利用分子探針法研究稻田蜘蛛集團(tuán)對褐飛虱的捕食作用

王雪芹，王光華，蔣月麗，武予清*，祝增榮，程家安*

(1. 河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，農(nóng)業(yè)部華北南部有害生物治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南省農(nóng)作物病蟲害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州 450002；2. 浙江大學(xué)昆蟲科學(xué)研究所，水稻生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部作物病蟲分子生物學(xué)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，杭州 310058)

褐飛虱Nilaparvatalugens(St?l)屬半翅目Hemiptera飛虱科Delphacidae，是亞洲稻區(qū)主要害蟲，以吸取水稻植株莖桿汁液進(jìn)行危害；其危害輕則可使水稻黃葉或枯死，重則能使水稻植株大面積癱瘓倒伏，造成水稻嚴(yán)重減產(chǎn)甚至絕收(程家安, 1996; 程遐年等, 2003)，給我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失也威脅到了國家糧食安全(林擁軍等, 2011)。另外，褐飛虱還能傳播水稻齒葉矮縮病(Rice ragged stunt disease)和草狀矮化病(Rice grassy stunt disease)等，這些病害曾在福建省的發(fā)生面積達(dá)到了7 × 104hm2(婁永根和程家安, 2011)。因此，為有效控制褐飛虱的為害，大量研究報(bào)道了該蟲的成災(zāi)原因。這些研究指出，飛虱類(包括褐飛虱)的猖獗暴發(fā)與稻田系統(tǒng)自然調(diào)控功能的破壞有很大關(guān)系，而稻田天敵是有效抑制該類害蟲發(fā)生的重要力量，特別是捕食性天敵(Kenmoreetal., 1984; Cook and Perfect, 1989; Cheng, 2009; Heong and Hardy, 2009; Bottrell and Schoenly, 2012; Cheng, 2014)。在這些捕食性天敵中，我國稻區(qū)的種類多達(dá)820種以上，以蛛形綱Arachnida、鞘翅目Coleoptera和半翅目為主，尤其蜘蛛類天敵是捕食稻飛虱的中堅(jiān)力量(呂進(jìn)等, 2013; Yangetal., 2018)。

傳統(tǒng)上天敵的捕食作用研究方法往往是建立在試驗(yàn)觀察和統(tǒng)計(jì)分析為主的基礎(chǔ)上的，如田間直接人工觀察法(Carteretal., 1984; Legaspietal., 1996; Heimpeletal., 1997)、功能反應(yīng)法(Holling, 1959; Harssell and Varley, 1969)和昆蟲生命表分析法(Morris and Miller, 1954)等，這顯然不利于天敵捕食作用的研究發(fā)展。為此，一些基于生化和現(xiàn)代分子生物學(xué)原理的捕食作用分析方法和技術(shù)得到了長足發(fā)展和廣泛應(yīng)用，如蛋白質(zhì)電泳分析法(Coreyetal., 1998; Traugott, 2001)、單克隆抗體技術(shù)和DNA分子技術(shù)(Sheppard and Harwood, 2005; Schmidtetal., 2021)等。其中，DNA分子追蹤食物鏈的熒光定量PCR(Quantitative Real-time PCR, qPCR)檢測方法，因其更快速的檢測過程、更高的檢測靈敏度得以廣泛應(yīng)用(Symondson, 2002; 王光華等, 2008; Gomez-Poloetal., 2016)。qPCR根據(jù)熒光染料的類型分為嵌合染料法和熒光探針法。研究指出，qPCR能用來分析植食性害蟲與捕食天敵廣泛的營養(yǎng)關(guān)系(Lundgrenetal., 2009)。

