莲草直胸跳甲对几种经济植物的取食安全性

赵龙龙,陆俊姣,马瑞燕

(山西农业大学农学院,山西太谷 030801)

世界贸易、旅游等的增加,为外来物种远距离的迁移与入侵、传播与扩散到新的生境中创造了条件。生物入侵所导致的全球生物多样性降低程度仅次于生境丧失[1]。在世界自然保护联盟公布的全球100种最具威胁的外来入侵生物中,我国已有50种[2]引进物种,由于安全性评估不够或时空、益害价值观的变化,常常变成了有害入侵种。如20世纪30年代曾作为饲料引进我国的水葫芦Eichhornia crassipes,却成为堵塞河道的罪魁祸首之一,已严重影响到我国的水生生物的生长和生物多样性[3]。

喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides曾经作为饲料引进中国并进行大面积推广[4],目前却成为全球性的恶性杂草之一,被我国列为首批16种重要入侵物种之一[5]。喜旱莲子草属苋科Amarthantaceae莲子草属Alternanthera又名空心莲子草,俗称水花生、革命草等。具有多种生态型(水生、湿生、旱生),且不同生态型可以相互转换,适应能力高,可无性繁殖和营养再生等。同时加上人为引种、自然扩散和入侵,给我国经济、生态、景点、农牧渔业等带来严重影响[4]。

我国于上世纪80年代从美国和澳大利亚引进喜旱莲子草的专食性天敌Alligator weed flea beetleAgasicles hygrophila莲草直胸跳甲同入侵种喜旱莲子草均起源于南美洲,对我国而言,两者都属外来物种。该天敌引进中国后,王韧等利用具有重要经济价值的21科39种植物进行了食性范围的测试,发现莲草直胸跳甲对这39种植物中的个别植物有取食情况[6]。吴珍泉随后又测试了莲草直胸跳甲对南方的几种重要经济植物的取食习性,与美国、澳大利亚的测试也基本吻合[7]。至今,我国引进该天敌时隔20多年,无论是天敌生存的环境,还是引进物种对人类的益害价值观都发生了较大的变化,莲草直胸跳甲的生物安全性监控势在必行。因此本试验依前人试验结果,结合目前生产,筛选8种经济植物,对莲草直胸跳甲幼虫的取食和发育情况做了测试,以明确其食性是否安全。

1 材料和方法

1.1 供试昆虫

供试昆虫莲草直胸跳甲采自华南农业大学。本实验室人工饲养。试验用虫选取同日所产卵块,饲养于人工气候箱(PRX-450C:T=25～28℃;L∶D=14∶10;RH=85%)待其孵化。

1.2 供试植物

供试植物喜旱莲子草为山西农业大学农学院温室中常年培养的种群。其它供选植物的选择原则:(1)过去研究发现曾轻微取食,如:马齿苋Portulaca oleracea、白菜Brassica pekinensis;(2)近缘科属的花卉和蔬菜等:石竹Dianthus chinensis和鸡冠花Celosia cristata、空心菜Ipomoea aquatica,藜Chenopodium album;(3)近缘种植物如:反枝苋Amaranthusretrof lexus。

1.3 试验方法

1.3.1 莲草直胸跳甲幼虫期的取食量

选取同期初孵化的1龄幼虫30头,每10头分别放入直径7.2 cm,高8cm的透明玻璃瓶子中,瓶底铺有湿滤纸保湿。取相同部位且大小相当的喜旱莲子草茎(从顶心向下数第3对叶片茎节处向下1 cm处剪下,用带水的脱脂棉包住)放入培养皿中,若虫体有死亡,更换同一状态的备用幼虫。记录各龄期取食量和每龄发育所需时间,选择适合龄期为下一步试验作基础。

1.3.2 莲草直胸跳甲幼虫取食情况的测定

根据试验1.3.1选择结果,选择取食量明显的,并能观察其发育情况的试验虫龄。取其同期孵化的幼虫,饲养到合适虫龄,8个处理,每处理3次重复。8组瓶子里分别装入新鲜幼嫩的反枝苋、白菜、石竹、空心菜、鸡冠花、藜、马齿苋的叶片,另设一组空白对照(不放任何食物),共观察4 d。每日上午9:00记录幼虫的存活数量,并测量其对每种植物的取食量。

1.4 试验统计分析方法

试验所用统计分析软件为SPSS13.0和Microsoft Excel 2007。

2 结果与分析

2.1 取食量

莲草直胸跳甲的1龄和2龄幼虫,因嚼食能力较弱,多取食喜旱莲子草幼嫩叶片背面的叶肉细胞,且不穿透叶片。3龄幼虫多从叶边缘取食,在叶片上造成缺刻,或者空洞。试验发现莲草直胸跳甲幼虫的发育历期为:1龄、2龄和3龄幼虫的历期均分布在2～3日。莲草直胸跳甲1、2、3龄期的取食量,以3龄幼虫的取食量最高,但各龄期幼虫取食量的差异并不显著(表1)。遂选2龄幼虫做食性测定,观察5日,以是否进入3龄期作为判断正常发育的标准。

