低溫和外源水分對中國梨木虱耐寒性和存活率的影響

趙龍龍，張未仲，胡增麗，劉朝紅

(山西農業大學 果樹研究所，山西晉中 030815)

中國梨木虱Cacopsyllachinensis屬半翅目木虱科昆蟲，是梨樹生產中的主要害蟲，廣布于中國各大梨果產區[1]。中國梨木虱(梨木虱)相對于其他梨樹害蟲，具有為害期長，發生隱蔽、蟲口基數大、易成災等特點。近年來，隨著化學防治頻次的增加和用藥種類的頻繁更替，致使梨木虱抗藥性明顯提升，現已成為當前梨樹生產中的主要防控對象。春季，梨木虱成蟲、幼蟲多聚集在嫩葉或嫩枝上吸食，除造成葉片畸形外，還可引起嫩枝傷流。夏秋季梨木虱多在葉背為害，所分泌蜜露粘連葉片或果實，滋生霉污影響葉片光合作用，重發生時則致使提前落葉[2]。此外，因梨木虱具有喜陰特性，部分梨木虱轉入套袋梨果進行為害，明顯影響到梨果品質和商品性。梨木虱隨季節變化表現出明顯的兩型特征，分別為冬型和夏型[3]。夏型梨木虱主要發生于梨樹生長期，冬型梨木虱只有成蟲一種蟲態，主要發生于梨樹休眠期，是梨木虱度過不良環境和越冬的主要蟲態[4]。

昆蟲屬變溫動物，溫度對其生存、代謝、繁殖、壽命等生命活動具有重要影響，昆蟲對溫度的適應能力也決定了它的分布時空和存活情況[5-6]。在溫帶地區，受季節變化影響，昆蟲需經歷冬季低溫過程，變溫前，一些昆蟲開始轉入越冬場所或進入某一發育階段(如滯育狀態)以降低低溫帶來的不利影響，另一些昆蟲則通過調整生理狀態或體內物質成份以提高自身耐寒性來適應低溫環境，如昆蟲體內水分降低、脂肪和糖類等物質含量在越冬期間普遍提高[7-9]。在評價昆蟲耐寒性過程中，通常將過冷卻點溫度作為一項重要指標，另根據昆蟲在不同低溫下的存活特點，將其劃分為不同耐寒類型，通常分為三大類型：①避免結冰型；②耐結冰型；③防冷凍脫水型[10]。

冬型梨木虱主要于樹皮裂縫、枯葉、雜草處越冬，所處越冬微環境易受低溫、降水的影響，冬型梨木虱對這種不利環境的適應能力大小則直接關系到其冬季存活情況及次年的蟲口基數大小。目前，關于中國梨木虱的耐寒性及外源水分對其存活的影響卻鮮見報道，因此，本研究通過測定冬型梨木虱耐寒性指標及在有無外源水分條件下的低溫存活能力，以探究其低溫適應性，為預測其種群發生程度和指導防治提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試蟲源：試驗用蟲采自山西省晉中市太谷區山西農業大學果樹研究所梨樹試驗基地，梨樹株行距3 m×4 m，樹齡≥20 a，樹形自由紡錘型，樹勢中等偏旺。10月和翌年3月，在梨樹枝條下方撐開白布，用塑料錘敲擊枝條，將冬型梨木虱振落于白布上進行收集或用毛筆直接刷取停落在枝條上的冬型梨木虱。根據冬型梨木虱喜好于梨樹粗皮裂縫越冬特點，10月下旬前，刮除梨樹粗皮或進行枝干涂白惡化冬型梨木虱的自然越冬場所后，在枝干纏繞瓦楞紙人工模擬梨木虱的越冬場所，誘集梨木虱鉆入越冬。11、12月及翌年1、2月，用小型毛筆刷取在瓦楞紙內越冬的冬型梨木虱，備用。

儀器：SUN-Ⅱ型智能昆蟲過冷卻點測定儀(北京鵬程電子科技有限公司)，冷凍冰箱BCD-320WD11MY(海信容聲(廣東)冰箱有限公司)和低溫生化培養箱LRH-250CB(上海一恒科技有限公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1 冬型梨木虱過冷卻點和結冰點測定 冬型梨木虱過冷卻點(Supercooling point，SCP)和結冰點(Freezing point，FP)采用熱敏電阻法原理進行測量，測量前先將裝有冬型梨木虱離心管(25 mL)置于1 ℃冷柜中約20 min，取出置于冰袋上待用。過冷卻點測定前用牙簽挑取微量粘蟲膠粘在(≤1 mm2)過冷卻點儀的熱敏電阻探頭上，將冬型梨木虱頭部固定于膠上，腹部末端再點微量膠，使其緊貼熱敏探頭。將粘好的冬型梨木虱及熱敏探頭用少量脫脂棉輕裹，再裝入塑料管中待測。采集數據時，將上述處理好的冬型梨木虱放入-30 ℃的低溫培養箱中，過冷卻點儀一端連接電腦，每0.5 s記錄1次溫度數值，直到溫度無變化為止。當蟲體體液結冰時，由于潛熱釋放使記錄儀所記錄的曲線向上回折，根據回折點讀出過冷卻點值，潛熱釋放后，溫度降低時的折點為結冰點值。10、11、12及翌年1、2、3月中旬采集1次冬型梨木虱，每次測定試蟲不少于150頭。測試完成后用脫脂棉蘸取酒精(98%)清除熱敏探頭上的蟲體及粘蟲膠等雜物，再用冰水混合物校正溫度以進行下組測試。

