3种绿肥对黏虫营养生理的影响

吴菲菲 张蕾 程云霞

摘要 为探索绿肥推广种植对黏虫暴发可能带来的风险，本研究测定了黏虫对绿肥的营养利用情况及绿肥中营养物质和次生物质对黏虫取食量的影响。分别测定了黏虫对紫云英Astragalus sinicus L.、毛叶苕子Vicia villosa Roth、箭筈豌豆V.sativa L.等3种绿肥的营养利用情况，并用玉米Zea mays L.作为对照，对这4种植物的相关营养物质和次生物质含量进行了分析。研究结果表明：4种植物对黏虫幼虫的取食、食物利用、食物转化、消化以及幼虫的生长速度等有不同的影响。取食绿肥的5龄幼虫相对生长率、相对取食率、食物利用率和食物转化率明显低于取食玉米的试虫，近似消化率则高于取食玉米的试虫。取食植物中总蛋白含量与幼虫相对取食量呈显著负相关（r=-0.988，P=0.012），次生物质类黄酮、单宁、总皂苷、总酚含量与幼虫的取食量无相关性（P>0.05）。紫云英、毛叶苕子和箭筈豌豆对黏虫幼虫的营养效应存在显著差异，但它们均不利于黏虫幼虫的生长发育，其成为黏虫潜在寄主的可能性较低，这些绿肥的推广种植应不会导致黏虫的暴发。

关键词 绿肥; 黏虫; 营养利用; 潜在寄主; 次生物质

中图分类号： S 435.5

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2019495

Abstract The potential impacts of extensive utilization of green manures on the outbreak risk of Mythimna separata were investigated. The feeding amount and nutritional utilization of M.separata on three green manures， Astragalus sinicus L.， Vicia villosa Roth， and V.sativa L.， and its effects on the secondary metabolites were determined using Zea mays L. as the control in this study; meanwhile， the composition of nutrition and secondary metabolites in four plants were analyzed. The results showed that the four plants had different effects on the feeding， food utilization， food conversion， digestibility and larval growth of M.separata. The relative growth rate， relative feeding rate， food utilization rate， and food conversion rate of the 5th-instar larvae fed on green manures were significantly lower than those on corn. However， the approximate digestibility was higher than that on the control. The total protein content in tested plants was significantly negatively correlated with the relative feeding rate of larvae （r=-0.988， P=0.012）. There was no significant correlation between the content of secondary metabolites （flavonoids， tannins， total saponins， and total phenols） and the feeding amount of M.separata larvae （P>0.05）. There were significant differences between the nutritional effects of A.sinicus， V.villosa and V.sativa on M.separata larvae. Moreover， these three green manures imposed adverse effects on the growth and development of M.separata larvae. Therefore， the potential possibility of these green manures as natural hosts of this pest is low. The extensive utilization of these green manures might not contribute to the outbreak of M.separata.

Key words green manure; Mythimna separata; nutritional utilization; potential host; secondary substances

黏蟲Mythimna separata（Walker）属鳞翅目Lepidoptera夜蛾科Noctuidae，是暴发性迁飞害虫，为世界性的禾本科作物主要害虫，幼虫食性广，可取食粮食、绿肥等多种作物[1-2]，严重发生时不仅能够吃光植株叶片，还可取食禾本科作物的穗部，给粮食安全生产带来严重威胁[3]。随着各地耕作制度、气候条件变化以及黏虫自身适应性等因素的影响，黏虫的发生为害也出现了新的特点和趋势[4]。因此，研究黏虫在不同寄主植物上的取食行为有助于更好地防止其发生。

20世纪90年代以来，由于化肥、农药等大量使用，使土壤中有机质减少，土壤的保肥、保水能力下降，造成了环境污染[5]，为了提升土壤有机质含量，提高土壤肥力，发展绿色生态农业变得尤为重要，绿肥作为生态农业的重要组成部分，是我国传统农业的精华[6]。绿肥不仅是改良土壤环境、提高土壤养分和增加作物产量与品质的有效途径，同时也是家畜的优质饲料[6]。绿肥产业对于保障和促进我国农牧业可持续发展意义重大[7]。但我国绿肥产业的健康发展受到病虫害的严重限制，特别是在未来绿肥的推广种植过程中，是否会带来主要迁飞性害虫黏虫大暴发的风险，且绿肥作为桥梁植物是否会影响其他作物害虫的发生亟待研究。

