兩個豆天蛾種群滯育后生物學(xué)特性對基質(zhì)的響應(yīng)

摘 要 為探明不同環(huán)境條件下豆天蛾（Clanis bilineata tsingtauica Mell）滯育解除的差異，采集江蘇和湖北兩個豆天蛾地理種群，以被誘導(dǎo)滯育的豆天蛾老熟幼蟲為供試蟲源，設(shè)置黏土、砂土、細砂和菌渣4種基質(zhì)類型，分析豆天蛾滯育后蛹期、成蟲期和卵期生物學(xué)特性的差異。結(jié)果表明，在各基質(zhì)處理下，湖北種群在滯育期間的發(fā)育速率、化蛹率、蛹長、蛹質(zhì)量、成蟲交配率、單雌產(chǎn)卵量等生長指標均優(yōu)于江蘇種群，表明野生豆天蛾種群在滯育后生長參數(shù)及繁殖力方面具有一定優(yōu)勢，是用于種群改良的優(yōu)異種質(zhì)資源。此外，基質(zhì)類型對豆天蛾不同種群滯育后各生物學(xué)特性存在不同程度影響。在砂土和細砂基質(zhì)處理下，豆天蛾發(fā)育速率、化蛹率、蛹質(zhì)量、成蟲羽化率、單雌產(chǎn)卵量和蛻皮激素等指標均在較高水平，且均顯著高于黏土基質(zhì)處理（p＜0.05）。綜合分析不同基質(zhì)類型下豆天蛾兩個地理種群滯育后生物學(xué)特性及滯育激素水平差異，砂土和細砂基質(zhì)類型更有利于豆天蛾滯育解除，促進豆天蛾化蛹、羽化和產(chǎn)卵。

關(guān)鍵詞 豆天蛾；種群；生物學(xué)特性；滯育；基質(zhì)

中圖分類號：S433.4 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.21.021

豆天蛾Clanis bilineata tsingtauica Mell屬鱗翅目（Lepidoptera）天蛾科（Sphingidae）云紋天蛾亞科（Ambulicinae）豆天蛾屬（Clanis）[1]，主要取食豆科植物葉片，分卵、幼蟲、蛹、成蟲4個蟲態(tài)，待老熟幼蟲不再取食后進入土壤中進行越冬滯育[2]。大多數(shù)變態(tài)昆蟲在蛹期不進食，且基本保持不動，在此階段，昆蟲缺乏自我保護能力，容易受到不良環(huán)境和天敵的影響。因此，老熟幼蟲在化蛹前會選擇適當場所進行庇護，這對種群繁衍有至關(guān)重要的作用[3-4]。滯育是昆蟲長期適應(yīng)環(huán)境過程中形成的一種特性，該特性能夠促使種群發(fā)育整齊一致[5]。多數(shù)研究認為，影響昆蟲滯育維持和解除的主要因素包括溫度、濕度、光周期等環(huán)境條件及外源激素物質(zhì)等[6-9]。基質(zhì)類型對昆蟲生長發(fā)育影響的研究相對較少，目前關(guān)于化蛹基質(zhì)對豆天蛾滯育后生物學(xué)特性影響的研究還未見報道。本試驗以豆天蛾江蘇種群和湖北種群為供試蟲源，通過設(shè)置不同化蛹基質(zhì)類型，分析各基質(zhì)下豆天蛾滯育后生物學(xué)特性差異，探明豆天蛾滯育解除后促進生長發(fā)育的最佳基質(zhì)類型，為提高豆天蛾幼蟲飼養(yǎng)效率提供理論支撐。

1" 材料與方法

1.1" 供試蟲源

江蘇種群蟲源于2022年9月采自連云港市農(nóng)業(yè)科學(xué)院東辛試驗基地豆天蛾飼養(yǎng)基地，湖北種群蟲源于2022年8月采自湖北省潛江市自然大豆田中。供試蟲源均為老熟幼蟲。將不同地理種群、大小一致的豆天蛾老熟幼蟲集中放置于連云港市農(nóng)業(yè)科學(xué)院豆天蛾實驗室備用。

1.2" 試驗設(shè)計

待豆天蛾老熟幼蟲進入滯育狀態(tài)后[10]，將其分別轉(zhuǎn)入裝有滅菌基質(zhì)的有孔透明塑料盒（長、寬、高分別為270 mm×150 mm×130 mm）中，每盒放置豆天蛾老熟幼蟲5頭，置于環(huán)境溫度25 ℃、濕度75%的LRH-250-G型恒溫光照培養(yǎng)箱中，光周期為10L∶14D（模擬自然條件的光周期）。試驗設(shè)置黏土（T1）、砂土（T2）、細砂（T3）和菌渣（T4）4個化蛹基質(zhì)處理，基質(zhì)深度為12 cm。每個處理設(shè)置3個重復(fù)，每個重復(fù)200頭老熟幼蟲。

