根瘤菌對(duì)草地貪夜蛾的趨避作用

任學(xué)祥，景茂峰，蘇賢巖，遲 雨，陳浩梁，鐘永志，葉正和

（1安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全研究所，合肥 230031；2南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，南京 210095）

0 引言

草地貪夜蛾(Spodoptera frugiperda)是聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織全球預(yù)警的重要遷飛性害蟲，具有遷飛距離遠(yuǎn)、寄主范圍廣、繁殖能力強(qiáng)的特點(diǎn)，現(xiàn)已擴(kuò)散至全球100余個(gè)國(guó)家[1]。2019年1月確認(rèn)入侵中國(guó)云南省普洱市江城縣[2]，現(xiàn)已擴(kuò)散至國(guó)內(nèi)20余個(gè)省，并繼續(xù)向北部擴(kuò)散，對(duì)玉米、小麥等作物生產(chǎn)造成嚴(yán)重危害。研究表明，草地貪夜蛾有與寄主相關(guān)的玉米型和水稻型2種生態(tài)型[3]，入侵中國(guó)的主要是喜食玉米等作物的玉米型草地貪夜蛾[4]?，F(xiàn)階段草地貪夜蛾的防治多采用化學(xué)防治，生物防治和物理防治報(bào)道較少，吳孔明[5]和梁沛[6]分別報(bào)道了中國(guó)草地貪夜蛾的防控策略和防治概況，趙勝園等[7]明確了蘇云金芽孢桿菌、球孢白僵菌等生物源農(nóng)藥對(duì)草地貪夜蛾的室內(nèi)防效。2019年11月14日，在安徽省渦陽(yáng)縣陳大鎮(zhèn)大孫莊發(fā)現(xiàn)麥豆輪作田和麥玉輪作田草地貪夜蛾發(fā)生情況存在明顯差異[8]，可能是麥玉輪作田自生玉米苗導(dǎo)致的，也可能是前茬大豆產(chǎn)生的某種次生物質(zhì)對(duì)草地貪夜蛾產(chǎn)生了驅(qū)避作用。大豆等豆科植物通過產(chǎn)生特化的器官根瘤，使得根瘤菌在其中將大氣中的分子態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氨供豆科宿主使用，Richard Murphey Coy[9]報(bào)道稱用根瘤菌處理狗牙草可以影響草地貪夜蛾的幼蟲發(fā)育和產(chǎn)卵行為，是否是根瘤菌的作用導(dǎo)致麥豆輪作田和麥玉輪作田草地貪夜蛾發(fā)生情況存在明顯差異值得探討。筆者以根瘤菌拌種玉米、小麥，探討草地貪夜蛾取食處理葉片與空白葉片的差異性，以期明確根瘤菌對(duì)草地貪夜蛾的趨避作用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試草地貪夜蛾2019年10月采自安徽省池州市秋玉米田，室內(nèi)人工飼料飼養(yǎng)。供試玉米品種為‘隆平203’，供試小麥品種為‘濟(jì)麥22’。供試根瘤菌劑（哈爾濱工業(yè)大學(xué)華龍科技發(fā)展有限公司）市購(gòu)，商品名“奧龍奇康”。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 玉米盆栽試驗(yàn) 將根瘤菌劑與供試玉米、小麥種子按照1 mL拌種1 kg種子的比例進(jìn)行均勻拌種，空白對(duì)照將根瘤菌劑換成清水，晾干后播種于盛土塑料盆(Φ=18 cm)中，出苗至3～4葉期待用。

1.2.2 草地貪夜蛾對(duì)不同處理葉片的選擇性 參考李定銀等[10]的方法，略有改動(dòng)。用記號(hào)筆在培養(yǎng)皿(Φ=15 cm)中間將其平均劃分為2個(gè)等面積，一半放未處理作物葉片，一半放處理作物葉片。選取3～4齡幼蟲，每皿中心處接入1頭幼蟲，蓋上皿蓋，放入光照培養(yǎng)箱（25℃、濕度70%）內(nèi)，玉米分別在6、22、27 h記錄葉片質(zhì)量及蟲體質(zhì)量，觀察幼蟲取食差異性；小麥在22 h記錄葉片質(zhì)量及蟲體質(zhì)量，觀察幼蟲取食差異性。每處理測(cè)定10組。