盡管稻田系統(tǒng)中蜘蛛集團(tuán)的物種較多，數(shù)量較大，對控制稻飛虱的發(fā)生起著重要的作用。但在研究捕食性天敵對稻飛虱的控制作用時(shí)多采用天敵數(shù)量、天敵和害蟲的時(shí)間及空間生態(tài)位重疊、實(shí)驗(yàn)室控制條件下的單/多種天敵與單/多種害蟲的捕食功能反應(yīng)及作用來評價(jià)(劉向東等, 2002; 李劍泉等, 2002)。探針法qPCR可分析稻田捕食性天敵(如蜘蛛集團(tuán))對白背飛虱Sogatellafurcifera(Horvath)的捕食作用(Wangetal., 2013; Wangetal., 2017)，然而，這種分子方法如何用來分析稻田蜘蛛集團(tuán)對褐飛虱的捕食作用，尚需進(jìn)一步的研究。因此，本研究通過在浙江省富陽地區(qū)連續(xù)兩年調(diào)查稻田褐飛虱和蜘蛛種群密度和動態(tài)并采集蜘蛛樣本，利用qPCR探針法檢測稻田蜘蛛集團(tuán)對褐飛虱的捕食作用，分析水稻不同生育期、不同年份及品種稻田蜘蛛集團(tuán)對褐飛虱捕食率及蜘蛛優(yōu)勢種對褐飛虱的功能反應(yīng)和捕食量，以期為更科學(xué)的評價(jià)稻田蜘蛛對褐飛虱的控害效能，增強(qiáng)保護(hù)和充分發(fā)揮自然天敵在褐飛虱綠色防控中的作用提供理論參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況及水稻種植

試驗(yàn)區(qū)位于浙江省富陽市(119°34′E，30°18′N)，屬于長江中下游亞熱帶濕潤氣候，主要種植常規(guī)稻和雜交稻單季晚稻；水稻一般6月中下旬移栽，10月中下旬收獲；褐飛虱等飛虱類害蟲是該稻區(qū)的最主要害蟲(林擁軍等, 2011)。

試驗(yàn)田設(shè)置在富陽市中國水稻所試驗(yàn)田中，種植的水稻品種為抗褐飛虱常規(guī)稻IR64和感褐飛虱雜交稻SY63(寒川一成等, 2003)。每個(gè)品種小區(qū)為完全隨機(jī)區(qū)組種植，重復(fù)4次。每個(gè)小區(qū)面積為20 m2×22 m2。在整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi)，試驗(yàn)田進(jìn)行相同的常規(guī)農(nóng)事操作和管理，且未使用任何農(nóng)藥。

1.2 稻田節(jié)肢動物調(diào)查和蜘蛛集團(tuán)捕食作用分析

1.2.1節(jié)肢動物發(fā)生量調(diào)查

于2011年和2012年在水稻的整個(gè)生育期對節(jié)肢動物群落共取樣7次。第1次取樣在水稻移栽后1周進(jìn)行，隨后每2周取樣一次。取樣時(shí)，先用大小25 cm × 25 cm × 90 cm的塑料罩罩住1叢水稻，再用真空吸蟲器把里面的節(jié)肢動物吸取干凈(Arida and Heong, 1992)，每個(gè)品種小區(qū)重復(fù)了3叢。樣本帶回實(shí)驗(yàn)室后，在雙筒體視鏡下進(jìn)行鑒定。統(tǒng)計(jì)分析水稻不同生育期和不同年份及品種褐飛虱密度、蜘蛛密度、蜘蛛與褐飛虱密度比等參數(shù)。

1.2.2蜘蛛樣品采集和捕食作用分析

為測定分析蜘蛛集團(tuán)對褐飛虱的捕食作用，于2011年、2012年在稻田采集并鑒定各類蜘蛛。采用盆拍法單頭采集蜘蛛，放入Eppendorf管后立即裝入冰盒，保存于-80℃超低溫冰箱供用。采樣時(shí)間從水稻移栽后3周開始，隨后每2周采樣一次，共采樣6次。在對蜘蛛體內(nèi)褐飛虱殘留檢測時(shí)，先用試劑盒單頭提取蜘蛛基因組DNA，然后利用褐飛虱特異性探針進(jìn)行qPCR檢測，最后分析蜘蛛集團(tuán)對褐飛虱的捕食作用。

