大豆莢發(fā)育程度對(duì)點(diǎn)蜂緣蝽成蟲壽命及生殖力的影響

田鑫月, 胡英露, 李文博, 高 宇, 史樹森

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院, 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部大豆病蟲害防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 長(zhǎng)春 130118)

點(diǎn)蜂緣蝽Riptortuspedestris隸屬半翅目(Hemiptera)蛛緣蝽科(Alydidae)，是近年來在我國(guó)大豆生產(chǎn)中為害較重的新發(fā)害蟲之一(Gaoetal., 2018; Lietal., 2019)。國(guó)內(nèi)分布于西北、華北、東北、南方等地區(qū)，國(guó)外主要分布于日本、韓國(guó)、印度等東亞和東南亞國(guó)家(Tabuchietal., 2007; Kim and Lim, 2010; Seong and Lee, 2021)。該害蟲寄主廣泛，以取食豆科作物為主，亦可危害胡麻科、禾本科、葫蘆科等多種作物(史樹森, 2013)。點(diǎn)蜂緣蝽在黃淮海地區(qū)主要以成蟲遷入大豆田中為害，刺吸植株豆莢，致使豆莢生長(zhǎng)發(fā)育不良，莢而不實(shí)或形成癟粒、畸形莢等，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致顆粒無收(Zhangetal., 2016； 李文敬等, 2020; Huangetal.， 2021; Xuetal., 2021)。點(diǎn)蜂緣蝽刺吸為害是導(dǎo)致大豆“癥青”現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵因素之一(高宇等, 2019)。在田間網(wǎng)罩試驗(yàn)中，R4(盛莢期)大豆植株“癥青”和產(chǎn)量損失等受害程度顯著高于R2(盛花期)和R6(鼓粒期)(Lietal., 2021)。以離體大豆鼓粒莢飼養(yǎng)的點(diǎn)蜂緣蝽若蟲可以順利完成個(gè)體發(fā)育，脂肪和蛋白質(zhì)為其生長(zhǎng)發(fā)育提供必要的營(yíng)養(yǎng)成分(田鑫月等, 2021)；在適宜的溫度條件下實(shí)驗(yàn)種群趨勢(shì)指數(shù)可達(dá)48.07，具有暴發(fā)性的增長(zhǎng)潛力(胡英露等, 2022)。大豆嫩果期點(diǎn)蜂緣蝽累積蟲日指數(shù)與大豆產(chǎn)量顯著相關(guān)，能準(zhǔn)確反映出其對(duì)大豆產(chǎn)量的影響(閆秀等, 2021)。而關(guān)于刺吸取食大豆生長(zhǎng)期鮮豆莢及其發(fā)育不同階段豆莢對(duì)點(diǎn)蜂緣蝽成蟲壽命、生殖力的影響尚不清楚。點(diǎn)蜂緣蝽以成蟲在大豆花莢期開始遷入豆田為害，而大豆開花與結(jié)莢時(shí)期重疊時(shí)間長(zhǎng)。本研究采用不同日齡離體鮮豆莢飼養(yǎng)點(diǎn)蜂緣蝽，觀察其對(duì)點(diǎn)蜂緣蝽成蟲壽命、產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵期及產(chǎn)卵量的影響，分析不同日齡豆莢籽粒營(yíng)養(yǎng)成分含量與點(diǎn)蜂緣蝽主要生物學(xué)參數(shù)的相關(guān)性，進(jìn)而探討點(diǎn)蜂緣蝽成蟲有效遷入大豆田時(shí)間與大豆植株發(fā)育時(shí)期的關(guān)系，為進(jìn)一步研究大豆田間點(diǎn)蜂緣蝽成災(zāi)規(guī)律，提高預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)水平及制定有效防控策略提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試蟲、寄主植物和儀器設(shè)備

