小象甲抗性鑒定方法及不同品種甘薯抗性研究

滑金鋒，黃詠梅，李彥青，吳翠榮，李慧峰，陳天淵

(廣西農業科學院玉米研究所，廣西 南寧 530007)

小象甲抗性鑒定方法及不同品種甘薯抗性研究

滑金鋒，黃詠梅，李彥青，吳翠榮，李慧峰，陳天淵*

(廣西農業科學院玉米研究所，廣西 南寧 530007)

【目的】探索甘薯品種對小象甲抗性的鑒定方法，并對不同甘薯品種進行抗性鑒定，為選育抗小象甲的甘薯品種提供理論依據。【方法】通過制定不同的抗性指標，在單因素變量的條件下，分別進行網室和實驗室試驗，對泉薯17、榕薯819、福薯604、廣薯214和普薯32號5個不同甘薯品種小象甲危害情況進行調查與分析，檢測不同甘薯品種對小象甲的抗性。【結果】明確了莖葉和薯塊危害減退率相關抗性指標，制定了高感、感、抗、中抗、高抗5個抗性級別。甘薯品種的莖葉比薯塊危害指數較輕，差異不顯著。除泉薯17和廣薯214外，其余品種之間危害指數差異顯著。兩年的危害減退率差異不大，普薯32號平均為21.17、泉薯17為38.78、廣薯214為48.00、福薯604為70.91。【結論】以榕薯819為對照，普薯32表現為中抗，泉薯17和廣薯214為感，福薯604為高感，該方法可對不同甘薯品種的小象甲抗性進行有效檢測。

小象甲；甘薯品種；抗性鑒定；危害指數

【研究意義】甘薯小象甲(Cylasformicarium)屬鞘翅目，蟻象蟲科，又名甘薯象鼻蟲、甘薯蟻象甲、甘薯象甲，俗稱番薯臭蟲，紅頭娘等，是世界性檢疫害蟲，在甘薯種植期和儲存期都能形成危害，嚴重影響甘薯的產量和質量。一般因甘薯小象甲危害甘薯產量損失在10 %～20 %，嚴重時損失30 %～50 %，防治投入低的薯區小象甲危害率可達60 %～100 %[1]。我國甘薯小象甲主要分布在南方地區，近年來危害逐漸加重。甘薯小象甲世代重疊，繁殖快、天敵控制作用弱，使用化學農藥防治效果并不理想，因此，選育抗小象甲危害的甘薯品種，對長期有效的減少小象甲對甘薯的危害具有重要意義。【前人研究進展】有關研究表明甘薯小象甲對不同基因型甘薯取食的轉移性、選擇適宜的產卵位點、幼蟲的生長明顯不同[2]。陳建新等發現不同基因型甘薯綠原酸、酚的含量與其對小象甲的抗性有一定的正相關，可以通過檢查不同基因型甘薯中綠原酸、酚的含量來反映其小象甲抗性[3]。甘薯中的氮元素對甘薯小象甲有排拒性，且氮元素含量高可能會導致咖啡酸的含量增高，甘薯中的樹脂糖苷和咖啡酸具有抗蟲作用[4]。甘薯的儲藏時間和生產地也對小象甲抗性有影響，但是基因型起著決定性作用[5]。陳福如等研究發現不同基因型甘薯的營養成分與其對甘薯小象甲的抗性具有一定的相關性，可通過測定甘薯的營養成分來檢測其小象甲抗性[6]。Entomol等在對35個不同基因型的甘薯進行了研究，結果表明甘薯的干物率與其對小象甲的抗性具有正相關性[7]。Jackson等研究發現，在參與試驗的55個不同基因型的甘薯品種中，43個相對對照種Beauregard危害指數較小[8]；Bassey通過對當地13個甘薯品系與尼日利亞東南部5個高產的甘薯品系研究，篩選出抗蟲品系和高產品系進行雜交，來改進當地甘薯抗蟲品系[9]。近年來也有學者對不同甘薯品種散發的氣味與小象甲抗性的相關性進行了研究[10]。【本研究的切入點】目前有關在現有的甘薯品種中快速、準確地鑒定抗小象甲的甘薯品種，并通過分子生物學方法，找出抗小象甲的靶標基因的相關研究尚鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】分別在網室和實驗室單因素變量的條件下開展不同基因型甘薯品種對小象甲抗性鑒定方面的研究，探索鑒定不同基因型甘薯品種小象甲抗性的方法，以期為甘薯對小象甲抗性的鑒定奠定提供理論基礎。

