2021, Vol. 48文章信息
引用本文 |
基金项目
- 国家自然科学基金（31760540）；广西农业科学院基本科研业务专项（桂农科2021YT013）
作者简介
- 李德伟（1980—），男，硕士，副研究员，研究方向为昆虫生物学及害虫防治，E-mail：ldw11023@163.com.
通讯作者
- 覃振强（1975—），男，博士，副研究员，研究方向为昆虫生物学及农药学，E-mail：qinzqcn@163.com.
文章历史
- 收稿日期：2021-09-09
2. 广东省生物农药创制与应用重点实验室 / 生物防治教育部工程研究中心，广东 广州 510640
2. Guangdong Key Laboratory of Bio-Pesticide Innovation and Application/ Engineering Technology Research Center of Pest Biocontrol, Ministry of Education, Guangzhou 510640, China
【研究意义】新菠萝灰粉蚧Dysmicoccus neobrevipes Beardsley属半翅目Hemiptera粉蚧科Pseudococcidae，主要分布在美国夏威夷群岛、马来西亚、巴西等30多个国家和地区，可为害剑麻、菠萝、南瓜、番茄、可可等多种重要农林经济作物[1-2]。在中国，新菠萝灰粉蚧是高度危险的检疫性有害生物，分布在台湾省、海南省、广东省、云南省及广西壮族自治区等地[3-5]。该粉蚧于1998年在海南省昌江县青坎农场的剑麻园暴发为害，2006年在广东省湛江市剑麻种植区发生蔓延并在局部麻区暴发成灾，2015年在广西钦州市浦北县也发现该粉蚧严重为害剑麻[3, 5-6]。昆虫属于典型的变温动物，对温度的适应和调节能力较差，温度的突然变化对其存活、发育和繁殖均可能产生较大的影响[7-8]。研究表明，新菠萝灰粉蚧最适宜生长发育和繁殖的温度范围为23~29 ℃，低于或高于这个温度范围其死亡率将会上升[9]，剑麻田间调查也发现该粉蚧种群分别在6月中旬和次年2月下旬处于低谷，说明田间高温低温均对该粉蚧种群增长不利[5]。分析低温对新菠萝灰粉蚧死亡率的影响，可为开展该粉蚧种群监测和控制其为害提供参考依据。【前人研究进展】在国外，新菠萝灰粉蚧主要为害菠萝，因该粉蚧为害及其引发产生的枯萎病是导致美国夏威夷菠萝作物失收的重要原因[2]；该粉蚧可通过风进行传播，在菠萝田间与大头蚁有正相关关系，因为大头蚁能干扰天敌和清除蜜露，还可保护粉蚧免受天敌捕食[10]；这也导致虽然该粉蚧田间天敌资源丰富，但因有蚂蚁保护粉蚧，天敌的控制作用非常有限；在农业防治中及时清除田间病虫植株并集中烧毁对防控该粉蚧具有明显的作用[2]。近年来，Tabata等研究了该粉蚧性信息素并进行了初步的应用研究[11]。随着全球气候变暖，新菠萝灰粉蚧在我国有加剧为害的趋势，基于我国未来气候变化的预测结果，至2050年该粉蚧的适生区将北移到上海、江苏和安徽的南部[12]。在我国，当前主要围绕新菠萝灰粉蚧的入侵风险[3, 12]、分子标记[13-14]、种群动态[5]、生物学特性[5, 15]、化学防治[16-18]、检疫处理[19-20]、生物防治[5, 21]等进行了研究。【本研究切入点】为更好地掌握新菠萝灰粉蚧种群灾变规律及对其进行监测与控制，开展低温胁迫对该粉蚧死亡率的研究有助于更好地掌握其生物学特性，从而为控制该粉蚧为害提供参考。目前有关低温胁迫对新菠萝灰粉蚧死亡率的影响至今尚未见报道。【拟解决的关键问题】本研究通过设置不同的低温胁迫条件，测定新菠萝灰粉蚧的低温致死率，揭示低温胁迫对该虫的致死影响，为预防该粉蚧为害及制定相关防控措施提供依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料供试验新菠萝灰粉蚧采自广西钦州市东方农场剑麻园，并在26 ℃室内用南瓜继代繁殖10代以上，建立实验种群，作为供试虫源。
