旋幽夜蛾各蟲態的過冷卻點測定

趙 琦, 張云慧, 韓二賓, 劉 懷, 程登發*

(1.西南大學植物保護學院,重慶 400715; 2.中國農業科學院植物保護研究所,北京 100193;3.河南農業大學植物保護學院,鄭州 450002)

旋幽夜蛾各蟲態的過冷卻點測定

趙 琦1,2, 張云慧2, 韓二賓1,3, 劉 懷1*, 程登發2*

(1.西南大學植物保護學院,重慶 400715; 2.中國農業科學院植物保護研究所,北京 100193;3.河南農業大學植物保護學院,鄭州 450002)

[目的]探明旋幽夜蛾(Scotogramma tri foliiRottemberg)各蟲態的耐寒性。[方法]利用過冷卻點測定儀對旋幽夜蛾1～5齡幼蟲、蛹(滯育、非滯育)和雌雄成蟲分別進行過冷卻點和結冰點測定。[結果]各齡幼蟲過冷卻點隨齡期的增加逐漸升高,1齡幼蟲(-13.63℃)＜2齡幼蟲(-12.50℃)＜3齡幼蟲(-11.08℃)＜4齡幼蟲(-11.05℃)＜5齡幼蟲(-10.04℃)。相鄰齡期幼蟲的過冷卻點均未呈現出顯著性差異,但低齡幼蟲和高齡幼蟲間存在顯著性差異。其余蟲態過冷卻點滯育蛹(-24.94℃)顯著低于非滯育蛹(-21.91℃),雌蛹(-23.84℃)＜雄蛹(-23.52℃),雌成蟲(-15.75℃)＜雄成蟲(-15.44℃),但雌雄蛹和雌雄成蟲之間均未呈現顯著性差異。[結論]旋幽夜蛾各蟲態過冷卻點變化為蛹(-23.67℃)＜成蟲(-15.60℃)＜幼蟲(-11.48℃),三者之間有顯著性差異。研究結果為旋幽夜蛾的越冬區劃提供了科學依據。

旋幽夜蛾; 過冷卻點; 越冬

旋幽夜蛾(Scotogramma trif oliiRottemberg)又名三葉草夜蛾,屬鱗翅目,夜蛾科,在我國甘肅、內蒙古 、新疆 、青海 、寧夏 、北京 、遼寧 、陜西 、西藏 、河北等北方地區均有發生[1-2]。幼蟲具有多食性、暴發性和遷移危害性的特點。在北方地區,由于冬季寒冷,越冬成為旋幽夜蛾生活史中的關鍵環節,其抗寒能力的強弱決定了旋幽夜蛾的分布范圍及越冬種群的存活情況,進而決定其種群的生存與發展。昆蟲耐寒性的一個重要指標是其越冬蟲態的過冷卻點,即昆蟲體液溫度下降到冰點以下而不結冰的現象。江幸福[3]等測定的甜菜夜蛾蛹的過冷卻點平均值為(-17.16±0.79)℃,進而推測包括華北的北部、東北、西北等地區雖然甜菜夜蛾有分布和為害,但由于其不能忍受冬季長時間的低溫條件,因而不可能越冬;吳孔明[4]等對新疆棉鈴蟲耐寒性的研究結果顯示,其滯育蛹的過冷卻點為-21.69～-21.11℃,并據此推測南疆的喀什、和田地區及東疆的吐魯番盆地是棉鈴蟲適宜越冬區;李朝緒[5]等測定的草地螟滯育期幼蟲過冷卻點達到-25.84℃,推斷在我國東北地區存在草地螟的潛在越冬區。關于旋幽夜蛾抗寒能力的研究,國內僅有謝令德[6]根據青海省春季發生寒流低溫冷凍這一氣象特點,對旋幽夜蛾的卵做了耐寒性研究,結合寒流到來的時間、強度及低溫持續時間與害蟲產卵及孵化的高峰來推算,提高了旋幽夜蛾預測預報的準確性。本研究通過測定旋幽夜蛾不同蟲態過冷卻點,以期明確旋幽夜蛾各蟲態的耐寒性,為旋幽夜蛾的預測預報和越冬區劃提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