1.2.2 無外源水分下冬型梨木虱的低溫存活能力 無外源水分下冬型梨木虱的低溫存活能力選用2月份冬型梨木虱進行測試，試驗共設置4個溫度梯度，分別為-10 ℃、-15 ℃、-20 ℃和-25 ℃。根據不同低溫下的死亡情況，設置不同時長(1 h、3 h、6 h、9 h、12 h等)處理以測定其低溫存活能力。測定前，將要測試的冬型梨木虱裝入2.5 mL尖頭離心管中，每溫度處理重復10～12次，每重復10～15頭冬型梨木虱。低溫處理時，將裝有冬型梨木虱的離心管用報紙緊裹，裝入塑封袋后置于低溫生化培養箱中進行試驗。完成試驗處理后，先置于1 ℃冷藏柜中約1 h，再轉入室溫條件，倒出離心管中的冬型梨木虱，用勾線毛筆尖觸碰梨木虱，如冬型梨木虱有振翅或足活動，則記錄為存活，無此特征者，即死亡。

1.2.3 有外源水分下冬型梨木虱的低溫存活能力 有外源水分條件下對冬型梨木虱低溫存活能力測定的試蟲及試驗設置方法同上，所不同的是在每個離心管中額外加入長1.5 cm、寬0.6 cm的濕濾紙1張。濾紙用蒸餾水浸濕，再用干濾紙吸掉多于水分后，窄邊對折成90°放入之前已裝好冬型梨木虱的離心管中并分別于-10 ℃、-15 ℃、-20 ℃不同低溫及時長進行處理。因在有外源水分條件下，冬型梨木虱的死亡率明顯高于相同處理的無外源水分條件，因此在不同低溫條件下處理時長也有別于無外源水分條件。

1.3 數據分析

采用Microsoft Excel 2016和SPSS 16.0整理并統計試驗數據。根據冬型梨木虱在不同低溫條件下的死亡率變化，采用SPSS中PROBIT函數計算其致死中時(LT50)[10]。對不同月過冷卻點、不同溫度及時間處理下死亡率用單因素方差分析(One-way ANOVA)和Duncan氏新復極差法進行顯著性比較。

2 結果與分析

2.1 冬型梨木虱在不同月份的過冷卻點和結 冰點

圖1表明，梨木虱月平均過冷卻點從-13 ℃～-20 ℃變化不等，平均過冷卻點為-14.3 ℃，分布于-12 ℃～-15 ℃，多集中在-14 ℃左右；隨月份變化冬型梨木虱的過冷卻點最低出現在2月份，10月、11月、12月份過冷點最高，其次為1月和3月(F(5,122)= 37.043，P=0)，梨木虱結冰點隨月份變化特點與過冷卻點相似，且不同月間差異顯著(F(5,122)= 135.13，P=0)。

2.2 無外源水分下冬型梨木虱的低溫存活能力

無外源水分條件下，冬型梨木虱死亡率隨處理溫度的降低和處理時間的延長而提高。-10 ℃下，在所設置的處理時長條件下對冬型梨木虱的存活影響極小，其最高死亡率為6.58%，最低為0.61%，其致死中時為159.6 h(表1)，不同處理間無顯著差異(F(4,54)= 1.42，P=0.24)(圖2-A)。相對-10 ℃處理，在-15 ℃冬型梨木虱的死亡率明顯提高，且隨處理時長的增加死亡率明顯提高(F(5,71)= 30.7,P=0)，12 h時長處理范圍內，其死亡率低于6%，處理時長≥24 h時，冬型梨木虱死亡率接近50%，在 48～60 h內，冬型梨木虱的死亡率約60%(圖2-B)，其致死中時為37.57 h。-20 ℃下，3 h時長內，其死亡率< 20%；6 h、9 h時長處理下，其死亡率接近50%；12 h時長處理下，死亡率明顯提高，且不同處理組間差異顯著(F(4,57)=52.59,P=0)(圖 2-C)，其致死中時為6.57 h(表1)。-25 ℃為冬型梨木虱存活的最低溫度，3 h處理時長內，梨木虱個體幾乎全死亡(圖2-D)(表1)。

