檢疫性有害生物十一星根螢葉甲研究進展

嚴 飛,袁雄峰,鄧 真,林 毅,宋東曉,張悅琳,林哲煒,陳智明

(1.寧德海關,福建 寧德 352100;2.防城海關綜合技術服務中心,廣西 防城港 538001;3.榕城海關綜合技術服務中心,福建 福州 350015;4.寧德市食品藥品檢驗檢測中心,福建 寧德 352100)

十一星根螢葉甲Diabroticaundecimpunctata是美洲地區的重要害蟲[1],寄主范圍廣、危害大、入侵風險高,主要危害禾本科、葫蘆科、豆科等多種經濟作物,幼蟲取食根莖,成蟲取食葉片、種子、花等[2-4],還是某些植物病毒和細菌的傳播介體[2,3],對農業生產造成巨大危害[5]。佛山口岸曾截獲過該蟲[6],但目前我國尚無該蟲的發生報道,國內相關的介紹也較少,本文搜集整理了相關資料,以期為該蟲的檢疫和防治提供參考。

1 分類地位與地理分布

十一星根螢葉甲學名為Diabroticaundecimpunctata,拉丁異名為Diabroticasoror,其他中文名有黃瓜點葉甲、黃瓜十一星葉甲[7],隸屬于鞘翅目Coleoptera葉甲科Chrysomelidae、螢葉甲亞科Galerucinae、根螢葉甲屬Diabrotica[4];該種有4個亞種[2,3](表1),其中報道較多的亞種是D.u.undecimpunctata和D.u.howardi。

D.u.undecimpunctata分布于美國(科羅拉多州、愛達荷州、俄勒岡州、猶他州、華盛頓州、亞利桑那州、加利福尼亞州)、關島以及墨西哥[2];D.u.howardi廣泛分布于美國和加拿大,也分布于墨西哥、薩爾瓦多、危地馬拉、尼加拉瓜、關島[3];D.u.duodecimnotata分布于墨西哥等[8];D.u.tenella分布于美國亞利桑那州、墨西哥北部等[9]。

2 生物學特性

2.1 形態特征

十一星根螢葉甲亞種間的卵、幼蟲和成蟲形態相似。

卵:橢圓形,橙黃色,直徑約0.6 mm,其表面覆蓋有微小的六角形凹陷[2]。

幼蟲:3齡幼蟲體長8～13 mm,白色至黃色,頭部呈褐色,第9腹節有一棕色背板[2]。

蛹:白色,長6 mm[2]。

成蟲:D.u.undecimpunctata成蟲體長4.8～6.9 mm,體寬2.4～3.9 mm[2];頭部基本黑色;觸角絲狀,雙色或三色,1～3節黃色(上側深色),4～11節黑色;前胸背板近方形,黃色或硫黃色;鞘翅綠色,黃色或棕紅色,具12個圓形黑斑;腹部黑色,足黑色。D.u.howardi成蟲體長5.2～7.5 mm,體寬2.8～3.9 mm[3];頭部基本黑色;觸角絲狀,雙色或三色,1～3節硫黃色,4～11節黑色;前胸背板近方形,黃色或硫黃色;鞘翅綠色,黃色或棕紅色,具12個圓形黑斑;腹部黃色;足跗節黑色,脛節和股節雙色(黃色,1/2到2/3為黑色或棕色)。

十一星根螢葉甲4個亞種成蟲的區別主要有3個方面(圖1)[3,11]。鞘翅斑點方面:D.u.howardi比D.u.undecimpunctata小,但比D.u.duodecimpunctata和D.u.tenella大;體色方面:D.u.undecimpunctata足完全黑色,D.u.howardi足雙色,D.u.duodecimnotata腹部中部黑色;體型方面:D.u.howardi比D.u.tenella粗壯。