1.3" 測定項目和方法

1.3.1" 滯育持續(xù)時間和發(fā)育速率

待豆天蛾幼蟲滯育狀態(tài)解除后，記錄不同基質(zhì)下豆天蛾滯育解除日期，計算豆天蛾滯育持續(xù)時間（D）和發(fā)育速率（R=1/D）。

1.3.2" 蛹期生物學(xué)特性

待滯育幼蟲在實驗盒中逐漸開始活動，即為解除滯育狀態(tài)[2]。在豆天蛾化蛹后，分別用電子天平和游標卡尺測定各處理下豆天蛾蛹質(zhì)量和蛹長，分別記錄2個豆天蛾地理種群在不同處理下的化蛹歷期和滯育后的化蛹率，各處理調(diào)查100頭。

化蛹歷期（d）=全部化蛹時間 - 第一頭蛹化蛹時間

化蛹率=化蛹數(shù)/（化蛹數(shù)+幼蟲數(shù)）×100%

1.3.3" 成蟲生物學(xué)特性

隨著滯育解除的推進，2個地理種群從蛹變態(tài)發(fā)育為成蟲，記錄第一頭蛹開始發(fā)育為成蟲至最后一頭蛹發(fā)育為成蟲所經(jīng)歷的時長，計算豆天蛾2個地理種群的成蟲羽化間期；同時將羽化的豆天蛾成蟲置于體積為1 m3的交配籠中，每個交配籠中放置200頭成蟲，待成蟲交配后，將雌蟲集中置于專用產(chǎn)卵盒中產(chǎn)卵，記錄各處理豆天蛾成蟲壽命和產(chǎn)卵日期，并統(tǒng)計單雌產(chǎn)卵量。

單雌產(chǎn)卵量（粒）=雌成蟲總產(chǎn)卵量/雌成蟲數(shù)量。

1.3.4" 保幼激素和蛻皮激素測定

在滯育期間取豆天蛾老熟幼蟲樣品置于液氮中研磨粉碎，準確稱取0.2 g放入10 mL離心管中，加入2 mL乙酸乙酯；4 ℃水浴超聲30 min，結(jié)束后12 000 r·min-1離心5 min，取上清液；沉淀中加入2 mL甲醇再提取1次，合并2次上清液；氮氣吹干上清液，以0.2 mL甲醇復(fù)溶，過0.22 μm濾膜，采用美國產(chǎn)安捷倫1260液相色譜串聯(lián)6420A質(zhì)譜儀進行液質(zhì)檢測。色譜條件：色譜柱為poroshell 120 EC-C18反相色譜柱（2.1 mm×150.0 mm，2.7 μm），柱溫35 ℃，流動相A 0.1%甲酸水，流動相B甲醇，流速0.3 mL·min-1，進樣體積2 μL。

1.4" 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016軟件對數(shù)據(jù)進行整理分析，并進行統(tǒng)計和作圖；采用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件，利用One-way ANOVA、Tukey’s HSD test對數(shù)據(jù)進行差異顯著性檢驗。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 基質(zhì)對豆天蛾滯育解除的影響

由圖1可知，豆天蛾江蘇種群和湖北種群的滯育持續(xù)時間在各處理水平下均存在較大差異，表現(xiàn)為湖北種群的滯育持續(xù)時間較江蘇種群明顯縮短；不同基質(zhì)類型對豆天蛾滯育持續(xù)時間存在一定影響。兩個地理種群均表現(xiàn)為黏土處理下，豆天蛾滯育持續(xù)時間最長，其次為菌渣處理；江蘇種群在細砂處理下滯育持續(xù)時間最短，為49.3 d，而湖北種群在砂土處理下滯育持續(xù)時間最短，僅為34.2 d，但與細砂處理無顯著差異（p＞0.05）。根據(jù)滯育持續(xù)時間計算豆天蛾滯育解除過程中的發(fā)育速率，結(jié)果表明，兩個不同地理種群豆天蛾滯育解除后的發(fā)育速率存在一定差異，表現(xiàn)為湖北種群較江蘇種群發(fā)育進程快；在不同基質(zhì)處理下，豆天蛾滯育解除后發(fā)育速率存在一定差異，各基質(zhì)處理下發(fā)育速率表現(xiàn)為細砂＞砂土＞菌渣＞黏土（見圖2）。