1.1.1蟲源:點(diǎn)蜂緣蝽蟲源采自云南省嵩明縣(24°56′2.54″N, 102°49′20.81″E, 海拔2 676 m)，在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)作物有害生物防控實(shí)驗(yàn)室以大豆為寄主飼養(yǎng)擴(kuò)繁建立實(shí)驗(yàn)種群，飼養(yǎng)條件為：溫度24℃±1℃，相對(duì)濕度80%±5%，光周期16L∶8D。從實(shí)驗(yàn)種群中收集5齡若蟲放入養(yǎng)蟲籠(50 cm×50 cm×50 cm)內(nèi)，以大豆植株和水發(fā)大豆籽粒飼養(yǎng)至成蟲羽化，將新羽化的雌雄成蟲配對(duì)轉(zhuǎn)入自制養(yǎng)蟲管(50 mL塑料離心管)中備用。

1.1.2寄主植物:寄主大豆品種為“吉農(nóng)38”，播種于直徑為28 cm、高18 cm的盆缽中，每盆播種3穴，每穴播種3粒種子，分期播種，正常水肥管理，不噴灑任何化學(xué)殺蟲藥劑，待花冠萎蔫長(zhǎng)出豆莢時(shí)掛上標(biāo)簽，當(dāng)豆莢生長(zhǎng)到5 d時(shí)，即為5日齡豆莢，掛上標(biāo)簽寫好日期，以此類推。取長(zhǎng)勢(shì)良好、無其他病蟲為害的5, 15, 25, 35和45日齡大豆豆莢備用。

1.1.3儀器設(shè)備:智能人工氣候箱(RXZ430E型，寧波江南儀器廠)，分光光度計(jì)(SP-756P型，上海光譜儀器有限公司)，電子天平(PTX-FA300型，福州華志科學(xué)儀器有限公司)，恒溫水浴鍋(W20M-2型，美國(guó)SHELLAB公司)、恒溫烘箱(ZXFD-A5250型，鄭州南北儀器設(shè)備有限公司)等。

養(yǎng)蟲籠(自制)，用尼龍紗網(wǎng)將塑料材質(zhì)框架(50 cm×50 cm×50 cm)組裝在一起；養(yǎng)蟲管(自制)，用昆蟲針將塑料離心管(50 mL)管壁扎60個(gè)通氣孔。

1.2 發(fā)育歷期測(cè)定

分別選取供試品種植株上5, 15, 25, 35和45日齡豆莢，用濕潤(rùn)脫脂棉包裹豆莢基部進(jìn)行保濕，再用回形針夾住豆莢保濕端懸于養(yǎng)蟲管內(nèi)，將新羽化的雌雄成蟲配對(duì)轉(zhuǎn)入，然后放入人工氣候箱內(nèi)(溫度24±1℃，相對(duì)濕度80%±5%，光周期16L∶8D)進(jìn)行離體鮮豆莢飼養(yǎng)點(diǎn)蜂緣蝽成蟲，每個(gè)處理飼養(yǎng)1對(duì)成蟲，10次重復(fù)。整個(gè)試驗(yàn)過程定時(shí)(視供試豆莢新鮮程度)更換豆莢，及時(shí)清理養(yǎng)蟲管內(nèi)蟲體排泄物及蛻皮等雜物，保持養(yǎng)蟲管內(nèi)清潔，飼養(yǎng)至雌雄成蟲死亡。每日定時(shí)(9:00 am)觀察記錄成蟲存活及產(chǎn)卵情況，統(tǒng)計(jì)成蟲產(chǎn)卵日期、產(chǎn)卵量以及雌雄成蟲死亡時(shí)間等。