1.2 试验方法试验于2020年11—12月在室内人工气候箱内进行。试验设一龄若虫、二龄若虫、三龄若虫、始期雌成虫、成熟期雌成虫5个虫态处理，每个虫态设0、4、10 ℃ 3个低温处理，相对湿度为75（±5）%，每个低温处理设1、2、4、6、8 h 5个不同时间处理，每个时间处理4次重复，每个重复样本数量若虫为40头、成虫为30头。以常温26 ℃为对照。
用柔软的小毛笔挑取一龄、二龄、三龄若虫及始期雌成虫、成熟期雌成虫分别移入放置有新鲜剑麻叶片的培养皿内并置于新鲜剑麻叶片上，一龄、二龄、三龄若虫每皿挑取40头，始期雌成虫、成熟期雌成虫每皿挑取30头，挑够数量后用保鲜膜覆盖皿口，并用昆虫针在保鲜膜上插些小孔，每种虫态各挑取64皿。将每种虫态分别在0、4、10 ℃人工气候箱内放入20皿进行低温处理，另4皿放置于26 ℃室内环境下饲养作为对照。处理1、2、4、6、8 h后分别从各低温处理的人工气候箱拿出4皿放置于26 ℃室内环境下让其苏醒，拿出2 h后观察不同虫态各处理温度及26 ℃对照的存活情况，以虫体干瘪、色泽暗黑或用细毛笔轻轻触动虫体不动者为死亡，统计存活率。
试验数据经Excel整理后，统计死亡率。利用DPS 9.01对胁迫温度、胁迫时间、虫态对新菠萝灰粉蚧低温胁迫死亡率进行方差分析，采用Duncan’s法进行差异显著性检验。
2 结果与分析 2.1 低温胁迫对新菠萝灰粉蚧一龄若虫死亡率的影响相对常温26 ℃而言，低温处理对新菠萝灰粉蚧一龄若虫死亡率有显著影响（表 1）。在相同低温处理下，新菠萝灰粉蚧一龄若虫在4 ℃与0 ℃低温处理不同胁迫时间的死亡率差异不显著，死亡率分别为74.17%~82.50%、75.00%~88.33%；10 ℃低温处理4、6、8 h后死亡率差异不显著，其中处理8 h后死亡率为63.33%，显著高于处理1 h和2 h。在相同处理时间下，4 ℃与0 ℃低温处理1、2、6 h后死亡率差异不显著，但均显著高于10 ℃低温处理；0 ℃低温处理4 h后死亡率为88.33%，显著高于10 ℃低温处理的57.50%。通过双因素方差分析表明，低温对一龄若虫死亡率有显著影响（F = 21.84，P＜0.05），低温胁迫时间对一龄若虫死亡率影响不显著（F = 1.38，P＞0.05）；温度和胁迫时间对一龄若虫死亡率的交互作用不显著（F = 1.84，P＞0.05）。
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2.2 低温胁迫对新菠萝灰粉蚧二龄若虫死亡率的影响
相对常温26 ℃而言，低温处理对新菠萝灰粉蚧二龄若虫死亡率也有显著影响（表 2）。在相同低温处理下，10 ℃处理不同时间处理间死亡率差异不显著；4 ℃和0 ℃处理6、8 h后死亡率高达95.00% 以上，均显著高于其他时间处理，其中以处理1 h死亡率最低，分别为50%、56.67%。在相同处理时间下，二龄若虫4 ℃与0 ℃低温处理死亡率差异不显著，均显著高于10 ℃低温处理。通过双因素方差分析表明，低温温度和低温胁迫时间对二龄若虫死亡率均有显著影响（温度F = 53.60，P＜0.05；时间F = 10.47，P＜0.05）；温度和胁迫时间对二龄若虫死亡率具有显著的交互作用（F = 3.75，P＜0.05）。
