紫茎泽兰粗提物对草地贪夜蛾生长发育及繁殖的影响

吴道慧，彭孝琴*，张鹏英，黄禹禹，齐国君，陈 婷，陈国华，张晓明**，柳 青

(1. 云南农业大学植物保护学院，云南生物资源保护与利用国家重点实验室，昆明 650201；2. 广东省农业科学院植物保护研究所，广东省植物保护新技术重点实验室，广州 510640；3. 保山学院资源环境学院，云南保山 678000)

草地贪夜蛾Spodopterafrugiperda隶属鳞翅目Lepidoptera夜蛾科Noctuidae，起源于美洲热带和亚热带，2019年1月侵入云南后，在全国包括云南、四川、贵州、河北、山西等在内的26个省(市、区)迅速扩散开来(Sparks，1979；Prasannaetal.，2018；吴秋琳等，2019)。由于该虫取食量大、繁殖能力强、迁飞力强，已经成为了一种国际性的重大农业害虫(葛世帅等，2019；赵胜园等，2019)。草地贪夜蛾是一种多食性害虫，寄主植物多达80多种，主要取食禾本科的玉米、水稻、高粱、小麦，甘蔗等，同时也会危害茄科的茄子、烟草、辣椒以及菊科的天竺葵、康乃馨等。草地贪夜蛾的为害方式主要为幼虫取食叶片，危害初期叶片呈窗纱状，严重时种苗和幼小植物的茎直接被切断，农作物的产量严重下降，造成巨大的经济损失，对粮食安全造成了巨大的影响(Montenegroetal.，2018；王磊等，2019)。据报道，2017年草地贪夜蛾使非洲12个国家玉米减产了830万～2 060万吨(Prasannaetal.，2018)；2019年该虫使我国范围内约106.5万hm2的玉米受到不同程度的危害(姜玉英等，2019)。在不采取任何防治措施的情况下，草地贪夜蛾对我国玉米的潜在经济损失总量可达375.68亿～3 283.45亿元(秦誉嘉等，2020)。目前防治草地贪夜蛾的方法主要以化学防治为主，防治药剂多为氨基甲酸酯类及有机磷类杀虫剂，长期使用该类药剂极易使草地贪夜蛾产生抗药性，影响其防治效果，增加防治难度，所以急需寻找新的途径进行草地贪夜蛾的综合防治(吴超等，2019；吴益东等，2019)。利用植物次生代谢产物防治害虫已是当今社会研究的热点，如山豆根Euchrestajaponica和苦参Sophoraflavescens的次生代谢物苦参碱、氧化苦参碱和山奈酚对舞毒蛾Lymantriadispar有很强的毒杀和拒食作用(王亚军等，2018)。银杏Ginkgobiloba的次生代谢物类黄酮对棉花红蜘蛛具有一定的防治效果(Zhangetal.，1993)。这说明植物的次生代谢产物对鳞翅目类在内的重要农业害虫具有潜在控制能力，可指导草地贪夜蛾的绿色防控。

紫茎泽兰Eupatoriumadenophorum是一种世界性入侵杂草，隶属于菊科Asteraceae泽兰属Eupatorium，为多年生草本植物，原产于墨西哥、哥斯达黎加等地，迄今，紫茎泽兰在热带、亚热带的30多个国家和地区都有分布，在我国主要分布于云南、贵州、四川、重庆、广西、西藏及台湾等省(市、区)(强胜，1998；刘朦等，2020)。有研究表明，紫茎泽兰内含有多种杀菌及杀虫活性物质(Maetal.，2012)；如赵春富等(2012)的研究表明紫茎泽兰提取物对禾谷镰刀病和大豆炭疽病有一定的防治效果；李丽萍(2010)的研究发现紫茎泽兰75%乙醇提取物对番茄青枯菌有一定的抑制作用。这些研究均为新型植物源杀菌剂的研究奠定了一定的基础。近年来对紫茎泽兰提取物的研究有从植物病害转向有害昆虫的趋势。有研究表明紫茎泽兰提取物对菜粉蝶Pierisrapae、美国白蛾Hyphantriacunea、斜纹夜蛾Spodopteralitura、桃蚜Myzuspersicae等均有一定的防治效果，可作为潜在的杀虫剂使用(周天雄等，2003；范立鹏等，2010；孙藜玮等，2012；吴迪等，2012)。基于此，本研究选取了不同浓度的紫茎泽兰粗提物，系统地研究了其对草地贪夜蛾生长发育及繁殖的影响，以期为重大入侵害虫草地贪夜蛾的绿色防控以及紫茎泽兰的综合利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

草地贪夜蛾采自云南省文山州丘北县玉米田中，将其带回实验室，在温度28±1℃，相对湿度70%±5%，光周期16 L ∶8 D的养虫室中进行饲养。

紫茎泽兰采自云南农业大学校园后山农场。采取新鲜的完整功能叶，将其洗净并风干叶表水分后用原汁机(型号NF-7620(DR)，上海恩电贸有限公司)榨取叶片汁液(每次20 g叶片，加水400 mL)，将紫茎泽兰原汁用清水分别稀释为20倍、15倍、10倍、5倍4个浓度倍数的水溶液备用，以清水作为对照，每个处理设置3次重复。