1.3 豆莢籽粒營(yíng)養(yǎng)成分含量測(cè)定

將不同日齡的豆莢籽粒置于電子天平上稱得鮮重，然后在55℃的恒溫烘箱中脫水48 h至恒重，研磨大豆豆莢籽粒至粉末狀備用。脂肪含量測(cè)定采用索氏提取方法，總糖含量測(cè)定采用蒽酮比色法(程媛等, 2016)，總蛋白含量測(cè)定采用BCA方法(許喆, 2019)，重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用IBM SPSS Statistics 21.0軟件單因素方差分析Tukey法分析不同日齡豆莢飼養(yǎng)點(diǎn)蜂緣蝽雌雄成蟲的壽命、產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵期、產(chǎn)卵量，以及不同日齡大豆莢籽?？偟鞍住⒅竞涂偺堑戎饕獱I(yíng)養(yǎng)成分含量的差異顯著性。逐日統(tǒng)計(jì)成蟲產(chǎn)卵歷期內(nèi)單雌日產(chǎn)卵量及其累積產(chǎn)卵量，采用一元線性回歸法擬合產(chǎn)卵動(dòng)態(tài)模型。采用直線回歸方法，對(duì)不同日齡大豆莢籽粒主要營(yíng)養(yǎng)成分含量與飼養(yǎng)點(diǎn)蜂緣蝽成蟲壽命、產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵期和單雌產(chǎn)卵量進(jìn)行相關(guān)性分析。采用GraphPad Prism 8.0軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果

2.1 不同日齡豆莢對(duì)點(diǎn)蜂緣蝽成蟲壽命的影響

隨豆莢日齡的增加，點(diǎn)蜂緣蝽成蟲的平均壽命呈先增后降趨勢(shì)(表1)。以5日齡豆莢飼養(yǎng)的平均壽命最短，雌成蟲壽命為9.60±0.75 d，雄成蟲壽命為9.50±0.81 d；以35日齡豆莢飼養(yǎng)的平均壽命最長(zhǎng)，雌成蟲壽命為37.40±5.89 d，雄成蟲壽命為56.90±9.47 d；以35日齡豆莢和45日齡豆莢飼養(yǎng)雌成蟲的平均壽命顯著長(zhǎng)于其他日齡豆莢飼養(yǎng)的；以5, 15, 25, 35和45日齡豆莢飼養(yǎng)雌成蟲和雄成蟲的平均壽命之間均存在顯著差異(F雌成蟲壽命=4.033,P雌成蟲壽命=0.007,df雌成蟲壽命=4;F雄成蟲壽命=12.402,P雄成蟲壽命<0.001,df雄成蟲壽命=4)。

表1 不同日齡大豆莢飼養(yǎng)的點(diǎn)蜂緣蝽成蟲壽命Table 1 Adult longevity of Riptortus pedestris reared with different day-old soybean pods

2.2 不同日齡豆莢對(duì)點(diǎn)蜂緣蝽雌成蟲生殖的影響

2.2.1對(duì)雌成蟲產(chǎn)卵期的影響：隨豆莢日齡的增加，點(diǎn)蜂緣蝽雌成蟲的產(chǎn)卵前期呈先縮短后增加趨勢(shì)(表2)。以5日齡豆莢飼養(yǎng)的雌成蟲不能產(chǎn)卵；以15日齡豆莢飼養(yǎng)的雌成蟲產(chǎn)卵前期最長(zhǎng)，為29.00±9.29 d;以35日齡豆莢飼養(yǎng)的雌成蟲產(chǎn)卵前期最短，為6.00±0.58 d。 以15, 25, 35和45日齡豆莢飼養(yǎng)的雌成蟲產(chǎn)卵前期之間均存在顯著差異(F=10.456,P<0.001,df=3)。而隨大豆豆莢日齡的增加對(duì)雌成蟲產(chǎn)卵歷期的影響趨勢(shì)與產(chǎn)卵前期相反，以35日齡豆莢飼養(yǎng)的雌成蟲產(chǎn)卵期最長(zhǎng)，為29.67±6.61 d;以1日齡豆莢飼養(yǎng)的雌成蟲產(chǎn)卵期最短，為10.00±4.36 d。以15, 25, 35和45日齡豆莢飼養(yǎng)的雌成蟲產(chǎn)卵期之間亦均存在顯著差異(F=5.006,P=0.005,df=3)。

表2 不同日齡大豆莢飼養(yǎng)的點(diǎn)蜂緣蝽雌成蟲產(chǎn)卵前期和產(chǎn)卵期Table 2 Pre-oviposition and oviposition periods of female adults of Riptortus pedestris rearedwith different day-old soybean pods