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2.3 低温胁迫对新菠萝灰粉蚧三龄若虫死亡率的影响
低温处理对新菠萝灰粉蚧三龄若虫死亡率的影响见表 3。在相同低温处理下，10 ℃低温处理8 h对新菠萝灰粉蚧三龄若虫死亡率显著高于其他时间处理；4 ℃低温处理4、6、8 h后死亡率均大于80%，处理间差异不显著，显著高于处理1、2 h；0 ℃低温处理除处理2 h外，其他处理死亡率差异不显著。在相同处理时间下，10 ℃低温处理1、2、4 h死亡率与常温26 ℃对照差异不显著；4 ℃低温处理1 h死亡率与0 ℃低温处理差异不显著，但均显著高于10 ℃低温处理，此外4 ℃低温处理2、4、6、8 h后死亡率均显著高于10 ℃和0 ℃低温处理。通过双因素方差分析表明，低温和低温胁迫时间对三龄若虫死亡率均有显著影响（温度F =102.93，P＜0.05；时间F = 6.25，P＜0.05）；温度和胁迫时间对三龄若虫死亡率具有显著的交互作用（F = 3.33，P＜0.05）。
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2.4 低温胁迫对新菠萝灰粉蚧始期雌成虫死亡率的影响
低温胁迫对新菠萝灰粉蚧雌成虫（始期）死亡率的影响见表 4。在相同低温处理下，10 ℃低温处理不同时间的死亡率差异不显著，死亡率为9.17%~16.67%；4 ℃低温处理2、4、8 h死亡率差异不显著，均显著高于处理1 h的死亡率；0 ℃低温处理6、8 h死亡率差异不显著，均显著高于处理1、2 h的死亡率。在相同处理时间下，4 ℃>和0 ℃低温处理1、4 h后死亡率差异不显著，均显著高于10 ℃低温处理；处理2 h的死亡率以4 ℃低温处理最高，10 ℃低温处理最低，处理间差异显著；处理6、8 h后死亡率均以0 ℃低温处理最高，10 ℃低温处理最低，处理间差异显著。通过双因素方差分析表明，低温对始期雌成虫死亡率有显著影响（F =22.11，P＜0.05），低温胁迫时间对始期雌成虫死亡率影响不显著（F = 1.31，P＞0.05）；温度和胁迫时间对始期雌成虫死亡率具有显著的交互作用（F = 6.06，P＜0.05）。
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2.5 低温胁迫对新菠萝灰粉蚧成熟期雌成虫死亡率的影响
相对新菠萝灰粉蚧成熟期雌成虫，10 ℃低温处理不同时间的死亡率均差异不显著，且与常温26 ℃死亡率差异也不显著，说明该温度对成熟期雌成虫没有致死影响（表 5）。4 ℃低温处理4、6、8 h后死亡率差异不显著，均高于处理1、2 h；0 ℃低温处理1、2、4 h后的死亡率差异不显著，均显著低于处理8 h。在相同处理时间下，除处理4 h外，0 ℃低温处理其他时间的死亡率均为最高，显著高于其他低温处理。通过双因素方差分析表明，低温对成熟期雌成虫死亡率有显著影响（F =80.08，P＜0.05），低温胁迫时间对成熟期雌成虫死亡率影响不显著（F = 3.01，P＞0.05）；温度和胁迫时间对成熟期雌成虫死亡率具有显著的交互作用（F = 4.02，P＜0.05）。
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2.6 低温胁迫对新菠萝灰粉蚧死亡率影响的相关因子分析
