延安地區小菜蛾抗寒與越冬能力初探

苗 鑫，徐世才，車銀娟，吳文樂，范培月

（延安大學生命科學學院，陜西 延安 716000）

小菜蛾（Plutella xylostellaL.），屬鱗翅目（Lepidoptera）菜蛾科（Plutellidae），是十字花科蔬菜的主要害蟲之一[1]。小菜蛾為寡食性昆蟲，主要危害甘藍、芥菜、白菜、蘿卜等十字花科蔬菜，寄主范圍比較廣泛，是我國重大農業害蟲之一[2]。其幼蟲僅取食葉肉，留下表皮，可將葉片食成孔洞和缺刻，嚴重時全葉片都被吃成網狀；其排泄物污染菜葉，降低了蔬菜的品質，且被其咬過的傷口也易引發軟腐病，造成蔬菜產量的大規模下降；另外，每年用于防治小菜蛾的費用，給種植戶造成了嚴重的經濟負擔。近年來，小菜蛾在我國北方地區對十字花科蔬菜造成了嚴重影響[1-2]，明確其越冬能力變得愈發重要。

我國北方地區小菜蛾的生長發育都要經歷冬季寒冷低溫的考驗，明確小菜蛾的抗寒能力對于其越冬能力的研究尤為重要。小菜蛾的抗寒能力是指小菜蛾長期或短期暴露于低溫下抵御寒冷仍然存活的能力，這與諸多非生物因素及生物因素有關[3]。小菜蛾的抗寒能力決定著下一年度種群的數量，因此明確其抗寒性十分必要。關于小菜蛾的耐寒性研究多地均有報道[4-8]，但在延安地區小菜蛾是否能越冬，以何種蟲態越冬卻未見報道。本研究嘗試對延安地區小菜蛾抗寒與越冬能力進行初步探索，希望在生產上為小菜蛾種群的預測和防治提供參考。

1 材料和方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試蔬菜

試驗用白菜（Brassica campestrisL.）為延安大學生命科學學院實驗室栽培品種，種子由北京鳳鳴雅世科技發展有限公司生產。

1.1.2 供試蟲源及飼養方法

從延安市河莊坪蔬菜基地的菜田中捕捉小菜蛾4齡幼蟲，在延安大學動物學實驗室中用白菜繼代飼養、繁殖，建立5 000頭不同蟲態的小菜蛾試驗種群。使用智能人工氣候箱將培養環境溫度控制在（23±1）℃，相對濕度60%～80%，光照14 lx，10 h/d（培養環境溫度設置值與實際生產平均溫度相符）。及時收集化蛹后的小菜蛾，羽化后將其移入養蟲籠（50 cm×50 cm×55 cm）中的培養皿（D=15 cm）中，培養皿中事先放有新鮮的白菜葉，供其產卵繁殖。將棉布條浸入裝有10%蜂蜜水的棕色瓶（60 mL）中，制成為小菜蛾持續補充蜂蜜的裝置[9]，為成蟲補充營養 。試驗時，收集同一時期化蛹的小菜蛾蟲繭和同一時期所產的卵，以獲得蟲齡一致的試蟲備用。繼代飼養小菜蛾，小菜蛾產卵時不供光。

1.1.3 主要儀器

智能人工氣候箱（QHX-800B5-Ⅱ）：上海新苗醫療器械制造有限公司產品；冰箱（BCD-308W）：青島海爾股份有限公司產品；數字萬用電表（VC890C+）：勝利儀器產品；熱敏電阻（MF58）：時恒玻殼測溫型NTC熱敏電阻。

1.2 試驗方法

1.2.1 小菜蛾過冷卻點及結冰點的測定

小菜蛾的抗寒能力與其過冷卻點相關，因此過冷卻點成為明確其抗寒能力強弱的重要指標之一[10]。小菜蛾的過冷卻指的是體液溫度下降到冰點以下而不結冰的現象，蟲體在低溫條件下體溫緩慢下降，直到發生過冷卻現象，其體內潛熱開始散發使得體溫開始上升，體溫開始上升的拐點稱為過冷卻點；當潛熱散發完以后體溫又開始下降的拐點稱為結冰點。

