不同单色光及光强下烟蓟马成虫的行为反应

陈 祯，姜 静，张瑞平，李红梅，况荣平

(1.玉溪师范学院 化学生物与环境学院，云南 玉溪653100； 2.四川省烟草公司 攀枝花市公司，四川 攀枝花 617000； 3.西南林业大学 生物多样性保护与利用学院，云南 昆明 650224)

烟蓟马ThripstabaciLindeman(Thysanoptera:Thripidae)又名葱蓟马、棉蓟马、瓜蓟马、韭菜蓟马以及葡萄蓟马，是全球范围内农林业的一种重大害虫，通过吸食植物汁液和传播病毒危害植物[1-3]。该虫寄主范围较广，多达150余种[4]。烟蓟马在国内广泛发生，不仅危害烟叶、洋葱、韭菜、大蒜、甘蓝、棉花和一些观赏园艺作物，近年来还有报道显示其危害柑桔、苹果等果树，造成了巨大的经济损失[5]。目前，对烟蓟马尚缺乏有效的控制方法和防治技术，生产上主要依赖化学防治，但长期使用化学农药导致烟蓟马对阿维菌素等多种杀虫剂产生抗药性，使防治变得愈发困难，生态环境也受到影响[6]。利用昆虫的趋光特性诱控害虫具有成本低、操作简单、对环境友好等优点。然而，不同种类昆虫复眼对不同波长光的敏感度不同[7-8]，而目前商品化的诱虫灯及色板的波谱范围宽泛、光色标准和量值不统一，不仅弱化诱控效果，对天敌昆虫等也造成误伤[9-10]。

蓟马类害虫是典型的小型“好色”昆虫[5]，特别适合进行颜色诱控。近些年，市面上最常见的黄、蓝色诱虫板被广泛应用到烟草和蔬菜等作物上烟蓟马的防治[11-14]。然而，烟蓟马究竟更偏好哪种颜色一直存在争议，尚无定论。甚至，不同学者得出的结论彼此冲突，加之有些试验所选的颜色标准和量值不可知，给应用该类技术防控烟蓟马带来了很大的困惑和阻碍。如KIRK[15]报道白色诱虫板对烟蓟马的诱集量是黄色和蓝色诱虫板的2倍，然而DEMIREL等[16]报道黄色诱虫板对烟蓟马的吸引力显著高于蓝色和白色诱虫板。LU[17]报道在温室条件下，烟蓟马对蓝色及淡蓝色诱虫板的趋性明显高于黄色和白色诱虫板。以上研究多在室外开放环境条件下开展，不同的光环境可能会对试验结果产生较大干扰和影响。因此，为找出该虫的敏感光谱及光强，统一其最佳诱集颜色标准和量值，在尽可能消除外界干扰因素的前提下开展烟蓟马的趋光行为研究十分必要。对于烟蓟马趋光性方面的研究，国内仅见米娜等[18]探究了其趋光规律及不同波长诱虫板田间诱捕效果，国外仅见MAKABE等[19]采用电生理技术测定了其复眼的光谱敏感性。

鉴于此，本研究利用自制的昆虫趋光行为测试装置，测试烟蓟马成虫对全光谱自然光及不同单色光和光强的趋性反应，找出该虫的敏感光谱和光强范围，以期为研发特异性强且绿色高效的烟蓟马物理诱控技术提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试的烟蓟马成虫采自云南省玉溪市红塔区春和镇马桥村委会韭菜地(24°22′51.09″ N,102°31′32.78″ E)，在温度为(20.0±2.0)℃、相对湿度为(60±5)%的室内饲养以供测试。

1.2 测试装置

在参考CHEN等[20]趋光行为测试装置的基础上，改进并自制了烟蓟马趋光行为测试装置。该装置由光源区(卤素光源、光路、干涉滤光片)、连接区(硅橡胶接口)和测试区(测试套管、暗室)组成，如图1所示。