2.2 寄主植物

十一星根螢葉甲成蟲主要取食葫蘆科、禾本科、茄科、豆科等植物的葉、花、果實、種子。其中,D.u.undecimpunctata成蟲可危害30多個科的植物[2];D.u.howardi成蟲可危害40多個科的植物[3],雌蟲在寄主植物根部產卵,幼蟲取食寄主根莖。十一星根螢葉甲成蟲具有較強的飛行能力,在夏季很容易地從一地飛至另一地,還可以隨高空氣流進行長距離飛行。卵、幼蟲和蛹可以附著在寄主植物根部或土壤進行遠距離傳播[2,3]。

2.3 危害情況

受D.u.howardi危害的玉米植株,通常在植株20～50 cm高時根部會被幼蟲取食,表現為植株生長不良、變黃等,幼蟲取食根部并鉆入莖部,在莖內鉆蛀會導致芽穗枯萎和死亡,使玉米株高降低75%[3,12]。成蟲為害南瓜,在葉子上留下取食孔,在莖和幼果上留下疤痕[3]。D.u.howardi與玉米根螢葉甲D.virgiferavirgifera、巴氏根螢葉甲D.barberi混合為害,對美國玉米種植者每年在成本和產量方面造成10億美元的損失[5]。D.u.undimpuncata、D.u.howardi和帶斑黃瓜葉甲D.balteata等根螢葉甲害蟲危害葫蘆科和豆科作物,每年可造成1億美元的損失[5];此外,D.u.undecimpunctata是南瓜花葉病毒Squashmosaicvirus(SqMV)的傳播介體[2],SqMV主要危害黃瓜、甜瓜、西葫蘆、哈密瓜等葫蘆科植物,危害嚴重時影響寄主植物品質及產量[13]。D.u.howardi是嗜管歐文氏菌Erwiniatracheiphila的傳播介體[3],該菌可引起黃瓜細菌性萎蔫病,可造成大棚黃瓜植株死亡率為30%以上[14]。

十一星根螢葉甲被包括我國在內的多個國家和區域組織列為進境檢疫性有害生物,根螢葉甲屬Diabrotica昆蟲被我國列為檢疫性有害生物[15];D.u.howardi和D.u.undecimpunctata被新西蘭列為檢疫性有害生物[16];D.u.undecimpunctata被韓國列為檢疫性有害生物[17];D.u.howardi和D.u.undecimpunctata被歐盟列為境內未分布的檢疫性有害生物[18];D.undecimpunctata被歐亞經濟聯盟列為境內未分布的檢疫性有害生物[19,20]。

2.4 生活習性

D.u.undecimpunctata成蟲常年生活在美國西部的越冬地區,該亞種不會經歷真正的滯育期。在冬季,成蟲躲在樹木、灌木叢等處落葉堆中越冬。當溫度上升到15.6℃以上時,成蟲變得活躍,在耕地和非耕地之間遷徙。在田間,雌蟲在寄主植物根部的土壤產卵。卵孵化后,幼蟲便取食寄主植物根部。在加利福尼亞州一年大約發生三代,但在美國西北太平洋地區只發生一代[2]。

D.u.howardi成蟲在北美南部地區越冬,尤其是在靠近農作物的農田附近越冬。越冬成蟲處在滯育期,通常在2月打破滯育。成蟲春天遷移到新出現的作物中,在靠近寄主植物根部的土壤產卵,尤其是玉米。由于D.u.howardi一年發生多代,其后代每年都會重新入侵美國玉米產區[3]。

2.5 分子檢測鑒定

根螢葉甲屬近似種、亞種成蟲和幼蟲在形態上較難區分識別,分子檢測技術為鑒定提供了可行的工具。Clark等使用基于COI基因的PCR-RFLP檢測技術,可以將包括十一星根螢葉甲、南美葉甲D.speciosa、玉米根螢葉甲等在內的根螢葉甲屬12種(含亞種)成蟲、7種(含亞種)幼蟲進行鑒定識別,并以此構建了二分式檢索表[5]。該方法可以鑒定區分D.u.howardi、D.u.undecimpunctata的成蟲和幼蟲,但不能鑒定區分個別近似種和亞種。雍容婧等使用基于mtDNA COI基因的實時熒光PCR檢測技術,可以鑒定區分十一星根螢葉甲、玉米根螢葉甲、巴氏根螢葉甲3種成蟲,該方法較為高效、快速、準確,但缺少對亞種和幼蟲檢測鑒定研究[4]。目前,針對十一星根螢葉甲開展了COI、12S rRNA、16S rRNA、28S rRNA、ITS2測序研究,為分子檢測鑒定提供了基礎(表2)。