2010年6月在北京市延慶縣設置高空探照燈誘捕成蟲,帶回實驗室置于寧波江南制造廠生產的RXZ型人工氣候箱內,溫度25℃,相對濕度70%,光周期L∥D=14 h∥10 h,喂以紅糖水,待其產卵,其后代幼蟲用人工飼料,成蟲用紅糖水飼養。連續飼養2代后,對各蟲態進行過冷卻點測定;另將一批卵放于溫度25℃,相對濕度70%,光周期為L∥D=8 h∥16 h的人工氣候箱中飼養,待幼蟲化蛹3 d后,采用Phillips等[7]的方法,用顯微鏡觀察蛹后頰部的眼點,若眼點始終處于化蛹時的位置(4個眼點呈近直線排列),表明蛹已進入滯育,若眼點移向蛹體兩側或消失,表明未滯育。篩選出滯育蛹用于測定滯育蛹的過冷卻點。

1.2 實驗儀器

超高低溫實驗箱VM04/100型(-40～180℃),由德國賀利氏公司生產,保證試驗箱內溫度以1℃/min的速度下降;SUN-Ⅱ型智能過冷卻點測定儀及配套軟件由中國農業科學院植物保護研究所和鵬程電子有限公司合作研制開發。每處理測定試蟲30～40頭,蟲體溫度變化5 s記錄1次,并通過計算機及其配套軟件進行記錄和分析,繪制蟲體溫度變化曲線,當降到一定溫度時,昆蟲體液開始結冰,此時的溫度即為過冷卻點,蟲體結冰后釋放出熱量,在溫度變化曲線上顯示為跳躍峰值,峰值即為結冰點。

1.3 過冷卻點的測定

旋幽夜蛾 1、2 、3、4 、5 齡幼蟲、滯育蛹及非滯育蛹、成蟲的過冷卻點測定,每處理不少于30頭。測定時,將幼蟲或蛹放在2 cm×3 cm的透明膠帶紙上,將過冷卻點測定儀的熱敏電阻感溫探頭接觸蟲體,用膠帶紙裹緊,使兩者完全充分接觸后置于超高低溫箱中,以1℃/min的速率由室溫開始降溫。成蟲置于1.5 mL的離心管中,頭部朝向離心管底部,再將熱敏電阻感溫探頭深入離心管,使探頭與蟲體接觸后,固定好離心管與探頭。之后步驟與幼蟲測定方法相同。

1.4 統計分析

試驗所得數據多組比較經方差分析后,再用Duncan多重比較進行差異顯著性測定;兩組比較用t檢測進行差異顯著性測定,所有結果均用統計軟件SPSS16.0處理分析。

2 結果與分析

2.1 旋幽夜蛾不同蟲態的過冷卻點和結冰點比較

旋幽夜蛾不同蟲態的過冷卻點和結冰點如表1所示,蛹的過冷卻點最低,測定個體平均值為(-23.67±2.63)℃,最低達到-27.56℃;其次為成蟲,測定個體平均值為(-15.60±2.30)℃,最低值達到-20.02℃;幼蟲的過冷卻點最高,平均值為(-11.48±3.34)℃,最低值達到-18.19℃。各個蟲態中蛹、幼蟲、成蟲間的過冷卻點均存在顯著性差異(p＜0.05)。各齡期幼蟲的過冷卻點變化趨勢為5齡幼蟲＞4齡幼蟲＞3齡幼蟲＞2齡幼蟲＞1齡幼蟲,相鄰齡期間的差異并不顯著(p＞0.05),但低齡幼蟲與高齡幼蟲之間差異性顯著。各蟲態的結冰點變化趨勢基本與過冷卻點呈現一致,冰點高低依次是5齡幼蟲＞3齡幼蟲＞4齡幼蟲＞2齡幼蟲＞1齡幼蟲＞成蟲＞蛹。就過冷卻點和結冰點的平均數差值來說,幼蟲(2.77℃)＜成蟲(3.20℃)＜蛹(6.23℃)。由以上數據可見,蛹的過冷卻現象最明顯,耐寒性最強,是旋幽夜蛾最適宜的越冬蟲態。

