苜蓿葉象甲的耐寒性研究

張 娜,劉長(zhǎng)月,武云霞,趙 莉

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 新疆草地資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,新疆烏魯木齊 830052）

苜蓿（Medicagosativa）是世界上栽培最早、分布面積最大的一種多年生優(yōu)良豆科牧草,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、產(chǎn)量高且耐鹽性較強(qiáng),在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中有著不可替代的作用[1-2]。長(zhǎng)期連續(xù)種植及種植結(jié)構(gòu)單一,不僅使苜蓿病害惡化[3],更使其蟲害加劇。苜蓿葉象甲（Hypera postica）是苜蓿田中主要害蟲之一,對(duì)苜蓿的生長(zhǎng)發(fā)育、草產(chǎn)品品質(zhì)及產(chǎn)量均產(chǎn)生很大影響。苜蓿葉象甲1904年傳入美國(guó)后曾對(duì)該國(guó)苜蓿造成毀滅性危害,每年因該蟲害造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)25億美元[4-5]。20世紀(jì)60年代,我國(guó)新疆苜蓿也曾受到該蟲的致命性危害,約333.3 hm2苜蓿干草、種子基本無收成[6]。目前我國(guó)對(duì)苜蓿葉象甲的生物學(xué)特性、生物化學(xué)以及生物防治等[7-13]方面做了大量研究,但鮮見對(duì)其抗寒能力的研究報(bào)道。因此,本研究測(cè)定苜蓿葉象甲各蟲態(tài)以及越冬成蟲的過冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn),明確苜蓿葉象甲的耐寒能力與翅型及性別的關(guān)系,以期為其分布及擴(kuò)散提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1供試蟲源 2007年于呼圖壁種牛場(chǎng)小海子采集苜蓿葉象甲第2代幼蟲、蛹及成蟲供不同蟲態(tài)的過冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn)試驗(yàn)用；2008年9月底-10月初將新羽化的成蟲在室內(nèi)飼養(yǎng)一段時(shí)間,埋于苜蓿田附近表層土中（4～5 cm）自然溫度下越冬,分5批取樣（2008年11月24日、12月26日,2009年1月24日、2月24日以及3月24日）,用于分析苜蓿葉象甲翅型與耐寒性的關(guān)系、雌雄成蟲的過冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn)以及成蟲在不同溫度下的致死中時(shí)間。

1.2試驗(yàn)方法 參照秦玉川和楊建才[14]、武云霞[15]的方法測(cè)過冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn)溫度,每個(gè)處理測(cè)10頭,重復(fù)3次。本試驗(yàn)中電阻阻值（x）與溫度（y）間擬合關(guān)系式為:

y=-21.829ln（x）+73.856,R2=0.995 9。

設(shè)置-30、-25、-20、-15、-10℃5個(gè)溫度梯度,每個(gè)溫度下放置20頭成蟲,重復(fù) 3次,每隔一定時(shí)間記錄被測(cè)成蟲的死亡情況,并計(jì)算致死中時(shí)間。

1.3數(shù)據(jù)分析 用DPS 6.5軟件和Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1苜蓿葉象甲不同蟲態(tài)的過冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn) 苜蓿葉象甲不同蟲態(tài)體液結(jié)冰點(diǎn)的變化趨勢(shì)與其過冷卻點(diǎn)的變化趨勢(shì)一致,均因發(fā)育階段不同而存在一定差異（圖1）。在各蟲態(tài)中,成蟲的過冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn)最低,分別為-20.46和-18.24℃；長(zhǎng)、短翅型蛹與三、四齡幼蟲間過冷卻點(diǎn)差異不顯著（P＞0.05）,依次為 -10.34、-9.55、-9.75 和-10.00℃,冰點(diǎn)差異亦不顯著,依次為 -6.68、-6.52、-7.86和-7.52℃。過冷卻點(diǎn)的高低是苜蓿葉象甲耐寒性強(qiáng)弱的標(biāo)志,過冷卻點(diǎn)越低,其耐寒能力越強(qiáng)。苜蓿葉象甲過冷卻點(diǎn)測(cè)定結(jié)果表明,在各蟲態(tài)中以成蟲的耐寒能力最強(qiáng),能耐受-20℃左右的低溫,幼蟲和蛹的耐寒能力相同,僅能耐受-10℃左右的低溫。

圖1 苜蓿葉象甲不同發(fā)育階段的過冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn)