表1 參試甘薯品種的名稱、類型、親本組合及選育單位

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試甘薯品種共5個，各參試品種的特點及提供單位見表1。

生長期試驗分別于2015和2016年在廣西農業科學院玉米研究所明陽試驗基地(東經108°02′，北緯22°27′，海撥90 m)網室內進行(表2)。試驗網室地勢平坦、排灌方便、地力均勻，土壤為中沙壤土，肥力中等。2行網室，行長5 m、壟寬1 m，網室面積10 m2，株距19～20 cm。栽培密度兩年均為50 000株/hm2。采用一次性施肥，氯化鉀150 kg/hm2、復合肥150 kg/hm2、磷肥75 kg/hm2。灌水、除草2～3次。

甘薯小象甲在廣西農業科學院玉米研究所明陽基地甘薯試驗田田間捕獲，室內用薯塊飼養，飼養溫度(27±1)℃，濕度(70±5)%，光照：L/D=0/24。所用薯塊為2015-2016年廣西壯族自治區農業科學院玉米研究所明陽基地種植、收獲的甘薯，經挑選后，放入(15±2)℃倉庫內備用，薯塊可存放6個月左右。每10 d將羽化的成蟲轉移到含有新鮮薯塊的養蟲盒內，舊的薯塊繼續培養，直到蟲卵完全孵化。收集羽化(25±1)d成蟲用于實驗測定。養蟲盒(36 cm×25 cm×10 cm)、80目網罩購置于南寧普蘭特生物科技有限公司。

1.2 危害調查及測定

試驗分別于2015和2016年在生長期(網室)和儲藏期(實驗室)進行危害程度調查，對小象甲危害程度進行危害分級判定，以危害級別測定危害指數。

表2 網室內基本情況

生長期危害指數測定：被小象甲危害過的嫩葉出現孔洞，進而葉片出現殘缺。薯藤被小象甲蛀食后，薯藤變空、萎蔫變黃。薯莖葉部分危害級別的判定標準分6級：0級，無危害；1級，莖葉有輕微的危害；2級，莖葉有小部分的危害；3級，莖葉有部分的危害；4級，莖葉有較大部分的危害，但植株不萎蔫；5級，莖葉的危害面積較大與對照種相同。通過前期研究工作，已分別對榕薯819在網室和實驗室接蟲危害進行觀察調查，確定榕薯819危害情況較重時的接蟲量和危害時間，因此以榕薯819為對照。每個網室放置羽化(25±1)d的小象甲200對進行危害。每個小網室隨機抽查3株，每株以莖葉的危害級別為隨機調查薯葉10片和薯藤10條危害級別的平均值，用危害級別來計算危害指數。

公式I：莖葉危害指數=Σ(危害級別×莖葉數)/(最大危害級別×總莖葉數)。危害指數和甘薯品種的抗性具有明顯的負相關性。為了讓危害指數能夠直觀的換算成抗性，將危害指數轉換為危害指數減退率，公式II：危害指數減退率( %)=(對照品種平均危害指數-檢測品種平均危害指數)/對照品種平均危害指數×100。

儲藏期危害指數測定：首先對收獲的甘薯品種進行檢查，挑選沒有危害、大小適中的薯塊，放置在養蟲盒內，然后接種羽化5 d的小象甲成蟲，在養蟲盒口端覆上網罩。每個品種5個重復，接蟲第10天去除成蟲，危害后每個品種隨機抽出3個養蟲盒，調查各受檢品種和對照品種薯皮和薯肉的危害情況，記錄薯皮和薯肉的危害級別。薯皮受害癥狀為薯皮呈現均勻的孔洞、空洞較淺，沒有穿透真皮；薯肉受害癥狀為薯肉內有蛹道，蛹道不規則，蛹道內有白色粉末狀小象甲排泄物、有嚴重的薯臭味；薯塊危害級別判定標準：0級為薯塊無危害狀；1級為薯塊輕微受害；2級為薯塊小部分危害；3級為薯塊部分危害；4級為薯塊嚴重受害；5 級為薯塊危害同對照品種，整個薯塊完全部危害。用危害級別計算薯塊危害指數。公式III：薯塊危害指數=Σ(危害級別×薯塊數)/(最大危害級別×總薯塊數)。

不同小寫字母表示差異達顯著水平(P<0.05)，下同 Different lowercase letters represented significant difference at 0.05 levels，the same as below.圖1 2015-2016年不同甘薯品種的莖葉危害指數Fig.1 Damage index of stems and leaves different sweet potato varieties in 2015-2016