玉米品种为郑单958，经催芽后播种于花盆中，在温室中种植，玉米发芽及生长过程中不施用农药和化肥，待幼苗长出6～7片新叶时用于试验。

1.2 试验方法

剪取种植的新鲜玉米叶片，并将叶片剪成长10 cm，宽3 cm的条状，分别放入不同浓度的紫茎泽兰粗提物中浸泡1 s后取出，晾干叶片表面水分后备用。试验参照冼继东(2002)等的方法，用软毛笔将F1代初孵的健康活泼的幼虫接入塑料平底离心管内，每管1头草地贪夜蛾初孵幼虫，每个浓度倍数的紫茎泽兰粗提物测试30管，共450管。分别将处理好的备用玉米叶放入装有幼虫的离心管内，再将离心管放入人工气候箱内饲养，每天定时(上午10 ∶00点)观察草地贪夜蛾的取食情况，及时更换新鲜玉米叶片，清除粪便及残留垃圾，记录体重、死亡率、化蛹率、羽化率等相关数据，直至羽化为成虫。

将刚羽化的健康成虫，按雌雄比为1 ∶1配对投放到有机玻璃养虫箱(40 cm×40 cm×40 cm)中饲养，并在养虫箱内放入5%～10%蜂蜜水，以供成虫补充营养，每1～2 d定时观察，及时换入新鲜的蜂蜜水，记录产卵期、产卵量及雌雄成虫的寿命等数据。每天检查成虫所产的卵块数量，及时取出放到保湿的玻璃培养皿(直径12 cm)内饲养，再将处理好的培养皿放入人工气候箱。记录统计F2代卵发育历期和孵化率等。

1.3 计算公式

草地贪夜蛾某虫态的发育历期(d)=(Σ存活的某虫态草地贪夜蛾的发育历期)/某虫态草地贪夜蛾存活数量(范秀娟等，2014)。

1.4 数据处理

采用SPSS 24.0对幼虫和蛹的发育历期、存活率、重量、成虫寿命、F2代卵孵化率以及F2代卵的历期进行单因素方差分析(One Way ANOVA)，并使用Duncan氏多重比较法在P< 0.05水平下进行差异显著性比较。

2 结果与分析

2.1 不同浓度紫茎泽兰粗提物对草地贪夜蛾幼虫和蛹态发育历期的影响

随着紫茎泽兰粗提物浓度的增加各虫态的发育历期延长，且各处理浓度之间存在显著差异(图1)；幼虫期在10倍稀释液条件下的发育历期最长，为21.46 d，显著长于对照组的13.28 d(F4，10=7.89，P=0.004)，在幼虫期间6龄幼虫的发育历期最长；不同处理浓度对草地贪夜蛾预蛹期影响较小(F4，10=27.52，P=0.000)；5倍稀释液条件下蛹的发育历期最长，达到了20.27 d，显著长于对照的8.05 d(F4，10=1020.01，P=0.000)。综合草地贪夜蛾幼虫和蛹在紫茎泽兰粗提物作用下的发育历期可以得出，随着处理浓度的升高草地贪夜蛾各幼虫和蛹的发育历期延长。

2.2 不同浓度紫茎泽兰粗提物对草地贪夜蛾幼虫和蛹体重的影响

同一龄期的草地贪夜蛾经不同浓度紫茎泽兰粗提物处理后，体重随着紫茎泽兰粗提物浓度的增加而降低；随着紫茎泽兰粗提物浓度的增加，5龄幼虫重量在15倍和10倍处出现先减少后增加的趋势(F4，10=785.64，P=0.000)；在不同浓度处理下，6龄幼虫的重量均高于蛹期的重量(F4，10=1651.68，P=0.004)。在同一浓度处理后，随着幼虫的生长其重量在不断增加，4龄幼虫与5龄幼虫之间的体重增长幅度在15倍稀释液条件下最小，体重增长0.029 g，显著低于对照的0.130 g(F4，10=1837.02，P=0.000)；10倍稀释液条件下，6龄幼虫的体重相比5龄幼虫反而降低(F4，10=50.18，P=0.000)(图2)。综上，紫茎泽兰粗提物会降低草地贪夜幼虫和蛹的重量。

图1 不同浓度紫茎泽兰粗提物对草地贪夜蛾幼虫和蛹发育历期的影响Fig.1 Effects of different concentrations of Eupatorium adenophorum extracts on developmental larval and pupal stages to Spodoptera exigua 注：图中数据为平均值+标准误。Note: The data in the figure is mean + SE.