通过对不同新菠萝灰粉蚧发育阶段、胁迫时间和胁迫温度3个因子作用下的新菠萝灰粉蚧死亡率进行综合分析。在本试验的胁迫时间和胁迫温度下新菠萝灰粉蚧的综合死亡率随着龄期的增加具有下降的趋势，一龄、二龄若虫的死亡率与三龄虫态以上粉蚧死亡率存在显著差异（图 1A）；在不同龄期和低温胁迫温度下新菠萝灰粉蚧的综合死亡率随着胁迫时间的增加而升高（图 1B）；在不同龄期和胁迫时间下新菠萝灰粉蚧的综合死亡率随着低温胁迫温度的下降而升高，在10 ℃低温胁迫下其综合死亡率与4 ℃、0 ℃低温协迫差异显著，4 ℃与0 ℃低温协迫综合死亡率差异不显著（图 1C）。通过多因素方差分析表明，新菠萝灰粉蚧虫态、胁迫时间、胁迫温度对该粉蚧死亡率均有显著影响（虫态F =122.75，P＜0.05；时间F = 53.37，P＜0.05；温度F =796.37，P＜0.05）。新菠萝灰粉蚧虫态、胁迫时间及胁迫温度之间对该粉蚧死亡率均有显著的交互作用（虫态×时间：F = 2.60，P＜0.05；虫态×温度：F = 20.98，P＜0.05；温度×时间：F = 4.79，P＜0.05；虫态×温度×时间：F = 3.22，P＜0.05）。
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| 柱上小写英文字母不同者表示差异显著 Different lowercase letters on the bar chart repredent significant differences 图 1 不同因子条件下新菠萝灰粉蚧的综合死亡率 Fig. 1 Comprehensive mortality rate of of Dysmicoccus neobrevipes under different factors |
3 讨论
温度对昆虫的生长发育起着至关重要的作用。昆虫都有其特定的温度适应范围，如温度超过该种昆虫的耐受范围，它的生命活动就会受到抑制，严重的甚至导致昆虫死亡[22]。研究表明，南亚实蝇Bactrocera tau（Walker）经12 h的短时低温（-4、0、4、8 ℃）处理后各虫态的存活率随着处理温度的降低逐渐下降[23]；玉米象Sitophilus Zeamais（Motschulsky）成虫在相同低温处理温度下的死亡率随着处理时间的延长显著增加[24]。杨艺炜等研究表明，烟粉虱Bemisia tabaci的卵、若虫、蛹、成虫死亡率均随着低温胁迫温度的降低而增高，在6~0 ℃随着温度下降死亡率升高幅度显著低于0~-6 ℃下降幅度；其中蛹的抗寒性最强，卵次之，若虫和成虫抗寒性最差[25]。这些研究均表明低温对昆虫的死亡率有重要影响。
本研究结果表明，10 ℃低温处理新菠萝灰粉蚧一龄、二龄若虫的死亡率较大，达30% 以上；三龄若虫处理1、2、4 h后的死亡率与常温26℃对照差异不显著，未成熟雌成虫处理4、6 h后的死亡率与常温26 ℃对照差异也不显著，且处理成熟雌成虫的死亡率均与常温26 ℃对照差异不显著。表明10 ℃低温处理三龄若虫以上的新菠萝灰粉蚧的死亡率低，与常温26 ℃对照差异不显著，这与该粉蚧的发育起点温度（一龄若虫发育为雌成虫的温度为10.3 ℃）较高有关[9]。0 ℃与4 ℃低温处理一龄、二龄若虫粉蚧的死亡率高于10 ℃低温处理；二龄若虫处理6、8 h后的死亡率高达95% 以上；除处理1 h外，4 ℃低温处理对三龄若虫的死亡率均高于0 ℃和10 ℃处理，死亡率为60%~84.17%；未成熟雌成虫在0 ℃与4 ℃低温处理的死亡率高于10 ℃处理；除处理4 h外，0 ℃低温处理成熟雌成虫的死亡率均显著高于4 ℃低温处理。