幼虫期短时高温对井上蛀果斑螟生长发育及生殖的影响

何 超，沈登荣，尹立红，张 睿，袁盛勇，田学军

(1 红河学院 生命科学与技术学院/云南省高校农作物优质高效栽培与安全控制重点实验室，云南 蒙自 661100； 2 西南林业大学 林学院，云南 昆明 650216)

井上蛀果斑螟Assara inoueiYamanaka属鳞翅目Lepidoptera螟蛾科Pyralidae蛀果斑螟属Assara[1]。该虫分布于东亚的中国、日本和韩国，国内主要分布于甘肃、湖北、贵州及云南，仅在云南有为害记录[2-3]。井上蛀果斑螟于2002年在云南建水石榴园中被发现，主要危害石榴Punica granatumL.。成虫将卵散产于石榴的花萼、萼筒周围或表面粗糙部位，卵孵化后，幼虫短时间内即可蛀入果内，取食石榴籽粒的外表皮及幼嫩籽粒，幼虫老熟后，从内蛀孔爬至萼筒等处结茧化蛹[4-5]。1个石榴果实内最多可有5～10头幼虫，受害果实内充满虫粪，极易引起裂果和腐烂，可导致30%以上的落果率，受害严重的果园落果率可达80%～90%，严重影响石榴的品质和产量，造成较大的经济损失[6-7]。

温度是影响昆虫生长发育、存活和生殖的重要生态因子，环境的温度变化对昆虫种群发生动态有重要影响[8-10]。研究表明，在适宜温度范围内，昆虫的发育速率随温度的升高而加快；但在高温条件下，其生长发育受阻，存活力和生殖力下降，甚至导致死亡[11-12]。短时高温处理对二点委夜蛾Athetis lepigone幼虫存活率和发育历期有明显影响，但对幼虫化蛹率、蛹的羽化率、雌虫寿命及生殖力无明显影响[13]；桃小食心虫Carposina sasakii41 ℃ 处理1～4 h后，初孵幼虫的发育历期显著延长，存活率显著降低[14]；短时高温对烟蚜Myzus persicae若蚜的发育速率无明显影响，但对若蚜的存活率、成蚜的寿命有显著影响，对生殖有显著抑制作用[15]；梨小食心虫Grapholita molesta成虫 38 ℃ 处理 48 h，雌、雄虫均不能存活；35 ℃处理48 h，对存活率无影响，但生殖力显著下降[16]；西花蓟马Frankliniella occidentalis45 ℃ 2 h 处理 2 次，亲代各虫态存活率、雌成虫寿命及体内海藻糖和山梨醇含量均有明显变化，子代的种群数量、存活率、性比等也有显著变化[17]。

井上蛀果斑螟在幼虫期，除初孵幼虫和老熟幼虫可短暂在果面活动外，其余时期均在果实内为害。该虫发生为害盛期在每年的7—10月，发生期常与夏季极端高温天气相遇。因此，研究井上蛀果斑螟对极端高温的适应性对石榴安全生产具有重要的现实意义。本研究对井上蛀果斑螟初孵及老熟幼虫进行短时高温处理，探索幼虫经不同短时高温处理对井上蛀果斑螟存活、生长发育及生殖的影响，以期为深入了解高温季节的该虫种群数量变动机制和预测预报提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

井上蛀果斑螟于2017年9月采自云南蒙自草坝镇管理粗放的石榴园中。采集正被井上蛀果斑螟幼虫危害的果实，将幼虫挑出置于人工气候箱中，用酸绿籽石榴皮连续饲养多代，成虫提供100 g/L的蔗糖溶液补充营养，方法参照文献[18]。初孵幼虫为孵化6 h内的幼虫；老熟幼虫为化蛹结茧前24 h的幼虫，此时幼虫体长1.0～1.2 cm，乳白色，不取食，行动缓慢，开始吐丝准备结茧。

