溴氰菊酯亚致死浓度对烟草粉螟生物学特性的影响

袁 敏，韦治艳，杨 洪，欧后丁，杨茂发，金 鑫

(1.贵州大学昆虫研究所，贵州山地农业病虫害重点实验室，贵阳 550025；2.贵州大学烟草学院，贵阳 550025；3.贵州省烟草公司贵阳市公司，贵阳 550003)

烟草粉螟EphestiaelutellaHübner属鳞翅目Lepidoptera螟蛾科Pyralidae，该虫起源于北半球温带地区，现在已通过贸易扩散到南半球的温带地区(Cox and Bell,1991)，为世界性的仓储害虫，在我国除西藏外，其他地区的烟仓中均有发现(Geneve,1996;罗梅浩和李正跃,2010)。烟草粉螟是危害烟草的主要害虫之一(罗梅浩等,2002)，直接或间接危害储藏期的烟叶，主要通过幼虫在烟叶中潜伏取食叶肉危害，造成烟叶成丝率下降，加之虫源性异物的污染，使烟叶品质质量严重下降(胡益培和马淑健,1987)。目前，化学防治仍为控制烟草粉斑螟危害的主要途径，主要以化学熏蒸剂和化学防护剂防控其危害，防护剂主要用于空烟仓、烟草包装物、墙壁等杀虫消毒(周汉平等,2008;韩忠明等,2014)。

溴氰菊酯(Deltamethrin,DM)又称敌杀死，是在研究天然除虫菊酯化学结构的基础上合成的一种含有α-氰基的Ⅱ型拟除虫菊酯类仿生杀虫剂，其性质稳定，杀虫谱广，生物活性高，通过抑制昆虫神经轴突部位传导，具有胃毒和触杀作用(Elliottetal.,1974;严红等,2003)，为世界主要的杀虫剂之一(Hougardetal.,2002;Soderlundetal.,2003)。溴氰菊酯适用于防治旱粮作物、茶和烟草等作物的多种害虫，尤其对鳞翅目幼虫有较高的杀虫活性(罗守进,2012)。研究表明，该杀虫剂对烟草粉螟的幼虫具有较高的毒力，可用来防控烟草粉螟(周汉平等,2008;韩忠明等,2014;袁敏等,2018)。但是，长期大量使用该杀虫剂，将会导致害虫的再猖獗(王荫长等,1994)；其次，烟草粉螟的幼虫具有较强的耐药性(Ashworth,1993)，低浓度的杀虫剂会影响害虫的取食、生长发育、繁殖等问题以及引起抗药性的发展(Alizadehetal.,2012;Dongetal.,2017)，杀虫剂对害虫的亚致死效应可在分析种群动态规律的基础上，较好地阐明杀虫剂对害虫的影响(杨洪等,2012)，但是目前关于溴氰菊酯胁迫对烟草粉螟生物学特性的影响未见报道。所以，研究溴氰菊酯亚致死浓度对烟草粉螟的影响对于防治烟草粉螟具有重要的指导意义。本文以溴氰菊酯LC10和LC25处理烟草粉螟3龄幼虫，观察其亲代(F0代)和子一代(F1代)的发育历期、繁殖力、存活率等参数的变化，组建两性生命表，探究溴氰菊酯胁迫对烟草粉螟繁殖力的影响，为科学合理使用溴氰菊酯提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

烟草粉螟试虫源自贵州省贵阳市烟草公司仓库(采集时间：2016年5月)，在贵州大学昆虫所人工气候室内采用半人工饲料进行多代繁殖饲养(T：25℃；RH：75%；L ∶D=14 ∶10)，半人工饲料参考袁敏等(2018)饲料配方。定期检查幼虫发育、蛹羽化、成虫产卵状况，收集卵粒于成品烟叶上进行饲养，毒力测定试验取3龄幼虫供试。