蜘蛛集團(tuán)對褐飛虱的捕食作用分析內(nèi)容主要包括3個(gè)方面。(1)比較分析水稻不同生育期蜘蛛集團(tuán)(科級)對褐飛虱的捕食陽性率；(2)比較分析不同年份及品種間稻田蜘蛛集團(tuán)(科級)對褐飛虱的捕食作用；(3)整體比較分析兩年2品種稻田4種蜘蛛優(yōu)勢種對褐飛虱陽性率與褐飛虱種群密度之間的關(guān)系，采用非線性模型P=aN/(1+bN)擬合褐飛虱陽性率與褐飛虱種群密度之間的功能反應(yīng)曲線，其中P是蜘蛛對褐飛虱的陽性率，N是褐飛虱的種群密度；同時(shí)比較了此4種蜘蛛對褐飛虱的捕食量及在低陽性率(<50%)和高陽性率(≥50%)兩個(gè)階段的褐飛虱DNA殘留量。

1.3 蜘蛛對褐飛虱捕食作用的分子檢測方法

1.3.1褐飛虱特異性引物和探針的合成

利用褐飛虱核糖體DNA內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(ITS)基因設(shè)計(jì)合成qPCR引物及特異性探針。qPCR引物和ALLGlo探針由上海超世生物技術(shù)公司合成，qPCR引物為BPH-F:TTGATTTCGAGGTTCGTCTGT ATG和BPH-R:ACATGCACAAATCACCACAGAGT，探針為MAR-TGCAGCATTCAATCTGACTGGA-MAR。

1.3.2蜘蛛體內(nèi)褐飛虱殘留檢測體系的構(gòu)建及測定

qPCR檢測反應(yīng)體系為體積20 μL反應(yīng)體系。該體系各組成為：1 μL蜘蛛基因組DNA、2 μL 10×PCR buffer(100 mM Tris-HCl，pH7.4；500 mM KCl)、3.5 mM MgCl2、400 μM dNTP、2U r-Taq、80 nM BPH-F、80 nM BPH-R、200 nM BPH ALLGlo探針。優(yōu)化后的該體系使用Bio-Rad CFX96(Bio-Rad，USA)qPCR檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測。該體系的PCR反應(yīng)程序?yàn)椋?5℃變性3 min，94℃變性30 s，60℃退火40 s；循環(huán)40次；每次延伸時(shí)采集熒光(Wangetal., 2017)。

利用該體系對提取的稻田蜘蛛樣品總DNA進(jìn)行檢測，以ddH2O和饑餓1周的蜘蛛基因組DNA作為2種模板的陰性對照，同時(shí)以褐飛虱基因組DNA為陽性對照。在樣品檢測時(shí)每個(gè)樣品設(shè)置2個(gè)重復(fù)，如果出現(xiàn)2個(gè)重復(fù)的擴(kuò)增曲線和Ct值之差大于或等于1，則重新檢測。捕食作用分析內(nèi)容同上述1.2.2。

1.4 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法和統(tǒng)計(jì)分析原理，數(shù)據(jù)如符合正態(tài)分布且方差齊性則利用SPSS中的單因素方差分析進(jìn)行多重比較(LSD法)；否則利用非參數(shù)Mann-Whitney U和Kruskal-Wallis單因素ANOVA檢驗(yàn)法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；其中蜘蛛捕食率在年份間和品種間的分析采用SPSS的卡方適合性檢驗(yàn)分析；采用F檢驗(yàn)蜘蛛陽性率和褐飛虱種群密度間的功能反應(yīng)曲線擬合程度，使用SigmaPlot軟件作圖(Wangetal., 2017)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水稻生育期蜘蛛集團(tuán)和褐飛虱的發(fā)生量及捕食作用