1.2.1 光源区 光源：所选光源为卤素灯杯(厂家：OSRAM；型号：MR16；功率：50 W；辐射光谱：300～2 500 nm)。光路：由1根钢管构成(图1中C部分，规格为长×外径×内径=30.0 cm×6.0 cm×5.0 cm)，光路左端与硅橡胶接口(图1中右下黑色部分)相接，右端与光源相接。干涉滤光片：单色光通过干涉滤光片获得，共选用了15种相同规格不同波长的干涉滤光片(厂家：汇博光学；规格：镜片直径×保护套直径×厚度= 1.0 cm×1.5 cm×0.5 cm)，其波长分别为340、380、414、450、492、504、510、538、549、568、577、589、601、628、649 nm。通过调节滑动变阻器(厂家：上海灵欧电阻器有限公司；型号：BX7-11)获得所需光强。

A：暗室/试虫释放区；-B和+B：测试区；C：光路；D：光源

1.2.2 连接区 连接区由打磨成型中间钻通的硅橡胶塞(规格参数详见图1)构成，其左端可放置滤光片，右端可连通光路。

1.2.3 测试区 测试区由测试套管(图1中-B和+B部分)和暗室(图1中A部分)构成。测试套管由2根不透光的PP-R外套管(规格：长度×外径×内径=60.0 cm×4.0 cm×3.0 cm)和透明的有机玻璃内衬管(规格：长度×外径×内径=60.0 cm×3.0 cm×2.5 cm)构成，内衬管外壁刻上60.0 cm的标准长度量度，用于测量试虫的趋光位移。暗室(图1中A部分)由1根不透光的PP-R外套管(规格：长度×外径×内径=10.0 cm×4.0 cm×3.0 cm)和透明的有机玻璃内衬管(规格：长度×外径×内径=20.0 cm×3.0 cm×2.5 cm)构成，其功能是作为测试前试虫的暗适应活动区及测试开始时试虫的释放区。

1.3 试验方法

1.3.1 烟蓟马对不同单色光的行为反应测试 烟蓟马对不同单色光的趋光行为反应试验采用以上装置(图1)进行。该测试包括全黑暗对照处理(CK)、全光谱自然光处理(WL)及15种不同波长单色光处理，共17个处理。整个测试过程中室内温度恒定在(20.0±1.0)℃，相对湿度保持在(60.0±5.0)%。

全黑暗对照处理：该测试不涉及光源区(图1中C、D部分)，只涉及-B、A和+B部分，测试套管两端的开口处均用黑色不透光的硅橡胶塞封堵，目的是检查烟蓟马在无光环境下的爬行情况，作为全黑暗对照处理。

全光谱自然光处理：该测试采用以上完整的测试装置(图1)进行，左端(-B)的开口处用黑色不透光的硅橡胶塞封堵，右端(+B)使卤素灯杯产生的全光谱自然光直接通过硅橡胶塞中心孔进入测试区，目的是检查烟蓟马是否具有趋光性。

不同波长单色光处理：该测试采用以上完整的测试装置(图1)进行，左端(-B)的开口处用黑色不透光的硅橡胶塞封堵，右端(+B)通过在硅橡胶接口处放置不同波长干涉滤光片获得不同的单色光，目的是测试烟蓟马对不同单色光的趋光行为反应。测试过程：首先，将试虫置于暗室(图1 A部分)，迅速用黑色硅橡胶塞封堵暗室的两端，防止试虫逃离。然后，用黑色遮光布包裹暗室，防止光线进入暗室。待置于暗室的试虫经过1 h暗适应后，揭掉遮光布，去掉暗室(A)两侧的硅橡胶塞，迅速将暗室与测试套管-B和+B部分相连，且在外套管接口处包裹遮光布，防止连接处漏光。测试光强恒定为10 lx，测试时间为5 min。5 min后，迅速抽出内衬管，记录烟蓟马的位移。每次测试完之后用75%乙醇擦拭管壁，并用纯净水清洗，然后用吹风机吹干后再进行下一次测试。测试过的烟蓟马不再重复使用。

全黑暗对照处理、全光谱自然光处理及15种不同波长单色光处理均分别测试10头试虫，每次测试1头试虫，重复10次。计算每个处理的趋向率。趋向率=有效趋光反应的虫数/试虫数。