過冷卻點、結冰點的測定方法：取發育一致的各齡小菜蛾幼蟲、蛹及成蟲，每處理幼蟲、蛹數為10頭，成蟲為10對（雌雄比1︰1），重復6次。小菜蛾過冷卻點的測定采用熱敏電阻法。具體過程為：按圖1所示將萬用電表、熱敏電阻以及小菜蛾連接成測定狀態。連接線插入小菜蛾肛門處。萬用電表紅表筆插入“VΩ”孔，黑表筆插入“COM”孔，打開電源，將功能量程選用開關調至“Ω（歐姆）2K”的檔位上。將該裝置放在冰箱內，逐漸降低環境溫度，每30 s記錄1次電阻值，總共記錄10 min的數據。可以觀察到，隨著測量環境溫度的下降，電阻值逐漸上升，在上升到一定數值后電阻值又突然下降；在下降到最低點后，電阻值又重新上升。依據下式將電阻值轉換為溫度[11]。

式中：T為溫度，單位為℃；R為電阻，單位為Ω。

圖1 小菜蛾過冷卻點的測定裝置示意圖

電阻值開始下降的拐點所對應的溫度即是小菜蛾的過冷卻點，電阻值開始上升的拐點所對應的溫度即是小菜蛾的結冰點。

1.2.2 冷馴化處理對小菜蛾抗寒能力影響的試驗

取發育一致的小菜蛾4齡幼蟲和蛹各10頭，分別進行冷馴化處理（低溫4 ℃分別處理2、4 d），每組重復6次。以未經過冷馴化處理的4齡幼蟲和蛹作為對照，分別測定其抗寒能力。

1.2.3 小菜蛾蛹的低溫生存能力測定

小菜蛾蛹在低溫條件下的生存能力測定采用機率值分析法，小菜蛾在低溫條件下生存時間的對數值與死亡率的機率值呈線性關系。在冰箱中分別進行5、0、-5、-10 ℃這4種低溫條件下小菜蛾蛹的低溫生存能力測定。蛹在-10 ℃和-5 ℃條件下測定之前，需在4 ℃下冷馴化6 h。將蛹放在鋪有濾紙的培養皿中，每皿放置10頭，頂部用紗布和橡膠圈封口，以防止其羽化后逃逸。在各測定溫度下按不同時間梯度分批取出待測的蛹，每批取出10頭，重復6次。取出后在人工培養箱中（23±1）℃，相對濕度60%～80%，光照14 lx，10 h/d條件下培養，48 h后檢查其羽化情況并統計死亡率。

1.2.4 野外越冬試驗

越冬試驗采用埋蛹法測定[12]。將蛹放在裝有土壤的玻璃瓶中，土壤中的含水量大約為10%，每瓶20頭，重復2次。瓶口用紗布和橡膠圈封口后，在紗布上蓋1塊玻璃板，用來提供蟲體通氣所需的縫隙。將玻璃瓶埋于延安大學11#公寓樓下的花園中，埋藏深度大約5 cm（瓶口距地面），埋藏時間為2015年12月6日，分別于2016年1月6日和2016年3月6日取出。取出后在（23±1）℃，相對濕度60%～80%，光照14 lx，10 h/d條件下培養，48 h后檢查其羽化情況并統計死亡率。

1.3 數據處理

試驗數據使用Microsoft Excel 2007軟件整理。采用Duncan's新復極差法對小菜蛾的過冷卻點與結冰點進行差異顯著性測定，并用SPSS 20.0對其進行統計學分析。使用Excel軟件分析小菜蛾蛹在不同溫度下的回歸方程，并由回歸方程計算LT50、LT90、LT99.9（LT50、LT90、LT99.9分別表示小菜蛾蛹致死50%、90%和99.9%所需要的時間）。

2 結果與分析

2.1 不同蟲態的過冷卻點與結冰點差異

對小菜蛾可能的越冬蟲態（各齡幼蟲、蛹、成蟲）過冷卻點和結冰點的測定結果見表1。表1數據顯示，小菜蛾各蟲態的過冷卻點與結冰點的變化趨勢基本相同，即過冷卻點低的蟲態，結冰點就低。其中，幼蟲期的過冷卻點平均值最高，成蟲期次之，蛹期最低。從不同蟲態的過冷卻點和結冰點之間的溫度差值來看，成蟲期最低（2.06 ℃），其次是蛹期（3.57 ℃），幼蟲期最大（3.77 ℃）。上述結果表明：延安地區的小菜蛾具有相對明顯的過冷卻現象，其可以利用過冷卻現象來避免結冰對自身造成的物理傷害，因而具有較強的抗寒能力；而蛹的過冷卻點最低，與其他蟲態相比差異顯著，蛹期的過冷卻現象也相對較為明顯；因此，小菜蛾蛹期的抗寒能力相對最強。除2齡幼蟲與成蟲之間無顯著差異以外，小菜蛾不同蟲態之間的過冷卻點差異均顯著。