2.1.1蜘蛛集團(tuán)和褐飛虱的發(fā)生量

兩年兩水稻品種稻田共采集到蜘蛛3 807頭，分屬9科27種。園蛛科Araneidae和肖蛸科Tetragnathidae種類數(shù)最多，均為6個(gè)種，分別為卵形園蛛Araneusinustus、黃斑園蛛A.ejusmodi、霍氏新園蛛Neosconadoenitzi、嗜水新園蛛N.nautica、四點(diǎn)高亮腹蛛Hypsosingapygmaea、四突艾蛛Cyclosasedeculata和櫛齒鋸螯蛛Dyschiriognathadentata、四斑鋸螯蛛D.quadrimaculata、錐腹肖蛸Tetragnathamaxillosa、華麗肖蛸T.nitens、前齒肖蛸T.praedonia、圓尾肖蛸T.vermiformis；跳蛛科Salticidae為4個(gè)種，即賀氏菱頭蛛Bianorhotingchiechi、長腹蠅獅Marpissaelongata、縱條蠅獅M.magister和黑色蠅虎Plexippuspaykulli；狼蛛科Lycosidae和皿蛛科Linyphiidae各為3個(gè)種，分別是溝渠豹蛛Pardosalaura、擬環(huán)紋豹蛛P.pseudoannulata、擬水狼蛛Piratasubpiraticus、草間小黑蛛Erigonidiumgraminicolum、駝背額角蛛Gnathonariumgibberum和食蟲瘤胸蛛U(xiǎn)mmeliatainsecticeps；蟹蛛科Thomisidae為鞍形花蟹蛛Xysticusephippiatus和三突花蛛Misumenopstricuspidatus2個(gè)種；球腹蛛科Theridiidae、管巢蛛科Clubionidae和盜蛛科Pisauridae均為1個(gè)種，分別為八斑球腹蛛Coleosomaoctomaculatum、日本管巢蛛Clubionajaponicola和白跗狡蛛Dolomedespallitarsis。其中，錐腹肖蛸、擬環(huán)紋豹蛛、食蟲瘤胸蛛、八斑球腹蛛為稻田蜘蛛優(yōu)勢種。

褐飛虱密度隨調(diào)查時(shí)間呈規(guī)律性增加，且在調(diào)查的最后時(shí)間點(diǎn)DAT(Days after transplanting，DAT)91達(dá)最大值76.29±6.21頭/叢，顯著高于DAT7、DAT21、DAT35和DAT49的值(P<0.05)；蜘蛛密度及蜘蛛與褐飛虱的密度比值隨調(diào)查時(shí)間呈先增加后下降的規(guī)律性變化，其中，蜘蛛密度在水稻移栽后DAT63達(dá)到最大值6.89±0.54頭/叢，該密度顯著高于水稻其它生育期的蜘蛛密度(P<0.05)；蜘蛛與褐飛虱的密度比值在水稻移栽后DAT35達(dá)到最大值39.74±5.80，顯著高于DAT7、DAT63、DAT77和DAT91的值(P<0.05)(圖1)。

2.1.2蜘蛛集團(tuán)對褐飛虱的捕食陽性率

稻田采集和分析的蜘蛛樣品除其它科(包括蟹蛛科、管巢蛛科和盜蛛科)外，剩余各科蜘蛛對褐飛虱的捕食陽性率在DAT21和DAT91之間都存在顯著性差異(P<0.05)(圖2)；整體上，狼蛛科、皿蛛科、球腹蛛科、肖蛸科、跳蛛科和園蛛科捕食率在DAT21、DAT35和DAT77、DAT91之間有顯著性差異(P<0.05)；另外，各科蜘蛛對褐飛虱的捕食陽性率均隨水稻生育期的發(fā)展而逐漸增加，特別在水稻移栽后的DAT77和DAT91，狼蛛科、球腹蛛科、肖蛸科和跳蛛科蜘蛛對褐飛虱的陽性率均達(dá)到了最大值(圖2)。

圖1 水稻不同生育期稻田每叢水稻蜘蛛和褐飛虱密度及密度比值的比較Fig.1 Comparison of density of BPH, spider, the ratio of spiders to BPH among crop stages注：圖上小寫字母分別代表不同處理間的差異顯著性(P<0.05)。下同。Note: Different lowercase letters in the columns indicated significant differences. Asterisk meant significant difference between years and fields planted with resistant and susceptible varieties (P<0.05).The same below.