幼虫饲养在温度(25±1)℃、相对湿度(70±10)%、光周期为 15 h 光∶9 h 暗的人工气候箱。

1.2 试验方法

1.2.1 对幼虫存活的影响 试验处理及温度设置参考文献[14-15]的方法。将井上蛀果斑螟初孵幼虫或老熟幼虫用毛笔挑至装有新鲜酸石榴皮的塑料养虫盒 (直径 9 cm、高 7.5 cm)内，每盒 20 头，5盒为1组处理。然后分别置于32、35、38、41和 44 ℃的人工气候箱中，处理 1、2和 4 h后，移至 25 ℃恒温人工气候箱中饲养24 h后，观察并记录幼虫的存活情况，用毛笔轻触虫体没有反应即为死亡，计算各处理下初孵幼虫和老熟幼虫的存活率。每处理重复4次。

1.2.2 对幼虫发育的影响 据“1.2.1”的试验结果，将井上蛀果斑螟初孵幼虫和老熟幼虫用毛笔挑至装有新鲜酸石榴皮的养虫盒内，分别置于35、38 和 41 ℃ 的人工气候箱中，处理 1、2 和 4 h，然后将存活幼虫移至另1个装有新鲜酸石榴皮的养虫盒内，20头1盒，5盒1组为1个处理，移至25 ℃恒温人工气候箱中继续饲养，以未进行高温处理的25 ℃恒温饲养的初孵幼虫为对照。每处理重复5次。老熟幼虫观察其化蛹情况；初孵幼虫每天清理幼虫的排泄物并更换酸石榴皮，保证养虫盒内石榴皮新鲜、充足，直至幼虫结茧化蛹。每天观察并记录幼虫的存活和发育情况，统计初孵幼虫的发育历期、幼虫期的存活率和化蛹数。

1.2.3 对化蛹和羽化的影响 置于电子天平称量后，每头蛹单独置于直径1.5 cm、高10 cm试管内，湿棉塞封口，继续观察蛹的发育情况，直至成虫羽化结束。统计幼虫的蛹历期和蛹的羽化率。

1.2.4 对成虫寿命及生殖的影响 待“1.2.3”处理的成虫羽化后，取同一处理当天羽化的成虫，区分雌雄，按1∶1随机配对，共3对，放入透明塑料产卵杯 (直径 10 cm，高 12 cm，杯盖中央有边长约 4 cm通气口，覆以100目尼龙网纱)，将蘸有100 g/L的蔗糖溶液的脱脂棉球置于杯底供成虫补充营养，2 d后在产卵杯中放入1片硫酸纸，供成虫产卵。每天9:00—12:00观察并统计成虫的产卵量和存活情况，更换产卵杯、硫酸纸，及时移除所产卵；并更换脱脂棉球，保证营养液新鲜，直至成虫全部死亡。记录产卵前期、产卵期和产卵量。每处理重复3次。

取上述各处理初产卵(12 h内)50粒，置于培养皿，皿内放脱脂棉球保湿，盖好皿盖，继续置于25 ℃人工气候箱中，待其孵化。前期每天观察1次，后期待卵变为粉红色后，每天上、下午各观察1次卵的孵化情况，直至卵不再有幼虫孵化为止，统计卵的孵化数，计算孵化率。每处理重复3次。

1.3 数据处理

存活率、化蛹率、羽化率及卵孵化率所得数据经反正弦转换后再进行分析。

应用SPSS19.0软件进行数据统计分析，不同温度和处理时间对幼虫存活及发育的影响采用双因素方差分析，其余各项试验数据均采用单因素方差分析，试验中各参数的均值均采用Duncan’s 新复极差法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 短时高温对井上蛀果斑螟幼虫存活的影响

由表1可知，随温度的升高和处理时间的延长，井上蛀果斑螟初孵幼虫的存活率逐渐减小。处理时间 (F=16.419，P<0.01)、温度 (F=132.305，P<0.01)以及温度与处理时间的交互效应(F=12.677，P<0.01)均对幼虫存活率有显著影响。单因素方差分析结果表明，初孵幼虫经短时高温处理1、2和4 h后，其存活率由32 ℃的100%降至44 ℃的0；35 ℃处理4 h的存活率显著低于处理1和2 h的，但处理 1 和 2 h 间差异不显著；38 ℃ 处理 4 h 的存活率显著低于处理1和2 h的；41 ℃条件下的存活率为处理 1 h>2 h>4 h，且各处理间差异显著。

