杜鹃花叶片物理性状对杜鹃冠网蝽取食偏好性的影响

段宇杰，何 香，何恒果*，刘 维

(1. 西华师范大学生命科学学院, 四川 南充 637009; 2. 泸州市公园建设服务中心，四川 泸州 646000; 3. 南京林业大学风景园林学院，江苏 南京 210037)

【研究意义】杜鹃花，又名山踯躅、映山红等，杜鹃花科(Ericaceae)杜鹃花属(Rhododendron) 的植物统称，其色泽艳丽，姿态优美，应用观赏价值极高，不仅可用作绿篱、花境等常规园林绿化形式，还可作专类园和主题花展的布置[1-3]。杜鹃冠网蝽(StephanitispyriodesScott)属半翅目(Hemiptera)网蝽科(Tingidae)冠网蝽属(Stephanitis)，是危害杜鹃花最主要的害虫，以成虫和若虫在叶背面刺吸危害，使叶背面呈现锈黄色、叶正面出现白色斑点，严重时使寄主植物叶片提前脱落，降低其观赏价值[3-5]。随着生态文明和花园城市的建设，杜鹃花用得越来越广泛，这使得杜鹃冠网蝽发生也越发严重。因此，制定科学合理的杜鹃冠网蝽防治策略势在必行。【前人研究进展】由于植食性昆虫的生长发育和繁殖受寄主植物种类或品种的影响[6-8]，因此，植食性昆虫对寄主植物存在选择偏好性[9]。有研究表明，寄主植物的叶片物理性状可直接影响植食性昆虫的取食选择[10]；叶片的形状、颜色等物理性状决定植食性昆虫的取食[11]。如麦蚜取食喜好与小麦叶片颜色、蜡质层、叶面积、叶片茸毛有一定的相关性[10,12-14]；烟粉虱对辣椒品种的选择与辣椒叶片茸毛密度、维管束埋深、叶片颜色直接相关[15]；不同品种不同时期的棉花叶片颜色、蜡质含量以及叶厚度可影响绿盲蝽的取食选择[16-17]。【本研究切入点】经初步调查发现，杜鹃冠网蝽在不同品种杜鹃花上的危害差异显著，因此，确定杜鹃冠网蝽的取食偏好性及其影响因素(包括物理因素)对于制定科学合理的杜鹃冠网蝽防治策略意义重大。但到目前为止，有关这些方面的研究还未见报道。【拟解决的关键问题】本文选择园林上常见的8种杜鹃花栽培品种，分别为“荒狮子”、“杨贵妃”、“红珊瑚”、“湘晚”、“红月”、“大红袍”、“紫蝴蝶”、“红宝石”，研究杜鹃冠网蝽对这8种不同品种杜鹃花的取食偏好性，测定这些品种杜鹃花叶片的物理性状，分析杜鹃冠网蝽取食选择与杜鹃花叶片物理性状的相关性，为杜鹃冠网蝽的综合治理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试杜鹃：选取园林上常用的8个杜鹃花品种，分别为“荒狮子”、“杨贵妃”、“红珊瑚”、“湘晚”、“红月”、“大红袍”、“紫蝴蝶”、“红宝石”，在相同环境下栽培备用。

供试虫源：杜鹃冠网蝽从西华师范大学校园内杜鹃花叶片上收集，成虫接种到春鹃(品种“琉球红”)上，人工气候箱内[光周期14L:10D，温度(26±0.5) ℃，RH 70 %～75 %]培养3代后备用。

1.2 试验方法

1.2.1 杜鹃冠网蝽取食偏好性的确定 参照何香[3]的方法。把杜鹃花不同品种枝叶(枝叶长约12 cm，插在湿润小花泥上保湿)等距离放置在一个大圆盘(半径约为50 cm)8个方向，然后将提前饥饿6 h的120头杜鹃冠网蝽成虫放置于圆盘中心位置任其自由取食，放虫12 h后记录每个品种杜鹃花上的虫数，此后每隔12 h记录1次，一直持续至虫口数趋于稳定。变换品种方位进行5次实验(每个方位3次以上)。

1.2.2 杜鹃花叶片物理性状测定 每个杜鹃花品种随机选取10株，根据杜鹃冠网蝽的趋嗜行为，从东南西北4个方向各选择一根枝条上的中上部位(通过观察新叶下的老叶是杜鹃冠网蝽数量较多的部位)老叶片，测定其物理性状。所有测定实验重复5次。