2.2 不同年份及品種稻田蜘蛛集團(tuán)褐飛虱的發(fā)生量及捕食作用

2.2.1蜘蛛集團(tuán)和褐飛虱田間發(fā)生量

2012年褐飛虱密度、蜘蛛密度均顯著高于2011年(P<0.05)(圖3)；另外，2011年褐飛虱密度很低(0.46±0.23)，使得2011年蜘蛛密度與褐飛虱密度的比值(46.39±20.76)顯著高于2012年的比值(2.65±1.36)(P<0.05)(圖3)。

兩年間感性品種SY63稻田的褐飛虱密度、蜘蛛密度均顯著高于抗性品種IR64的兩者密度(P<0.05)，抗性品系稻田蜘蛛與褐飛虱密度比值(28.46±14.29)顯著高于感性品種比值(2.81±1.70)(P<0.05)(圖3)。

2.2.2蜘蛛集團(tuán)對褐飛虱的田間捕食陽性率

各科蜘蛛對褐飛虱捕食陽性率年份間均有顯著性差異(P<0.05)，且2012年褐飛虱捕食陽性了顯著高于2011年；感性品種與抗性品種的褐飛虱捕食陽性率只有狼蛛科和球腹蛛科之間存在顯著性差異，狼蛛科在感性品種稻田的捕食陽性率顯著高于抗性品種，而球腹蛛科在感性品種稻田的捕食陽性率顯著低于抗性品種(P<0.05)(表1)。

圖2 水稻不同時(shí)期同類蜘蛛捕食褐飛虱陽性率的動態(tài)比較Fig.2 Comparison of the positive rates to BPH for each taxon of spiders among crop stages注：圖上*代表水稻移栽后不同天數(shù)的差異顯著性(P<0.05)，箱體中間線為陽性率的中位數(shù)，箱體的上下線分別是上四分位數(shù)和下四分位數(shù)。下同。Note: Asterisk meant significant difference among different DAT (P<0.05). The same below.

圖3 褐飛虱和蜘蛛密度及密度比值在不同年份、不同抗性水稻品種間的比較Fig.3 Comparison of the population density and the ratio between years and varieties

2.3 稻田4種蜘蛛優(yōu)勢種對褐飛虱的功能反應(yīng)及捕食量

2.3.1稻田4種蜘蛛優(yōu)勢種對褐飛虱的功能反應(yīng)

4種蜘蛛優(yōu)勢種捕食陽性率均隨著褐飛虱種群密度的增加而增加；除錐腹肖蛸外，其他蜘蛛捕食陽性率與褐飛虱密度間均呈飽和反應(yīng)曲線關(guān)系(圖4)。在褐飛虱密度為10～20頭/叢時(shí)，擬環(huán)紋豹蛛、八斑球腹蛛和食蟲瘤胸蛛的捕食陽性率基本呈線性增長，但當(dāng)褐飛虱密度達(dá)到50～100頭/叢時(shí)，除錐腹肖蛸外，它們的這種捕食陽性率就會呈現(xiàn)相對飽和狀態(tài)，而錐腹肖蛸的捕食陽性率呈線性增長趨勢(圖4)；擬環(huán)紋豹蛛和八斑球腹蛛的a值分別是9.59±5.59和3.02±1.21，顯著大于錐腹肖蛸的0.53±0.24和食蟲瘤胸蛛的1.38±0.48(P<0.05)。擬環(huán)紋豹蛛的b值是0.12±0.08，其均大于八斑球腹蛛(0.04±0.02)、食蟲瘤胸蛛(0.04±0.02)和錐腹肖蛸(0.01±0.00)的值。

2.3.2稻田4種蜘蛛優(yōu)勢種對褐飛虱的捕食量

蜘蛛消化道內(nèi)褐飛虱DNA殘留量(Ct值)qPCR檢測結(jié)果表明，4種蜘蛛的Ct值存在顯著性差異(P<0.05)，食蟲瘤胸蛛的Ct值(28.94±0.32)顯著高于八斑球腹蛛(26.93±0.33)和擬環(huán)紋豹蛛(25.89±0.51)的Ct值(P<0.05)；錐腹肖蛸和八斑球腹蛛的Ct值(28.11±0.44)均顯著高于擬環(huán)紋豹蛛的Ct值(P<0.05)(圖5)。同時(shí)，比較了這4種蜘蛛整體在低陽性率(<50%)和高陽性率(≥50%)兩個(gè)階段的褐飛虱DNA殘留量，結(jié)果顯示低和高陽性率兩個(gè)階段的Ct值分別是28.97±0.39和26.95±0.23，存在顯著性差異(P<0.05)，這表明在高陽性率階段這4種蜘蛛體內(nèi)有更多的褐飛虱獵物DNA殘留。