表1 幼虫各龄期的取食量(平均值±标准误)Table1 The consumption of each statu's larva(Mean±SE)

2.2 食性的测定

莲草直胸跳甲2龄幼虫对8种植物的累积取食量,以喜旱莲子草作处理的一组最高,与其它组相比差异极显著,其成活率也最高(表2)。对马齿苋和藜只有微弱取食。对白菜、石竹、空心菜、鸡冠花无取食。日取食喜旱莲子草量最高,反枝苋次之(图1)。其2龄幼虫只有在取食喜旱莲子草后才能完成正常发育,并进入3龄期。2龄幼虫可取食反枝苋,生命较其他组可多维持1日,然不能正常发育而进入3龄,结果与藜处理组相似,只有极少数存活。与其它组相比较,2龄幼虫虽可取食马齿苋但并未观察到马齿苋对其寿命有延长作用,后期观察结果与其它处理组一样,均死亡(图2)。

表2 莲草直胸跳甲2龄幼虫食性测定结果Table 2 The feeding habit of 2nd instars larva fed on 8 species of plants

图1 莲草直胸跳甲2龄幼虫日取食量Fig.1 Daily consumption of 2nd instars larva

图2 莲草直胸跳甲2龄幼虫日存活数量Fig.2 Daily survival of 2nd instars larva

4 结论与讨论

莲草直胸跳甲的生活史分为四个阶段,卵、幼虫、蛹、成虫期[8],而幼虫期决定了该跳甲能否正常发育至成虫及种群数量的大小。本研究表明,莲草直胸跳甲幼虫在完成每个发育阶段时,其取食量需累积到一定程度。如:幼虫进入3龄期时,取食量须达到300 mm2左右;化蛹前,其总取食量须达到400 mm2左右,即该跳甲在幼虫期的每一发育阶段,其取食量是定量的。测量发现莲草直胸跳甲幼虫各龄期取食量差异不显著,所以选定2龄幼虫对其取食习性做定量测试,以判断其取食喜好,以进入3龄期作取食后正常发育的标准。

莲草直胸跳甲2龄幼虫,对喜旱莲子草的取食量为1467.17±103.11 mm2,远远高于对反枝苋70.3±8.69 mm2、马齿苋 6.03±0.06 mm2、藜16.33±6.69 mm2的取食量。从其正常发育所需的取食量来看,莲草直胸跳甲2龄幼虫对反枝苋、马齿苋、藜的取食量远远不能满足其正常发育所需,在取食这几种植物后均未能蜕皮而进入3龄期。但在取食反枝苋后却能延长其寿命,比马齿苋和藜作处理的组多1日左右,因此反枝苋有可能帮助该幼虫度过暂时缺乏食物的不利环境。在王韧和吴珍泉选择的测试植物中,藜科植物——菠菜Spinacia oleracea,但是无论是成虫还是幼虫,均无取食[7,9]。而本试验发现莲草直胸跳甲2龄幼虫可取食同科植物藜,有可能是强制取食的结果,关于它对该科其它植物的取食情况,仍需论证。试验表明莲草直胸跳甲2龄幼虫对花卉植物石竹、鸡冠花以及作为蔬菜的白菜、空心菜无任何取食现象,对马齿苋有取食,但在量上微弱到可以忽略。结合20年前的研究成果,再次证明莲草直胸跳甲基本上是一种单食性的昆虫。

从本试验所选择的7种经济植物所测得的结果和莲草直胸跳甲刚引进中国时测得的结果相比较,可大致推知莲草直胸跳甲是一种食性稳定,风险较小的天敌昆虫。而有关它的其他风险问题正在测试当中。

[1]Vitousek PM.Introduced species:a significant component of human caused global change[J].New zealand journal of ecology,1997,21:1-16.

[2]万方浩,郭建英,张峰,等.中国生物入侵研究[M].北京:科学出版社,2009:2-7.

[3]刁正俗.中国水生杂草[M].重庆:重庆出版社,1990:129-130.

[4]马瑞燕,王韧.喜旱莲子草在中国的入侵机理及其生物防治[J].应用与环境生物学报,2005,11(2):246-250.

[5]中国国家环境保护局和中国科学院.关于发布中国第一批外来入侵物种名单的通知[J].环境工作通讯,2003(4):16-17.

[6]王韧,王远,张格成,等.喜旱莲子草跳甲的寄主专一性测验[J].生物防治通报,1988,4(1):11-14.

[7]吴珍泉,蔡元呈,郭振铣,等.空心莲子草叶甲寄主专一性测验[J].华东昆虫学报,1994,3(2):98-100.

[8]Maddox DM.Bionomics of an alligator weed flea beetle,agasicles sp.in argentina[J].Annals of the entomological society of america,1968,61:1299-1305.

[9]王韧,王远.我国南方水花生发生危害及生物防治可行性的调查论证[J].杂草科学,1988,3(1):36-40.