黏虫幼虫和蛹过冷却点及结冰点的测定

段　云,　巩中军,　李慧玲,　苗　进,　蒋月丽,　李　彤,　武予清

(河南省农业科学院植物保护研究所, 河南省农作物病虫害防治重点实验室,农业部华北南部有害生物治理重点实验室, 郑州　450002)



研究简报

黏虫幼虫和蛹过冷却点及结冰点的测定

段云,巩中军,李慧玲,苗进,蒋月丽,李彤,武予清*

(河南省农业科学院植物保护研究所, 河南省农作物病虫害防治重点实验室,农业部华北南部有害生物治理重点实验室, 郑州450002)

为初步探明黏虫的耐寒能力，对室内饲养黏虫不同发育阶段的过冷却点和结冰点进行了测定，并分析了蛹期过冷却点和结冰点与性别及蛹重的关系。结果表明，黏虫不同发育阶段的过冷却点和结冰点都存在一定程度的差异。幼虫期过冷却点和结冰点的平均值分别为-4.79℃和-1.57℃；蛹期过冷却点和结冰点的平均值分别为-14.05℃和-6.12℃。幼虫的过冷却点随龄期增加逐渐升高，即4龄幼虫(-6.23℃)<5龄幼虫(-4.38℃)< 6 龄幼虫(-3.58℃)。蛹期的过冷却点和结冰点存在日龄和性别上的差异，但与蛹重无明显的相关性。本研究表明，黏虫蛹的耐寒性强于幼虫。

黏虫;抗寒性;过冷却点;结冰点

黏虫[Mythimnaseparata(Walker)]属鳞翅目夜蛾科,是一种典型的迁飞性害虫,也是严重威胁我国粮食生产的重大生物灾害。黏虫的发生具有范围广、为害世代多、作物损失重和为害历史长等特点[1-3]。我国除新疆外,其他省份和地区均有黏虫为害并暴发成灾的报道[4]。近些年来,黏虫在我国华北和东北等部分地区大面积暴发成灾,严重威胁着玉米、小麦和水稻等粮食作物的生产安全[5-6]。

黏虫的耐低温能力较弱,且无滞育特性。20世纪中后期,我国对黏虫越冬情况进行了大量研究。结果表明,在我国东部地区的南方(大致为27° N以南)黏虫可终年繁殖为害,在1月份0～8℃等温线间(大致为27～33° N)黏虫多以幼虫或蛹越冬,在1月份0℃等温线(大致为33° N)以北地区,黏虫则不能越冬[2,4]。越冬是黏虫生活史的重要环节,而耐寒力的高低直接关系到其能否安全越冬[4,7],决定了其分布范围及越冬存活情况,并直接影响下一代的种群数量。

近年来,随着气候条件、种植结构及耕作方式的变化,黏虫暴发成灾的不确定因素明显增多,呈现出多样化、复杂化和严重化的趋势,同时也可能会导致黏虫越冬北界北移,越冬区域扩大及越冬存活率提高[8-9]。因此,了解黏虫的抗寒能力和越冬规律,及时、准确地发布预测预报信息,对于黏虫的防治具有重要意义。然而,目前国内外关于黏虫越冬耐寒性的研究报道较少。

本文以室内饲养的黏虫为研究对象,测定了幼虫和蛹的过冷却点及结冰点,并对蛹期过冷却点/结冰点与性别及蛹重的关系进行了分析。本研究有助于了解黏虫的耐寒性和对温度变化的适应性,为今后研究黏虫的越冬区划、发生期预测和防治等提供科学依据。

1　材料与方法

1.1供试昆虫及饲养条件

供试黏虫采自北京郊区,在室内连续饲养5代。饲养温度为(24±1)℃,相对湿度(RH)为70% ～ 80%,光周期为L∥D=13 h∥11 h。幼虫用新鲜幼嫩的小麦苗饲养至化蛹。

1.2试验仪器

智能昆虫过冷却点测定仪(SUN-V 型)及配套软件 (北京鹏程电子科技中心),精度0.1℃、-25℃低温冰箱(BD-300DT型)、电子天平(AB204-S型)、人工气候箱(RDN型)等。