1.2 供试烟叶及药剂

成品烟叶品种：云烟85；级别：中桔四。

杀虫剂：凯安保(溴氰菊酯)(有效成份含量25克/升)乳油，拜耳有限责任公司。

1.3 生物测定

采用烟叶浸渍法测定烟草粉螟3龄幼虫对溴氰菊酯的敏感性。先进行初步毒力测定试验，确定有效浓度，然后按等比配制包括有效浓度在内的5个浓度梯度，每个浓度为1个处理，以蒸馏水作为稀释溶液。每浓度药液量200 mL；再剪取同一级别的烟叶(18 cm×12 cm×6 cm)，然后将烟叶浸入上述不同浓度药液30 s后晾干，分别装入养虫盒(19.5 cm×13.4 cm×7.2 cm)内，每盒接入20头3龄幼虫。每处理重复3次，并设空白对照。将各处理放入温度为25℃、相对湿度为75%、光周期为14 L ∶10 D的恒温培养箱中，72 h后调查记录幼虫死亡虫数，计算LC10和LC25值及其置信限(用毛笔刷轻触虫体，以不能正常爬行作为死亡)。

1.4 溴氰菊酯胁迫对烟草粉螟生物学特性的影响

1.4.1溴氰菊酯胁迫对烟草粉螟F0代生物学特性的影响

收集龄期和生理状态一致的烟草粉螟3龄幼虫。根据前期的毒力测定结果，分别以LC10、LC25、CK(蒸馏水)采用烟叶浸渍法处理烟叶30 s后晾干，装入养虫盒内，每盒接入200头3龄幼虫。72 h后将存活的烟草粉螟转移干净的塑料盒(直径7.5 cm×高4 cm)内以换新的烟叶饲养，每个塑料盒1头，每处理重复80次，并将各处理放入温度为25℃、相对湿度为75%、光周期为14 L ∶10 D的培养箱中，每隔5 d更换一次烟叶。待幼虫化蛹羽化后，根据雌雄个体进行一比一配对，于上述塑料盒中进行观察，并放入小片烟叶于塑料盒中便于雌虫产卵在烟叶上，如有多余没有配对的雌虫，则从实验初期的幼虫羽化的成虫中随机挑选配对。每隔24 h观察一次，记录3龄到成虫的发育历期、存活率、羽化率、成虫的产卵前期、产卵期、产卵量、成虫寿命等。

1.4.2溴氰菊酯胁迫对烟草粉螟F1代生物学特性的影响

收集F0代各处理烟草粉螟所产的卵80粒。孵化后单头置于有新的烟叶的塑料盒(直径7.5 cm×高4 cm)内饲养，饲养方法同1.4.1。记录1龄到7龄、蛹期的成活率及发育历期，观察老熟幼虫的化蛹率、蛹的羽化率，记录雌虫比例，收集到的雌雄配对后置于有指型管内交配产卵，F1代初孵化幼虫出现起，每隔24 h观察一次，记录卵量和初孵化幼虫数量并移除，直到成虫死亡(雌性成虫没有产卵即可认为交尾失败，卵粒干瘪或15天后未孵化视为死亡)。组建两性生命表。

1.5 数据处理

根据实验数据，采用SPSS 17.0软件的Probit模型拟合毒力回归方程，并确定溴氰菊酯对烟草粉螟3龄幼虫的亚致死浓度值LC10，LC25以及95%置信区间。

各处理F0、F1代的生命表原始数据按照年龄-阶段两性生命表理论(Chi,1988)的统计方法进行记录，原始生命表参数的计算在程序TWO SEX-MS Chart中运行(Chi,2016)。在每个处理中，计算出产卵前期(adult pre-oviposition period of female adult,APOP)、总产卵前期(Total pre-oviposition period of female counted from 3rdinstar larva，TPOP)、年龄-阶段特征存活率，Sxj(x是年龄，j是龄期)、雌虫年龄-特征繁殖率(fxj)、群年龄-特征存活率(lx)、种群年龄-特征繁殖率(mx)、特定年龄-阶段寿命期望值(exj)、年龄-阶段生殖值(vxj)和种群参数：净增殖率(R0)、内禀增长率(r)、平均世代周期(T)、周限增长率(λ)。Sxj、lx、fx、mx、lxmx、exj、vxj曲线通过Sigma Plot 12.5作图。种群参数计算公式如下:

净增殖率(Net production rate,R0)表示每个雌性个体在在一个世代里可以产生的雌性子代个数,即每个世代种群的增值倍数。R0=∑lxmx

周限增长率(Finite time of increase,λ)，表示经过一个世代昆虫种群的总增长率λ=erm

式中，x为时间间隔天数(d)；lx表示雌虫在x期间的存活率；mx表示在x期间平均每雌产卵数。用Paired bootstrap test(TWO SEX-MS Chart)程序来估计不同药剂亚致死浓度作用下烟草粉螟的种群参数、发育历期和繁殖值间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 溴氰菊酯对烟草粉螟3龄幼虫的毒力测定

溴氰菊酯对烟草粉螟3龄幼虫的毒力测定的结果见表1，结果表明，该药对烟草粉螟3龄幼虫处理72 h的亚致死浓度LC10、LC25、LC50分别为0.02 mg/L、0.05 mg/L、0.12 mg/L。

2.2 溴氰菊酯胁迫对烟草粉螟生物学特性的影响

2.2.1溴氰菊酯对烟草粉螟F0代发育和繁殖的影响

溴氰菊酯胁迫对烟草粉螟F0代的影响结果(表2)表明：各处理间的3龄幼虫和蛹的发育历期无显著差异，与对照相比，LC10和LC25处理组4龄、5龄、6龄幼虫发育历期均显著延长，LC25处理组7龄幼虫发育历期显著延长；此外，LC25处理组5龄幼虫发育历期比LC10处理延长1.05 d，且差异显著。成虫寿命和雌虫生殖力结果表明：LC25处理的产卵前期(APOP)及总产卵前期(TPOP)显著长于对照；LC25处理与LC10处理的平均单雌产卵量分别为46.31粒和56.79粒，明显少于对照(75.83粒)；LC25处理与对照间，雌、雄虫寿命均差异显著，LC10处理与对照间，雌、雄虫寿命差异不显著，其中LC25处理的雄、雌成虫寿命最短。

表1 溴氰菊酯对烟草粉螟3龄幼虫毒力测定Table 1 Toxicity of deltamethrin to the 3rd instar larvae of Ephestia elutella

注：CL：置信区间。Note:Confidence interval.

表2 溴氰菊酯胁迫对烟草粉螟F0代成虫前发育历期的影响Table 2 Effects of stress of deltamethrin onimmature stages of Ephestia elutella in F0

注：表中数据是平均值±标准误，同一行数据后不同字母表示差异显著(P<0.05，Paired bootstrap test)，下表同。Note:Data in the table are represented as mean±SE.Means in the same row followed by different letters are significantly different (P<0.05) by the paired bootstrap test.Same for the following Tables.

表3 溴氰菊酯胁迫对烟草粉螟F0代成虫寿命和雌虫生殖力的影响Table 3 Effects of stress of deltamethrin on adult female fecundity of Ephestia elutella in F0(mean±SE)