老熟幼虫在32 ℃和35 ℃处理不同时间后，各处理间的存活率无显著差异；当温度升至38 ℃后，随温度的升高和处理时间的延长，存活率亦逐渐减小 (表 1)。处理时间 (F=13.441，P<0.01)、温度(F=116.145，P<0.01)以及温度与处理时间的交互效应(F=9.792，P<0.01)均对老熟幼虫存活率有显著影响。老熟幼虫经短时高温处理后，存活率减少；高温处理4 h后，存活率由38 ℃的91.57%降至44 ℃的 0；38 ℃ 处理 4 h 的存活率显著低于处理 1 和 2 h，但处理1和2 h间差异不显著；41 ℃条件下的存活率为处理 1 h>2 h>4 h，且各处理间差异显著。

表1 幼虫期短时高温处理对井上蛀果斑螟幼虫存活率的影响1)Table 1 Effects of short-term exposure of Assara inouei larvae to high temperature on their survival rates

2.2 幼虫期短时高温处理对井上蛀果斑螟初孵幼虫发育历期和存活率的影响

由表2可知，处理时间(F=12.450，P<0.01)、温度(F=8.165，P<0.01)以及温度与处理时间的交互效应(F=3.792，P<0.05)对幼虫发育历期的影响不尽相同。单因素方差分析结果表明，处理4 h后，初孵幼虫的发育历期由35 ℃的15.69 d延长至41 ℃的 21.74 d；41、38 ℃ 处理 4 h 的幼虫发育历期显著长于 35 ℃ 处理的；35～41 ℃ 处理 1 和 2 h 的发育历期也存在相似结果。初孵幼虫在41和38 ℃各处理的发育历期均长于对照；在35 ℃条件下，随处理时间的延长，幼虫发育历期呈缩短的趋势，但与对照差异不显著。

表2 幼虫期短时高温处理对井上蛀果斑螟初孵幼虫发育历期及存活率的影响1)Table 2 Effects of short-term exposure of neonate larvae to high temperature on the larval duration and survival rate of Assara inouei

随温度的升高和处理时间的延长，井上蛀果斑螟幼虫期的存活率逐渐减小(表2)。处理时间(F=102.673，P<0.01)，温度 (F=26.756，P<0.01)，温度与处理时间的交互效应(F=6.090，P<0.01)对幼虫存活率有显著影响。处理4 h后，初孵幼虫的存活率由 35 ℃ 的 48.86% 降至 41 ℃ 的 22.24%；处理 4 h，41 ℃ 的存活率显著低于 35 和 38 ℃ 的；35～41 ℃处理1和2 h的存活率也存在相似结果。35 ℃处理1 h的存活率显著高于处理2和4 h，但与对照差异不显著；38和41 ℃处理1 h的存活率高于处理2和4 h，但显著低于对照。

2.3 幼虫期短时高温处理对井上蛀果斑螟化蛹率的影响

由表3可知，井上蛀果斑螟初孵幼虫经不同温度、不同时间处理后，各处理化蛹率与对照均无显著差异(F=0.753，P>0.05)。老熟幼虫经不同温度、时间处理后，各处理化蛹率与对照差异显著(F=42.206，P<0.01)。处理时间相同时，随温度的升高，老熟幼虫的化蛹率均显著降低，35和41 ℃处理 1 h的化蛹率分别为86.49%和70.44%，而35和41 ℃处理 4 h的化蛹率分别为78.89%和50.53%。温度相同时，随处理时间的增加，老熟幼虫的化蛹率亦显著降低，35 ℃处理1和4 h的化蛹率分别为86.49% 和 78.89%，而 41 ℃ 处理 1 和 4 h 的化蛹率分别为70.44%和50.53%。

表3 井上蛀果斑螟幼虫期短时高温处理对化蛹率的影响1)Table 3 Effect of short-term exposure of larvae to high temperature on the pupation rate of Assara inouei