1.3 統計分析

試驗數據采用GraphPsd和Data Processing System等軟件進行統計和分析。

2 結果與分析

2.1 甘薯品種不同部位的危害情況

由2015-2016年不同甘薯莖葉小象甲危害指數(圖1)可見，2015年參試品種莖葉危害最為嚴重的為榕薯819，危害指數達0.9041，顯著高于普薯32號、廣薯214、泉薯17和福薯604。普薯32號莖葉危害最輕，危害指數為0.2701，顯著低于其他參試品種。泉薯17和廣薯214莖葉危害指數有差異，但不顯著；2016年參試品種莖葉危結果與2015年基本保持一致，其中泉薯17比2015年有所增加，其余品種均有所降低，但差異均未達顯著水平，而福薯604的危害指數相比2015年顯著降低。

由2015-2016年不同甘薯薯塊小象甲危害指數(圖2)可見，2015年參試品種薯塊危害最為嚴重的為榕薯819，危害指數達0.8930，顯著高于普薯32號、廣薯214和泉薯17。普薯32號薯塊危害最輕，危害指數為0.2893，顯著低于其他參試品種。泉薯17和廣薯214薯塊危害指數有差異，但不顯著；2016年參試品種薯塊危結果驗證了2015年的危害指數，泉薯17比2015年有所增加，其余品種均有所降低，但差異均不顯著。

2.2 甘薯品種的危害情況

2015年不同甘薯品種小象甲危害情況調查結果(圖3)顯示，整體危害較嚴重，很少有無危害或較少危害的甘薯品種，除泉薯17和廣薯214外，各參試甘薯品種間的危害指數差異比較明顯，同一甘薯品種莖葉和薯塊的危害情況有差別，但差異不顯著。對照榕薯819危害最為嚴重，危害指數達0.8986，其次是福薯604，其中普薯32號整體危害最輕，危害指數為0.2797，顯著低于其他參試品種。

圖2 2015-2016年不同甘薯品種的薯塊危害指數Fig.2 Damage index of storage roots different sweet potato varieties in 2015-2016

圖3 2015年不同甘薯品種的危害指數Fig.3 Damage index of different sweet potato varieties in 2015

2016年不同甘薯品種小象甲危害調查結果(圖4)與2015年結果整體一致，對照榕薯819危害最為嚴重，危害指數達0.9150，顯著高于其他參試品種。普薯32號整體危害最輕，危害指數為0.2440，顯著低于其他參試品種。

2.3 抗性級別的劃分

2015-2016年不同甘薯品種小象甲危害指數的調查結果顯示，對照榕薯819平均危害指數為0.9，危害最為嚴重，排斥或者抗拒小象甲的能力最弱，而普薯32號平均為0.2691，受危害最少，小象甲抗性最強。結合多年大田調查結果，對危害指數減退率( %)進行了小象甲抗性級別的劃分(表3)：危害指數減退率小于30為高感，大于等于30小于50為感，大于等于50小于60為抗，大于等于60小于70為中抗，大于等于80小于等于100為高抗。

圖4 2016年不同甘薯品種的危害指數Fig.4 Damage index of different sweet potato varieties in 2016

2.4 不同甘薯品種的抗性鑒定

結合2年的調查結果，把甘薯品種的平均危害指數轉換為危害指數減退率的結果顯示(表4)：普薯32號的危害指數減退率為70.91，泉薯17、廣薯214和福薯604的危害指數減退率分別為38.78、48.00和22.17，轉化為小象甲抗性級別為：普薯32號為中抗，泉薯17和廣薯214為感，而福薯604為高感。

