甘蔗二點螟室內人工繼代飼養方法研究

魏吉利,潘雪紅,商顯坤,黃誠華,李傲梅,馬永林

(1. 廣西壯族自治區農業科學院甘蔗研究所/廣西甘蔗遺傳改良重點實驗室/農業農村部廣西甘蔗生物技術與遺傳改良重點實驗室,南寧 530007;2. 廣西壯族自治區農業科學院植物保護研究所/廣西作物病蟲害生物學重點實驗室,南寧 530007)

甘蔗二點螟ChiloinfuscatellusSnellen又名粟灰螟,屬鱗翅目螟蛾科,是一種重要甘蔗蛀莖類害蟲,廣泛分布于各植蔗國。1890年Snellen首次從印尼爪哇蔗地發現此蟲并命名,目前在當地仍有分布(Wijayantietal.,2021)。除此之外,印度、巴基斯坦、緬甸、菲律賓等國甘蔗地均有甘蔗二點螟發生(任大方,1979;藍艷華,2016)。在我國,二點螟是危害較重的一種蔗螟,在甘蔗各種植區域均有分布(熊國如等,2010;田先嬌,2015),1年發生代數與當地氣溫有很大關系,一般由北到南代數遞增,在廣西桂北每年可發生4～5個重疊世代(安玉興和管楚雄,2010;黃誠華和王伯輝,2014),在廣西桂南及廣東粵西每年發生5～6代(李奇偉,2000;中國農業科學院植物保護研究所和中國植物保護學會,2015)。甘蔗二點螟除危害甘蔗外,還危害粟、糜、高梁、玉米等作物,以幼蟲危害甘蔗,苗期形成枯心苗,造成甘蔗缺苗斷壟,生長期造成螟害節,影響甘蔗產量,因此二點螟成為甘蔗螟蟲防治的主要對象之一(黃誠華和王伯輝,2014)。甘蔗螟蟲在甘蔗苗期可造成10%～20%枯心率,嚴重的高達60%以上;生長中后期螟蟲鉆蛀危害蔗莖,破壞蔗莖組織,妨礙甘蔗生長,降低產量,可使糖分降低0.93%～3.50%;還會在蛀口部位誘發甘蔗赤腐病,引起更嚴重的損失(楊友軍,2003;黃應昆和李文風,2006;覃振強等,2012;陳立君等,2014)。

為了有效控制甘蔗二點螟的危害,國內外學者對其進行了大量研究。在國外,Punithavalli和Jebamalaimary(2019)研究了蛋白酶抑制劑對二點螟發育特性的抑制活性;Ram和Singh(2021)研究表明氯蟲苯甲酰胺對甘蔗二點螟具有較好的防治效果。Khanzada等人(2021)研究了不同甘蔗品種的形態特性對甘蔗二點螟及其寄生蜂種群的影響。在我國,多位學者開展了我國不同省區甘蔗二點螟的發生規律(黃盈,1980;陳社保,1981;胡啟靈,1986)、繁殖行為(王艷路,2016)、觸角感受器的顯微結構(王錦達等,2018)以及測報技術等方面的研究(龍年鳳等,1992)。在甘蔗二點螟飼養上,Bhavani(2013)報道了用人工配方飼料飼養甘蔗二點螟,并研究其生物學特性;黃桂鳳(1977)報道了以甘蔗苗作為飼料飼養甘蔗二點螟,但未對其存活率等進行描述;李德偉(2018)等用茭白和甜玉米對比飼養甘蔗二點螟,雖然茭白飼養優于玉米,但與取食甜玉米的平均存活率差異不顯著,且是否能作為繼代飼養以及具體飼養方法等均未說明。目前尚未見其他寄主植物對甘蔗二點螟生長發育影響的研究報道。

針對甘蔗二點螟防治藥劑篩選和農藥毒理學研究中缺少足夠標準化試蟲的問題和開展對甘蔗二點螟生物學、生態學等學科深入研究的需要,本研究在室內用新鮮玉米棒繼代飼養甘蔗二點螟至12代,在第1,4,7,10代評價其飼養效果,并在第5代用甘蔗苗+甘蔗莖段、玉米棒+甘蔗莖切片做了對比試驗,研究其各生長發育指標及生命參數的差異,尋找適合甘蔗二點螟室內繼代飼養的方法,旨在解決甘蔗二點螟在室內較難繼代飼養的問題,為今后能夠在室內規模化且長期飼養奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