2.2.2溴氰菊酯对烟草粉螟F0代存活率与繁殖力的影响

年龄-阶段特征存活率(Sxj)曲线(图1)表示烟草粉螟从3龄幼虫到年龄x和阶段j的可能性，在各个体之间复杂的生长发育阶段形成了大量的时间重叠，自4龄幼虫开始，后期的生长中，LC10处理和LC25处理较对照存活率有一个明显的下降；LC25处理由3龄幼虫完全发育为成虫的概率为65.00%，略低于LC10处理(73.75%)，其中对照存活率最高，为96.25%。种群特定年龄存活率(lx)曲线(图2)显示，2个处理和1个对照的种群特定年龄存活率(lx)在生长阶段的后期有一个较陡的一个斜线，这个时期为种群死亡高发期；雌虫年龄-阶段繁殖力(fx7)总体趋势为先增后降，指的是在年龄x和阶段j各处理烟草粉螟F0代的平均产卵量。3个处理F0代的fx,mx和lxmx最大值都小于对照，说明溴氰菊酯处理烟草粉螟 3龄幼虫后F0代的产卵量有影响。特定年龄-阶段寿命期望值(exj)曲线(图3)表示年龄x阶段j的个体预期能存活的总时间，随着年龄的增长，寿命期望值会随之降低，对照寿命期望值最高2个处理的寿命期望值。对照组3龄幼虫exj值最高，LC25处理组的4龄幼虫exj值略高于3龄幼虫，并且随着发育历期的增加，生命期望值降低。但是，当1头雌性个体发育到成虫阶段后，其exj值又会升高。年龄-阶段生殖值(vxj)曲线(图4)表示年龄x阶段j的个体对未来种群的贡献，2个处理和1个对照的雌成虫随着龄期的增加而达到生殖高峰，雌成虫开始产卵，vxj值显著升高；3个处理雌成虫的vxj值都呈现先升高后降低的趋势。对照在50 d达到高峰生殖力为123.07粒，第52天 LC10处理达到生殖高峰为81.17粒，LC25处理则在57 d时达到最高峰为52.30粒。

2.2.3溴氰菊酯对烟草粉螟F0代生命表参数影响

3个处理烟草粉螟F0代的种群参数如表4所示：3个处理F0代的内禀增长率(r)、周限增长率(λ)、净增值率(R0)，对照最高而LC25处理最低，并且与对照处理之间差异显著，LC10处理的内禀增长率(r)、周限增长率(λ)比对照都小且差异显著，比LC25处理都大且差异显著，LC10处理的净增值率(R0)与对照间差异显著，但与LC25处理间差异不显著。

表4 溴氰菊酯胁迫下烟草粉螟F0代生命表参数Table 4 Life table parameters of Ephestia elutella in F0 under the stress of deltamethrin (mean±SE)

2.2.4溴氰菊酯胁迫烟草粉螟F1代发育和繁殖的影响

溴氰菊酯胁迫对烟草粉螟F1代的影响结果(表5)显示：各处理间卵、1龄幼虫、3龄幼虫、5龄幼虫、7龄幼虫、蛹的发育历期无显著差异；LC25处理组2龄、4龄、6龄幼虫历期比对照延长且差异显著，也比LC10处理组延长但差异不显著；LC25处理组的成虫前期(79.37 d)比对照组延长且差异显著，与LC10(76.51 d)处理组间也延长了但差异不显著，LC10处理组的成虫前期比对照组延长但差异不显著。同时表6表明：LC25处理与LC10处理和对照间，LC25处理的雌、雄虫寿命最短，LC25处理的雌虫的寿命(4.88 d)与对照雄虫寿命(5.57 d)差异显著；但LC25处理与LC10处理的平均单雌产卵量分别为66.28粒和68.08粒，少于对照(76.41粒)，但3个处理间差异不显著。

2.2.5溴氰菊酯对烟草粉螟F1代存活率与繁殖力的影响

年龄-阶段特征存活率(Sxj)曲线(图5)表示烟草粉螟从卵到年龄x和阶段j的可能性，在各个体之间复杂的生长发育阶段形成了大量的时间重叠，自卵开始，后期的生长中，LC10处理和 LC25处理较对照存活率无明显的下降；LC25处理由卵龄幼虫完全发育为成虫的概率为72.50%，略低于LC10处理(76.25%)，其中对照存活率最高，为88.75%。种群特定年龄存活率(lx)曲线(图6)显示，2个处理和1个对照的种群特定年龄存活率(lx)在生长阶段的后期有一个较陡的一个斜线，这个时期为种群死亡高发期；雌虫年龄-阶段繁殖力(fx10)总体趋势不明显，指的在年龄x和阶段j各处理烟草粉螟F1代的平均产卵量。LC10处理和LC25处理处理F1代的fx,mx和lxmx最大值都小于对照，说明溴氰菊酯处理烟草粉螟3龄幼虫后F1代的产卵量有影响。特定年龄-阶段寿命期望值(exj)曲线(图3)表示年龄x阶段j的个体预期能存活的总时间，随着年龄的增长，所有个体的预期寿命期望值会随之降低，对照寿命期望值最高2个处理的寿命期望值。2个处理和1个对照的预期寿命长短相差不大。1个雌性个体发育到成虫阶段后，其exj值有所升高。年龄-阶段生殖值(vxj)曲线(图 4)表示年龄x阶段j的个体对未来种群的贡献，2个处理和1个对照的雌成虫随着龄期的增加而达到生殖高峰，雌成虫开始产卵，vxj值显著升高；3个处理雌成虫的vxj值都呈现先升高后降低的趋势。对照在68 d达到高峰生殖力为112.82粒，第52天 LC10处理达到生殖高峰为106.81粒，LC25处理则在69 d时达到最高峰为113.51粒。