1.3过冷却点和结冰点的测定

随机选取发育一致的黏虫4、5、6 龄幼虫,1、3和5日龄蛹,测定其过冷却点和结冰点,每处理30头以上。测定时,将幼虫或蛹放在2 cm×3 cm 的透明胶带纸上,用过冷却点测定仪的热敏电阻感温探头接触虫体,用胶带纸裹紧,使两者完全充分接触后,放入一个0.5 mL PCR 管中,离心管内塞入少许棉花固定。最后将PCR管置于-25℃低温冰箱中进行测定,以无黏虫的测量管作空白对照。虫体温度变化1 s记录1次,通过计算机及其配套软件进行记录和分析,绘制虫体温度变化曲线,确定过冷却点和结冰点。

1.4统计分析

采用统计软件SPSS (IBM,Chicago,USA)对试验数据进行分析。不同虫态的过冷却点和结冰点经方差分析差异显著后,再用Duncan′s多重比较进行差异显著性分析;不同日龄雌/雄蛹的过冷却点和结冰点用t检验进行差异显著性分析;蛹期过冷却点和结冰点与蛹重的关系用Spearman双尾检验法进行分析。

2　结果与分析

2.1黏虫不同发育阶段过冷却点和结冰点的测定

黏虫不同发育阶段的过冷却点和结冰点均存在显著差异(P<0.05),其中蛹期的过冷却点最低,1、3和5日龄蛹的平均值为-14.05℃。幼虫期的过冷却点较高,4、5和6龄幼虫的平均值为-4.79℃。各龄期幼虫的过冷却点变化趋势为4龄幼虫<5龄幼虫<6龄幼虫,且4龄幼虫的过冷却点与5龄和6龄幼虫的过冷却点均存在显著差异(P<0.05),但5龄和6龄幼虫之间的过冷却点差异不显著。进一步分析发现,蛹期过冷却点以5日龄为最低,且与3日龄间存在显著差异,而与1日龄的差异不显著。4、5和6龄幼虫之间和1、3和5日龄蛹之间的结冰点间均不存在显著差异。从黏虫不同虫态过冷却点与结冰点之间的平均数差值来看,蛹期两者之间的平均温度差值为7.97℃,幼虫期两者之间的平均温度差值为3.22℃,这表明黏虫的过冷却现象非常明显(表1)。

表1　黏虫不同发育阶段过冷却点和结冰点1)

续表1Table 1(Continued)

发育期Stage样本数/头Thenumberofsamples过冷却点/℃Supercoolingpoint最低值Minimumvalue平均值Averagevalue最高值Maximumvalue结冰点/℃Freezingpoint最低值Minimumvalue平均值Averagevalue最高值Maximumvalue6龄幼虫6thinstarlarva36-6.20(-3.58±0.212)a-1.19-4.63(-1.61±0.123)a-0.78幼虫Larva107-11.17-4.79±0.196-1.19-4.63-1.57±0.062-0.721日龄蛹1day-oldpupa67-21.67(-14.16±0.647)cd-2.25-14.31(-6.40±0.380)b-0.923日龄蛹3days-oldpupa81-19.83(-12.98±0.462)c-3.26-10.64(-5.68±0.261)b-0.595日龄蛹5days-oldpupa77-21.48(-15.07±0.561)d-3.14-11.35(-6.36±0.328)b-0.95蛹Pupa225-21.67-14.05±0.323-2.25-14.31-6.12±0.186-0.59

1) 表中所列的数据为平均值±标准误,同一列中具有不同字母者表示经Duncan多重比较差异显著(P<0.05)。Data in the table are mean±SE, and those followed by different letters in the same column are significantly different by DMRT (P<0.05).

2.2黏虫不同日龄雌/雄蛹过冷却点和结冰点的比较

对黏虫不同日龄雌/雄蛹过冷却点和结冰点进行比较分析,结果见图1和图2。由图可知,3日龄雌/雄蛹的过冷却点和结冰点间均存在极显著差异(t过冷却点=-2.637;P=0.01;t结冰点=-3.676;P<0.01),1日龄雌/雄蛹的结冰点间也存在显著性差异(t=2.446;P<0.05),而过冷却点之间差异不显著,5 日龄雌/雄蛹的过冷却点和结冰点间差异均不显著。

图1　黏虫不同日龄雌/雄蛹过冷却点的比较Fig.1　Comparative analysis of the supercooling points of Mythimna separata pupae at different days of age

2.3黏虫蛹期过冷却点和结冰点与蛹重的相关性分析

相关性分析结果(表2)表明,黏虫蛹期过冷却点和结冰点与蛹重之间均无明显的相关性,P均大于0.05。

图2　黏虫不同日龄雌/雄蛹结冰点的比较Fig.2　Comparative analysis of the freezing points of Mythimna separata pupae at different days of age