2.4 幼虫期短时高温处理对井上蛀果斑螟蛹质量、蛹历期及羽化率的影响

由表4可知，井上蛀果斑螟初孵幼虫经不同温度、不同时间处理后，各处理的蛹质量、蛹历期与对照差异不显著(蛹质量：F=0.659，P>0.05；蛹历期：F=0.867，P>0.05)。老熟幼虫经不同温度、不同时间处理后，各处理的蛹质量及蛹历期与对照差异显著 (蛹质量：F=14.223，P<0.01；蛹历期：F=3.756，P<0.05)。老熟幼虫 38 ℃ 4 h、41 ℃ 2和 4 h处理组的蛹质量与对照组差异显著，其余处理组与对照无显著差异；38和41 ℃各时间处理组的蛹历期均长于对照；38 ℃ 4 h 和 41 ℃ 各处理组的蛹历期与对照差异显著，但各处理组间则无显著差异。

表4 井上蛀果斑幼虫期短时高温处理对蛹质量、蛹历期及羽化率的影响1)Table 4 Effects of short-term exposure of larvae to high temperature on the pupal weight, pupa duration and emergence rate of Assara inouei

由表4可知，井上蛀果斑螟初孵幼虫经不同温度、不同时间处理后，各处理组蛹的羽化率与对照均无显著差异(F=0.428，P>0.05)。老熟幼虫经不同温度、不同时间处理后，各处理组蛹的羽化率与对照差异显著(F=12.654，P<0.01)。处理时间相同时，随温度的升高，老熟幼虫蛹的羽化率显著降低，35和 41 ℃ 处理 1 h的羽化率分别为 91.74%和79.85%，差异显著；35和41 ℃处理4 h的羽化率分别为88.57%和68.39%，差异显著。温度相同时，随处理时间的增加，老熟幼虫蛹的羽化率降低，35 ℃处理1和4 h的羽化率分别为91.74%和88.57%，差异不显著；41 ℃处理1和4 h的羽化率分别为79.85%和68.39%，差异不显著。

2.5 井上蛀果斑螟幼虫期短时高温处理对成虫产卵期及寿命的影响

由表5可知，初孵幼虫经不同温度、不同时间处理后，各处理的产卵前期、产卵期及雌雄虫寿命与对照差异均不显著(产卵前期：F=0.458，P>0.05；产卵期：F=0.653，P>0.05；雌虫寿命：F=1.206，P>0.05；雄虫寿命：F=1.057，P>0.05)。老熟幼虫经不同温度、不同时间处理后，各处理的产卵前期及雄虫寿命与对照差异均不显著(产卵前期：F=0.680，P>0.05；雄虫寿命：F=0.552，P>0.05)；但产卵期及雌雄虫寿命与对照差异显著(产卵期：F=3.936，P<0.05；雌虫寿命：F=5.447，P<0.05)。老熟幼虫 41 ℃各处理的产卵期显著短于对照，各处理间无显著差异；38 ℃ 4 h 和 41 ℃ 各处理的雌虫寿命均显著短于对照。

2.6 井上蛀果斑螟幼虫期短时高温处理对成虫产卵量及卵孵化的影响

由表6可知，井上蛀果斑螟初孵幼虫经不同温度、不同时间处理后，各处理成虫的产卵量及所产卵的孵化率与对照差异均不显著(产卵量：F=1.403，P>0.05；孵化率：F=0.359，P>0.05)。老熟幼虫不同温度、不同时间处理后，各处理成虫的产卵量与对照差异显著(产卵量：F=3.152，P<0.05)，卵孵化率与对照差异不显著 (孵化率：F=0.945，P>0.05)。老熟幼虫41 ℃各处理的平均单雌产卵量与对照差异显著，41 ℃ 4 h处理的平均单雌产卵量显著少于其余处理组。

表5 井上蛀果斑幼虫期短时高温处理对成虫产卵期及寿命的影响1)Table 5 Effects of short-term exposure of larvae to high temperature on the oviposition period and longevity of Assara inouei adult