表1 兩年兩品種稻田蜘蛛集團(tuán)發(fā)生量及其對褐飛虱的捕食陽性率比較

圖4 田間4種蜘蛛對褐飛虱陽性率隨褐飛虱種群密度增加的非線性飽和反應(yīng)模型Fig.4 Non-linear relationships between prey (BPH) densities and positive rates for 4 spider species in field condition注：A，擬環(huán)紋豹蛛；B，八斑球腹蛛；C，食蟲瘤胸蛛；D，錐腹肖蛸。Note: A, Pardosa pseudoannulata; B, Coleosoma octomaculata; C, Ummeliata insecticeps; D, Tetragnatha maxillosa.

圖 5 4種主要蜘蛛消化道內(nèi)褐飛虱殘留量(Ct值)的比較Fig.5 Comparison of the quantitative evaluations for predation on BPH among 4 spider species

3 結(jié)論與討論

本文以亞熱帶浙江省富陽市稻田生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，調(diào)查了兩年不同品種稻田褐飛虱和蜘蛛的發(fā)生密度后，利用熒光定量PCR分子探針技術(shù)分析了蜘蛛對褐飛虱的捕食作用。結(jié)果表明，稻田生態(tài)系統(tǒng)包含9科27種蜘蛛，在水稻不同生育期，蜘蛛密度與褐飛虱發(fā)生量間具有跟隨效應(yīng)；兩年不同品種稻田蜘蛛和褐飛虱密度及密度比值在年份間和品種間存在顯著性差異；同時(shí)，捕食作用的分子檢測結(jié)果指出，蜘蛛對褐飛虱的捕食率在年份間存在顯著性差異，狼蛛科和球腹蛛科蜘蛛捕食率在品種間也存在顯著性差異。稻田4種蜘蛛優(yōu)勢種對褐飛虱的捕食陽性率與褐飛虱的種群密度均呈飽和反應(yīng)曲線或線性反應(yīng)模型，擬環(huán)紋豹蛛捕食褐飛虱的DNA殘留量顯著高于八斑球腹蛛、錐腹肖蛸和食蟲瘤胸蛛。

3.1 水稻不同生育期蜘蛛集團(tuán)和褐飛虱的發(fā)生量及捕食作用

稻田生態(tài)系統(tǒng)是水陸復(fù)合的具有豐富生物多樣性和復(fù)雜穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的開放的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，包含了數(shù)千種的節(jié)肢動物種類，這些種類根據(jù)功能可以分為植食者、腐食者、寄生者和捕食者等(程家安, 1996; Settleetal., 1996)。蜘蛛是稻田捕食者種類和數(shù)量組成中最重要的部分，連續(xù)兩年的調(diào)查和采集，僅僅在浙江省富陽市中國水稻所試驗(yàn)田就采集到9科27種蜘蛛；相關(guān)研究也指出，在全國稻田所采集到的蜘蛛標(biāo)本中，已鑒定373種，隸屬23科109屬，其中東南稻區(qū)(包括浙江)因氣候適宜、地形和景觀復(fù)雜多樣化，蜘蛛種類以228種居全國之首(呂仲賢, 2012)。

