不同形態(tài)指標(biāo)用于二化螟幼蟲齡期劃分的研究

楊 眉， 田春暉， 孫富余， 劉欣宇， 于鳳泉

[1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，遼寧沈陽(yáng) 110161 ；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)有機(jī)循環(huán)研究院(蘇州)，江蘇蘇州 215100]

二化螟[Chilosuppressalis(Walker)]是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要害蟲之一，尤其對(duì)水稻及茭白的危害尤為嚴(yán)重。前人通過(guò)對(duì)水稻及茭白2種寄主二化螟種群的研究，發(fā)現(xiàn)兩者在生物學(xué)、形態(tài)學(xué)特征上存在一定的差別[1]。針對(duì)二化螟形態(tài)學(xué)的研究表明，二化螟不同寄主種群在頭殼寬度、個(gè)體大小、體長(zhǎng)等指標(biāo)上具有一定差異[2]。但以形態(tài)指標(biāo)為依據(jù)對(duì)二化螟進(jìn)行分齡的報(bào)道不多，且相關(guān)報(bào)道之間存在著較大的差異。宋慧英等于1958年針對(duì)二化螟幼蟲進(jìn)行分齡研究，認(rèn)為在田間宜采用體長(zhǎng)、體色、體線等指標(biāo)對(duì)二化螟幼蟲進(jìn)行分齡[3]；危寅如于1980年利用幼蟲背板作為指標(biāo)對(duì)二化螟幼蟲進(jìn)行了分齡[4]；GB/T 15792—2009《水稻二化螟測(cè)報(bào)調(diào)查規(guī)范》 選取了二化螟幼蟲的頭殼寬度及體長(zhǎng)作為分齡的指標(biāo)[5]。除此之外，另有部分學(xué)者認(rèn)為，幼蟲體寬等指標(biāo)對(duì)二化螟幼蟲齡期的劃分也具有一定的指導(dǎo)意義[6-7]。

由于二化螟是鉆蛀性害蟲，蛀入水稻莖稈之后，各項(xiàng)防治措施均難以生效，故精準(zhǔn)掌握二化螟幼蟲的齡期是化學(xué)防治的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。Dyar測(cè)定了28種鱗翅目昆蟲各齡期幼蟲的頭殼寬度，發(fā)現(xiàn)幼蟲頭殼寬度與齡期呈指數(shù)模型關(guān)系，可用于幼蟲齡期的劃分[8]。本研究通過(guò)室內(nèi)飼養(yǎng)二化螟，獲得各齡期幼蟲，完成頭殼寬度、體質(zhì)量、體長(zhǎng)及體寬等4項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定，明確二化螟幼蟲的齡期，探索劃分二化螟幼蟲蟲齡的最佳形態(tài)指標(biāo)，旨在為科學(xué)防治二化螟提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本研究于2021年在遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所進(jìn)行。供試二化螟蟲采集自遼寧省東港市新興區(qū)土房北村水稻田，置于恒溫光照培養(yǎng)箱中用水稻植株繼代飼養(yǎng)，溫度設(shè)定為28 ℃，每日光照時(shí)間16 h、黑暗時(shí)間8 h。始終保持飼養(yǎng)種群數(shù)不少于2 000頭。2021年5月自新一代二化螟卵開始孵化直到幼蟲化蛹，每日在水稻植株中收集不少于20頭幼蟲，進(jìn)行各項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)測(cè)量。

1.2 試驗(yàn)方法

選取二化螟幼蟲的頭殼寬度、體長(zhǎng)、體寬及體質(zhì)量作為測(cè)定指標(biāo)。其中，體質(zhì)量采用梅特勒托利多ME204電子天平進(jìn)行測(cè)量，其余指標(biāo)采用Leica DVM6S型超景深顯微鏡進(jìn)行拍照、測(cè)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

根據(jù)Dyar法則對(duì)二化螟幼蟲蟲齡進(jìn)行劃分。利用DPS 18.1統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)測(cè)定的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行頻數(shù)分析，并繪制相應(yīng)的頻次分布圖，確定幼蟲齡數(shù)。根據(jù)測(cè)定值，利用DPS 18.1統(tǒng)計(jì)分析軟件根據(jù)各個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)計(jì)算其相應(yīng)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)誤差及變異系數(shù)。按照Crosby生長(zhǎng)法則計(jì)算Brooks指數(shù)和Crosby指數(shù)，進(jìn)而比較各個(gè)測(cè)量指標(biāo)數(shù)值的合理性，當(dāng)Crosby指數(shù)≤10%時(shí)，表明齡數(shù)劃分合理，計(jì)算公式如下所示：