2.2苜蓿葉象甲翅型與耐寒性的關(guān)系 2008年11月下旬-2009年3月下旬,分5次取樣測(cè)定了苜蓿葉象甲長(zhǎng)短翅型成蟲的過冷卻點(diǎn)（圖2）。結(jié)果表明,長(zhǎng)翅型成蟲的過冷卻點(diǎn)均因越冬時(shí)期不同而差異顯著（P＜0.05）,短翅型成蟲的過冷卻點(diǎn)在11月下旬和1月下旬間差異不顯著（P＞0.05）,但二者與其他3個(gè)月份間差異顯著。苜蓿葉象甲成蟲在10月陸續(xù)進(jìn)入越冬狀態(tài),越冬初期（11月下旬）長(zhǎng)翅型成蟲過冷卻點(diǎn)為-18.86℃,短翅型的為-19.24℃；隆冬期（12月下旬）長(zhǎng)翅型和短翅型成蟲的過冷卻點(diǎn)分別為-22.91和-22.98℃,并且二者均顯著低于其他時(shí)期相同翅型的過冷卻點(diǎn)；隆冬過后,2種翅型成蟲的過冷卻點(diǎn)均呈明顯的上升趨勢(shì),尤其在翌年3月末氣溫已經(jīng)回升,長(zhǎng)翅型成蟲（-14.00℃）、短翅型成蟲（-13.66℃）過冷卻點(diǎn)分別比12月下旬時(shí)上升了8.91和9.32℃,雖然成蟲已陸續(xù)解除滯育,但依然具有較強(qiáng)的抗寒能力。除3月下旬時(shí)長(zhǎng)翅型成蟲過冷卻點(diǎn)略高于短翅型成蟲外,其他時(shí)期短翅型成蟲的過冷卻點(diǎn)始終高于長(zhǎng)翅型成蟲的,但經(jīng)t檢驗(yàn)表明,任一時(shí)期內(nèi),長(zhǎng)翅型和短翅型成蟲間過冷卻點(diǎn)差異不顯著（t11=2.007 2,t12=0.098 6,t1=0.762 5,t2=1.398 6,t3=0.506 7,P＞0.05）,由此認(rèn)為,苜蓿葉象甲不同翅型間耐寒能力差異不顯著。

圖2 苜蓿葉象甲越冬成蟲不同翅型的過冷卻點(diǎn)

越冬時(shí)期對(duì)不同翅型成蟲體液結(jié)冰點(diǎn)也有顯著影響（圖3）。12月下旬長(zhǎng)、短翅型成蟲的冰點(diǎn)均最低,分別為-21.14和-21.23℃,與其他時(shí)期相比差異顯著。隨著天氣轉(zhuǎn)暖,環(huán)境溫度的升高,2種翅型的冰點(diǎn)也呈上升趨勢(shì),3月下旬最高（-13.51和-12.57℃）。經(jīng)t檢驗(yàn)表明,任何時(shí)期內(nèi)2種翅型間冰點(diǎn)差異不顯著（t11=0.017 7,t12=0.144 1,t1=1.053 3,t2=1.300 3,t3=1.388 0,P＞0.05）。

圖3 苜蓿葉象甲越冬成蟲不同翅型的冰點(diǎn)

2.3苜蓿葉象甲雌雄成蟲的過冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn)在任一時(shí)期內(nèi),苜蓿葉象甲雌成蟲的過冷卻點(diǎn)始終低于雄成蟲的（圖4）。經(jīng)t檢驗(yàn),12月下旬的雌成蟲過冷卻點(diǎn)（-23.68℃）顯著低于雄成蟲（-22.21℃）,1月下旬的雌成蟲過冷卻點(diǎn)（-20.86℃）顯著低于雄成蟲的（-19.69℃）（t12=2.758 3,t1=3.350 2,P＜0.05）,而 11月下旬、2月下旬和3月下旬3個(gè)時(shí)期內(nèi)雌雄成蟲間過冷卻點(diǎn)差異不顯著（t11=0.863 2,t2=1.024 9,t3=1.778 5,P＞0.05）。可以認(rèn)為在隆冬期的雌成蟲耐寒力比雄成蟲的高。

圖4 苜蓿葉象甲越冬期雌雄成蟲的過冷卻點(diǎn)

苜蓿葉象甲雌雄成蟲的冰點(diǎn)隨時(shí)間的變化趨勢(shì)與過冷卻點(diǎn)的一致（圖5）,均是在12月下旬最低,3月下旬時(shí)最高,除11月下旬雌成蟲冰點(diǎn)略高于雄成蟲外,其他各時(shí)期內(nèi)均為雌成蟲冰點(diǎn)低于雄成蟲。但經(jīng)t檢驗(yàn)表明,僅12月下旬和1月下旬中雌雄成蟲的冰點(diǎn)差異顯著（t12=4.264 4,t1=3.854 1,P＜0.05）,其他各時(shí)期內(nèi)差異不顯著（t11=0.5977,t2=0.352 1,t3=0.410 9,P＞0.05）。

2.4苜蓿葉象甲成蟲在不同溫度下的致死中時(shí)間 在冷暴露條件下,隨溫度的降低,苜蓿葉象甲成蟲半致死時(shí)間（LT50）也相應(yīng)縮短,-10℃時(shí)的半致死時(shí)間為17.6 h,-30℃時(shí)下降到24.7 min,時(shí)間驟然縮短（表1）。苜蓿葉象甲成蟲死亡90%的時(shí)間（LT90）隨溫度的變化趨勢(shì)同LT50的變化趨勢(shì)一致,-10℃時(shí) LT90為 47.2 h,當(dāng)溫度下降到-30℃時(shí),LT90也驟然縮短到49.5 min。由此可見,當(dāng)溫度低于過冷卻點(diǎn)溫度時(shí),苜蓿葉象甲成蟲的死亡時(shí)間明顯縮短。

