燈下誘集的亞洲玉米螟成蟲形態近似種的鑒別

王文強,　劉凱強,　張天濤,　白樹雄,　何康來,　王振營

(中國農業科學研究院植物保護研究所,植物病蟲害生物學國家重點實驗室, 北京　100193)

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燈下誘集的亞洲玉米螟成蟲形態近似種的鑒別

王文強,劉凱強,張天濤,白樹雄,何康來,王振營*

(中國農業科學研究院植物保護研究所,植物病蟲害生物學國家重點實驗室, 北京100193)

尖雙突野螟[Sitochroaverticalis(Linnaeus)]、豆扇野螟[Pleuroptyaruralis(Scopoli)]、橫線鐮翅野螟[Circobotysheterogenalis(Bremer)]與亞洲玉米螟[Ostriniafurnacalis(Guenée)]均為草螟科昆蟲,這幾種昆蟲的成蟲在外部形態上極其相似,在利用測報燈對亞洲玉米螟種群動態進行監測時,常誤將這3種草螟科的昆蟲當做亞洲玉米螟,從而影響亞洲玉米螟種群動態及預測預報的準確性。為此本文對以上3種草螟科昆蟲及亞洲玉米螟成蟲的形態進行描述,并結合其線粒體COⅠ基因序列進行了種類鑒定,同時還利用穩定碳同位素技術對其寄主植物來源進行了分析。

尖雙突野螟;豆扇野螟;橫線鐮翅野螟;亞洲玉米螟

尖雙突野螟[Sitochroaverticalis(Linnaeus)]、豆扇野螟[Pleuroptyaruralis(Scopoli)]、橫線鐮翅野螟[Circobotysheterogenalis(Bremer)]與亞洲玉米螟[Ostriniafurnacalis(Guenée)]均屬于鱗翅目(Lepidoptera)草螟科(Crambidae)。

豆扇野螟的寄主包括大豆(Glycinemax)、菜豆、豇豆、扁豆、綠豆、赤豆等豆類作物,以及赤麻[Boehmeriasilvestrii(Pamp.)W.T.Wang]、山榆(UlmusglabraHuds.)等[8-11]。豆扇野螟廣泛分布在古北區(包括歐洲、 亞洲北部、阿拉伯北部以及非洲的撒哈拉以北地區)[12],常見于英格蘭的約克郡、英國北部地區[13]和韓國[14]。 Mally等對德國薩克森州、德累斯頓州等地的豆扇野螟及其他斑野螟亞科昆蟲的形態學進行了研究[15]。

橫線鐮翅野螟在我國分布于遼寧、陜西、山西、河北、山東、江蘇、浙江、福建、江西、湖南、廣東、海南、云南;國外分布在朝鮮半島、日本、俄羅斯、羅馬尼亞等地[2,5]。已知寄主為竹類(禾本科,竹亞科)。高強對橫線鐮翅野螟在內的中國鐮翅野螟屬和細突野螟屬進行了分類學研究[16]。Mutuura等對橫線鐮翅野螟及其他野螟亞科(Pyraustinae)昆蟲的形態特征進行了系統研究[17]。

穩定碳同位素技術為研究昆蟲寄主植物來源提供了技術手段。昆蟲體內穩定碳同位素比值(δ13C)可以反映植食性昆蟲幼蟲期間所取食寄主植物的光合作用類型[18-22]。 Ponsard等應用穩定碳同位素分析發現,溫帶地區歐洲玉米螟(Ostrinianubilalis)的主要寄主植物是C4植物玉米(ZeamaysL.),在C3植物上很少,且不同區域其δ13C值具有較大差異[23]。Gould等用穩定碳同位素技術分析了取食C3和C4植物的美洲棉鈴蟲(Helicoverpazea)的種群比例及不同寄主植物的庇護所功能[21]。葉樂夫等應用穩定碳同位素技術分析了華北部分地區春季羽化的越冬代棉鈴蟲(Helicoverpaarmigera)的寄主植物來源,明確棉鈴蟲不同世代的庇護所[24]。