式中：xn和xn-1分別表示二化螟n齡與n-1齡幼蟲各個(gè)待測(cè)指標(biāo)的數(shù)值平均值；bn和bn-1分別表示第n和第n-1個(gè)Brooks指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 二化螟幼蟲齡數(shù)的確定

從2021年5月13日至2021年8月24日，共對(duì)室內(nèi)飼養(yǎng)繁育的464頭二化螟幼蟲進(jìn)行了頭殼寬度、體質(zhì)量、體長(zhǎng)及體寬等4項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量，并根據(jù)其測(cè)量值制作頻次分布圖。

2.1.1 二化螟幼蟲頭殼寬度分布 由二化螟幼蟲頭殼寬度的頻次分布圖(圖1)可知，二化螟幼蟲的頭殼寬度出現(xiàn)了相對(duì)明顯的7個(gè)分布區(qū)，其中的7個(gè)峰值分別出現(xiàn)在0.31、0.47、0.71、1.05、1.35、1.47、1.61 mm處。根據(jù)Dyar法則，二化螟幼蟲的齡期依據(jù)頭殼寬度可以被分為7齡。由表1可知，二化螟幼蟲頭殼寬度的Crosby指數(shù)絕對(duì)值均小于0.1，說(shuō)明頭殼寬度指標(biāo)可以用作二化螟幼蟲齡數(shù)的劃分，將二化螟幼蟲的齡期劃分為7齡是合理的。同時(shí)，參照GB/T 15792—2009《水稻二化螟測(cè)報(bào)調(diào)查規(guī)范》中“二化螟幼蟲發(fā)育進(jìn)度分級(jí)指標(biāo)”，印證了頭殼寬度可作為二化螟齡期劃分的指標(biāo)。

將二化螟幼蟲頭殼寬度(y)與齡期(x)進(jìn)行回歸分析，二者呈指數(shù)模型，其擬合的回歸方程為：

y=0.272 7e0.299 2x。

該回歸方程的決定系數(shù)(r2)為0.931 4，說(shuō)明二化螟幼蟲頭殼寬度與齡期具有較高的相關(guān)度，再次驗(yàn)證頭殼寬度可用于二化螟幼蟲齡期的確定。

2.1.2 二化螟幼蟲體質(zhì)量分布 對(duì)各個(gè)齡期二化螟幼蟲的體質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定，并繪制頻次分布圖(圖2)。結(jié)果顯示，各個(gè)齡期二化螟幼蟲的體質(zhì)量頻次分布呈現(xiàn)出3個(gè)相對(duì)集中的區(qū)域，而非像頭殼寬度呈現(xiàn)7個(gè)區(qū)域。由表2可知，1～7齡二化螟幼蟲測(cè)得的體質(zhì)量平均值分別是0.000 5、0.001 5、0.003 3、0.014 8、0.032 1、0.054 3、0.058 8 g，1～6齡期二化螟幼蟲的體質(zhì)量差異顯著(P<0.05)。二化螟幼蟲體質(zhì)量的Crosby指數(shù)絕對(duì)值均大于0.1，說(shuō)明體質(zhì)量指標(biāo)不適宜用作二化螟幼蟲齡數(shù)的劃分。

2.1.3 二化螟幼蟲體長(zhǎng)分布 對(duì)各個(gè)齡期二化螟幼蟲的體長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定，并繪制頻次分布圖(圖3)。結(jié)果顯示，各個(gè)齡期二化螟幼蟲的體長(zhǎng)頻次分布并未顯示出明顯的集中區(qū)域。由表3可知， 1～7齡二化螟幼蟲測(cè)得的體長(zhǎng)平均值分別是1.296、5.143、8.207、13.841、15.803、18.625、19.328 mm，1～6齡期二化螟幼蟲體長(zhǎng)差異顯著。二化螟幼蟲的Crosby指數(shù)存在大于0.1的現(xiàn)象，說(shuō)明體長(zhǎng)指標(biāo)不適宜用作二化螟幼蟲齡數(shù)的劃分。

表1 二化螟幼蟲頭殼寬度測(cè)定值與Crosby指數(shù)

表2 二化螟幼蟲體質(zhì)量測(cè)定值與Crosby指數(shù)

2.1.4 二化螟幼蟲體寬分布 對(duì)各個(gè)齡期二化螟幼蟲的體寬進(jìn)行測(cè)定，并繪制頻次分布圖(圖4)。結(jié)果顯示，各個(gè)齡期二化螟幼蟲的體寬頻次分布并未顯示出明顯的集中區(qū)域。由表4可知，1～7齡二化螟幼蟲測(cè)得的體寬平均值分別是0.241、0.607、1.189、1.652、2.069、2.874、2.876 mm，1～6齡期的體寬差異顯著。二化螟幼蟲的Crosby指數(shù)存在大于0.1的現(xiàn)象，說(shuō)明體寬指標(biāo)同樣不適宜用作二化螟幼蟲齡數(shù)的劃分。