叶片形状、叶正背面茸毛密度及维管束埋深的测定：参照何香[3]的方法。分别取不同品种杜鹃花叶片各10片，采用叶面积测定仪测量叶面积(cm2)及叶长宽比；用叶厚仪测量叶片的厚度(mm)；体视显微镜下观察叶正背面茸毛密度；横切叶片主脉中部，用显微量尺测量主脉维管束的埋深(mm)。

蜡质含量的测定：参照何香[3]的方法。用氯仿进行萃取，2次称重之差为蜡质重量，单位为mg·g-1。

叶色测定：叶片颜色主要由叶绿素含量决定，叶绿素含量测定参照何香[3]的方法。用丙酮液在黑暗处提取，取上清液分别在663和645 nm波长下测定光密度。再根据叶绿素的计算公式计算(叶绿素含量(mg·g-1) = (20.2OD645+ 8.02OD663) ×V/(1000 ×W) )，式中，OD645、OD663为相应波长下的光密度值，V为提取液的体积(mL)，W为叶片鲜重(g)。

图1 杜鹃冠网蝽的取食偏好性Fig.1 The feeding selection of S. pyrioides

1.3 数据分析

用SPSS 24.0进行数据分析。不同品种间的差异采用Duncan氏新复极差法进行显著性检验，所测叶片物理指标与杜鹃冠网蝽取食选择初期和后期虫口数分别进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 杜鹃冠网蝽对不同品种杜鹃花的取食偏好度

杜鹃冠网蝽对不同品种杜鹃花的取食选择存在显著性差异(P< 0.05)，在自由取食选择初期(12 h)，观察到杜鹃冠网蝽对“荒狮子”、“大红袍”的选择性较强，而对“红宝石”、“紫蝴蝶”的选择性较小，其顺序依次是：“荒狮子” > “大红袍” > “紫蝴蝶” > “红珊瑚” > “湘晚” > “杨贵妃” > “红月” > “红宝石”(图1)。而后杜鹃冠网蝽继续对寄主进行选择，至48 h，虫口数开始趋于稳定， 至72 h虫口数由多到少顺序为：“荒狮子” > “湘晚” > “红宝石” > “大红袍” > “紫蝴蝶” > “红月” > “红珊瑚” > “杨贵妃”(图1)。

2.2 不同品种杜鹃花叶片物理性状比较

2.2.1 不同品种杜鹃花叶片形状、叶色的比较 荒狮子”、“杨贵妃”、“红珊瑚”、“湘晚”、“红月”、“大红袍”、“紫蝴蝶”、“红宝石”8种不同品种杜鹃花叶片形状存在显著性差异(P< 0.05，表1)。其中，“湘晚”和“紫蝴蝶”的叶面积最大，为9.892 cm2；其次是“紫蝴蝶”，面积为6.116 cm2；而叶面积相对较小的是“红珊瑚”和“红月”，分别为1.408、1.477 cm2。叶厚度最厚的品种是“湘晚”，为0.400 mm；其次是“紫蝴蝶”，为0.392 mm；叶厚相对较小的品种是“大红袍”和“杨贵妃”，分别为0.192、0.199 mm。叶长宽比较大的是“湘晚”和“紫蝴蝶”，分别为2.852、2.824倍；叶长宽比相对较小的是“大红袍”和“红宝石”，分别为1.656、1.732倍。8个品种杜鹃花叶面积、叶厚度、叶长宽比的大小顺序分别为：“湘晚” > “紫蝴蝶” > “红宝石” > “荒狮子” > “大红袍” > “杨贵妃” > “红月” > “红珊瑚”；“湘晚” > “紫蝴蝶” > “红宝石” > “红珊瑚” > “荒狮子”> “红月” > “杨贵妃” > “大红袍”；“湘晚” > “紫蝴蝶” > “荒狮子” > “红月” > “杨贵妃” > “红珊瑚” > “红宝石” > “大红袍”。

荒狮子”、“杨贵妃”、“红珊瑚”、“湘晚”、“红月”、“大红袍”、“紫蝴蝶”、“红宝石”8种不同品种杜鹃花叶绿素含量也存在显著性差异(P< 0.05)，说明不同品种叶片颜色深浅差异大。其中，“红宝石”叶绿素含量最高，为1.186 mg·g-1；其次是“荒狮子”，为0.843 mg·g-1；含量相对较低的是“红珊瑚”和“紫蝴蝶”，分别为0.417、0.418 mg·g-1；8个品种大小顺序为：“红宝石” > “荒狮子” > “红月” > “湘晚”> “杨贵妃” > “大红袍” > “紫蝴蝶” > “红珊瑚”(表1)。