稻田蜘蛛除其它科外，剩余各科蜘蛛對褐飛虱的捕食陽性率在DAT21和DAT91之間都存在顯著性差異(P<0.05)(圖2)；整體上，狼蛛科、皿蛛科、球腹蛛科、肖蛸科、跳蛛科和園蛛科捕食率主要在DAT21、DAT35和DAT77，DAT91之間有顯著性差異(P<0.05)；另外，各科蜘蛛對褐飛虱的捕食陽性率均隨水稻生育期的發(fā)展而逐漸增加，特別在DAT77和DAT91，狼蛛科、球腹蛛科、肖蛸科和跳蛛科蜘蛛對褐飛虱的陽性率均達(dá)到了最大值(圖2)。該結(jié)果表明，首先，蜘蛛對特定獵物褐飛虱的捕食陽性率與其密度密切相關(guān)，稻田主要害蟲褐飛虱在田間群落中占有較大優(yōu)勢，因此即便是廣食性捕食者蜘蛛對目標(biāo)獵物仍然存在著緊密跟隨現(xiàn)象；其次，水稻分蘗期、拔節(jié)期是褐飛虱遷入和定殖期，也是自然天敵調(diào)控稻飛虱的關(guān)鍵時(shí)期，對稻飛虱的種群發(fā)展起著至關(guān)重要的作用(Sigsgaard, 2007; Qianetal., 2021)。

3.2 不同年份及品種稻田蜘蛛集團(tuán)和褐飛虱的發(fā)生量及捕食作用

2012年褐飛虱、蜘蛛密度均顯著高于2011年(P<0.05)(圖3)，說明該年是褐飛虱暴發(fā)的年份，蟲量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2011年；根據(jù)天敵的跟隨效應(yīng)，2012年田間天敵蜘蛛密度也顯著高于2011年(P<0.05)。兩年間感性品種SY63稻田的褐飛虱密度、蜘蛛密度均顯著高于抗性品種IR64的兩者密度(P<0.05)(圖3)，該結(jié)果表明，對于感性品種稻田，褐飛虱具有更高的繁殖力和更大的數(shù)量，稻田蜘蛛對褐飛虱也有一定的跟隨性。相關(guān)的研究表明，在20世紀(jì)80年代末，我國的褐飛虱從生物型1變?yōu)樯镄?，而在此之前，褐飛虱以生物型1為主，不為害帶有抗蟲基因Bph1的雜交水稻SY63，后來汕優(yōu)系列對褐飛虱的抗性逐步喪失，1997年SY63開始喪失對褐飛虱的抗性，造成了褐飛虱在長江中下游稻區(qū)的暴發(fā)(寒川一成等, 2003)。同時(shí)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于2011年褐飛虱密度很低，使得2011年蜘蛛密度與褐飛虱密度的比值(46.39±20.76)顯著高于2012年的比值(P<0.05)，而且抗性品系稻田蜘蛛與褐飛虱密度比值顯著高于感性品種比值(P<0.05)(圖3)，這說明抗性品種和自然天敵對于繁殖快、周期短、易暴發(fā)的褐飛虱等稻飛虱來說依然是最重要的防控策略(寒川一成等, 2003)，而這也是熱帶稻區(qū)比亞熱帶稻區(qū)稻飛虱暴發(fā)少、為害輕的最主要原因(Huetal., 2014)。

兩年間所測的各科蜘蛛褐飛虱捕食陽性率均為2012年的捕食率顯著高于2011年的捕食率(P<0.05)，感性品種與抗性品種的褐飛虱陽性率只有狼蛛科和球腹蛛科之間存在顯著性差異(P<0.05)(表1)；該結(jié)果表明，在褐飛虱暴發(fā)的2012年，盡管各科蜘蛛褐飛虱捕食率都顯著高于非暴發(fā)的2011年，有比較高的捕食率，但仍不足以控制褐飛虱種群的發(fā)展，這與褐飛虱遷入動態(tài)、增長倍數(shù)高等環(huán)境因素有關(guān)(程家安等, 2008)。