2.2 冷馴化處理對小菜蛾抗寒能力的影響

試驗數據（表2）表明，與對照組相比，經過低溫冷馴化處理后的小菜蛾過冷卻點與結冰點均隨低溫處理時間的增加而呈下降趨勢。經過4 d冷馴化的4齡幼蟲的平均過冷卻點為-10.83 ℃，而經過2 d冷馴化的4齡幼蟲平均過冷卻點為-10.51 ℃，兩者的過冷卻點均顯著低于對照的-9.37 ℃；而經過4 d和2 d冷馴化的蛹的平均過冷卻點分別為-19.99 ℃和-19.53 ℃，也低于對照，但2 d的冷馴化與對照組之間無顯著差異，而4 d的冷馴化卻與對照組差異顯著。經過2、4 d冷馴化的4齡幼蟲和蛹的平均結冰點均顯著低于對照。上述結果表明一定程度上的低溫環境鍛煉可以提高小菜蛾的抗寒能力。

表1 小菜蛾的過冷卻點與結冰點

2.3 蛹的低溫生存能力測定結果

小菜蛾蛹在4種溫度水平處理下的死亡率回歸方程見表3，小菜蛾蛹的死亡率達到一定數值所需的時間隨溫度的降低而縮短；同時，小菜蛾蛹的低溫生存時間隨溫度的不同存在不同程度的變化。-10 ℃時，LT50與LT99.9的差值為7.32 d；而5 ℃時，LT50與LT99.9的差值變為35.87 d，有明顯的擴大趨勢；上述結果表明小菜蛾的低溫生存能力受到冬季寒冷低溫持續時間的影響。

小菜蛾蛹在5、0、-5 ℃和-10 ℃4種溫度條件下死亡率達到99.9%需要的時間分別為52.82、29.03、26.17、13.45 d，由此可見，蛹是小菜蛾最有可能越冬的蟲態。由于蛹在0 ℃條件下的LT99.9為29.03 d，表明小菜蛾不能在冬季溫度連續低于0 ℃時間超過29 d的地區越冬。

表2 不同冷馴化處理的小菜蛾抗寒能力變化

表3 小菜蛾蛹在低溫下的死亡率回歸分析

2.4 越冬蛹的死亡率測定結果

野外越冬試驗結果見表4。小菜蛾各蟲態的過冷卻點測定和蛹的低溫生存能力測定結果均表明蛹的抗寒能力最強，是最有可能的越冬蟲態；但經過野外越冬試驗后，發現其死亡率隨埋藏時間的增加而不斷增大，最終全部死亡。取樣檢查時，雖然發現蛹體顏色正常，但沒有出現羽化現象，表明其已死亡。根據上述結果，可以初步確定，在自然條件下，小菜蛾在延安地區不能越冬。

3 結論與討論

過冷卻點測定結果表明：小菜蛾各蟲態間的過冷卻點差異顯著，其中蛹的抗寒能力最強，因此初步推斷蛹是延安地區小菜蛾的可能越冬蟲態，而且一定程度上的低溫環境鍛煉有助于提高小菜蛾的抗寒能力；但是，過冷卻點只是用來衡量小菜蛾抗寒能力大小的指標之一，而且大多數的研究結果表明不耐結冰的昆蟲在體溫還沒降到過冷卻點時就已出現大量死亡，這表明在寒冷冬季小菜蛾的死亡是因為寒冷傷害，而不是結冰[13]；因此，過冷卻點不足以作為評價小菜蛾抗寒能力的唯一指標；但是不能回避大多數昆蟲的死亡都發生在過冷卻狀態，故過冷卻點的測定是一個十分必要的手段，有助于我們更好地掌握昆蟲的抗寒能力。

低溫生存能力測定結果表明：小菜蛾蛹是最有可能的越冬蟲態，其在0 ℃以下的低溫環境中生存時間不能超過29 d，這一結論與熊立鋼等[4]在北京的測定結果相似。參考延安地區冬季的平均氣溫，在自然條件下，小菜蛾在延安地區不能正常越冬，野外埋蛹試驗也驗證了這一結論。但在實際生產中，延安地區的蔬菜田里會暴發小菜蛾蟲害，其原因可能是農業生產中沒有清理的廢棄菜葉堆和溫室大棚為小菜蛾提供了順利越冬的場所。這些人為因素使得小菜蛾的越冬問題更加復雜，需要后續長期的田間跟蹤調查以進一步明確，并可深入到分子水平來解釋其抗寒機制。建議在十字花科蔬菜的實際生產中，及時清理堆積在田間和溫室大棚里的廢棄菜葉和秸稈，以排除小菜蛾可能的越冬場所，從而將小菜蛾的為害降到最低。

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