3種綠肥對黏蟲營養生理的影響

吳菲菲 張蕾 程云霞

摘要 為探索綠肥推廣種植對黏蟲暴發可能帶來的風險，本研究測定了黏蟲對綠肥的營養利用情況及綠肥中營養物質和次生物質對黏蟲取食量的影響。分別測定了黏蟲對紫云英Astragalus sinicus L.、毛葉苕子Vicia villosa Roth、箭筈豌豆V.sativa L.等3種綠肥的營養利用情況，并用玉米Zea mays L.作為對照，對這4種植物的相關營養物質和次生物質含量進行了分析。研究結果表明：4種植物對黏蟲幼蟲的取食、食物利用、食物轉化、消化以及幼蟲的生長速度等有不同的影響。取食綠肥的5齡幼蟲相對生長率、相對取食率、食物利用率和食物轉化率明顯低于取食玉米的試蟲，近似消化率則高于取食玉米的試蟲。取食植物中總蛋白含量與幼蟲相對取食量呈顯著負相關（r=-0.988，P=0.012），次生物質類黃酮、單寧、總皂苷、總酚含量與幼蟲的取食量無相關性（P>0.05）。紫云英、毛葉苕子和箭筈豌豆對黏蟲幼蟲的營養效應存在顯著差異，但它們均不利于黏蟲幼蟲的生長發育，其成為黏蟲潛在寄主的可能性較低，這些綠肥的推廣種植應不會導致黏蟲的暴發。

關鍵詞 綠肥; 黏蟲; 營養利用; 潛在寄主; 次生物質

中圖分類號： S 435.5

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2019495

Abstract The potential impacts of extensive utilization of green manures on the outbreak risk of Mythimna separata were investigated. The feeding amount and nutritional utilization of M.separata on three green manures， Astragalus sinicus L.， Vicia villosa Roth， and V.sativa L.， and its effects on the secondary metabolites were determined using Zea mays L. as the control in this study; meanwhile， the composition of nutrition and secondary metabolites in four plants were analyzed. The results showed that the four plants had different effects on the feeding， food utilization， food conversion， digestibility and larval growth of M.separata. The relative growth rate， relative feeding rate， food utilization rate， and food conversion rate of the 5th-instar larvae fed on green manures were significantly lower than those on corn. However， the approximate digestibility was higher than that on the control. The total protein content in tested plants was significantly negatively correlated with the relative feeding rate of larvae （r=-0.988， P=0.012）. There was no significant correlation between the content of secondary metabolites （flavonoids， tannins， total saponins， and total phenols） and the feeding amount of M.separata larvae （P>0.05）. There were significant differences between the nutritional effects of A.sinicus， V.villosa and V.sativa on M.separata larvae. Moreover， these three green manures imposed adverse effects on the growth and development of M.separata larvae. Therefore， the potential possibility of these green manures as natural hosts of this pest is low. The extensive utilization of these green manures might not contribute to the outbreak of M.separata.

Key words green manure; Mythimna separata; nutritional utilization; potential host; secondary substances

黏蟲Mythimna separata（Walker）屬鱗翅目Lepidoptera夜蛾科Noctuidae，是暴發性遷飛害蟲，為世界性的禾本科作物主要害蟲，幼蟲食性廣，可取食糧食、綠肥等多種作物[1-2]，嚴重發生時不僅能夠吃光植株葉片，還可取食禾本科作物的穗部，給糧食安全生產帶來嚴重威脅[3]。隨著各地耕作制度、氣候條件變化以及黏蟲自身適應性等因素的影響，黏蟲的發生為害也出現了新的特點和趨勢[4]。因此，研究黏蟲在不同寄主植物上的取食行為有助于更好地防止其發生。

20世紀90年代以來，由于化肥、農藥等大量使用，使土壤中有機質減少，土壤的保肥、保水能力下降，造成了環境污染[5]，為了提升土壤有機質含量，提高土壤肥力，發展綠色生態農業變得尤為重要，綠肥作為生態農業的重要組成部分，是我國傳統農業的精華[6]。綠肥不僅是改良土壤環境、提高土壤養分和增加作物產量與品質的有效途徑，同時也是家畜的優質飼料[6]。綠肥產業對于保障和促進我國農牧業可持續發展意義重大[7]。但我國綠肥產業的健康發展受到病蟲害的嚴重限制，特別是在未來綠肥的推廣種植過程中，是否會帶來主要遷飛性害蟲黏蟲大暴發的風險，且綠肥作為橋梁植物是否會影響其他作物害蟲的發生亟待研究。