1.3.2 烟蓟马对不同光强的行为反应测试 烟蓟马成虫对不同光强的趋光行为反应试验采用相同的测试装置(图1)、测试方法和环境条件。选择1.3.1中趋光性较强的2个单色光作为光强行为反应试验的测试光源。每个测试光源分别设6个光强梯度，均为1、10、50、100、150、200 lx。2个测试光源6个光强梯度，共计12个处理。每次测试1头成虫，各10次重复。测试时长为5 min。测试过的烟蓟马不再重复使用。

1.4 数据分析

采用SPSS 19.0软件对数据进行统计分析。分别进行烟蓟马成虫在不同单色光和不同光强处理下的趋向位移单因素方差分析(ANOVA)及比较其显著性差异(LSD)。根据统计结果，按照CIF 1931色度图上的颜色区域[21]，分析烟蓟马成虫对不同单色光的趋性。

2 结果与分析

2.1 烟蓟马对不同单色光的行为反应

全光谱自然光处理、不同波长单色光处理及全黑暗对照处理下的烟蓟马趋向位移存在显著差异(ANOVA:F16,153=2.764,P=0.001。图2、3)。全光谱处理及15种单色光处理下的成虫趋向位移均大于全黑暗对照处理。全黑暗对照中所有试虫停留在释放区没有作出移动反应，全光谱测试中成虫的趋向率达70.0%，趋向位移为28.3 cm，其趋向位移与全黑暗对照之间存在显著差异(LSD:F=6.767,P=0.018。图2、3)。

不同小写字母表示不同处理间存在显著差异(P<0.05)。下同

图3 WL、CK和不同单色光刺激下烟蓟马的趋向率

在测试的15种单色光中，510 nm的蓝绿光(趋向率：80.0%；趋向位移：35.8 cm)及450 nm的蓝光(趋向率：80.0%；趋向位移：29.8 cm)对烟蓟马成虫的吸引力较强，从趋向位移大小来看，其余依次是绿光(538 nm)>紫光(414 nm)>红光(601 nm)>蓝光(492 nm)>紫外光(380 nm)>紫外光(340 nm)>红光(628 nm)>蓝绿光(504 nm)>绿光(549 nm)>黄绿光(568 nm)>黄光(577 nm)>黄光(589 nm)>红光(649 nm)。成虫对蓝绿光(510 nm)的趋向位移显著大于对全黑暗处理及蓝绿光(504 nm)、绿光(549 nm)、黄绿光(568 nm)、黄光(577、589 nm)和红光(628、649 nm)7种单色光的趋向位移(LSD:F8,81=3.648,P=0.001，图2)。成虫对蓝绿光(504 nm)、绿光(549、568 nm)、黄光(577、589 nm)和红光(628、649 nm)的趋向位移与全黑暗对照处理之间无显著性差异(LSD:F7,72=1.309,P=0.259。图2)。整体来看，成虫的敏感光谱主要集中在紫外(340—380 nm)—蓝紫(414—492 nm)—蓝绿(510 nm)短波区，对绿—黄—红(549—649 nm)长波区不敏感。

2.2 烟蓟马对不同光强的行为反应

2.2.1 对蓝光(450 nm)不同光强的趋向反应 蓝光(450 nm)不同光强刺激下的成虫趋向位移存在显著性差异(ANOVA:F5,54=7.729,P=0.000。图4)，其趋光反应具体表现为100 lx>150 lx>200 lx>10 lx>50 lx>1 1x。100 lx光强刺激下的成虫的趋向位移(39.6 cm)显著大于1、50 lx光强刺激下的趋向位移(LSD:F2,27=16.180,P=0.000。图4A)。趋向率(图4B)亦表明，100、150、200 lx的光强刺激能引起烟蓟马较强的趋光反应，烟蓟马对1、10、50 lx的光强刺激较不敏感。

图4 不同蓝光(450 nm)光强烟蓟马的趋向位移(A)和趋向率(B)