甘蔗二點螟采自廣西崇左蔗區(107.47°E,22.39°N),在甘蔗苗期,甘蔗二點螟成蟲產卵盛期,選擇卵塊較多的蔗地進行采集。將帶有卵塊的甘蔗葉片用剪刀剪下,裝于保鮮袋中帶回實驗室。帶回后將帶有卵塊的葉片剪成長約8 cm的葉段,葉片兩端用脫脂棉加水保濕,放入養蟲盒中,待卵塊變黑頭時,加入玉米棒供初孵幼蟲取食。

1.2 飼料及飼養條件

選用成熟后采收的新鮮且沒有噴灑過農藥的、無病蟲侵害的甜玉米棒飼養甘蔗二點螟幼蟲。飼養溫度為25～28℃,相對濕度為75%～85%,光周期14 L∶10 D,溫度由空調及加熱器控制,濕度由加濕器控制。飼養室內每天上午和下午開排氣扇0.5 h排氣,用溫濕度記錄儀記錄溫濕度變化。定期種植甘蔗苗供成蟲產卵。甘蔗飼養選用新臺糖22號,飼養條件同上。

1.3 飼養方法

1.3.1玉米棒飼養

1.3.1.1 繼代飼養方法

將黑頭的甘蔗二點螟卵塊置入盛有玉米棒(長度約4～6 cm)的養蟲盒中,每盒可放入4～5塊卵,蓋上具有細紗網的透氣盒蓋,置于養蟲架上;甘蔗二點螟幼蟲孵化后即可自行取食玉米棒。待玉米棒被幼蟲取食殆盡,幼蟲便自行爬出,此時更換養蟲盒并加入新鮮玉米棒(長度約4～6 cm),每個養蟲盒放入30頭左右的幼蟲,在同樣溫濕度條件下繼續飼養,飼養至幼蟲再次自行爬出,便再次更換新鮮玉米棒(長度約3～5 cm),幼蟲取食至末齡并進入化蛹階段。

幼蟲化蛹后,將蛹從養蟲盒中取出,并將蛹放入鋪有4層紗布的無蓋培養皿中,用濕棉球保濕,每個培養皿放入約30頭蛹,并將蛹放入成蟲羽化室的養蟲籠內,每天加水保濕。每個籠內放入4個有蛹培養皿,并在籠內放入甘蔗苗葉片,將葉片插入裝滿水的玻璃瓶中,待成蟲羽化后在籠內自由交配,產卵于葉片上,成蟲羽化后在養蟲籠內放入有10%蜂蜜水的濕棉球,供成蟲補充營養。

每天將養蟲籠內甘蔗葉片上的卵塊帶葉剪下,葉片一端用濕脫脂棉花保濕,并將保濕的一端放入裝有適量清水的培養皿中保濕,待卵塊變黑后,將卵塊拿出并依次浸入70%乙醇2 min、0.1%升汞溶液4 min、70%乙醇4 min進行消毒,消毒后用濾紙吸干卵塊表面的溶液,并將卵塊放入裝有新鮮玉米棒的養蟲盒中,蓋上盒蓋,放于養蟲架上待其孵化。

幼蟲孵化后,重復上述步驟,循環操作繼代飼養至12代。

1.3.1.2 飼養效果評價

繼代飼養過程中,在飼養的第1、4、7、10代進行抽樣檢查,觀察各生命參數,記錄各代發育指標數據,并計算其孵化率、幼蟲存活率、羽化率及單雌產卵量。孵化率為孵化幼蟲數與總卵粒數相比的百分數,將帶有卵塊的甘蔗葉片剪下,借助體視顯微鏡記錄每塊卵的卵粒數,共記錄30塊卵,之后將葉片一端用濕脫脂棉保濕放入培養皿中,再將皿放入養蟲盒中,幼蟲孵化后記錄孵化幼蟲數;幼蟲存活率為幼蟲存活數與總幼蟲數相比的百分數,將初孵化幼蟲接入有玉米棒的養蟲盒中,每盒20頭幼蟲,4次重復,飼養至末齡,記錄活蟲數;將收集的蛹放入鋪有4層紗布的培養皿中,每皿20頭蛹,4次重復,皿內放入濕脫脂棉保濕,再將皿放入養蟲盒內,每天觀察羽化情況并記錄羽化數;單雌產卵量為平均每頭雌蛾所產的總卵粒數,將雌蛾和雄蛾各10頭放入養蟲籠中,共設4籠,籠內放入甘蔗苗,使成蟲自由交配產卵于甘蔗葉片上,每天查看葉片上的卵塊并收集,記錄卵粒數。