3　讨论

昆虫抗寒力的强弱决定了其分布范围和越冬存活情况,并直接影响下一代的种群数量。过冷却点(supercooling point,SCP)代表昆虫能够存活的生理低温下限,也是反映昆虫越冬抗寒性的一个主要指标[10-11]。过冷却点越低,昆虫抗寒性越强[12-13]。早期的研究表明,黏虫各虫态的抗寒能力较低[14-16],且幼虫、蛹和成虫在-5℃的恒定条件下,7 d后全部死亡,在0℃条件下,15 d后全部死亡[15]。本文对黏虫幼虫和蛹的过冷却点和结冰点的测定结果表明,黏虫蛹期过冷却点和结冰点(-14.05℃和-6.12℃)显著低于幼虫期的过冷却点和结冰点(-4.79℃和-1.57℃),该结果与蒲蛰龙等和李绵春等的研究结果相一致[17-18],同时也与前人对甜菜夜蛾、小菜蛾和旋幽夜蛾等的研究结果类似[19-21]。其中5日龄蛹的过冷却点最低,平均值为-15.07℃,显著低于4、5及6龄老熟幼虫,说明蛹可能是黏虫最适宜越冬的虫态。对黏虫蛹期过冷却点和结冰点(图1～2)与性别关系的分析结果表明,3日龄蛹的过冷却点和结冰点均存在性别上的差异,且雄蛹的过冷却点和结冰点均显著高于雌蛹的过冷却点和结冰点,而5日龄雌/雄蛹的过冷却点和结冰点均无显著差异。另外,黏虫蛹期过冷却点和结冰点与蛹重间无明显的相关性(表2)。

表2　黏虫不同日龄蛹过冷却点和结冰点与蛹重的关系1)

1) 表中所列数据为平均数±标准误。

Data in the table are mean±SE.

昆虫的抗寒性受多种因素影响,如地理环境、气候条件、营养状况、昆虫本身的发育状况和体内抗寒物质含量差异等[22-23]。将本文的研究结果与前人的研究进行比较[17-18],发现黏虫的过冷却点和结冰点受地理环境的影响较大,且南方种群(广州)的过冷却点明显地低于北方种群(北京和吉林)的过冷却点,说明南方种群的黏虫具有更高的抗寒能力。但本文仅对室内饲养黏虫的过冷却点和结冰点进行了测定,可能会导致对黏虫实际抗寒能力和越冬能力的低估。另外,黏虫抗寒力和越冬区的划分,除测定其过冷却点和结冰点外,还应与田间调查、埋蛹试验及气候条件等相结合,同时也可对黏虫低温适应的机理及相关影响因素等开展相关的研究,以便今后更加全面系统地了解黏虫的抗寒能力,为黏虫的越冬区划分和预测预报等提供更全面可靠的数据支持。

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(责任编辑：杨明丽)

Supercooling points and freezing points of the larvae and pupae ofMythimnaseparataWalker

Duan Yun,Gong Zhongjun,Li Huiling,Miao Jin,Jiang Yueli,Li Tong,Wu Yuqing

(Key Laboratory of Crop Pest Control of Henan Province, Key Laboratory of Integrated Pest Management on Crops in Southern Region of North China, Ministry of Agriculture, Institute of Plant Protection, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou450002, China)

The supercooling points (SCP) and freezing points (FP) of laboratory-rearedMythimnaseparata(Walker) at different developmental stages were determined as the indexes of its cold hardiness. The relationships between SCP/FP of pupae and sex, as well as pupae weight were analyzed. The results showed that SCP and FP ofM.separatavaried among different developmental stages. The average temperatures of SCP and FP for larvae (4th to 6th instars) were -4.79℃ and -1.57℃, respectively, and those for pupae (1-day, 3-days and 5-days old pupae) were -14.05℃ and -6.12℃, respectively. SCP of larvae increased gradually with age, with the order of 4th instar larvae (-6.23℃) < 5th instar larvae (-4.38℃) < 6th instar larvae (-3.58℃). The SCP/FP of pupae were different in different sex and different days of age. However, there was no correlation between SCP/FP and pupa weight. These results showed that pupae ofM.separataare more tolerant to coldness than larvae.

Mythimnaseparata;cold resistance;supercooling point;freezing point

2015-07-06

2015-08-26

公益性行业(农业)科研专项(201403031);国家现代农业产业技术体系(CARS-03)

E-mail: yuqingwu36@hotmail.com

S 186, S 433.4

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2016.04.024

Research Notes