圖1 不同日齡大豆莢飼養(yǎng)的點(diǎn)蜂緣蝽雌成蟲產(chǎn)卵動(dòng)態(tài)Fig. 1 Egg laying dynamics of female adults ofRiptortus pedestris reared with differentday-old soybean pods

圖2 不同日齡大豆莢飼養(yǎng)的點(diǎn)蜂緣蝽雌成蟲累積產(chǎn)卵率Fig. 2 Accumulative oviposition rate of female adults ofRiptortus pedestris reared with differentday-old soybean pods

2.2.3對(duì)雌成蟲產(chǎn)卵量的影響：不同日齡豆莢飼養(yǎng)的點(diǎn)蜂緣蝽雌成蟲，隨豆莢日齡的增加，其產(chǎn)卵量亦呈先增后降的趨勢(shì)(圖3)，其中以35日齡豆莢飼養(yǎng)的雌成蟲單雌產(chǎn)卵量最高(129.56±36.53粒)，以5日齡豆莢飼養(yǎng)的雌成蟲不能產(chǎn)卵。以15, 25, 35和45日齡豆莢飼養(yǎng)的雌成蟲單雌產(chǎn)卵量均存在顯著差異(F=6.907,P=0.001,df=3)。

圖3 不同日齡大豆莢飼養(yǎng)的點(diǎn)蜂緣蝽雌成蟲的單雌產(chǎn)卵量Fig. 3 Number of eggs laid per female adult ofRiptortus pedestris reared with soybeanpods at different day-old圖中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；柱上不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05, Tukey氏多重比較)。Data in the figure are presented as mean±SE. Different lowercase letters above bars indicate significant difference at the 0.05 level by Tukey’s multiple range test.

2.3 不同日齡豆莢籽粒主要營(yíng)養(yǎng)成分的含量

除5日齡豆莢(由于籽粒太小，未檢測(cè))外，各日齡豆莢籽?？偟鞍?、脂肪和總糖含量之間均存在顯著差異(F總蛋白=120.108,P總蛋白<0.001,df總蛋白=3;F脂肪=25.488,P脂肪<0.001,df脂肪=3;F總糖=540.200,P總糖<0.001,df總糖=3)。隨著豆莢日齡的增加，豆莢籽粒總蛋白含量呈逐漸增加的趨勢(shì)；而豆莢籽粒脂肪和總糖含量則呈先增加后下降的趨勢(shì)，其中，35日齡豆莢籽粒脂肪和總糖含量均顯著高于其他日齡豆莢的(表3)。

表3 不同日齡大豆莢籽粒中的主要營(yíng)養(yǎng)成分含量Table 3 Contents of main nutrients in seeds ofdifferent day-old soybean pods

2.4 豆莢籽粒營(yíng)養(yǎng)成分含量與點(diǎn)蜂緣蝽成蟲主要生命特征的相關(guān)性

點(diǎn)蜂緣蝽雌雄成蟲壽命、雌成蟲產(chǎn)卵期、雌成蟲產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵量及日均產(chǎn)卵量與大豆莢籽粒的脂肪含量線性方程分別為:y雌成蟲壽命=-2.628+0.584x,R2=0.876,P=0.0097;y雄成蟲壽命=5.205+0.284x,R2=0.449,P=0.1079;y雌成蟲產(chǎn)卵期=8.263+0.313x,R2=0.894,P=0.0274;y雌成蟲產(chǎn)卵前期=19.35-0.276x,R2=0.945,P=0.0139;y雌成蟲產(chǎn)卵量=12.05+0.053x,R2=0.890,P=0.0282;y雌成蟲日均產(chǎn)卵量=13.08+0.057x,R2=0.890,P=0.0516(圖4)。雌成蟲壽命、雌成蟲產(chǎn)卵期及產(chǎn)卵量與大豆莢籽粒的脂肪含量直線方程的斜率均大于0?？梢?，雌成蟲壽命、雌成蟲產(chǎn)卵期及產(chǎn)卵量與大豆莢籽粒的脂肪含量呈顯著正相關(guān)，雄成蟲壽命及雌成蟲日均產(chǎn)卵量與大豆莢籽粒的脂肪含量呈正相關(guān)；雌成蟲產(chǎn)卵前期與大豆莢籽粒的脂肪含量直線方程的斜率小于0，可見，產(chǎn)卵前期與大豆莢籽粒的脂肪含量呈顯著負(fù)相關(guān)。