2.2.2 不同品种杜鹃花叶片茸毛密度、蜡质含量和维管束埋深的比较 荒狮子”、“杨贵妃”、“红珊瑚”、“湘晚”、“红月”、“大红袍”、“紫蝴蝶”、“红宝石”8种不同品种杜鹃花叶片茸毛密度、蜡质含量和维管束埋深均存在显著性差异(P< 0.05，表2)。其中，叶片正面茸毛密度最高的是“紫蝴蝶”和“红月”，分别为2.730、2.606 根·mm-2；最低的是“红宝石”和“湘晚”，分别为1.470、1.351 根·mm-2，8个品种大小顺序为“紫蝴蝶” > “红月” > “杨贵妃” > “大红袍” > “荒狮子” > “红珊瑚” > “红宝石” > “湘晚”(表2)。叶片背面茸毛数最多的是“紫蝴蝶”，为2.382 根·mm-2；最少的是“红月”，为0.390 根·mm-2；8个品种大小顺序为“紫蝴蝶” >“大红袍” > “湘晚” > “荒狮子” > “红宝石” > “杨贵妃” > “红珊瑚” > “红月”(表2)。蜡质含量最高的是“紫蝴蝶”，为16.92 mg·g-1；含量相对较低的是“荒狮子”和“红宝石”，分别为4.350、5.575 mg·g-1；8个品种大小顺序为“紫蝴蝶” > “湘晚” > “红月” > “红珊瑚” > “杨贵妃” >“大红袍” > “红宝石” > “荒狮子”(表2)。维管束埋深最深的是“湘晚”，为0.774 mm；其次是“紫蝴蝶”，为0.710 mm；“杨贵妃”的维管束埋深最浅，为0.341 mm；8个品种大小顺序为“湘晚” > “紫蝴蝶” > “红宝石” > “大红袍” > “红月” > “荒狮子” > “红珊瑚” > “杨贵妃”(表2)。

表1 不同品种杜鹃花叶片形状、叶色的比较

表2 不同品种杜鹃花叶片茸毛密度、蜡质含量和维管束埋深的比较

2.3 杜鹃花物理性状与杜鹃冠网蝽取食偏好性的相关性分析

将不同品种杜鹃花叶片8个物理性状与杜鹃冠网蝽的取食选择进行相关性分析(表3)。杜鹃冠网蝽取食选择初期与杜鹃花叶形、叶色、叶片维管束埋深、叶正面茸毛密度和蜡质含量等物理性状无显著相关性，仅与叶背茸毛密度呈一定正相关性，其回归方程为y= 9.809x+ 6.231，相关系数R为0.549，P< 0.001(表3)。在取食选择后期(72 h)，其虫口数与叶片长宽比、蜡质含量、叶正面茸毛密度无显著相关性，与叶面积、叶厚、叶绿素含量、维管束埋深、叶片背面茸毛密度成显著正相关(其回归方程分别为y= 2.015x+ 6.379，R= 0.648，P< 0.001；y= 0.519x-0.204，R= 0.486，P=0.001；y= 16.814x+ 2.536，R= 0.507，P= 0.002)；y= 32.956x-2.863，R= 0.589，P< 0.001)；y= 9.809x+ 6.347，R= 0.506，P= 0.001)(表3)。

为了得知取食选择后期杜鹃冠网蝽取食选择受杜鹃花叶片物理性状影响的大小，将取食选择基本稳定后的虫口数(Y)与杜鹃花叶片有相关性的5个物理性状(包括叶厚度(X1)、叶片面积(X2)、维管束埋深(X3)、叶背面茸毛密度(X4)以及叶绿素含量

表3 杜鹃花叶片物理性状与杜鹃冠网蝽取食偏好性的相关性分析

(X5))进行多元逐步回归。得到回归方程为：

Y=-10.465 + 8.643X4+ 20.114X5+0.828X2(R2= 0.702，P< 0.001)

通径系数分别为P叶背面茸毛密度→Y= 0.501，P叶绿素含量→Y= 0.610，P叶片面积→Y= 0.251。

结果表明，在叶片的这些物理性状中，杜鹃冠网蝽后期取食偏好性受杜鹃花叶片厚度、叶片维管束埋深的影响相对较小，进行多元回归被系统略去；叶片面积对杜鹃冠网蝽的后期取食有正向影响，但是影响较小；而受杜鹃花叶片叶绿素含量、叶背面茸毛密度的影响较大，其中叶绿素含量带来的影响最大。因此，杜鹃花叶色深浅(叶绿素含量)和叶背面茸毛密度是杜鹃花抗虫品种选育的重要考虑因素。