2 結(jié)果與分析

2.1 草地貪夜蛾對(duì)根瘤菌處理作物的危害選擇性

根瘤菌處理后呈現(xiàn)出草地貪夜蛾取食減少的趨勢(shì)，說明根瘤菌包衣作物種子后對(duì)草地貪夜蛾的取食有一定影響。但由于樣本處理量小，草地貪夜蛾3～4齡幼蟲活動(dòng)性較大，易發(fā)生轉(zhuǎn)移危害，草地貪夜蛾危害根瘤菌處理與對(duì)照間差異不大。

2.2 草地貪夜蛾對(duì)根瘤菌處理玉米的取食選擇性

測(cè)定6、22、27 h玉米葉片剩余量，考慮到葉片水分蒸發(fā)，通過葉片質(zhì)量減少量的大小來計(jì)算草地貪夜蛾對(duì)不同處理葉片的取食量，結(jié)果見圖1。共10組，1組死亡，故測(cè)定9組數(shù)據(jù)。除處理9外，在3個(gè)時(shí)間段內(nèi)，根瘤菌處理種子后草地貪夜蛾取食玉米葉片量均少于空白對(duì)照葉片取食量：葉片放置6 h，根瘤菌處理葉片質(zhì)量平均減少0.1167 g，空白處理葉片質(zhì)量平均減少0.1744 g；葉片放置22 h，根瘤菌處理葉片質(zhì)量平均減少0.2622 g，空白處理葉片質(zhì)量平均減少0.4211 g；葉片放置27 h，根瘤菌處理葉片質(zhì)量平均減少0.3733 g，空白處理葉片質(zhì)量平均減少0.5744 g。說明草地貪夜蛾更喜歡取食空白對(duì)照玉米葉片。處理9培養(yǎng)皿內(nèi)未見蟲糞，懷疑草地貪夜蛾在內(nèi)未取食。

圖1 不同時(shí)間段草地貪夜蛾取食不同玉米葉片差異性

2.3 草地貪夜蛾生長(zhǎng)量變化

通過圖2可以看出，除處理3外，其余處理27 h后蟲體質(zhì)量都呈現(xiàn)出一定程度的下降。

圖2 草地貪夜蛾取食玉米葉片蟲重變化趨勢(shì)

2.4 草地貪夜蛾對(duì)根瘤菌處理小麥的取食選擇性

測(cè)定22 h小麥葉片剩余量（6 h幾乎未取食不做統(tǒng)計(jì)，27 h小麥葉片水分蒸發(fā)嚴(yán)重），通過葉片質(zhì)量減少量計(jì)算草地貪夜蛾對(duì)不同處理葉片的取食量，共10組。通過圖3可以看出，除處理4外，根瘤菌處理種子后草地貪夜蛾取食小麥葉片量均少于空白對(duì)照葉片取食量：根瘤菌處理葉片質(zhì)量平均減少0.3102 g，空白處理葉片質(zhì)量平均減少0.3503 g。說明草地貪夜蛾更喜歡取食空白對(duì)照小麥葉片。

圖3 草地貪夜蛾取食不同小麥葉片差異性

2.5 草地貪夜蛾生長(zhǎng)量變化

通過圖4可以看出，處理22 h后蟲體質(zhì)量呈現(xiàn)出一定程度的下降。

圖4 草地貪夜蛾取食小麥葉片蟲重變化趨勢(shì)

3 結(jié)論與討論

農(nóng)作物在生長(zhǎng)過程中對(duì)害蟲的危害可形成多種防御機(jī)制，而次生代謝物質(zhì)作為植物抗蟲性的主要生理生化基礎(chǔ)，已成為抗蟲性研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容[11]。沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物線蟲研究室首次報(bào)道了利用大豆根瘤菌防治大豆孢囊線蟲，探明了大豆根瘤菌內(nèi)生菌對(duì)大豆孢囊線蟲的效果[12]；李海燕[13]、段玉璽[14]等報(bào)道了大豆根部提取物對(duì)大豆孢囊線蟲的抑制作用。