在我國吉林省公主嶺市,我們在利用高壓汞燈誘集亞洲玉米螟，并監測其種群發生動態時還誘集到3種與亞洲玉米螟成蟲形態極為相似的草螟科昆蟲:尖雙突野螟、豆扇野螟和橫線鐮翅野螟。這3種草螟科成蟲的形態特征和大小與亞洲玉米螟相似,因此在利用測報燈監測亞洲玉米螟種群發生動態時,易誤將這3種草螟科昆蟲當做亞洲玉米螟,從而影響亞洲玉米螟種群動態監測及預測預報的準確性。為此本文將以上4種草螟科昆蟲成蟲的形態進行描述,并結合其線粒體COⅠ基因序列進行了鑒定,同時利用穩定碳同位素技術對其寄主植物來源進行了分析。

1　材料與方法

1.1成蟲誘集

在2014年7-8月20:00-22:00在吉林省公主嶺市周邊玉米田附近用高壓汞燈誘集成蟲,利用解剖鏡(型號:SZ61)和超景深三維顯微鏡(VHX-2000)對所誘集的昆蟲(根據誘集的數量每種20～30頭不等)的外部形態、雄性外生殖器、中足脛節進行比較分析。

1.2線粒體COⅠ基因序列分析

引物CO ⅠF:5′-CAAGAAGAATCGTTGAAAATGGAGC-3′；COⅠR:5′-TGGAAGTTCGTTATATGAATGTTCTGC-3′[25]。COⅠ擴增反應體系:2×TaqPCR Master Mix 12.5 μL,上下游引物各1 μL,模板DNA 1.5 μL,去離子水H2O 補充至25 μL。COⅠ擴增反應程序:96℃預變性3 min;94℃變性30 s,47℃退火1 min,70℃延伸2 min,35個循環;循環結束后70℃延伸7 min。PCR產物回收及測序:利用OMEGA公司的DNA回收純化試劑盒回收PCR產物,回收樣品委托上海生工生物工程股份有限公司(Sangon)測序。為了提高測序的精確性,采取正反鏈雙向測通,測序引物同擴增引物。

1.3穩定碳同位素比值(δ13C)的測定方法

將誘集的尖雙突野螟、豆扇野螟和橫線鐮翅野螟等3種草螟科昆蟲的翅委托巴斯特(北京)防治荒漠化科技研究所應用同位素比率質譜儀(Isotope Ratio Mass Spectrometer,型號:DELTA V Advantage)與元素分析儀(Elemental Analyzer,型號:Flash EA1112 HT)對其δ13C值進行測定。樣品在元素分析儀中高溫燃燒后生成CO2,質譜儀檢測生成CO2的13C與12C比率,并與國際標準物(PDB)比對后計算出樣品的δ13C值,測定精度:δ13C<0.1‰。δ13C表達式:

δ13C(‰)=[(Rsamples-Rstandard)/Rstandard]×1 000。

2　結果與分析

2.1尖雙突野螟、豆扇野螟、橫線鐮翅野螟與亞洲玉米螟雄蛾形態學比較

2.1.1外部形態比較

4種草螟科昆蟲雄蛾的特征見表1、圖1～2。

表1　4種草螟科昆蟲雄蛾外部形態特征的比較Table 1　Comparison of external morphological characters of male moths of the four species in Crambidae

圖1　4種雄性螟蛾外部形態比較Fig.1　Comparison of external morphological characters of male moths of the four species in Crambidae

圖2　4種草螟科昆蟲中足脛節比較Fig.2　Comparison of middle leg tibia of male moths of the four species in Crambidae

2.1.2雄性外生殖器比較

尖雙突野螟、豆扇野螟、橫線鐮翅野螟雄性外生殖器特征與亞洲玉米螟的差異較大(圖3)。

尖雙突野螟的雄性外生殖器爪狀突不分裂,舍狀,頂端具長毛;抱器端橢圓形,整個抱器平展呈“U”型,抱器端緣分布整齊的長毛;抱器為兩彎曲長刺,抱器腹無刺分布。陽莖針3根不等長，突出外露。