3.3 稻田4種蜘蛛優(yōu)勢種對褐飛虱的功能反應(yīng)及捕食量

本研究中4種蜘蛛優(yōu)勢種對褐飛虱的捕食陽性率與褐飛虱的種群密度均呈飽和反應(yīng)曲線或線性反應(yīng)模型，說明這4種優(yōu)勢蜘蛛雖為廣食性天敵，但均能隨著褐飛虱種群密度的增長而主要捕食褐飛虱。其中擬環(huán)紋豹蛛具有最高的捕食功能，在褐飛虱種群發(fā)展的早期階段，該蛛能更快地轉(zhuǎn)向捕食褐飛虱，并能在較低褐飛虱種群密度下達(dá)到較高的捕食陽性率，其次為八斑球腹蛛；這與Wang等(2017)用同樣方法對稻田這4種蜘蛛優(yōu)勢種對白背飛虱捕食功能的研究結(jié)果相似。相關(guān)研究也指出，稻田狼蛛和肖蛸對盲蝽科害蟲Stenotusrubrovittatus捕食率同樣隨獵物密度增加而增加(Kobayashietal., 2011)，研究者是在該蟲種群密度高峰期在稻田選擇20個(gè)采樣點(diǎn)，調(diào)查S.rubrovittatus密度與檢測狼蛛和肖蛸對其捕食陽性率；相比較而言，本文通過水稻全生育期的6次褐飛虱密度調(diào)查和天敵蜘蛛系統(tǒng)采樣，能更準(zhǔn)確的反映褐飛虱的遷入、定殖、繁殖和增長等田間種群動態(tài)和4種蜘蛛優(yōu)勢種捕食率對其種群密度變化的響應(yīng)。

通過研究4種蜘蛛優(yōu)勢種消化道內(nèi)褐飛虱DNA殘留量(Ct值)發(fā)現(xiàn)，食蟲瘤胸蛛的Ct值顯著高于八斑球腹蛛和擬環(huán)紋豹蛛；錐腹肖蛸和八斑球腹蛛的Ct值均顯著高于擬環(huán)紋豹蛛的Ct值(圖5)。這表明擬環(huán)紋豹蛛消化道獵物DNA殘留量顯著高于八斑球腹蛛、錐腹肖蛸和食蟲瘤胸蛛消化道的殘留量，而八斑球腹蛛則顯著高于食蟲瘤胸蛛(圖5)。就整個(gè)水稻生育期來講，擬環(huán)紋豹蛛消化道內(nèi)有最高的褐飛虱殘留量，這與擬環(huán)紋豹蛛屬于游獵型蜘蛛、食性貪婪、食量較大有關(guān)，而相關(guān)的研究指出，擬環(huán)紋豹蛛在水稻生態(tài)系統(tǒng)對稻飛虱起著最重要的控害作用(Wangetal., 2017)。在茶園生態(tài)系統(tǒng)，Yang等(2011)利用探針法發(fā)現(xiàn)茶園游獵型蜘蛛優(yōu)勢種白斑獵蛛Evarchaalbaria對主要害蟲假眼小綠葉蟬Empoascavitis的捕食陽性率和殘留量顯著高于鞍形花蟹蛛Xysticusephippiatus、漂亮美蒂蛛Meotipapulcherrima和八斑球腹蛛，在假眼小綠葉蟬種群調(diào)控中起著關(guān)鍵作用(Yangetal., 2011)。本研究中比較這4種蜘蛛整體在低陽性率階段(<50%)和高陽性率階段(≥50%)兩個(gè)階段的褐飛虱DNA殘留量，結(jié)果表明這兩個(gè)階段之間殘留量存在顯著性差異，說明高陽性率階段有更多的褐飛虱獵物DNA殘留，即隨著褐飛虱種群密度的增長，這4種蜘蛛個(gè)體對褐飛虱不僅有更高的捕食率，同時(shí)有更大的捕食量。同樣在稻田生態(tài)系統(tǒng)，Hsu等通過同位素(δ13C和δ15N)分析發(fā)現(xiàn)，隨著稻田植食者豐度的增加，捕食性天敵對植食者的相對捕食量從水稻分蘗期的34%～35%增長到成熟期的90%～93%(Hsuetal., 2021)。

綜上所述，本文深入研究了種類豐富、數(shù)量眾多的蜘蛛在不同年份和不同品種稻田對褐飛虱的自然調(diào)控作用。結(jié)果表明，稻田蜘蛛集團(tuán)對褐飛虱具有較強(qiáng)的控害功能，而助增、前置和增強(qiáng)各類蜘蛛集團(tuán)對褐飛虱的生態(tài)控害功能可通過種植抗性品種、稻田生態(tài)工程、減施和晚施殺蟲劑等措施的有機(jī)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)(祝增榮等, 2012; Zhuetal., 2018; Qianetal., 2021)。