最近几年由于我国对农业种植结构进行调整，政策向绿色农业倾斜，绿肥的栽培面积不断扩大。为了探讨绿肥推广种植后对黏虫暴发风险的影响，宋琳琳等前期在实验室构建了3种绿肥饲喂的黏虫种群生命表，结果表明，取食紫云英Astragalus sinicus L.、长柔毛野豌豆Vicia villosa Roth（又称毛叶苕子）和救荒野豌豆V.sativa L.（又称箭筈豌豆）3种绿肥作物不利于黏虫的生长发育（待发表）。为进一步探究其对黏虫产生不利影响的原因，本研究从营养生理的角度对其进行了分析。植食性昆虫需要从寄主植物上摄取其生长发育所必需的营养物质，包括蛋白质、氨基酸、维生素、核苷酸、碳水化合物、矿物质和甾醇等。不同的寄主植物所含的营养物质不同，植食性昆虫幼虫期取食的物质对其生长发育繁殖影响重大。虽然研究发现植物一般都具有昆虫所需要的营养成分，但不同植物种类所含营养的质和量有很大的区别，这些区别足以影响到昆虫的生长发育[8]。本研究以紫云英、毛叶苕子和箭筈豌豆3种绿肥为供试植物，玉米为对照，通过对黏虫多个营养指标的测定，并分析了绿肥植物中营养物质和次生物质的含量与黏虫取食量之间的相关性，从不同角度评价绿肥是否会成为黏虫的适宜寄主，明确了黏虫对不同绿肥的利用情况，从而为进一步探明绿肥与黏虫之间的互作关系提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试植物：箭筈豌豆、毛叶苕子和紫云英种子均由河南省信阳市农业科学院提供，紫云英种子选用‘信紫一号品种，毛叶苕子选用‘徐苕3号品种，箭筈豌豆选用‘苏箭3号品种。将不同寄主种子催芽后用营养土在室内种植于长方形花盆（高10 cm，长30 cm，宽15 cm）。试验所用为生长2周，高约30～40 cm的新鲜绿肥植株，种植过程中用有极细空隙且透光的罩子（40 cm×40 cm×60 cm）防止其他害虫为害，试验前剪取植株地上部分以保证供试植物的新鲜度。

供试昆虫：虫源为广西南宁田间采集的越冬代黏虫成虫，在实验室继代饲养。幼虫在9 cm×13 cm的玻璃瓶中以每瓶10头的密度饲养，每天更换饲喂新鲜的玉米苗（30～50 cm高），待幼虫出现身体脱水皱缩时，在瓶内加入适量的过25目筛、含水量为10%～15%的沙土供其化蛹。成虫羽化后，将雌雄成虫配对，置于直径9 cm、高20 cm的塑料透明养虫罩中，并放入产卵纸，每日饲喂5%蜂蜜水补充营养。饲养温度为（23±1）℃，光周期L∥D=14 h∥10 h，湿度为70%～80%。选取同一批孵化且发育一致的5龄幼虫供试。

1.2 方法

1.2.1 黏虫营养指标的测定

参照苏超等的测定方法[9]，对用玉米苗饲养至刚蜕皮的黏虫5龄幼虫进行饥饿处理2 h，称量取食前的幼虫鲜重。以3种绿肥植物为处理，玉米为对照，每处理50头供试幼虫，重复3次。试虫分别放入6 cm培养皿，每皿1头，每头饲以3 g新鲜供试植物，24 h后取出剩余食物，将幼虫饥饿6 h排空粪便后称其鲜重。将幼虫、粪便及剩余食物在80℃下烘干至恒重，分别称其干重。测定饲后不同绿肥及玉米的干湿比，饲后幼虫的干湿比，同时采集同等状态下的植物以及刚饥饿处理2 h后的5龄幼虫200头，称其鲜重，进行烘干后，記为取食前植物干重和取食前幼虫干重。依照下列公式计算各营养指标：

1.2.2 植物营养物质和次生物质含量测定

收集试验1.2.1节中黏虫幼虫取食过的植物组织，用于取食后次生物质含量的测定。按照南京建成生物工程研究所试剂盒（植物可溶性糖含量测试盒，A145;总蛋白定量测定试剂盒，A045-3;总氨基酸测定试剂盒A026;植物类黄酮检测试剂盒A142;植物总酚检测试剂盒A143）的说明测定不同植物组织内可溶性糖、可溶性蛋白、总氨基酸、类黄酮和总酚的含量，紫外分光光度计（UV-2100，UNICO）测定反应物的吸光值（optical density，OD）。植物总皂苷和单宁含量使用苏州科铭生物技术有限公司所生产的试剂盒（单宁含量试剂盒DN-2-Y和总皂苷含量试剂盒ZZG-2-Y）进行测定。

1.2.3 数据统计与分析

试验中所得数据运用SPSS 24软件进行方差分析和线性回归分析。对于不符合正态性及方差齐性检验的数据进行ln（x+1）对数转化后再进行分析。采用Tukey，s HSD法比较取食不同植物叶片后幼虫的营养效应指标以及不同植物的营养物质、次生物质含量的差异显著性（P<0.05）。取食前后不同寄主植物中次生物质含量的差异比较采用t检验。用GraghPad Prism 6.01制作柱状图。

2 结果与分析

2.1 取食不同植物对黏虫幼虫的营养效应

对黏虫5龄幼虫营养指标的结果分析表明，不同绿肥对黏虫5龄幼虫的营养效应存在一定差异。黏虫幼虫对3种绿肥的近似消化率显著高于玉米，但其食物利用率、食物转化率、相对生长率、相对取食量均显著低于玉米，说明与玉米相比较，黏虫幼虫不能充分利用这3种绿肥作为其适宜的寄主植物。黏虫5龄幼虫对毛叶苕子的食物利用率、食物转化率和相对生长率均为负值，且与玉米、箭筈豌豆、紫云英均存在显著性差异，说明毛叶苕子不能作为黏虫的适宜寄主（表1）。

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（责任编辑：田 喆）