2.3 田間二化螟幼蟲齡期的判定

由圖5可知，分別對(duì)在遼寧省盤錦市盤山縣壩墻子鎮(zhèn)姜家村水稻田采集的200頭各齡幼蟲進(jìn)行頭殼寬度的測(cè)定，并對(duì)相關(guān)數(shù)值進(jìn)行線性擬合。結(jié)果表明，姜家村水稻田所采集的二化螟幼蟲的頭殼寬度測(cè)定結(jié)果與室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)果一致，顯示二化螟幼蟲共有7個(gè)齡期，姜家村水稻田二化螟1～7齡幼蟲的頭殼寬度平均值分別為0.299、0.494、0.755、1.040、1.327、1.524、1.729 mm。將田間二化螟幼蟲頭殼寬度與齡期進(jìn)行擬合，二者呈指數(shù)模型，由此證明頭殼寬度作為二化螟幼蟲的分齡指標(biāo)是可靠的。

表3 二化螟幼蟲體長(zhǎng)測(cè)定值與Crosby指數(shù)

表4 二化螟幼蟲體寬測(cè)定值與Crosby指數(shù)

3 結(jié)論與討論

二化螟嚴(yán)重危害我國(guó)水稻生產(chǎn)，明確其幼蟲齡期劃分是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和科學(xué)防治二化螟的重要技術(shù)基礎(chǔ)。本研究對(duì)二化螟各齡期幼蟲的頭殼寬度、體寬、體長(zhǎng)及體質(zhì)量進(jìn)行了測(cè)定并分析，結(jié)果表明，二化螟幼蟲頭殼寬度隨著齡數(shù)的增大而呈顯著增加的趨勢(shì)，且二者間存在指數(shù)相關(guān)關(guān)系，與Dyar的研究[8]一致。在二化螟的體質(zhì)量、體長(zhǎng)及體寬指標(biāo)方面，雖然同樣會(huì)隨著齡數(shù)的增加而增大，但均存在Crosby指數(shù)絕對(duì)值>0.1的現(xiàn)象，因此并不能作為二化螟分齡的具體指標(biāo)。二化螟幼蟲的頭殼寬度會(huì)隨著每次蛻皮而呈現(xiàn)顯著增長(zhǎng)，而體長(zhǎng)、體質(zhì)量、體寬等不會(huì)因二化螟幼蟲的蛻皮而導(dǎo)致蛻皮前后的相關(guān)指標(biāo)呈現(xiàn)出顯著的差異[9]。因此，將頭殼寬度作為二化螟幼蟲的分齡指標(biāo)更為準(zhǔn)確可靠。章金明等研究了甜菜夜蛾幼蟲體質(zhì)量、體長(zhǎng)及頭殼寬度用于甜菜夜蛾幼蟲分齡的可行性，結(jié)果表明，頭殼寬度可作為分齡指標(biāo)[10]，本研究結(jié)論與之一致。賀春玲等同樣研究發(fā)現(xiàn)，頭殼寬度相對(duì)于體質(zhì)量、體長(zhǎng)更適合作為長(zhǎng)木蜂幼蟲齡期劃分的生長(zhǎng)指標(biāo)[11]。

由于生長(zhǎng)環(huán)境條件的不同，二化螟幼蟲的齡數(shù)、齡期都會(huì)有所變化。本研究將供試的二化螟幼蟲劃分為7齡，而在已報(bào)道的其他研究中，常出現(xiàn)二化螟被劃分為6齡的現(xiàn)象。危寅如于1980年將二化螟幼蟲劃分為6齡，而宋慧英于1958年則將其劃分為7齡。陳建明等在研究二化螟取食茭白和水稻后的生物學(xué)特征表現(xiàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)少數(shù)二化螟存在著8齡甚至9齡的現(xiàn)象[12]。由此可見，不同研究者的調(diào)查方法或環(huán)境的不同對(duì)于二化螟齡數(shù)的鑒別均有著顯著影響。本研究明確了遼寧地區(qū)二化螟的齡數(shù)及其分齡的最佳形態(tài)指標(biāo)，為研究二化螟幼蟲生長(zhǎng)發(fā)育、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)蟲害發(fā)生時(shí)間，從而進(jìn)行科學(xué)有效的防治提供了技術(shù)支持。