表2 十一星根螢葉甲D. undecimpunctata基因片段 GenBank序列號

3 防治方法

除了輪作以及用殺蟲劑防治幼蟲等常用方法外[22,23],誘集防治、生物防治、轉基因作物防治等措施也備受關注。

3.1 誘集防治

從D.u.howardi雌蟲分離并鑒定出一種性信息素,據此合成的化合物10-甲基-2-十三烷酮對D.u.howardi、D.u.undecimpunctata、D.u.duodecimnotata的雄蟲具有吸引力[8]。研究表明,以藜蘆醚、吲哚和苯乙醛為主要成分的引誘劑對D.u.howardi具有較好的誘殺作用[24]。

3.2 生物防治

十一星根螢葉甲的捕食性天敵中,狼蛛、步甲等可以捕食其成蟲,捕食螨、螞蟻等可以捕食其幼蟲[25]。病原菌和線蟲天敵有綠僵菌Metarhiziumanisopliae、白僵菌Beauveriabassiana[26]、活性紫色細菌Chromobacteriumsubtsugae[27]、斯氏線蟲科(Steinernematidae)和異小桿線蟲科(Heterorhabditidae)中的致病性線蟲[28];寄生昆蟲天敵有寄蠅科(Tachinidae)Celatoria屬,其中C.compressa分布于墨西哥,可寄生D.u.duodecimnotata;C.diabroticae和C.setosa分布于美國,均可寄生D.u.undecimpunctata和D.u.howardi[28]。

3.3 轉基因作物防治

2003年美國和加拿大開始使用轉Bt基因玉米防治玉米根螢葉甲等根蛆類地下害蟲,但已報道部分玉米根螢葉甲種群對轉Bt基因玉米Cry3Bb1、Cry34/35Ab1產生了抗性[29]。目前,從摩氏假單胞菌Pseudomonasmosselii分離物中發現了一種新型殺蟲蛋白PIP-47Aa,可以對D.u.howardi、玉米根螢葉甲、巴氏根螢葉甲、南美葉甲有殺蟲效果,表達PIP-47Aa的轉基因玉米植株對玉米根螢葉甲危害根部表現出顯著的保護作用[30]。從D.u.howardi幼蟲中腸提取物中的主要蛋白酶被鑒定為半胱氨酸蛋白酶,使用馬鈴薯半胱氨酸蛋白酶抑制劑-10’(PCPI-10’)能導致D.u.howardi幼蟲死亡和生長抑制,將來可用于表達PCPI-10’的轉基因玉米來防治根螢葉甲害蟲[23]。RNA干擾(RNAi)被認為是一種重要的有害生物防控技術。研究表明,vATPase-A和Snf7雙鏈RNA(dsRNAs)對D.u.howardi具有一定的控制作用[31];美國環境保護局2017年已登記表達Bt毒素聚合的雙鏈RNA的玉米品種,可用來防治玉米根蟲[31]。

4 展望

十一星根螢葉甲成蟲和幼蟲均可為害,又是植物病毒和細菌的傳播介體,寄主范圍廣、危害大、入侵趨勢和分布進一步擴散,目前我國尚無該蟲的發生報道,但作為農產品進口大國,該蟲的傳入風險不容忽視,要加強口岸檢疫防范其傳入。因此,需要關注該蟲分布、危害等情況,加強其形態學、生物學等基礎信息收集;需要確定各亞種的中文名,以便開展研究工作;需要制定該蟲檢疫鑒定方法,如形態學方法和分子檢測鑒定方法;需要加強綠色防控技術研究,如研發生防制劑等。