荔枝蝽在荔枝上取食行为的刺探电位分析

郭锦全，陈晓波，梁光红

(1.福建农业职业技术学院，福建福州350007；2.福建农林大学，福建福州350002)

荔枝蝽[Tessaratoma papillosa(Drury)]隶属昆虫纲半翅目(Hemiptera)蝽科(Pentatomidae)，是我国南方果树主要害虫之一，为害荔枝和龙眼等无患子科植物。主要以成虫、若虫刺吸寄主嫩枝、花穗、幼果的汁液，并在刺吸的植物组织处留下孔洞，在被害植物组织形成刺点(Shackelet al，2005)，导致植株坏死或落花落果(彭建立，2003)。同时，其分泌的臭液触及植株时也可导致嫩叶、花蕊及幼果等部位含水量的下降，从而形成灼伤甚至枯死(Hunteret al，1989)，直接影响植物的光合作用以及系列生理代谢过程(王海波等，1988)，有的还能传播龙眼鬼扫帚病。因此，荔枝蝽大发生时会严重影响荔枝产量甚至绝收。

刺吸电位技术(electrical penetration graph，EPG)是目前研究刺吸性害虫取食行为和规律的先进技术，它通过昆虫刺控电位仪连接害虫、活体寄主植物、土壤三者形成回路，适时记录刺吸式口器昆虫的口针取食动态过程及在寄主组织中的刺探行为所引起的电信号变化特征，准确监测其取食过程和时间规律(胡想顺等，2006；罗晨等，2005；王学臣等，1992)。前人已对蚜虫、粉虱、飞虱、木虱、叶蝉、绿盲蝽等害虫的取食行为进行了研究，发现刺吸性昆虫在取食过程中产生的EPG波形普遍有5～8种(荆裴等，2013；赵秋剑等，2011)，这些研究结果对于揭示刺吸性害虫与寄主植物的相互关系起到了关键作用。但到目前为止，针对荔枝蝽的取食行为与规律知之甚少。本文首次利用EPG技术研究了荔枝蝽4龄若虫在荔枝树上的刺吸电位波形，初步阐述了不同波形的生物学意义，以期为深入研究荔枝蝽与寄主植物间的相互关系提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

在荔枝果园采集荔枝蝽成虫和若虫作为供试虫源，对其进行室内饲养，温度(28±1)℃，相对湿度60%～70%，光照周期为16∶8(L∶D)，经过1 a的室内养殖，筛选出相同日龄的健康4龄若虫备用。

1.2 寄主品种

供试的荔枝(Litchi chinensisSonn.)包括3个品种：妃子笑(Litchi chinensisSonn.cv.Feizixiao)、白糖罂(Litchi chinensisSonn.cv.Baitangying)和糯米糍(Litchi chinensisSonn.cv.Nuomici)，2年生树苗，苗高30～40 cm。在自然条件下，通过营养钵培育于福建农林大学林学院实验基地内，以备试验所用。在培育树苗期间需对其进行适当的修剪和管理，既保留部分顶端嫩芽又要保证荔枝树苗的试验高度。

1.3 刺吸电位波形连接和记录

刺吸电位仪Giga-4 DC-EPG购自荷兰。测试昆虫电极为铜丝，铜丝的顶端用导电胶连接在直径18 μm长5 cm左右的金丝上。可以在金线端部制作一个钩状结构，使之形成一个银胶球，可将金线端部浸入银胶中，抽出后让附着的银胶在空气中干燥1～2 min，再将金线端部浸入银胶，如此反复至金线端部形成一个银胶球(汤清波等，2011)。虫体与金属丝连接前，将荔枝蝽4龄若虫进行饥饿处理48 h，再置于容器中用冰块冷冻1.5～2 min，待其停止不动后，迅速把连接昆虫电极的金丝银胶球一端蘸取适量导电胶，粘结于荔枝蝽的前胸背板末端，待0.5～1 min后银胶即可凝固，再把昆虫端电极的铜钉连接到Giga放大器探头对应的插槽内，恢复常温后将连接好的荔枝蝽放于荔枝树苗的嫩梢上，观察其活动与取食情况。随后，将另一端电极(长10 cm左右的铜质棒状金属针)插入荔枝树苗土壤中，并确保荔枝树苗营养钵内的土壤正常湿度以增强土壤导电性。使用接地的法拉第笼(Jianget al，2007)(长×宽×高为80 cm×60 cm×60 cm)来屏蔽噪音，确保试验装置处于一个电压比较稳定、免除外界干扰的环境中。采用计算机及STYLET 3.7软件(刺吸电位仪Giga-4 DC-EPG自带)自动采集、存储并分析数据。每头荔枝蝽只测试1次，共测试15头4龄若虫，每次测定6 h，重复4次。

