低溫處理三齡若蟲以上的新菠蘿灰粉蚧的死亡率低，與常溫26 ℃對照差異不顯著，這與該粉蚧的發(fā)育起點溫度（一齡若蟲發(fā)育為雌成蟲的溫度為10.3 ℃）較高有關(guān)［9］。0 ℃與4 ℃低溫處理一齡、二齡若蟲粉蚧的死亡率高于10 ℃低溫處理；二齡若蟲處理6、8 h 后的死亡率高達(dá)95%以上；除處理1 h 外，4 ℃低溫處理對三齡若蟲的死亡率均高于0 ℃和10 ℃處理，死亡率為60%～84.17%；未成熟雌成蟲在0 ℃與4 ℃低溫處理的死亡率高于10 ℃處理；除處理4 h 外，0 ℃低溫處理成熟雌成蟲的死亡率均顯著高于4 ℃低溫處理。新菠蘿灰粉蚧雌雄異形，在二齡若蟲末可區(qū)分雌雄性，其發(fā)育差異很大，二齡若蟲末蛻皮為三齡若蟲，三齡若蟲蛻皮即為雌成蟲，研究表明該粉蚧在適宜環(huán)境中更有利于發(fā)育為雌性個體［5,9］。陳芳等研究發(fā)現(xiàn)棉花粉蚧Phenacoccus solenopsis低溫品系過冷卻點沒有因環(huán)境溫度降低而呈顯著增強趨勢，正好相反，高溫品系過冷卻點反而降低，出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象應(yīng)與蟲體內(nèi)生理環(huán)境和對外界環(huán)境因素適應(yīng)等多方面有關(guān)［26］。本研究發(fā)現(xiàn)，新菠蘿灰粉蚧三齡若蟲0 ℃低溫處理死亡率明顯比4 ℃低溫處理低，這也許是該粉蚧從二齡若蟲蛻皮為三齡若蟲后對低溫逆境的一種適應(yīng)性，其機制需要深入探討研究。

新菠蘿灰粉蚧屬熱帶亞熱帶害蟲，寄主范圍廣、繁殖能力、適宜溫度較高［3,9,27］，使其在自然界中有較好的適應(yīng)生存能力。當(dāng)前我國新菠蘿灰粉蚧發(fā)生嚴(yán)重危害區(qū)域主要分布在北回歸線以南［3,6,12］，全年最低溫度一般也在0℃以上，在劍麻田間一年四季均可發(fā)現(xiàn)該粉蚧為害。外界溫度會影響到昆蟲正常的生命活動，其中以昆蟲生長發(fā)育和繁殖行為受溫度的影響最為直接［28］。在湛江劍麻田間，新菠蘿灰粉蚧種群于2 月下旬處于低谷，雖然此時溫度很少降至本研究設(shè)置的溫度，低溫對該粉蚧的直接致死率不高，但研究表明低于該粉蚧最適宜生長發(fā)育和繁殖溫度將會導(dǎo)致其生長緩慢和生殖能力下降，從而導(dǎo)致其田間種群數(shù)量下降［5,9］?？捣曳业妊芯堪l(fā)現(xiàn)應(yīng)用蒸熱處理新菠蘿灰粉蚧，隨著溫度的增加，100%殺死各蟲態(tài)所需要的時間明顯縮小，為該粉蚧的檢疫處理提供了技術(shù)參考［29］?？傮w而言，本研究表明低溫脅迫下新菠蘿灰粉蚧死亡率有隨著溫度的降低及脅迫時間增加而上升的趨勢，但在本試驗中即使溫度降低到0 ℃，持續(xù)脅迫8 h 對該粉蚧的致死率也沒有達(dá)到100%。低溫脅迫導(dǎo)致新菠蘿灰粉蚧的死亡率為100%的溫度及持續(xù)時間還有待進一步研究。

據(jù)報道，短時低溫脅迫對廣聚螢葉甲Ophraella communa的生長發(fā)育和生殖均有重要影響，并由此推測在野外早春急劇降溫是造成該蟲種群數(shù)量低的一個重要原因［7］。大氣低溫脅迫對華南稻區(qū)褐飛虱Nilaparvata lugens年內(nèi)初始遷入的影響在始見期表現(xiàn)明顯，為該蟲種群早期入侵的預(yù)警提供了重要參考依據(jù)［30］。許向利等通過研究低溫條件下麥長管蚜Sitobion avenae的存活率和快速冷馴化反應(yīng)，明確了該蟲在當(dāng)?shù)卦蕉婊顐€體是陜西楊凌小麥田的早春蟲源之一［31］。因此，本研究結(jié)果有助于加深理解新菠蘿灰蚧在自然界受低溫影響的種群變化規(guī)律，為預(yù)防和控制該粉蚧技術(shù)研究提供參考。

4 結(jié)論

0、4、10 ℃低溫處理對新菠蘿灰粉蚧一齡和二齡若蟲死亡率有顯著影響，死亡率為30.83%～97.50%；0 ℃與4 ℃低溫處理對一齡、二齡若蟲的死亡率高于10 ℃低溫處理，其中二齡若蟲經(jīng)0℃、4 ℃低溫處理6、8 h 后死亡率高達(dá)95%以上。10 ℃低溫處理1、2、4 h 后三齡若蟲死亡率均低于10%，與常溫26 ℃對照差異不顯著；未成熟雌成蟲0 ℃與4 ℃低溫處理死亡率高于10 ℃低溫處理，成熟雌成蟲10 ℃低溫處理不同時間的死亡率均小于3%。10℃低溫處理對新菠蘿灰粉蚧三齡若蟲后的蟲態(tài)的致死率不高。綜合而言，0 ℃和4 ℃低溫對新菠蘿灰粉蚧死亡率有顯著影響，而10 ℃低溫對該粉蚧死亡率的影響較小。本研究是在實驗室測定低溫暴露條件下新菠蘿灰粉蚧的死亡率，下一步應(yīng)該對其致死溫度與環(huán)境溫度下新菠蘿灰粉蚧的死亡率進行測定，明確低溫對其種群的影響。