表1 旋幽夜蛾不同蟲態的過冷卻點和結冰點1)

2.2 蛹和成蟲的過冷卻點比較

2.2.1 滯育蛹和非滯育蛹的過冷卻點比較

測定結果表明,無論是滯育蛹和非滯育蛹,旋幽夜蛾蛹的過冷卻點都比較低,非滯育蛹最低過冷卻點為-25.14℃,平均值為(-21.91±2.64)℃;滯育蛹過冷卻點最低為-27.56℃,平均值為(-24.94±2.33)℃。滯育個體的過冷卻點低于非滯育個體(表2),兩者差異顯著。滯育蛹的冰點平均為(-18.46±2.20)℃,非滯育蛹的冰點平均值為(-16.65±2.49)℃。兩者過冷卻點和結冰點的差值比較:滯育蛹(6.67℃)＞非滯育蛹(5.26℃)。這表明,滯育蛹比非滯育蛹具有更強的耐寒性。

表2 旋幽夜蛾滯育蛹和非滯育蛹的過冷卻點和結冰點1)

2.2.2 雌雄蛹和雌雄成蟲的過冷卻點比較

在測定旋幽夜蛾滯育蛹、非滯育蛹時以外部形態區分蛹的雌雄(區分方法待另文發表),測得雌蛹的過冷卻點最低達到-27.56℃,雄蛹的過冷卻點最低為-27.15℃,平均值分別為(-23.84±2.13)℃和(-23.52±3.03)℃。兩者之間不存在顯著差異。測試結果表明:雌雄蛹之間的耐寒性沒有明顯差異。雌雄成蟲的測定結果表明,雌成蟲過冷卻點最低達-19.61 ℃,平均為(-15.75±2.24)℃;雄成蟲最低達-20.02℃,平均為(-15.44±3.57)℃。雌、雄成蟲間的過冷卻點也沒有顯著差異(表3)。

表3 旋幽夜蛾雌雄蛹及雌雄成蟲的過冷卻點1) ℃

3 討論

本研究結果表明:旋幽夜蛾蛹、幼蟲、成蟲中以蛹的過冷卻點最低,其平均值為(-23.67±2.63)℃,此過冷卻點遠低于甜菜夜蛾[3],稍低于棉鈴蟲[4]。因此,甜菜夜蛾不能越冬的華北北部、東北、西北地區都有可能是旋幽夜蛾的越冬區,棉鈴蟲能夠越冬的新疆部分地區旋幽夜蛾也必定能夠安全越冬,旋幽夜蛾在新疆地區的越冬范圍應大于棉鈴蟲的適宜越冬區。目前雖測得旋幽夜蛾越冬蟲態的過冷卻點,但其具體耐寒性和精確越冬區的劃分仍有待于進一步研究加以分析確認。昆蟲耐寒性還需考慮越冬蟲態的小環境和各地當年極端低溫出現及持續時間等相關因素[8-9]。旋幽夜蛾入土做蛹室在地下越冬,因此越冬地當年的土壤濕度、降雪等都將影響到來年的羽化率及1代幼蟲的為害情況。進一步研究土壤濕度對旋幽夜蛾化蛹及羽化率的影響,開展田間越冬耐寒性試驗并結合各地當年天氣情況和田間越冬調查才能夠較為準確地劃分越冬區和非越冬區。

幼蟲期的過冷卻點平均值為(-11.48±3.34)℃,其中1齡和2齡幼蟲僅稍低于成蟲的過冷卻點,不存在顯著性差異。這個數據證明幼蟲也具有較強的耐受低溫能力。一般旋幽夜蛾成蟲在4月中旬左右羽化[10],這個時期,北方大部分地區的最低溫度均高于其過冷卻點溫度,成功越冬的成蟲羽化后,交配產卵孵化的幼蟲若不受溫度因素制約,會對作物造成嚴重危害。因此,根據其幼蟲期過冷卻點較低的特點,可以在旋幽夜蛾發生地結合當年的溫度條件對幼蟲的發生量進行較為準確的預測預報。