2.2" 基質(zhì)對豆天蛾蛹期生長參數(shù)的影響

由表1可知，不同地理種群和基質(zhì)類型對豆天蛾化蛹特性有一定影響。其中，蛹歷期、蛹質(zhì)量和蛹長在不同地理種群間均存在極顯著差異（p＜0.01），化蛹率則存在顯著差異（p＜0.05）；基質(zhì)類型對蛹質(zhì)量和蛹長有顯著影響（p＜0.05），對蛹歷期和化蛹率影響較小，在地理種群和基質(zhì)互作條件下，蛹歷期和化蛹率差異均達到顯著水平（p＜0.05）。

由表2可知，不同地理種群和基質(zhì)類型對豆天蛾蛹歷期、化蛹率、蛹質(zhì)量、蛹長等生長參數(shù)存在一定影響。各處理下，江蘇種群的蛹歷期高于湖北種群，而化蛹率、蛹質(zhì)量和蛹長均表現(xiàn)為湖北種群優(yōu)于江蘇種群。同時，不同基質(zhì)處理下，豆天蛾化蛹特性也有差異，江蘇種群在黏土處理下，蛹歷期最長，蛹質(zhì)量和蛹長最低，僅為3.35 g/頭和3.7 cm；細砂處理下蛹歷期最短，僅為12.5 d，化蛹率和蛹長最高，分別達到87.89%和4.1 cm。湖北種群中，細砂和砂土處理下，蛹歷期無顯著差異（p＞0.05），但均顯著短于黏土和菌渣處理（p＜0.05），砂土處理下，化蛹率和蛹長達到最高值，分別為91.61%和5.1 cm。蛹質(zhì)量以細砂處理最高，但是與砂土處理無顯著差異（p＞0.05）。

2.3" 基質(zhì)對豆天蛾成蟲生物學(xué)特性的影響

地理種群和基質(zhì)種類對豆天蛾成蟲生長發(fā)育產(chǎn)生一定影響（見表3）。單雌產(chǎn)卵量在種群間存在極顯著差異（p＜0.01），成蟲羽化率和雌蟲壽命在種群間存在顯著差異（p＜0.05）；單雌產(chǎn)卵量在不同基質(zhì)類型間存在極顯著差異（p＜0.01），而羽化率和雌成蟲壽命在不同基質(zhì)類型間差異未達到顯著水平（p＞0.05）。

由表4可知，相同基質(zhì)下，豆天蛾湖北種群成蟲羽化率和單雌產(chǎn)卵量均高于江蘇種群，雌成蟲壽命江蘇種群長于湖北種群。成蟲生物學(xué)特性在不同基質(zhì)處理下存在一定差異。兩個地理種群豆天蛾成蟲羽化率、雌成蟲壽命和單雌產(chǎn)卵量在細砂處理下均達到最大值，其中江蘇種群羽化率、雌成蟲壽命和單雌產(chǎn)卵量分別達到76.67%、4.3 d、127粒，湖北種群羽化率、雌成蟲壽命和單雌產(chǎn)卵量分別達到86.93%、3.6 d、136粒；其次為砂土和菌渣處理，黏土處理下各指標均為最低值。與菌渣和黏土處理相比，砂土和細砂處理下各成蟲特性均顯著升高（p＜0.05）。 砂土和細砂處理間，各成蟲特性均無顯著差異。

2.4 基質(zhì)對豆天蛾滯育相關(guān)激素的影響

在各基質(zhì)處理下，江蘇種群豆天蛾滯育期間保幼激素高于湖北種群（見圖3），而蛻皮激素表現(xiàn)為湖北種群高于江蘇種群（見圖4）。不同基質(zhì)處理對豆天蛾體內(nèi)滯育相關(guān)激素有一定影響，兩個地理種群豆天蛾保幼激素水平以黏土處理最高，分別為0.45 ng·mL-1和0.22" ng·mL-1，其次為菌渣處理，砂土和細砂處理較低，且顯著低于另外兩個基質(zhì)處理（p＜0.05）。兩個種群豆天蛾體內(nèi)蛻皮激素則以砂土和細砂處理較高，顯著高于黏土和菌渣處理（p＜0.05），其中江蘇種群蛻皮激素在細砂處理下達到最高，為5.76 ng·mL-1，湖北種群的蛻皮激素以砂土處理最高，為8.74 ng·mL-1。表明隨著豆天蛾滯育進程推進，砂土和細砂處理能夠保持較高水平的蛻皮激素和較低水平的保幼激素，有利于豆天蛾滯育解除。