圖5 苜蓿葉象甲越冬期雌雄成蟲的冰點(diǎn)

表1 苜蓿葉象甲成蟲不同溫度下死亡率回歸方程及LT50、LT90值

3 討論與結(jié)論

許多關(guān)于昆蟲耐寒性的報(bào)道中都將過冷卻點(diǎn)作為衡量其耐寒能力強(qiáng)弱的一項(xiàng)重要指標(biāo),過冷卻點(diǎn)越低,說明其抵御嚴(yán)寒的能力越強(qiáng)。景曉紅和康樂[16]指出,昆蟲耐寒性大小因發(fā)育階段不同而表現(xiàn)出一定差異。甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）不同蟲態(tài)的耐寒性由強(qiáng)至弱分別是蛹、幼蟲、成蟲和卵[17]。椰心葉甲（Brontispa longissima）以蛹和卵的耐寒能力最強(qiáng),成蟲的耐寒力位居其次,幼蟲的耐寒力最低[18-19]。本研究發(fā)現(xiàn),苜蓿葉象甲不同發(fā)育階段的耐寒性亦存在明顯差異,成蟲的耐寒力最高,長(zhǎng)、短翅型蛹及三、四齡幼蟲的耐寒力最低。對(duì)苜蓿葉象甲卵以及每一蟲態(tài)中不同發(fā)育階段的耐寒力還有待進(jìn)一步研究。

苜蓿葉象甲長(zhǎng)翅型成蟲和短翅型成蟲間過冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn)差異均不顯著。說明翅型對(duì)苜蓿葉象甲越冬成蟲耐寒力影響不大。但同一翅型成蟲在不同時(shí)期的過冷卻點(diǎn)差異顯著,隆冬期耐寒力最強(qiáng),翌年3月末,耐寒力最弱,雖然該時(shí)期苜蓿葉象甲成蟲已逐步解除滯育,但為適應(yīng)倒春寒其仍具有抵御低溫（-14～-13℃）的能力。這一點(diǎn)與凹唇壁蜂（Osmia excavata）[20]以及斯氏傘錐象（Coniatus steveni）[15]越冬成蟲的結(jié)果較一致。

在一定時(shí)期內(nèi),苜蓿葉象甲耐寒能力因其性別不同而有差異。本研究顯示,12月下旬苜蓿葉象甲雌成蟲比雄成蟲的過冷卻點(diǎn)顯著低1.47℃,1月下旬雌成蟲比雄成蟲的過冷卻點(diǎn)顯著低1.17℃,而11月下旬、2月下旬和3月下旬雌雄成蟲之間過冷卻點(diǎn)差異均不顯著。苜蓿葉象甲雌雄成蟲的冰點(diǎn)變化趨勢(shì)與過冷卻點(diǎn)的變化一致,12月下旬和1月下旬雌成蟲冰點(diǎn)比雄成蟲的顯著低1.73和2.01℃。由此說明,隆冬時(shí)節(jié)苜蓿葉象甲雌成蟲的耐寒力比雄成蟲的耐寒力顯著高1～2℃。本研究結(jié)果與龍眼長(zhǎng)跗螢葉甲（Monoleptaocci f uvis）成蟲過冷卻點(diǎn)結(jié)果基本一致。龍眼長(zhǎng)跗螢葉甲雌蟲體過冷卻點(diǎn)-10.75℃,雄蟲體過冷卻點(diǎn)-8.88℃[21]。由于苜蓿葉象甲成蟲在苜蓿地殘株落葉下或裂縫中滯育越冬,場(chǎng)所較隱蔽,所以綜合分析得出,苜蓿葉象甲在烏魯木齊冬季至少可以耐受-24～-22℃的低溫。而且不論性別和翅型,苜蓿葉象甲成蟲的耐寒力均與季節(jié)變化趨勢(shì)緊密相關(guān),這與昆蟲的耐寒性理論[18]一致。

有學(xué)者用低溫存活的半致死時(shí)間來確定昆蟲的耐寒性,景曉紅和康樂[22]指出,過冷卻點(diǎn)不能作為昆蟲耐寒性的唯一指標(biāo),這是因?yàn)橛行┎荒徒Y(jié)冰的昆蟲,在其過冷卻點(diǎn)以上的亞致死溫度則發(fā)生大量死亡。Bale[23]將昆蟲的耐寒性分為5類,即耐結(jié)冰的、避免結(jié)冰的、耐受寒冷的、寒冷敏感的和機(jī)會(huì)主義的。本研究顯示,苜蓿葉象甲在-10℃條件下半致死時(shí)間17.6 h,在-15℃時(shí)的 LT50只需 75.0 min。對(duì)于苜蓿葉象甲是否為上述所指的不耐結(jié)冰昆蟲,以及具體屬于Bale所劃分的5類中的哪一類,苜蓿葉象甲耐寒性的生理機(jī)制如何等問題都還有待于進(jìn)一步研究。

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