昆蟲的越冬策略有2種:一種是耐凍策略,通過提高過冷卻點以誘導胞外結冰,使胞內亞細胞結構免受傷害;另一種是避凍策略,通過降低過冷卻點來增加耐寒力[11]。溫帶和寒帶的大多數昆蟲以避凍策略越冬,如東亞飛蝗(Locusta migratoria manilensis)[12]、馬尾松毛蟲(Dendrolimus punctatus)[13]等。經作者測定,滯育蛹的過冷卻點低于非滯育蛹的過冷卻點,表明旋幽夜蛾也是以避凍策略來越冬的,結果與草地螟(Loxostege sticticalis)、亞洲玉米螟(Ostrinia f urnacalis)及煙夜蛾(Helicoverpa assulta)等的研究結果相符[5,14-15]。說明滯育蛹具有更強的耐寒能力,滯育有利于種群的越冬存活,是旋幽夜蛾長期以來為適應冬季低溫的一種生理對策。

對于雌雄蛹和雌雄成蟲間過冷卻點沒有差異的結果與侯柏華[16]等對橘小實蠅雌雄成蟲之間的過冷卻點測定結果相符,雌雄個體無差異,與雌雄蟲之間的生理適應性有關,兩者在生理活動上需保持同步。越冬代雌雄蛹的存活率不應有顯著差異,有利于來年羽化后交配繁殖后代,從而有利于保持種群數量。

本文對旋幽夜蛾各蟲態過冷卻點的測定只是研究其越冬及抗寒能力的一個基礎數據,下一步準備進行田間實際抗寒能力和室內控溫條件下的耐受低溫能力的測定,結合相關氣象數據進行明確的越冬區劃分,為準確預測預報旋幽夜蛾的發生危害提供科學依據。

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The supercooling point of different stages of the clover cutworm,Scotogramma trifolii

Zhao Qi1,2, Zhang Yunhui2, Han Erbin1,3, Liu Huai1, Cheng Dengfa2
(1.College of Plant Protection,Southwest University,Chongqing400716,China;2.Institute of Plant Protection,Chinese Academy of Agricultural Sciences,State Key Laboratory for Biology of Plant Disease and Insect Pests,Beijing100193,China;3.College of Plant Protection,Henan Agricultural University,Zhengzhou450002,China)

[Objective]Cold hardiness of the clover cutworm,Scotogramma trifoliiRottemberg,was investigated.[Method]The supercooling points and freezing points at each development stage ofS.trifoliiwere measured.[Result]It showed that the supercooling points from the 1st instar to the 5rd instar larvae was increasing,the 1st instar larvae(-11.36℃),the 2rd instar larvae(-12.50℃),the 3rd instar larvae(-11.08℃),the 4rd instar larvae(-11.05℃)and the 5rd instar larvae(-10.04℃).There was significant difference between the low instar larvae and old instar larvae,while there was no significant difference between the adjacent instars.At the stage of pupae,the supercooling points of diapause pupae(-24.94℃)was significantly lower than that of nondiapause pupae(-21.91℃).However,there was no significant difference between female pupae(-23.84℃)and male pupae(-23.52℃).At the stage of adult,no significant differences were observed between females and males.[Conclusion]Significant change in the supercooling point was observed between the pupae(-23.67℃),the adult(-15.60℃)and the larvae(-11.48℃).These finding provided an important basis for determination of the overwintering regions of the clover cutworm,S.trifolii.

Scotogramma trifolii; supercooling points; overwintering

Q 965

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2011.02.013

2010-11-25

2010-12-16

國家自然科學基金(30771385)

*通信作者E-mail:redliuhuai@yahoo.com.cn;dfcheng@ippcaas.cn