1.3.2甘蔗苗+甘蔗莖段、玉米棒+甘蔗莖切片與玉米棒飼養對比試驗

用甘蔗苗+甘蔗莖段、玉米棒+甘蔗莖切片與室內用玉米棒飼養至第5代的幼蟲進行對比試驗,觀察甘蔗二點螟的各生長發育指標及生命表參數的差異。

甘蔗苗+甘蔗莖段飼養:將甘蔗二點螟初孵幼蟲接入有甘蔗苗的養蟲盒內飼養,甘蔗苗需事先剪好,將甘蔗苗上部葉子剪掉,留下10 cm長的段,剪口用濕棉花保溫,放入養蟲盒中,每盒放5根苗,每盒接入30頭初孵幼蟲,4次重復,濕棉花處每天加水保濕,5 d更換一次新鮮甘蔗苗,至幼蟲3齡后改用甘蔗莖段飼養,將甘蔗莖砍成15 cm長的段,并縱剖開兩半,一半的中間挖一個槽,槽剛好可以放1頭幼蟲,幼蟲放好后,將甘蔗兩半合起來用皮筋綁好,并將一端插入濕沙中保濕,4 d更換一次新鮮甘蔗段,飼養至化蛹,記錄幼蟲存活數及幼蟲發育歷期。化蛹后,將蛹放于有濕濾紙和濕棉花的無蓋培養皿內,并將皿放入養蟲盒內,待羽化后每天記錄羽化數及羽化時間,并將羽化后的成蟲雌雄配對(1∶1)放入產卵瓶內,每瓶1對成蟲,每天記錄成蟲產卵數及死亡時間。

玉米棒+甘蔗莖切片飼養:將甘蔗二點螟初孵幼蟲接入有新鮮玉米棒的養蟲盒內,每盒接入30頭初孵幼蟲,4次重復,飼養至3齡后,將甘蔗莖砍成5～8 cm長的段,并將段縱剖成約3 mm厚的片,將甘蔗莖切片放入養蟲盒中,每盒放4～8片,將3齡幼蟲放入有甘蔗切片的盒內飼養,每3 d更換一次新鮮甘蔗莖切片,飼養至化蛹,記錄幼蟲存活數及幼蟲發育歷期。蛹及成蟲飼養觀察同甘蔗苗+甘蔗莖飼養。

玉米棒飼養:將甘蔗二點螟初孵幼蟲接入有新鮮玉米棒的養蟲盒內,每盒接入30頭初孵幼蟲,4次重復,幼蟲飼養同1.3.1的玉米棒飼養,蛹及成蟲飼養觀察同甘蔗苗+甘蔗莖飼養。

1.4 數據統計方法

試驗數據采用DPS 14.5軟件進行統計分析,用Duncan氏新復極差法進行差異顯著性檢驗。

按照Birch(1948)和張孝羲(1997)的方法構建甘蔗苗+甘蔗莖、玉米棒+甘蔗莖切片及玉米棒飼養二點螟實驗種群生命表,各參數計算公式如下:

R0=∑lxmx;rm=(lnR0)/T;

T=∑xlxmx/∑lxmx;λ=erm

其中凈R0為凈增殖率;rm為內稟增長率;T為種群平均世代歷期;λ為周限增長率。x為特征年齡,lx為特征年齡存活率,mx為單雌逐日產雌數。

2 結果與分析

2.1 在室內用玉米棒繼代飼養甘蔗二點螟

室內繼代飼養甘蔗二點螟(見圖1),用玉米棒飼養甘蔗二點螟幼蟲每代最多更換3次新鮮玉米棒,操作簡單,工作量少,1年可飼養6～7代,與蔗田自然條件下的每年4～5代(安玉興和管楚雄,2010;黃誠華和王伯輝,2014)或5～6代(李奇偉,2000;中國農業科學院植物保護研究所和中國植物保護學會,2015)相比,增加了1～3代,且沒有明顯的越冬滯育現象,可連續飼養12代。玉米棒在市場購買方便,成本較低,因此,用玉米棒飼養甘蔗二點螟可以在短期內獲得大量發育良好的試蟲。