3 討論與結(jié)論

3.1" 討論

在種群差異方面，有研究認為，種群退化現(xiàn)象在昆蟲飼養(yǎng)過程中普遍存在[11]。本試驗結(jié)果表明，豆天蛾湖北野生種群在滯育期間的發(fā)育速率、化蛹特性、羽化特性及繁殖能力均優(yōu)于江蘇飼養(yǎng)種群，分析可能是由于單一種群在常年人工飼養(yǎng)過程中容易近親繁殖，出現(xiàn)蟲體變小、自身抗病能力降低、生長發(fā)育緩慢、生殖力下降等問題，導(dǎo)致豆天蛾出現(xiàn)明顯的種群退化現(xiàn)象。這與前人關(guān)于煙蚜（Myzus persicae）和傘裙追寄蠅（Exorista civilis Rondani）的研究結(jié)論基本一致[12-13]。但也有研究認為，梨小食心蟲（Grapholita molesta Busch）室內(nèi)繼代飼養(yǎng)種群的生存能力優(yōu)于自然種群，即不存在明顯的退化現(xiàn)象[14]。

化蛹場所對昆蟲生長、發(fā)育及繁衍具有重要意義[15]，多數(shù)昆蟲的老熟幼蟲一般在化蛹前會離開寄主植物，選擇在寄主植物周圍化蛹，并鉆入土壤中做蛹室[16]。陳法軍等研究表明，棉鈴蟲（Heliothis armigera Hubner）處于老熟幼蟲階段后，會在土壤中挖“U” 形蛹道，在地下3～5 cm處建立蛹室完成化蛹過程[17]。黃野螟（Heortia vitessoides）在老熟幼蟲階段會吐絲，并在土壤1～3 cm深處做蛹室化蛹[18]。昆蟲在土壤中化蛹常會受到非生物因素影響[19]。其中，溫度和土壤含水量對昆蟲滯育后蛹期和成蟲期特性具有重要影響，相關(guān)研究較多[20-24]。此外，基質(zhì)類型對昆蟲化蛹、羽化和繁殖也存在一定影響。黏土土粒之間大孔隙少，通氣性和透水性較差，但保水保肥力強；而砂土土壤顆粒間孔隙較大，具有較好的通透性，但保水性較差[25]；菌渣是栽培食用菌后殘余的菌棒基料等固體廢棄物，含有豐富的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素[26]。韓云等研究認為，適宜豆大薊馬化蛹和羽化的基質(zhì)類型為砂壤土和砂土，其中砂壤土效果最優(yōu)[27]。本研究中，砂土和細砂基質(zhì)處理下，豆天蛾滯育持續(xù)時間較其他兩個基質(zhì)處理短，發(fā)育速率、化蛹率、蛹質(zhì)量、成蟲羽化率、單雌產(chǎn)卵量和蛻皮激素等指標均在較高水平，且均顯著高于黏土基質(zhì)處理，而菌渣處理下，各生長發(fā)育指標也優(yōu)于黏土處理，結(jié)合相關(guān)激素水平變化，說明砂土和細砂基質(zhì)類型更有利于豆天蛾滯育解除，促進豆天蛾化蛹、羽化和產(chǎn)卵，從而提高豆天蛾幼蟲飼養(yǎng)效率。這與王慧芳[28]關(guān)于灰茶尺蠖的研究結(jié)果基本一致，均認為砂土能夠縮短滯育持續(xù)時間，有利于昆蟲化蛹、羽化及繁殖。本試驗條件下，砂土和細砂基質(zhì)對縮短豆天蛾滯育時間、促進化蛹和羽化有積極作用，初步分析，可能是由于砂土和細砂孔隙大、透氣性好，極大程度減少了滯育期間的蟲體消耗。本試驗主要分析了黏土、砂土、細砂和菌渣等4種不同基質(zhì)類型對豆天蛾滯育后生物學(xué)特性的影響，化蛹基質(zhì)均為單一類型，未開展兩種或多種基質(zhì)混配條件下豆天蛾化蛹和羽化特性的研究。基質(zhì)中成分含量是否對豆天蛾化蛹、羽化和繁殖有影響，還有待進一步研究，下一步將設(shè)置更多單一或混配基質(zhì)類型，同時研究基質(zhì)主要成分對豆天蛾滯育后生物學(xué)特性的影響，促進豆天蛾生長發(fā)育和繁殖，為探明豆天蛾滯育機理提供科學(xué)依據(jù)，實現(xiàn)豆天蛾高效繁殖。

3.2" 結(jié)論

本試驗初步探明了兩個豆天蛾地理種群滯育后生物學(xué)特性對不同化蛹基質(zhì)的響應(yīng)差異。對豆天蛾滯育持續(xù)時間、化蛹特性及成蟲生物學(xué)特性進行分析，認為湖北野生種群的生長發(fā)育和繁殖特性明顯優(yōu)于江蘇飼養(yǎng)種群。此外，砂土和細砂兩種基質(zhì)類型能有效縮短豆天蛾滯育持續(xù)時間和蛹期，提高化蛹率、蛹質(zhì)量、羽化率和單雌產(chǎn)卵量。本研究可為豆天蛾幼蟲高效飼養(yǎng)提供理論依據(jù)。

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（責任編輯：敬廷桃）