3 討 論

植物、昆蟲和天敵三者之間的關系中，植物的抗蟲性主要表現為抗拒、忍耐、逃避3種形式，因此，選育抗蟲的甘薯品種是減少小象甲危害較為經濟可行的方法。有關研究表明二氯甲烷提取物可刺激小象甲雌蟲產卵，Mao等在研究施用不同濃度的氮元素對小象甲的影響中發現，氮元素只影響小象甲的產卵，并不影響幼蟲存活和蛹重，不同基因型甘薯對小象甲的抗性不同，不同抗性的甘薯品種中含有不同的樹脂糖苷和咖啡酸[4]，有研究表明，隨儲藏時間的改變，甘薯的酶、細胞活性、揮發性化學氣味等都會發生變化，導致不同基因型的抗性發生變化[5]；Jackson等研究發現Regal、Ruddy和Charleston Scarlet等品種對小象甲具有很高的抗性，并且可以將這些抗蟲品種在甘薯育種中運用[8]。從前人調查小象甲危害的方法可以看出，主要存在以下兩種方法，一種是開放式危害調查：在小象甲危害比較嚴重的地區種植不同基因型甘薯，在自然危害的前提下調查比較各甘薯品種的危害情況，另一種就是封閉式危害調查：在養蟲盒內放置小象甲危害，然后調查比較危害的情況。開放式危害調查，易受外界條件影響，如小象甲喜旱怕濕，通常首先選擇因地面干裂漏出地面的甘薯拐頭進行危害，隨后沿著拐頭進入薯塊內[13]，若試驗田降雨量或者灌溉不均勻，均對調查結果產生干擾；研究表明小象甲可在自然狀態下至少能飛行1.6 km[14]，同時，其可借助風力遷移而偏離最佳的取食和產卵位點，因此風力的大小和風向不同均可影響調查結果。本研究用網室將大田各甘薯品種小區隔開，在網室內放置數量一定、蟲領一致的昆蟲，在單因素變量的條件下，測定參試甘薯品種的危害情況可減少誤差，增加試驗的客觀性。通過前期試驗發現，采用封閉式危害調查方法時，薯塊在較密閉的條件下容易腐爛，難以在整個試驗期內保持其品質，對試驗結果造成嚴重干擾，因此，在本試驗中，在養蟲盒上添加80目網罩代替盒蓋，增加養蟲盒內的空氣通透性，減少薯塊腐爛程度，可最大限度縮小調查測定的誤差范圍。

表3 抗性級別及分級判定標準

表4 不同甘薯品種的抗性級別

本研究結果表明，連續2年的網室和實驗室試驗結果都是危害指數和抗性級別成負相關，雖然也能用危害指數反映抗性級別，但不夠直觀，本研究把危害指數轉換成危害指數減退率，可更直觀的反應甘薯品種抗性級別。研究中發現生長期和儲藏期時薯塊相對莖葉危害較重，這可能和小象甲的危害特點有關，有待于進一步的研究。

4 結 論

采用網室和實驗室單因素變量的方法，在以榕薯819為對照的情況下，可有效檢測出普薯32號對小象甲具有明顯的抗性，泉薯17和廣薯214為感，福薯604為高感。

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IdentificationMethodsandResistanceofDifferentSweetPotatoVarietiestoWeevil,Cylasformicarius

HUA Jin-feng， HUANG Yong-mei，LI Yan-qing， WU Cui-rong， LI Hui-feng，CHEN Tian-yuan*

(Maize Research Institute , Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Guangxi Nanning 530007,China)

【Objective】The aim of this study was to explore the identification methods and resistance of different sweet potato varieties to weevil for breeding of weevil-resistant sweet potato varieties provide theoretical basis.【Method】By setting different resistance indexes, under the condition of single factor variable, network room and laboratory tests were carried out respectively, investigated and analyzed the damage of weevils to five different sweet potato varieties(Rongshu819, Quanshu17, Guangshu214, Fushu604 and PushuNo.32) and tested the resistance of different sweet potato varieties.【Result】Stems and leaves damage loss rate and storage roots damage loss rate had been clearly about resistance indexes , five resistance levels (more sensitive, sensitive, resistance, medium resistance, greater resistance)were established. Damage indexes of vines and leaves were lighter than storage roots, the differences were not significant. Except Quanshu17 and Guangshu214, damage indexes were significantly different between varieties. The average damage loss rate were 21.17 (PushuNo.32), 38.78 (Quanshu17) , 48.00 (Guangshu214) and 70.91 (Fushu604) ,damage loss rate of each variety weren’t significant different between the two years.【Conulusion】By comparing with Rongshu819, Fushu604 was more sensitive, PushuNo.32 was medium resistance，Quanshu17 and Guangshu214 were sensitive. The method adopted in research which could effectively detect the resistance of different sweet potato varieties.

Weevil (Cylasformicarius); Sweet potato varieties; Resistance identification; Damage index

1001-4829(2017)5-1082-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.5.017

2016-12-23

廣西農業科學院科技發展基金項目“廣西甘薯品種小象甲抗性的鑒定”(2015JZ13)；廣西自然科學基金項目“甘薯小象甲氣味結合蛋白(OBPs)基因的鑒定”(2016JJB130253)；國家自然基金項目“甘薯小象甲性信息素結合蛋白功能研究”(31660627)

滑金鋒(1984-)，男，河南商丘人，碩士，助理研究員，主要從事昆蟲化學通訊研究，E-mail：heda321@163.com,*為通訊作者：陳天淵，E-mail：tianyuanchen@126.com。

S435.31

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(責任編輯 汪羽寧)