2.2.2 对蓝绿光(510 nm)不同光强的趋向反应 蓝绿光(510 nm)不同光强刺激下的成虫趋向位移存在显著性差异(ANOVA:F5,54=2.446,P=0.045。图5)，其趋向位移具体表现为200 lx>10 lx>100 lx>150 lx>50 lx>1 lx。200 lx光强刺激下的成虫的趋向位移(38.9 cm。图5A)显著大于1、50 lx光强刺激下的趋向位移(LSD:F2,27=4.666,P=0.018)。趋向率(图5B)也表明，10、100、150、 200 lx的光强刺激能引起烟蓟马较强的趋光反应，烟蓟马对1、50 lx的光强刺激较不敏感。

图5 蓝绿光(510 nm)不同光强烟蓟马的趋向位移(A)和趋向率(B)

3 结论与讨论

烟蓟马对自然光和不同波长单色光均表现出了正趋光性，无避光反应。光波长和光强度是影响烟蓟马成虫趋光性的主要因子。本研究结果表明，510 nm的蓝绿光对烟蓟马的吸引力最强，450 nm的蓝光次之，二者趋向率均高达80%,这与米娜等[18]室内测定发现烟蓟马对450 nm的蓝光有很强趋性的结论基本一致。MAKABE等[19]对烟蓟马的复眼进行了电生理敏感光谱测定，结果显示其复眼对362 nm的紫外光和532 nm的绿光最敏感，这与本研究的结果不一致。需要指出的是，昆虫复眼电生理测定的结果只能表明昆虫的视觉器官对某光谱区具有特定的生理反应，但并不能说明这些敏感光谱对昆虫就一定具有吸引力，这是因为复眼电生理测定采用胞内(外)电位的方法，光信号未经神经输出，不能清楚地说明昆虫的感光生理机制。显然，趋光行为测定的方法更能直观反映昆虫对光、色的敏感趋性。同一光色的不同光强刺激可引发昆虫不同的光行为。活动能力较强的昆虫其复眼对光强有较强的自我调节能力，通常在行为上表现为比较耐光，其行为随着光照强度的变化而变化[22]。本研究发现，在450 nm的蓝光和510 nm的蓝绿光刺激下，即使在光线极弱的情况下(光照强度仅为1 lx)，烟蓟马仍能明显感受到光线刺激，并作出行为反应，随着光照强度不断增加，其趋光性整体呈波状增强，充分说明烟蓟马复眼对光具有很强的自我调节能力，这种自我调节能力显然有利于烟蓟马在不同的光照环境和作物上生存和繁衍。

颜色和光在本质上是相同的，物质的颜色是由该物质所反射的光波决定的。昆虫的趋色性在本质上讲也是一种趋光性。目前，对烟蓟马具有较强吸引力的精确颜色及波长尚未定论。KIRK[15]发现白色诱虫板对烟蓟马的诱集量是黄色和蓝色诱虫板诱集量的2倍；DEMIREL等[16]报道，黄色诱虫板对烟蓟马有明显的吸引力，且蓝色和白色诱虫板对烟蓟马的吸引力无显著差异；GHAREKHANI等[13]发现黄色和蓝色诱虫板均对烟蓟马有很强的吸引力，且两者之间无差异；LU[17]报道在温室条件下，烟蓟马对蓝色以及淡蓝色诱虫板的趋性高于黄色和白色诱虫板；付文等[10]发现烟田中蓝色诱虫板对烟蓟马的诱集量显著高于黄色诱虫板；米娜等[18]报道在温室和露地条件下，450 nm的蓝色诱虫板对烟蓟马具有最强的吸引力，显著高于560～590 nm的黄色诱虫板，这与本研究室内光谱趋性测定的结果一致。本研究结果表明，烟蓟马除了对450 nm的蓝光和510 nm的蓝绿光表现出很强的趋性以外，也对全光谱自然光表现出了较强趋性，其趋向率高达70.0%，与全黑暗处理存在显著差异，这可以解释为何烟蓟马对白色诱虫板具有较强趋性[15]。烟蓟马对450 nm的蓝光和510 nm的蓝绿光具有很强趋性，为了达到对烟蓟马更好的诱控效果，建议在防治中可同时采用450 nm的蓝色诱虫板和510 nm的蓝绿色诱虫板对烟蓟马进行物理诱控。本研究明确了烟蓟马的敏感光谱及光强度对趋光行为的影响，为研发特异性强的诱虫板以及光源诱捕器高效防治烟蓟马提供理论支持。