最近幾年由于我國對農業種植結構進行調整，政策向綠色農業傾斜，綠肥的栽培面積不斷擴大。為了探討綠肥推廣種植后對黏蟲暴發風險的影響，宋琳琳等前期在實驗室構建了3種綠肥飼喂的黏蟲種群生命表，結果表明，取食紫云英Astragalus sinicus L.、長柔毛野豌豆Vicia villosa Roth（又稱毛葉苕子）和救荒野豌豆V.sativa L.（又稱箭筈豌豆）3種綠肥作物不利于黏蟲的生長發育（待發表）。為進一步探究其對黏蟲產生不利影響的原因，本研究從營養生理的角度對其進行了分析。植食性昆蟲需要從寄主植物上攝取其生長發育所必需的營養物質，包括蛋白質、氨基酸、維生素、核苷酸、碳水化合物、礦物質和甾醇等。不同的寄主植物所含的營養物質不同，植食性昆蟲幼蟲期取食的物質對其生長發育繁殖影響重大。雖然研究發現植物一般都具有昆蟲所需要的營養成分，但不同植物種類所含營養的質和量有很大的區別，這些區別足以影響到昆蟲的生長發育[8]。本研究以紫云英、毛葉苕子和箭筈豌豆3種綠肥為供試植物，玉米為對照，通過對黏蟲多個營養指標的測定，并分析了綠肥植物中營養物質和次生物質的含量與黏蟲取食量之間的相關性，從不同角度評價綠肥是否會成為黏蟲的適宜寄主，明確了黏蟲對不同綠肥的利用情況，從而為進一步探明綠肥與黏蟲之間的互作關系提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試植物：箭筈豌豆、毛葉苕子和紫云英種子均由河南省信陽市農業科學院提供，紫云英種子選用‘信紫一號品種，毛葉苕子選用‘徐苕3號品種，箭筈豌豆選用‘蘇箭3號品種。將不同寄主種子催芽后用營養土在室內種植于長方形花盆（高10 cm，長30 cm，寬15 cm）。試驗所用為生長2周，高約30～40 cm的新鮮綠肥植株，種植過程中用有極細空隙且透光的罩子（40 cm×40 cm×60 cm）防止其他害蟲為害，試驗前剪取植株地上部分以保證供試植物的新鮮度。

供試昆蟲：蟲源為廣西南寧田間采集的越冬代黏蟲成蟲，在實驗室繼代飼養。幼蟲在9 cm×13 cm的玻璃瓶中以每瓶10頭的密度飼養，每天更換飼喂新鮮的玉米苗（30～50 cm高），待幼蟲出現身體脫水皺縮時，在瓶內加入適量的過25目篩、含水量為10%～15%的沙土供其化蛹。成蟲羽化后，將雌雄成蟲配對，置于直徑9 cm、高20 cm的塑料透明養蟲罩中，并放入產卵紙，每日飼喂5%蜂蜜水補充營養。飼養溫度為（23±1）℃，光周期L∥D=14 h∥10 h，濕度為70%～80%。選取同一批孵化且發育一致的5齡幼蟲供試。

1.2 方法

1.2.1 黏蟲營養指標的測定

參照蘇超等的測定方法[9]，對用玉米苗飼養至剛蛻皮的黏蟲5齡幼蟲進行饑餓處理2 h，稱量取食前的幼蟲鮮重。以3種綠肥植物為處理，玉米為對照，每處理50頭供試幼蟲，重復3次。試蟲分別放入6 cm培養皿，每皿1頭，每頭飼以3 g新鮮供試植物，24 h后取出剩余食物，將幼蟲饑餓6 h排空糞便后稱其鮮重。將幼蟲、糞便及剩余食物在80℃下烘干至恒重，分別稱其干重。測定飼后不同綠肥及玉米的干濕比，飼后幼蟲的干濕比，同時采集同等狀態下的植物以及剛饑餓處理2 h后的5齡幼蟲200頭，稱其鮮重，進行烘干后，記為取食前植物干重和取食前幼蟲干重。依照下列公式計算各營養指標：

1.2.2 植物營養物質和次生物質含量測定

收集試驗1.2.1節中黏蟲幼蟲取食過的植物組織，用于取食后次生物質含量的測定。按照南京建成生物工程研究所試劑盒（植物可溶性糖含量測試盒，A145;總蛋白定量測定試劑盒，A045-3;總氨基酸測定試劑盒A026;植物類黃酮檢測試劑盒A142;植物總酚檢測試劑盒A143）的說明測定不同植物組織內可溶性糖、可溶性蛋白、總氨基酸、類黃酮和總酚的含量，紫外分光光度計（UV-2100，UNICO）測定反應物的吸光值（optical density，OD）。植物總皂苷和單寧含量使用蘇州科銘生物技術有限公司所生產的試劑盒（單寧含量試劑盒DN-2-Y和總皂苷含量試劑盒ZZG-2-Y）進行測定。