2 结果与分析

荔枝蝽4龄若虫在3种荔枝品种上取食的刺吸波形大致相似(图1～图3)。荔枝蝽在取食时先将口针插入植物细胞内或细胞间，然后通过口针的剧烈活动撕碎植物细胞，在破坏细胞的同时分泌唾液，将要取食的食物变成泥浆状物质后再进行吸食(Labandeiraet al，1996)。

图1 荔枝蝽在妃子笑荔枝树上取食的EPG波形Figure 1 EPG waveform of Tessaratoma papillosa(Drury)feeding on Litchi chinensis Sonn.cv.Feizixiao

图2 荔枝蝽在白糖罂荔枝树上取食的EPG波形Figure 2 EPG waveform of Tessaratoma papillosa(Drury)feeding on Litchi chinensis Sonn.cv.Baitangying

图3 荔枝蝽在糯米糍荔枝树上取食的EPG波形Figure 3 EPG waveform of Tessaratoma papillosa(Drury)feeding on Litchi chinensis Sonn.cv.Nuomici

前人研究认为荔枝蝽对荔枝的取食过程有5种波形：分别为NP波(非刺探波)、α波(刺探波)、β波(撕裂植物细胞波)、γ波(取食波)、δ波(取食结束波)，与蚜虫(Aphidoidea)、叶蝉(Cicadellidae)、飞虱(Delphacidae)和盲蝽(Miridae)等主要取食植物细胞中细胞质和细胞核的昆虫取食特征类似(何应琴等，2015；苗进等，2007；金亮等，2011；雒珺瑜等，2011；宋海燕等，2017)。荔枝蝽在荔枝树上取食的EPG波形图的生物学意义可解析为：NP波为非刺吸波，荔枝蝽停留在荔枝上，口针未插入植物组织，输出电压为0，波形图呈一条直线；α波为刺探波，此时荔枝蝽口针开始插入寄主，此时输出电压发生较大的波动，但时间持续不长，接着出现电势波动较小的波，该波形图跟假眼小绿叶蝉(Empoasca vitisGöthe)在茶树上的A波较一致；撕裂植物细胞波β波紧随α波，荔枝蝽在撕裂植物细胞时，波形图波动起伏较大，而后波形图起伏趋缓，该波形图与褐色橘蚜[Toxoptera citricida(Kirkaldy)]、棉蚜(Aphis gossypiiGlover)和绣线橘蚜(Aphis citricolaVander Goot)在椪柑(Citrus reticulataBlanco‘Ponkan’)上的取食行为B波一致；γ波为取食波，紧随β波，γ波有出现2个亚波γ1和γ2，输出电压相对比较稳定，特别是γ2波，其波形图比较有规律，且持续的时间比较长，该波形图跟绿盲蝽[Apolygus lucorum(Meyer-dür.)]的S1波极其一致；γ波过后是不规则的δ波，即取食结束波，其持续时间很短，该波形图跟绿盲蝽的E波较一致，此时输出电压降低，表明荔枝蝽取食活动结束。

3 讨论与结论

生物体内信息的传递可以通过细胞组织进行传感，这为人类研究昆虫为害植物寄主机理提供了一个重要的途径。刺吸式口器昆虫在植物上所造成的危害比较多，但其口器在寄主表皮和内部的作用关系较为复杂，取食过程和持续时间也不清楚，阻碍了人们对于刺吸式口器类昆虫的取食过程和机制的理解，目前已发展成为昆虫学研究的热点之一。随着科学技术的发展，EPG技术已经成为研究刺吸式口器昆虫对寄主植物的取食选择性、取食部位虫传病毒的机制和作物的抗虫机制等的重要手段(Maucket al，2010)。

本研究首次发现荔枝蝽4龄若虫在荔枝上取食过程共具有5种波形：分别为NP波(非刺探波)、α波(刺探波)、β波(撕裂植物细胞波)、γ波(取食波)、δ波(取食结束波)，且取食不同品种荔枝的波形图没有明显差别，表明该龄荔枝蝽对不同品种荔枝没有明显取食选择性，对揭示荔枝蝽及其寄主荔枝之间的互作关系具有一定的意义。

但是，本研究利用EPG仅测定了4龄若虫的取食过程和行为，还不能完全详细的阐明不同虫态的取食规律以及每一个刺吸波的生物学意义，未来还需要借助其它技术(同位素示踪、电子显微镜等)进一步研究荔枝蝽取食节律，探讨荔枝蝽取食现象与植株被害程度的关系等。