表1 不同低溫條件下冬型梨木虱的致死中時間

2.3 有外源水分下冬型梨木虱的低溫存活能力

有外源水分條件下，冬型梨木虱的死亡率均高于無外源水分條件下的相同低溫處理。-10 ℃及不同時長處理下，其最低死亡率為 43.4%，最高為63.3%，不同時長處理間差異顯著(F(4,54)=7.95,P=0)(圖2-E)，其致死中時為5.09 h(表1)。-15 ℃ 1 h和3 h時長處理條件下其死亡率接近70%，當處理時長≥6 h時死亡率高于80%，低溫處理時長≥12 h時，冬型梨木虱幾乎無存活，且不同處理間差異顯著(F(4,58)= 13.9,P=0)(圖2-F)，其致死中時為0.78 h(表1)。-20 ℃ 1 h時長處理下，其平均死亡率約為60%；當處理時長≥3 h時，死亡率高于90%，不同時長處理間差異顯著(F(2,31)=21.63,P=0)，其致死中時為0.69 h(圖2-G，表1)。

3 討論與結論

昆蟲的耐寒和低溫存活能力在一定程度上決定其時空分布和種群波動特點，通常將過冷卻點、低溫暴露試驗作為衡量昆蟲耐寒性的重要指標[11]。對冬型梨木虱過冷卻點測定表明，其冷卻點主要分布在-14 ℃左右，過冷卻點隨月份也呈明顯變化，1、2月為最冷月份，過冷卻點也最低，冬型梨木虱的結冰點與其變化特點相似，說明冬型梨木虱在經歷秋冬季低溫變化時類同其他越冬昆蟲，其過冷卻點會發生相應變化[12-15]。當低溫(-10 ℃)高于過冷卻點溫度時，對冬型梨木虱存活幾乎無影響；當溫度接近過冷卻點時(-15 ℃)，12 h內對其影響較小，超過12 h后，其存活開始受影響。試驗發現-15 ℃ 12 h時長處理下，約90%冬型梨木虱可存活，說明大部分冬型梨木虱可耐受過冷卻的臨界狀態。對本研究測定的過冷卻點統計表明，約95%的冬型梨木虱過冷卻點溫度≥-20 ℃，幾乎所有冬型梨木虱結冰點>-20 ℃，當處理溫度(-20 ℃)低于其平均過冷卻點(-14.3 ℃)時，隨處理時長的增加，其死亡率明顯提升，但試驗發現在-20 ℃ 1 h時長處理過程中，約90%冬型梨木虱可存活，表明冬型梨木虱可耐受短時的冷凍狀態并從中恢復。根據昆蟲對過冷卻點低溫的耐受特點，冬型梨木虱可抵抗或耐受短時的體內結冰狀態，可將其劃分為耐冷凍型昆蟲(Freeze tolerance)[6]；當溫度遠低于其過冷卻點時，即≤-25 ℃，為冬型梨木虱生存的最低限低溫。

通常昆蟲在越冬前，需調節體內水分含量，以抵御低溫帶來的影響，而外源水分的引入會明顯降低其耐寒性[11,16]。與David等[17]研究一致的是，梨木虱Cacopsyllapyricola暴露于水分條件時，其低溫存活能力明顯下降，當處理溫度(-10 ℃)高于過冷卻點時，其死亡率均明顯高于相同條件下無水分處理組，可能是外源水分通過表皮滲透進梨木虱體內，引起體液或細胞結冰所致[18]；當溫度接近冬型梨木虱過冷卻點時，短時間內梨木虱開始大量死亡，明顯高出無水分條件下的相同處理組，如無外源水分條件小，-15 ℃ 6 h時長處理下其死亡率為4%，有水分條件時死亡率為82%。當處理溫度為-20 ℃，遠低于平均過冷卻點溫度時，在有外源水分條件下，這種致死作用更為明顯；當處理時長≥3 h時，約90%的蟲體死亡，即低于或等于過冷卻點溫度為有外源水分條件下冬型梨木虱存活的最低限溫度。

梨樹進入休眠期后，冬型梨木虱停止取食，隨著環境溫度的降低冬型梨木虱逐漸轉移至越冬場所進行越冬。除行為適應外，冬型梨木虱在干物質含量、體軀大小、體表厚度等方面也明顯高于夏型梨木虱[19]，這些變化均有助于冬型梨木虱抵抗冬季缺少食物和低溫帶來的不利影響。與棲息于地表下越冬昆蟲相對恒定微環境不同的是，冬型梨木虱主要于地表上的樹皮裂縫處越冬，所處環境溫度、濕度等變化明顯[20-21]，而這種變化的環境通常會給越冬昆蟲生存帶來負面影響，如在樹干基部越冬的紅脂大小蠹Dendroctonusvalens其死亡率普遍高于根部[22]，但因梨木虱較強的耐低溫和抗凍融能力[23]，加上其越冬點微環境的緩沖作用，冬季低溫對冬型梨木虱的存活影響相對較低。雖然冬型梨木虱接觸水分后其耐寒能力下降，死亡率提高，但隨著當前氣候環境的變化，冬季普遍升溫和少雨，在此變化下，越冬低溫帶來的影響將降低，自然存活率提高[24-25]，防控難度 加大。

本研究表明，當冬型梨木虱接觸外源水分后，其耐寒能力下降，低溫存活能力降低，基于此，可在低溫來臨前，對冬型梨木虱越冬場所進行噴水以降低其越冬蟲口基數，從而實現防治之目的。