图2 溴氰菊酯亚致死浓度对烟草粉螟F0代种群年龄-特征存活率(lx)、雌虫年龄-特征繁殖率(fx7)、种群年龄-特征繁殖率(mx)和种群年龄-特征繁殖值(lxmx )的影响Fig.2 Effect of sublethal concentration of deltamethrin on age-specific survival rate(lx),female age-specific fecundity(fx7),age-specific fecundity of the total population(mx),and age-specific maternity(lxmx) of the F0 offspring of Ephestia elutella

图3 溴氰菊酯亚致死浓度对烟草粉螟F0代特定年龄-阶段寿命期望值(exj )的影响Fig.3 Effect of sublethal concentration of deltamethrin on age-specific life expectancies(exj) of the F0 offspring of Ephestia elutella

图4 溴氰菊酯亚致死浓度对烟草粉螟F0代年龄-阶段生殖值( vxj)的影响Fig.4 Effect of sublethal concentration of deltamethrin on age-specific reproductive values(vxj) of the F0 offspring of Ephestia elutella

表5 溴氰菊酯胁迫对烟草粉螟F1代成虫发育历期的影响Table 5 Effects of stress of deltamethrin on immature stages of Ephestia elutella in F1

表6 溴氰菊酯胁迫对烟草粉螟F1代成虫寿命和雌虫生殖力的影响Table 6 Effects of stress of deltamethrin on adult female fecundity of Ephestia elutella in F1

2.2.6溴氰菊酯对烟草粉螟F1代生命表参数影响

3个处理烟草粉螟F1代的种群参数如表7所示：3个处理F1代的内禀增长率(r)、周限增长率(λ)、净增值率(R0)，对照最高而LC25处理最低，但2个处理与对照之间除净增值率(R0)外差异不显著，LC10处理的净增值率(R0)比对照都小且差异显著，比LC25处理都大且差异显著；3个处理间的平均世代时间(T)差异不显著。

表7 溴氰菊酯胁迫下烟草粉螟F1代生命表参数Table 7 Life table parameters of Ephestia elutella in F1 under the stress of deltamethrin

图5 溴氰菊酯亚致死浓度对烟草粉螟F1代年龄-龄期特征存活率(S xj )Fig.5 Effect of sublethal concentration of deltamethrin on age-stage specific survival rate(S xj) of the F1 offspring of Ephestia elutella

图6 溴氰菊酯亚致死浓度对烟草粉螟F1代种群年龄-特征存活率(lx)、雌虫年龄-特征繁殖率(fx10)、种群年龄-特征繁殖率(mx)和种群年龄-特征繁殖值(lxmx)的影响Fig.6 Effect of sublethal concentration of deltamethrin on age-specific survival rate(lx),female age-specific fecundity(fx10),age-specific fecundity of the total population(mx),and age-specific maternity(lxmx) of the F1 offspring of Ephestia elutella

图7 溴氰菊酯亚致死浓度对烟草粉螟F1代特定年龄-阶段寿命期望值(exj)的影响Fig.7 Effect of sublethal concentration of deltamethrin on age-specific life expectancies(exj) of the F1 offspring of Ephestia elutella