根瘤菌是能促使植物異常增生的一類革蘭氏染色陰性需氧桿菌，與寄主共生，在寄主根部形成根瘤，可為寄主提供生長(zhǎng)所需的部分氮素，同時(shí)也從寄主體內(nèi)獲得足夠的營(yíng)養(yǎng)[15]。豆科植物根圍存在大量的根瘤菌，根瘤菌已經(jīng)成為豆科植物根際微生態(tài)系統(tǒng)的天然組成成分。使用根瘤菌減輕作物病害有很多報(bào)道[16-17]，Chakrabortry[18]試驗(yàn)用根瘤菌種子包衣后，豌豆根腐病的病情指數(shù)明顯降低。根瘤菌的應(yīng)用不僅可以降低豆科作物病害發(fā)生，還可以減輕非豆科作物上的病害[19]。Midega[20]報(bào)道了玉米和綠葉山螞蝗間作可以有效減少草地貪夜蛾的數(shù)量，Hailu等[21]報(bào)道了玉米和大豆間作可以有效減輕草地貪夜蛾的危害，這些充分證明了可能存在某種物質(zhì)會(huì)對(duì)草地貪夜蛾有一定的趨避或殺滅作用。本研究室內(nèi)試驗(yàn)初步證實(shí)了根瘤菌處理玉米種子后，能夠減輕草地貪夜蛾對(duì)玉米危害?？赡苁歉鼍幚砗?，玉米植株產(chǎn)生了某種物質(zhì)。而且本研究發(fā)現(xiàn)試蟲體重明顯呈下降趨勢(shì)，這可能是根瘤菌處理讓草地貪夜蛾的取食減弱，這將在以后的試驗(yàn)中進(jìn)一步驗(yàn)證。

草地貪夜蛾是國(guó)內(nèi)“北遷南回，周年循環(huán)”的重大遷飛性害蟲[22]，安徽地處南北交界處，是其北進(jìn)的必經(jīng)之地和主要的降落地，玉米收獲后草地貪夜蛾往往會(huì)危害小麥等作物[23]，安徽小麥輪作模式主要分為麥玉、麥豆、麥油和麥稻4種，麥油、麥稻輪作主要在淮河以南，小麥種植時(shí)間晚，不符合草地貪夜蛾回遷危害時(shí)期，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的草地貪夜蛾危害小麥多為麥玉輪作田，安徽麥玉輪作田面積較大，這為草地貪夜蛾的轉(zhuǎn)移危害提供了便利條件，麥豆輪作田危害鮮有報(bào)道，本研究初步證實(shí)根瘤菌對(duì)草地貪夜蛾危害有一定的趨避作用，這將為以后草地貪夜蛾的防治提供一定的理論基礎(chǔ)。

化學(xué)藥劑是防治草地貪夜蛾等爆發(fā)性、突發(fā)性病蟲害的主要手段[24-25]，但草地貪夜蛾對(duì)常用殺蟲劑的抗性問題十分突出[26-28]。趙勝園等[29]研究表明，大多數(shù)常用殺蟲劑對(duì)草地貪夜蛾防治效果不理想，在美國(guó)波多黎各草地貪夜蛾對(duì)氯蟲苯甲酰胺的抗性倍數(shù)為160[30]，這為化學(xué)藥劑的使用敲響了警鐘。改變玉米播期、釋放天敵等措施難度大，與種植實(shí)際差距大，種植Bt玉米來防治草地貪夜蛾仍需進(jìn)一步驗(yàn)證，本研究發(fā)現(xiàn)，根瘤菌處理玉米、小麥種子后能夠很好地減輕草地貪夜蛾對(duì)葉片的危害，同時(shí)可以減輕蟲體體重，這為草地貪夜蛾的防治提供了新思路。在適當(dāng)條件下，麥玉輪作可以替換為麥豆輪作，或者使用根瘤菌處理玉米、小麥種子，以減輕草地貪夜蛾的發(fā)生危害。當(dāng)然，該項(xiàng)研究還需要在大田試驗(yàn)中不斷驗(yàn)證，具體機(jī)理研究及監(jiān)測(cè)試驗(yàn)也將在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)持續(xù)開展。