表6 井上蛀果斑幼虫期短时高温处理对成虫平均单雌产卵量及卵孵化率的影响1)Table 6 Effects of short-term exposure of larvae to high temperature on the number of eggs laid per female and egg hatching rate of Assara inouei adult

3 讨论与结论

昆虫的生存和发育存在温度上限，一般为40～50 ℃，超出此范围，昆虫可能死亡[19-21]。本研究中，随温度的升高和处理时间的延长，井上蛀果斑螟幼虫的存活率逐渐减少。初孵幼虫经短时高温处理1、2 和 4 h 后，其存活率由 32 ℃ 的 100% 降至 44 ℃的0。老熟幼虫在32和35 ℃处理不同时间，各处理组间的存活率差异不明显；但老熟幼虫经短时高温处理4 h后，其存活率由38 ℃的91.57%降至44 ℃的0。以上结果说明，35 ℃以下的温度对井上蛀果斑螟幼虫的存活不存在胁迫，44 ℃的极端高温对幼虫的生存不利。

本试验结果显示，井上蛀果斑螟老熟幼虫在35～41 ℃各处理的存活率均高于相同条件下的初孵幼虫，表明短时高温对井上蛀果斑螟低龄幼虫致死作用明显，老熟幼虫对高温有较强的耐受能力；幼虫的存活率不仅受温度及处理时间的影响，且与其受高温胁迫时的龄期有关。这也与亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis[22]、赤拟谷盗Tribolium castaneum[23]、桃小食心虫[16]等的研究结果一致。原因可能是初孵幼虫的体表较柔软，角质层较薄；而老熟幼虫的体表相对较坚硬，角质层较厚，降低了体内水分损失，保持体内生命活动的正常进行[17]。

昆虫在高温胁迫后能够存活，但其温度适应性会受到明显影响[24-25]。本试验中，井上蛀果斑螟初孵幼虫经短时高温处理后，除幼虫期的存活率及发育历期受到明显影响外，其后续虫态的发育及繁殖并未受到明显影响；但老熟幼虫经短时高温处理后，其蛹的发育和成虫的生殖均受到一定的影响，特别是41 ℃条件下受到的影响最为明显。造成两者后续虫态发育和生殖差异的原因，可能是短时高温处理后，初孵幼虫可通过取食补充体内丢失的水分来抵抗高温的伤害，同时通过较长时间的幼虫期及蛹的变态发育，对短时高温带来的伤害进行了自我完全修复，故高温伤害不会传给后续虫态，表明短时高温对井上蛀果斑螟初孵幼虫的影响是即时的，这与梁菲菲等[13]对二点委夜、李定旭等[14]对桃小食心虫的研究结果类似；但对老熟幼虫的影响则存在时滞效应，老熟幼虫即将进入不食不动的预蛹期，短时高温处理后，不能通过取食来补充体内丢失的水分，亦缺失幼虫期的自我修复时期，所以把伤害传递给了下一虫态，这与Zhang等[26]对小菜蛾Plutella xylostella、Piyaphongkul等[27]对褐飞虱Nilaparvata lugens、杨帅等[21]对土耳其斯坦叶螨Tetranychus turkestani和截形叶螨Tetranychus truncatus的研究结果类似。不论老熟幼虫还是初孵幼虫，经短时高温处理后，井上蛀果斑螟成虫所产卵的孵化率均与对照无显著差异，表明幼虫期的短时高温胁迫不会影响其孵化率。

本试验结果表明，井上蛀果斑螟老熟幼虫和初孵幼虫在高温逆境下的生存和繁殖存在差异，初孵幼虫对高温的适应性高于老熟幼虫。本试验仅分析了短时高温下井上蛀果斑螟幼虫的存活、生长发育和繁殖特性，但短时高温对井上蛀果斑螟卵、蛹和成虫等虫态的影响作用还不明确。此外，夏季田间气温变化较为复杂，持续及变化高温对井上蛀果斑螟的影响以及该虫对高温的生理适应性均有待深入研究。