图8 溴氰菊酯亚致死浓度对烟草粉螟F1代年龄-阶段生殖值(vxj)的影响Fig.8 Effect of sublethal concentration of deltamethrin on age-specific reproductive values(vxj) of the F1 offspring of Ephestia elutella

3 结论与讨论

杀虫剂亚致死效应主要是研究药剂的亚致死浓度对害虫种群动态变化中的生物学和生态学行为、生殖力的变化及抗药性的发展等(Starketal.,2003)。亚致死效应的研究能为药剂的合理使用、避免或减少该药剂的副作用提供一定的理论依据。本研究运用Chi(1988)创建的年龄-龄期两性生命表理论，对传统生命表补充和改进，以溴氰菊酯两个亚致死(LC10和LC25)浓度处理烟草粉螟3龄幼虫后，发现溴氰菊酯亚致死浓度显著抑制烟草粉螟F0的生长发育和繁殖，并表现出浓度效应；其亚致死浓度LC25处理下，F1代幼虫总的发育历期与对照相比显著延长雌成虫和雄成虫的寿命也缩短。这与以溴氰菊酯亚致死浓度(LC30)处理烟草潜叶蛾后其F0代幼虫的发育历期延长的结果相似(Rafiee-dastjerdietal.,2013)。

杀虫剂胁迫对昆虫净增殖率的影响，是杀虫剂影响昆虫种群动态的关键因素。本研究中，用溴氰菊酯(LC10和LC25)处理后，其F0代和F1代的净增殖率与对照相比均显著降低，另外，F0代和F1代平均产卵量均降低，其中F0代平均产卵量与对照组相比分别降低了24.87%和38.93%，且与对照组相比均差异显著，其中F1代平均产卵量与对照组相比分别降低了9.59%和13.26%，但与对照组相比无显著差异，表明烟草粉螟受溴氰菊酯亚致死浓度(LC10和LC25)胁迫后对F0代的生殖具有抑制作用。在前人的研究中，用菊酯类杀虫剂处理鳞翅目也有相似的结果。例如：高效氯氰菊酯能显著抑制处理当代小菜蛾Plutellaxylostella的生长发育和生殖，并对其下一代的生长发育及种群增长也有明显的抑制，产卵量均显著低于对照组(宋亮等,2013)。但是，溴氰菊酯能够显著刺激稻飞虱Nilaparvatalugens生殖(Chelliahetal.,1980;Salimetal.,1987;汤爱兵等,2007;徐广春等,2008;Baoetal.,2009;Lingetal.,2011)，这表明溴氰菊酯对不同的昆虫的亚致死效应不同，可能是不同的昆虫对溴氰菊酯的响应机制差异造成的。

本实验中LC10和LC25处理组F0、F1代的内禀增长率(r)、周限增长率(λ)及净增殖率(R0)等于对照种群参数与对照相比均下降，与近年来关于杀虫剂对小菜蛾、甜菜夜蛾Spodopteraexigua、斜纹夜蛾Spodopteralitura、亚洲玉米螟Ostriniafurnacalis等鳞翅目害虫的亚致死效应研究结果一致(冯从经等,2008;Perveen,2011;马凤娟等,2012;Abbasetal.,2012;桑松等,2014;Rehan and Freed,2015;陈羿渠等,2017)，这些研究结果表明，溴氰菊酯亚致死浓度能够有效抑制烟草粉螟种群的增长速率。

杀虫剂对害虫的亚致死效应会随着其在害虫体内残留时间的延长而增强，同时受害虫种类、性别、化学杀虫剂和处理浓度的影响(全林发等,2016)。总之，本研究的结果表明，溴氰菊酯不但对烟草粉螟有致死作用，其亚致死浓度胁迫能进一步抑制下一代烟草粉螟的种群增长。本研究仅在室内使用溴氰菊酯胁迫对烟草粉螟两性生命表参数进行了初步研究，而在实仓条件下对烟草粉螟种群的亚致死效应评估还需深入研究。