3 讨 论

植物叶片形态是植食性昆虫取食的第一道屏障[18]。本研究结果表明杜鹃花叶片面积、叶厚度、叶长宽比对杜鹃冠网蝽取食选择初期无显著影响，但叶厚度与叶面积对杜鹃冠网蝽后期取食选择有一定影响。有研究表明，日蛾喜好在甸杜大叶片上产卵[19]，西花蓟马在较厚的葡萄叶片上更多[20]，这与本研究结果相似。

本研究结果发现，杜鹃冠网蝽在取食选择初期(12 h)与寄主叶片叶绿素含量无明显相关性，但在取食选择后期(48～72 h)逐渐向叶绿素含量较高的品种转移。杜鹃冠网蝽取食选择后期，在杜鹃花叶片若干物理因子中，叶绿素含量对其寄主选择影响最大。叶绿素含量决定了叶片颜色，植食性昆虫对寄主植物叶片颜色深浅不同表现出不同的趋性[21]，杜鹃冠网蝽在取食初期饥饿状态下饥不择食，对颜色并不表现出明显的趋性，在后期随着饥饿感消失，则偏向叶色更深的品种，这与其喜好在颜色较深的老叶上而非叶色较浅的新叶上取食相符合。有人研究发现寄主植物叶色越浓绿对美洲斑潜蝇的吸引越大[22]，这个结果与本研究结果相似。

植物体表的蜡质层是植物体与外界的第一道屏障[23]，在一定程度上能够抑制植食性昆虫的取食行为[24]。但本实验发现，杜鹃冠网蝽的取食选择与杜鹃花叶片蜡质含量无明显相关性，这与前人的一些研究结果不同，其不同可能与昆虫种类有关。

实验中观察到杜鹃冠网蝽常集中于叶片背面主脉周围，这与其在取食后期更喜欢维管束埋深较深的品种相符合，这也与悬铃木方翅网蝽喜好在叶背面的叶脉交叉处或叶脉的两侧产卵[25]相似。何菁等[15]指出，烟粉虱在发现寄主植物(不同品种辣椒)后还会进一步对寄主品种进行选择，可能有利于若虫成活的叶片维管束埋深是其进一步选择的最重要依据。本研究所选杜鹃冠网蝽成虫多为产卵盛期的雌虫，其取食选择后期更偏好维管束埋深更深的寄主可能也与烟粉虱对辣椒品种选择有相似的原因。但也有研究发现黄瓜蚜虫的抗虫性与叶片维管束埋深呈显著正相关[26]，这个结果与本研究结果不同。

植物叶片表面的茸毛在一定程度上影响植食性昆虫的取食行为[10,14,16]。本研究发现，杜鹃冠网蝽在取食选择初期(12 h)和取食选择后期(48～72 h)叶背茸毛密度与成虫量均呈显著正相关关系。分析原因可能是经过饥饿处理的杜鹃冠网蝽，在饥饿状态下，更偏向于快速找到食物并快速附着于其上进行取食，杜鹃花叶背面茸毛越多越利于杜鹃冠网蝽快速附着进而快速取食。在取食选择后期(48～72 h)，杜鹃冠网蝽依旧选择茸毛较多的叶片背面，其原因可能是叶片背面更安全，茸毛多利于附着。在自然状态下观察杜鹃冠网蝽，也不难发现杜鹃冠网蝽大多数都是聚集在叶片背面。但有研究发现西花蓟马[20]、南美斑潜蝇[27]的取食选择与寄主叶茸毛密度无显著相关性。这些结果的不同可能与昆虫的种类、寄主差异等因素有关。

4 结 论

杜鹃冠网蝽对8种不同品种杜鹃花的取食偏好性不同；在取食选择初期，其取食偏好性仅与杜鹃花叶背面茸毛密度成显著正相关 (P<0.05)，与其他物理性状无显著相关性；在取食选择后期，其取食偏好性与杜鹃花叶叶绿素含量、背面茸毛密度、叶面积成显著正相关(P<0.05)，与叶片蜡质含量、叶长宽比、叶厚度、维管束埋深和叶正面茸毛密度无显著相关性。总体来看，杜鹃花叶片背面茸毛密度对杜鹃冠网蝽初期和后期的取食选择均有影响，而叶绿素含量对其后期的取食选择影响最大。因此，就杜鹃花抗虫(杜鹃冠网蝽)的品种利用和选育上，要充分考虑其主要的物理影响因子——叶色(叶绿素含量)和叶片背面茸毛密度。