新菠萝灰粉蚧雌雄异形，在二龄若虫末可区分雌雄性，其发育差异很大，二龄若虫末蜕皮为三龄若虫，三龄若虫蜕皮即为雌成虫，研究表明该粉蚧在适宜环境中更有利于发育为雌性个体[5, 9]。陈芳等研究发现棉花粉蚧Phenacoccus solenopsis低温品系过冷却点没有因环境温度降低而呈显著增强趋势，正好相反，高温品系过冷却点反而降低，出现这样的现象应与虫体内生理环境和对外界环境因素适应等多方面有关[26]。本研究发现，新菠萝灰粉蚧三龄若虫0 ℃低温处理死亡率明显比4 ℃低温处理低，这也许是该粉蚧从二龄若虫蜕皮为三龄若虫后对低温逆境的一种适应性，其机制需要深入探讨研究。
新菠萝灰粉蚧属热带亚热带害虫，寄主范围广、繁殖能力、适宜温度较高[3, 9, 27]，使其在自然界中有较好的适应生存能力。当前我国新菠萝灰粉蚧发生严重危害区域主要分布在北回归线以南[3, 6, 12]，全年最低温度一般也在0℃以上，在剑麻田间一年四季均可发现该粉蚧为害。外界温度会影响到昆虫正常的生命活动，其中以昆虫生长发育和繁殖行为受温度的影响最为直接[28]。在湛江剑麻田间，新菠萝灰粉蚧种群于2月下旬处于低谷，虽然此时温度很少降至本研究设置的温度，低温对该粉蚧的直接致死率不高，但研究表明低于该粉蚧最适宜生长发育和繁殖温度将会导致其生长缓慢和生殖能力下降，从而导致其田间种群数量下降[5, 9]。康芬芬等研究发现应用蒸热处理新菠萝灰粉蚧，随着温度的增加，100% 杀死各虫态所需要的时间明显缩小，为该粉蚧的检疫处理提供了技术参考[29]。总体而言，本研究表明低温胁迫下新菠萝灰粉蚧死亡率有随着温度的降低及胁迫时间增加而上升的趋势，但在本试验中即使温度降低到0 ℃，持续胁迫8 h对该粉蚧的致死率也没有达到100%。低温胁迫导致新菠萝灰粉蚧的死亡率为100% 的温度及持续时间还有待进一步研究。
据报道，短时低温胁迫对广聚萤叶甲Ophraella communa的生长发育和生殖均有重要影响，并由此推测在野外早春急剧降温是造成该虫种群数量低的一个重要原因[7]。大气低温胁迫对华南稻区褐飞虱Nilaparvata lugens年内初始迁入的影响在始见期表现明显，为该虫种群早期入侵的预警提供了重要参考依据[30]。许向利等通过研究低温条件下麦长管蚜Sitobion avenae的存活率和快速冷驯化反应，明确了该虫在当地越冬存活个体是陕西杨凌小麦田的早春虫源之一[31]。因此，本研究结果有助于加深理解新菠萝灰蚧在自然界受低温影响的种群变化规律，为预防和控制该粉蚧技术研究提供参考。
4 结论0、4、10 ℃低温处理对新菠萝灰粉蚧一龄和二龄若虫死亡率有显著影响，死亡率为30.83%~ 97.50%；0 ℃与4 ℃低温处理对一龄、二龄若虫的死亡率高于10 ℃低温处理，其中二龄若虫经0 ℃、4 ℃低温处理6、8 h后死亡率高达95% 以上。10 ℃低温处理1、2、4 h后三龄若虫死亡率均低于10%，与常温26 ℃对照差异不显著；未成熟雌成虫0 ℃与4 ℃低温处理死亡率高于10 ℃低温处理，成熟雌成虫10 ℃低温处理不同时间的死亡率均小于3%。10℃低温处理对新菠萝灰粉蚧三龄若虫后的虫态的致死率不高。综合而言，0 ℃和4 ℃低温对新菠萝灰粉蚧死亡率有显著影响，而10 ℃低温对该粉蚧死亡率的影响较小。本研究是在实验室测定低温暴露条件下新菠萝灰粉蚧的死亡率，下一步应该对其致死温度与环境温度下新菠萝灰粉蚧的死亡率进行测定，明确低温对其种群的影响。
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（责任编辑 杨贤智）