圖1 二點螟室內人工繼代飼養

2.2 繼代飼養效果的評價

在第1、4、7、10代分別測定各蟲態主要生命參數(見表1),孵化率均在85%以上;羽化率除第10代為81.00%稍低外,其余各代也在85%以上;幼蟲存活率各代均在40.00%～60.00%之間,最高在第4代為55.00%;單雌產卵量各代均在25～50粒之間,在第4代最高為49.51粒。從差異顯著性來看,孵化率在第1代、第4代和第10代差異不顯著;幼蟲存活率在第4代、第7代和第10代差異不顯著;羽化率和單雌產卵量在第 4代和第7代差異不顯著,在第1代和第10代差異顯著。各生命參數P值均小于0.05,單雌產卵量的P值最小為0.0001,且F值最大為20.090;其次為羽化率,其P值為0.0003,F值為14.238。雖然各代的生命參數稍有差異,但飼養至第10代時其各發育指標良好,因此采用此方法能夠滿足甘蔗二點螟室內繼代飼養的要求,可以在短期內獲得大量生長發育良好的試蟲。

表1 甘蔗二點螟室內人工飼養世代生命參數

2.3 甘蔗苗+甘蔗莖段、玉米棒+甘蔗莖切片及玉米棒飼養下的各發育指標觀察

從對比結果(表2)來看,玉米棒飼養除羽化率低于用甘蔗苗+甘蔗莖段、玉米棒+甘蔗莖切片飼養外,孵化率、幼蟲存活率及單雌產卵量均高于用甘蔗+甘蔗莖段、玉米棒+甘蔗莖切片飼養,且與玉米+甘蔗莖切片飼養差異顯著;玉米棒+甘蔗莖切片飼養的孵化率、幼蟲存活率及單雌產卵量都較低,3齡后用甘蔗莖切片飼養,更換新鮮甘蔗莖切片次數較多,人為影響嚴重,不利于幼蟲發育;用甘蔗苗+甘蔗莖段飼養其羽化率為97.47%,蛹重為0.0638 g相對較高,且蛹重顯著高于玉米棒和玉米棒+甘蔗莖切片,但幼蟲存活率仍顯著低于玉米棒,且幼蟲歷期最高為34.66 d,用此飼料飼養幼蟲基本屬于單頭飼養,需要的甘蔗較多,所需的成本及人工量大,因此,在室內繼代飼養比較費工費時。用玉米棒飼養的幼蟲歷期比甘蔗低為28.69 d,且飼養過程簡單,成本較低,更適合用玉米棒繼代飼養甘蔗二點螟。

表2 二點螟第5代在不同飼料飼養下的發育指標

2.4 甘蔗苗+甘蔗莖段、玉米棒+甘蔗莖切片及玉米棒飼養下的生命參數

甘蔗苗+甘蔗莖段、玉米棒+甘蔗莖切片及玉米棒飼養甘蔗二點螟的實驗種群生命參數表見表3。二點螟用玉米棒飼養,其種群凈增殖率R0(26.1700)、內稟增長率rm(0.0842)及周限增長率λ(1.0878)均高于甘蔗苗+甘蔗莖段、玉米棒+甘蔗莖切片。玉米棒+甘蔗莖切片的種群凈增殖力R0(1.9807)、內稟增長率rm(0.0548)及周限增長率λ(1.0160)最低。從平均世代歷期來看,玉米棒(38.7847)比甘蔗苗+甘蔗莖段(45.3066)、玉米棒+甘蔗莖切片(43.1379)飼養的平均世代歷期短,因此相比之下增加了世代數。3種飼料的周限增長率均大于1,說明其下一代種群數量呈增長趨勢,都可以繼代飼養。從凈增殖率來看,玉米棒飼養的每一個雌蟲經歷 1個世代可生產26.1700個雌后代,而玉米棒+甘蔗莖切片僅生產1.9807個雌后代,相比之下,玉米棒+甘蔗莖切片增殖率太低,因此不建議繼代飼養。

表3 不同飼料飼養下的二點螟生命參數

3 結論與討論

本研究用玉米棒飼養甘蔗二點螟幼蟲,并通過試驗用玉米棒與甘蔗苗+甘蔗莖段、玉米棒+甘蔗莖切片飼養二點螟幼蟲進行對比。結果表明,用玉米棒飼養的主要發育指標及生命表參數均優于甘蔗苗+甘蔗莖段、玉米棒+甘蔗莖切片飼養。用玉米棒飼養甘蔗二點螟幼蟲存活率高,世代歷期短,增加了世代數;玉米棒購買方便,飼養步驟操作簡單,適合在室內繼代飼養,可以在短期內獲得大量生長發育良好的試蟲,可以為防治藥劑篩選、農藥毒理學、生物學、生態學等領域開展深入研究提供大量的蟲源。用甘蔗苗+甘蔗莖段飼養,雖然僅次于玉米棒,但所需甘蔗量較大,人工量大,不適合繼代飼養。用玉米棒+甘蔗莖切片飼養的幼蟲死亡較多,雖然也可以繼代飼養,但繁殖率低,且飼養更換甘蔗切片次數較多,工作量大,因此也不適合繼代飼養。