點(diǎn)蜂緣蝽雌雄成蟲壽命、雌成蟲產(chǎn)卵期、雌成蟲產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵量及日均產(chǎn)卵量與大豆莢籽粒的總蛋白含量線性方程分別為：y雌成蟲壽命=-7.099+1.444x,R2=0.908,P=0.0061;y雄成蟲壽命=4.990+0.684x,R2=0.703,P=0.0380;y雌成蟲產(chǎn)卵期=12.75+0.656x,R2=0.563,P=0.1250;y雌成蟲產(chǎn)卵前期=36.29-0.601x,R2=0.644,P=0.0986;y雌成蟲產(chǎn)卵量=20.29+0.0116x,R2=0.621,P=0.1060;y雌成蟲日均產(chǎn)卵量=22.52+0.128x,R2=0.621,P=0.1215(圖4)。由此可見，雌雄成蟲壽命與大豆莢籽粒的脂肪含量呈顯著正相關(guān)，雌成蟲產(chǎn)卵期、產(chǎn)卵量及日均產(chǎn)卵量與大豆莢籽粒的總蛋白含量呈正相關(guān)；產(chǎn)卵前期與大豆莢籽粒的總蛋白含量呈負(fù)相關(guān)。

點(diǎn)蜂緣蝽雌雄成蟲壽命、雌成蟲產(chǎn)卵期、雌成蟲產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵量及日均產(chǎn)卵量與大豆莢籽粒的總糖含量線性方程分別為：y雌成蟲壽命=-0.376+0.066x,R2=0.911,P=0.0058;y雄成蟲壽命=0.532+0.031x,R2=0.444,P=0.1096;y雌成蟲產(chǎn)卵期=0.807+0.037x,R2=0.658,P=0.0943;y雌成蟲產(chǎn)卵前期=2.124-0.033x,R2=0.743,P=0.0691;y雌成蟲產(chǎn)卵量=1.155+0.008x,R2=0.998,P=0.0005;y雌成蟲日均產(chǎn)卵量=1.291+0.009x,R2=0.998,P=0.0068(圖4)?？梢?，雌成蟲壽命、產(chǎn)卵量、日均產(chǎn)卵量與大豆莢籽粒的總糖含量呈顯著正相關(guān)，雄成蟲壽命和雌成蟲產(chǎn)卵期與大豆莢籽粒的總糖含量呈正相關(guān)；產(chǎn)卵前期與大豆莢籽粒的總糖含量呈負(fù)相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

在長(zhǎng)期的協(xié)同進(jìn)化過程中，昆蟲與寄主植物之間形成了形式多樣、相互聯(lián)系和相互適應(yīng)的關(guān)系。寄主植物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)種類和含量在昆蟲的生長(zhǎng)繁殖中起到重要作用，特別對(duì)昆蟲種群繁殖能力有重要的調(diào)節(jié)作用(Aqueel and Leather, 2011)。同種寄主植物的不同生長(zhǎng)發(fā)育階段營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量有所不同，由于寄主植物中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生變化，所以昆蟲在取食不同生長(zhǎng)發(fā)育階段寄主植物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)后，其生理代謝系統(tǒng)也會(huì)隨之變化，最終會(huì)影響昆蟲自身的生長(zhǎng)發(fā)育或繁殖能力(欽俊德和王琛柱, 2001; 姚苗苗等, 2016; 張同強(qiáng), 2019)。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著點(diǎn)蜂緣蝽成蟲取食豆莢日齡的增加，其平均壽命、產(chǎn)卵期、單雌產(chǎn)卵量呈先增加然后下降的趨勢(shì)，而產(chǎn)卵前期的變化取食則相反(表1和2)，這與禾谷縊管蚜Rhopalosiphumpadi更趨向取食處于拔節(jié)期和抽穗期的谷類植物，而且在這兩個(gè)生育期的谷物上繁殖速率高于在分蘗期上的結(jié)果(Aqueel and Leather, 2011)相類似。