豆扇野螟的雄性外生殖器爪狀突不分裂,鴨嘴狀,頂端無毛分布,抱器花瓣狀、透明,具一彎曲長刺,抱器腹無刺分布。陽莖鈍圓,內部骨化部分呈片狀結構。

亞洲玉米螟雄性外生殖器爪狀突三分裂,中側葉較兩側葉長且寬;抱器鱗狀剛毛稀疏,強刺濃密;抱器腹具刺區長于無刺區,具刺區分布長刺3～4根。

橫線鐮翅野螟的雄性外生殖器爪狀突不分裂,錐狀,頂端具毛;抱器端橢圓形,整個抱器平展呈“V”型,抱器端緣分布整齊的長毛;抱器為兩長刺,抱器腹無刺分布。

2.2線粒體COⅠ基因序列比較

尖雙突野螟、橫線鐮翅野螟的線粒體COⅠ基因序列的長度分別為1 113 bp和1 117 bp。在BOLD SYSTEMS網站(http:∥www.boldsystems.org/)上進行相似性搜索,結果顯示所測序列分別與尖雙突野螟(KC405028)、橫線鐮翅野螟(KC405043)mtDNA-COⅠ基因相似性極高，達100%。豆扇野螟mtDNA-COⅠ基因序列與網站搜索有差異,需要進一步研究。

圖3　4種螟蛾雄性外生殖器比較Fig.3　Comparison of male genitalia of the four species in Crambidae

2.3穩定碳同位素技術分析其寄主植物來源

對采集的豆扇野螟、橫線鐮翅野螟、尖雙突野螟成蟲翅進行穩定碳同位素分析發現:橫線鐮翅野螟翅δ13C值為-30.46‰±0.438 4‰ 其中部分橫線鐮翅野螟翅δ13C值為-14.84‰,因此橫線鐮翅野螟不僅取食C3寄主植物而且取食C4寄主植物。豆扇野螟翅δ13C值為-29.74‰±1.037 1‰,其寄主植物為C3光合作用類型。尖雙突野螟翅δ13C值多數為-30.01‰±1.760 8‰,其中部分尖雙突野螟翅δ13C值為-14.88‰,因此尖雙突野螟不僅取食C3寄主植物而且取食C4寄主植物。

取食玉米的亞洲玉米螟其翅δ13C值為-13.46‰±0.51‰,取食莧菜的為-13.64‰±0.73‰(未發表數據),據此推測橫線鐮翅野螟、尖雙突野螟所取食的C4植物為玉米和莧菜的可能性比較大,具體取食的作物種類有待進一步研究。

3　討論

本研究為利用測報燈監測亞洲玉米螟種群動態時,將亞洲玉米螟與其他3種草螟科昆蟲區分開來提供了技術支撐,但在實際監測過程中還需要根據其形態特征仔細鑒別。同時，本研究利用穩定碳同位素技術分析了這幾種昆蟲的寄主來源,對進一步研究橫線鐮翅野螟和尖雙突野螟是否是玉米害蟲有一定的參考價值。

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(責任編輯：楊明麗)

Identification of similar species with Asian corn borer in morphology captured under the lamp trap

Wang Wenqiang,Liu Kaiqiang,Zhang Tiantao,Bai Shuxiong,He Kanglai,Wang Zhenying

(State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of Plant Protection,Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing100193, China)

Sitochroaverticalis(Linnaeus),Pleuroptyaruralis(Scopoli),Circobotysheterogenalis(Bremer) are similar with Asian corn borerOstriniafurnacalis(Guenée) in morphology,all of which belong to the family Crambidae. It is easy to make a mistake to recognize the three species listed above asO.furnacaliswhen monitoring the population dynamics by applying lamp trap for forecasting, which affects the accuracy of the population dynamics and forecast ofO.furnacalis. Based on the morphology and the molecular markers mtDNA-COⅠ, comparison and analysis were taken among the four species of male moths in the family Crambidae. Stable carbon isotope was applied to analyze their host plants.

Sitochroaverticalis;Pleuroptyaruralis;Circobotysheterogenalis;Ostriniafurnacalis

2015-01-16

2015-02-11

公益性行業(農業)科研專項(201303026); 國家現代農業產業技術體系建設專項(CARS-02)

E-mail: zywang@ippcaas.cn

S 433

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2016.02.027

致謝：感謝中國科學院動物所武春生研究員、中山大學張丹丹博士、西南大學杜喜翠博士和北京農學院杜艷麗博士對本文涉及的三種草螟科昆蟲的鑒定給予指導和幫助。