昆蟲飼料包括天然飼料、人工飼料以及天然+人工合成飼料,飼料的選擇取決于昆蟲本身的取食習性,用天然飼料飼養是比較簡便的方法,且容易被昆蟲接受,飼養的昆蟲活力高(汪世澤,1993)。甘蔗二點螟不僅危害甘蔗,還危害粟、糜、高梁、玉米等作物(黃誠華和王伯輝,2014),因此,甘蔗二點螟可以選擇適合在室內飼養的天然飼料進行飼養,也可用天然+人工合成飼料。李德偉(2018)等用茭白和甜玉米分別飼養甘蔗二點螟幼蟲,結果表明取食茭白的幼蟲存活率、蛹重略高于玉米,且幼蟲歷期較短,用茭白較甜玉米更適合其個體的生長發育,雖然如此,但其幼蟲存活率也僅為49.30%,與取食甜玉米的平均存活率差異不顯著。在室內飼養時,幼蟲存活率達75%以上為佳(汪世澤,1993);黃桂鳳(1977)以甘蔗苗作為飼料進行了飼養,但未闡明飼養效果。本研究用甘蔗苗、甘蔗莖段和切片做了對比試驗,由于甘蔗苗剪下后容易枯,甘蔗莖段和切片容易發酵和發霉,在試驗過程中影響幼蟲的成活率,反復更換飼料容易使蟲受傷,且費工費時,因此不適合在室內繼代飼養。Bhavani(2013)參考前人以豆類為主要成分研制的配方飼料飼養甘蔗二點螟,成蟲單雌產卵量為376.67粒,顯著高于本試驗中單雌產卵量(25～50粒)。其主要原因可能是本試驗雌雄成蟲配對后放入養蟲籠內交配產卵,在計算產卵量時,只計算了葉片上的卵塊,籠內壁上的卵塊未計算在內;在產卵瓶中配對產卵時,由于產卵瓶空間太小,可能影響了成蟲的交配產卵,因此產卵量均較低;另外的原因可能是營養成分的不同,配方飼料的營養成分比較全面,完全能夠滿足甘蔗二點螟對營養的需求,而天然飼料的營養比較單一,影響其生長發育。因此,今后還需要進一步對甘蔗二點螟的飼料營養成分進行研究,可參考Bhavani(2013)報道的飼料配方成分,從天然飼料和人工配方飼料結合入手進行深入研究,以期達到甘蔗二點螟的各項發育指標接近甚至超過其在自然。

在甘蔗二點螟幼蟲飼養過程中,生存條件下的各項指標一定要注意控制好室內的溫濕度。低齡幼蟲取食速度慢,玉米棒容易干,可將濕度相對調高,并用透氣孔小的養蟲盒蓋;3齡后的幼蟲取食速度快,玉米棒未及時更換會發霉嚴重,因此要將濕度相對調低,用透氣孔大一點的養蟲盒蓋,以保證幼蟲能順利地取食。另外,飼養室應每天保持清潔,定期將蟲移出室外,對室內進行紫外燈照射,飼養工具在使用前應進行消毒,飼養人員在幼蟲更換養蟲盒時要用細毛筆刷輕輕地將蟲轉移,避免使幼蟲受傷,同時要及時更換或清理毛筆刷上的霉菌,也要勤洗手勤換手套,避免玉米上的霉菌傳染給幼蟲。甘蔗二點螟雖然可以在室內用玉米棒繼代飼養至12代,但根據室內飼養觀察,12代后有退化的現象,其幼蟲存活率及成蟲產卵率等發育指標均較低,原因可能是長期取食玉米營養需求欠缺,或飼養代數較多近親繁殖現象明顯而引起退化,因此需要尋找解決的辦法,可從田間采集甘蔗二點螟,與室內混養來減輕退化現象。另外,在營養需求上,還需要從營養成分上深入探索,以保證飼料成分能夠完全滿足甘蔗二點螟的生長發育。