寄主植物所含的糖類、游離氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分及一些次生物質(zhì)的含量會(huì)因寄主植物的種類、同類植物的不同部位和不同生育期而發(fā)生變化(Piyasaengthongetal., 2016; Liao and Chen, 2017)。隨大豆莢日齡延續(xù)，籽粒脂肪、總糖含量呈逐漸至穩(wěn)定的趨勢(shì)，總蛋白含量呈逐漸增加的趨勢(shì)(表3)。點(diǎn)蜂緣蝽對(duì)大豆莢的為害表現(xiàn)為，口針穿過莢皮刺吸籽粒組織，當(dāng)刺吸豆莢發(fā)育前期幼嫩籽粒時(shí)可導(dǎo)致其敗育或發(fā)育異常，造成落莢或癟莢，進(jìn)而破壞大豆植株“源-庫”關(guān)系而發(fā)生“癥青”現(xiàn)象(Baeetal., 2014; Lietal., 2021)。隨著大豆莢發(fā)育時(shí)間的延續(xù)，籽粒的營(yíng)養(yǎng)積累量逐漸增大，其同等危害程度造成對(duì)產(chǎn)量的損失呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)(李文敬等, 2020; Lietal., 2021)。即在R6(豆莢籽粒已積累完成大部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì))以后，其為害損失逐漸減輕。不同日齡大豆莢籽粒的脂肪、總蛋白和總糖含量存在顯著差異(表3)，點(diǎn)蜂緣蝽成蟲壽命和生殖力與其取食不同日齡大豆莢籽粒的脂肪和總蛋白含量呈顯著正相關(guān)，而與總糖含量相關(guān)不顯著(圖4)。以15日齡、25日齡大豆莢飼喂的點(diǎn)蜂緣蝽雌成蟲產(chǎn)卵前期顯著延長(zhǎng)且產(chǎn)卵量顯著低于以35日齡、45日齡豆莢飼喂的，而取食35日齡豆莢單雌產(chǎn)卵量最高(表2)。糖類是點(diǎn)蜂緣蝽成蟲的主要呼吸代謝消耗物質(zhì)，豆莢的蛋白質(zhì)和脂肪是影響壽命和生殖的主要營(yíng)養(yǎng)源(陳菊紅等, 2018; 田鑫月等, 2021)。點(diǎn)蜂緣蝽可以通過刺吸大豆莢、葉、莖、花等器官加以補(bǔ)充(田鑫月等, 2021)。Jauset等(1998)的研究表明，寄主植物含氮(蛋白質(zhì))量還是影響植食性昆蟲寄主選擇的主要因子。溫室白粉虱Trialeurodesvaporariorum取食位點(diǎn)的調(diào)整與植物葉片幼嫩程度有關(guān)，嫩葉由于比老葉具更高的氮含量，而更利于其取食產(chǎn)卵。 Fei等(2017)研究表明大菜粉蝶Pierisbrassicae在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的野芥上生長(zhǎng)發(fā)育最好，蛹重增加最快。本研究結(jié)果表明，隨點(diǎn)蜂緣蝽成蟲取食豆莢日齡的增加，其平均壽命、產(chǎn)卵期、單雌產(chǎn)卵量呈先增加然后下降的趨勢(shì)，而產(chǎn)卵前期則相反，與大豆豆莢籽粒的總蛋白、脂肪等營(yíng)養(yǎng)成分積累進(jìn)度顯著相關(guān)。明確寄主植物大豆主要被害器官豆莢不同生長(zhǎng)發(fā)育階段對(duì)點(diǎn)蜂緣蝽生殖能力影響，有助于進(jìn)一步深入研究大豆田間點(diǎn)蜂緣蝽發(fā)生危害規(guī)律及精準(zhǔn)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。