1.2.3 數據統計與分析

試驗中所得數據運用SPSS 24軟件進行方差分析和線性回歸分析。對于不符合正態性及方差齊性檢驗的數據進行ln（x+1）對數轉化后再進行分析。采用Tukey，s HSD法比較取食不同植物葉片后幼蟲的營養效應指標以及不同植物的營養物質、次生物質含量的差異顯著性（P<0.05）。取食前后不同寄主植物中次生物質含量的差異比較采用t檢驗。用GraghPad Prism 6.01制作柱狀圖。

2 結果與分析

2.1 取食不同植物對黏蟲幼蟲的營養效應

對黏蟲5齡幼蟲營養指標的結果分析表明，不同綠肥對黏蟲5齡幼蟲的營養效應存在一定差異。黏蟲幼蟲對3種綠肥的近似消化率顯著高于玉米，但其食物利用率、食物轉化率、相對生長率、相對取食量均顯著低于玉米，說明與玉米相比較，黏蟲幼蟲不能充分利用這3種綠肥作為其適宜的寄主植物。黏蟲5齡幼蟲對毛葉苕子的食物利用率、食物轉化率和相對生長率均為負值，且與玉米、箭筈豌豆、紫云英均存在顯著性差異，說明毛葉苕子不能作為黏蟲的適宜寄主（表1）。

[6] 曹衛東，黃鴻翔. 關于我國恢復和發展綠肥若干問題的思考[J]. 中國土壤與肥料，2009（4）：1-3.

[7] 李子雙，廉曉娟，王薇，等. 我國綠肥的研究進展[J]. 草業科學，2014，30（7）： 1135-1140.

[8] 盧偉，侯茂林，黎家文. 植物營養對植食性昆蟲行為與發育的影響[C]∥成卓敏.科技創新與綠色植保——中國植物保護學會2006學術年會論文集，北京：中國農業科學技術出版社， 2006：330-335.

[9] 蘇超，景軍，王猛猛，等. 不同寄主植物對三條橙燈蛾生長發育和繁殖的影響[J]. 應用昆蟲學報，2013，50（6）： 1614-1621.

[10]李旭穎. 植食性昆蟲與寄主植物之間的相互關系和影響[J]. 科技創新導報，2011（11）：130.

[11]孫金如，孫京瑞，胡毅. 不同植物飼料對黏蟲生長、發育和繁殖的影響[J]. 北京農業科學，1991（6）：26-29.

[12]劉金平，游明鴻，白史且. 食料與培養條件對川西北高原黏蟲幼蟲生長發育的影響[J]. 西南農業學報，2011，24（3）：949-953.

[13]許綱，欽俊德. 實夜蛾屬二近緣種對寄主植物次生物質的反應：次生物質對幼蟲生長和食物利用的影響[J]. 昆蟲學報，1987，30（4）：359-366.

[14]董鈞鋒，張繼紅，王琛柱. 植物次生物質對煙青蟲和棉鈴蟲食物利用及中腸解毒酶活性的影響[J]. 昆蟲學報，2002，45（3）：296-300.

[15]CHEN Yigen， CIARAMITARO T， POLAND T M. Moisture content and nutrition as selection forces for emerald ash borer larval feeding behavior [J]. Ecological Entomology，2011，36（3）： 344-354.

[16]朱俊洪，張方平，任洪剛. 四種食料植物對斜紋夜蛾生長發育及營養指標的影響[J]. 昆蟲知識，2005，42（6）：643-646.

[17]CALOW P. Conversion efficiencies in heterotrophic organisms [J]. Biological Reviews，1977，52（12）：385-409.

[18]BARBEHENN R V， PETER C C. Tannins in plant-herbivore interactions [J]. Phytochemistry， 2011，72（13）：1551-1565.

[19]徐美娟，管致和. 番茄植株中黃酮類對菜青蟲（Pieris rapae L.）的活性組分及其對截形葉螨（Tetranychus truncalus Ehara）的毒效[J]. 中國農業大學學報，1993，2（2）：55-62.

[20]李路莎，袁郁斐，武磊，等. 不同寄主植物對美國白蛾幼蟲取食行為及解毒酶活性的影響[J]. 昆蟲學報，2018，61（2）：232-239.

[21]鄧艷，常明山，吳耀軍，等. 跡斑綠刺蛾選擇性取食與紅樹科植物葉片內含物的關系[J]. 林業工程學報，2013，27（1）：43-45.

[22]張永清. 植物次生物質的抗蟲作用[J]. 生物學通報，1991，5（1）：8-9.

（責任編輯：田 喆）