图2 不同浓度紫茎泽兰粗提物处理后草地贪夜蛾幼虫和蛹的重量Fig.2 Weight of larvae and pupae of Spodoptera frugiperda after extracts treatment with different concentration注：图中数据为平均值+标准误，图上不同小写字母表示同一龄期不同浓度处理后差异显著，不同大写字母表示经过Duncan’s检测(P<0.05)后同一浓度处理后不同龄期间差异显著。Note: Data in the figure are mean+SE. Different lowercase letters indicate significant difference after treatment at different concentrations in the same age period, and different uppercase letters indicate significant difference after treatment at different ages at the same concentration period by Duncan’s test (P<0.05).

2.3 不同浓度紫茎泽兰粗提物对草地贪夜蛾幼虫和蛹存活率的影响

经20倍、15倍、10倍、5倍紫茎泽兰粗提物处理后的玉米叶片喂养草地贪夜蛾初孵幼虫后记录各龄期幼虫及蛹的存活率后发现，其存活率之间存在显著差异(表1)。随着紫茎泽兰粗提物浓度的增加，4～6龄幼虫的存活率降低，且5倍稀释液下幼虫存活率最低，4龄、5龄、6龄幼虫在5倍稀释液条件下的存活率分别为75.67%、63.33%、44.33%，显著低于对照的94.33%、92.00%、91.33%(4龄幼虫：F4,10=12.55，P=0.001；5龄幼虫：F4, 10=7.17，P=0.005；6龄幼虫：F4,10=13.736，P=0.001)；紫茎泽兰粗提物对1～3龄幼虫存活率的影响不显著(1龄幼虫：F4, 10=1.09，P=0.411；2龄幼虫：F4, 10=2.27，P=0.137；3龄幼虫：F4,10=2.78，P= 0.086)；在相同浓度下，随着草地贪夜蛾的生长发育，存活率呈现递减趋势，紫茎泽兰粗提物对蛹存活率的影响较大，15倍稀释液处理后蛹的存活率较对照明显下降(F4,10=25.041，P=0.000)。综合不同稀释倍数的紫茎泽兰粗提物对草地贪夜蛾幼虫和蛹存活率的结果，表明随着紫茎泽兰粗提物浓度的增加，幼虫和蛹的存活率呈现下降趋势，紫茎泽兰粗提物对1～3龄幼虫存活率的影响较小，对蛹存活率的影响最大。

表1 不同浓度紫茎泽兰粗提物处理后草地贪夜蛾幼虫和蛹的存活率

2.4 不同浓度紫茎泽兰粗提物对草地贪夜蛾成虫繁殖力的影响

紫茎泽兰粗提物浓度与草地贪夜蛾成虫产卵前期、产卵期、单雌产卵量及后代性比都有较大影响，分别在紫茎泽兰提取物稀释倍数为20倍、15倍、10倍、5倍条件下对草地贪夜蛾初孵幼虫进行处理，各浓度处理与产卵前期之间具有显著差异(F4，10= 37.13，P=0.000)。随着处理浓度的升高产卵前期延长，其中5倍稀释条件下的产卵前期最长，为5.33 d，对照条件下最短，为3.27 d；各浓度处理与产卵期之间存在显著差异(F4，10= 93.22，P=0.000)，在5倍稀释条件下的产卵期最短，为2.15 d，对照条件下最长，为5.22 d；随着处理浓度的升高，单雌产卵量降低，在对照条件下最多为186.19粒，5倍条件下最少为92.202粒(F4，10=110.863，P=0.000)；后代性比也随着处理浓度的增加而降低。综上，紫茎泽兰粗提物浓度对草地贪夜蛾的繁殖力有显著影响，随着处理浓度的升高，草地贪夜蛾的产卵前期延长、产卵期缩短、单雌产卵量降低、后代性比降低(表2)。

表2 不同浓度紫茎泽兰粗提物处理后草地贪夜蛾成虫的繁殖力

2.5 不同浓度紫茎泽兰粗提物对成虫寿命的影响

紫茎泽兰粗提物对草地贪夜蛾成虫寿命有很大影响，经紫茎叶泽兰粗提物20倍、15倍、10倍、5倍稀释液分别对草地贪夜蛾初孵幼虫进行处理后，随着处理浓度的升高，成虫的寿命均缩短，草地贪夜蛾雌、雄成虫寿命之间均存在显著差异，5倍稀释液条件下雌成虫寿命为5.64 d，显著低于对照的10.37 d(F4，10=70.44，P=0.000)；5倍稀释液条件下雄成虫寿命最短为5.40 d，显著低于对照的8.45 d(F4，10=673.63，P=0.000)，雌成虫的寿命高于雄成虫(图3)。

2.6 不同浓度紫茎泽兰粗提物对草地贪夜蛾F2代卵的影响

紫茎泽兰粗提物浓度对F2代卵发育历期和孵化率均有显著的影响(表3)。F2代卵发育历期随紫茎泽兰粗提物浓度的升高而增长，其中5倍稀释液处理后F2代的卵历期最长为4.33 d，显著长于对照的卵历期2.56 d(F4，10=26.64，P=0.000)；F2代卵的孵化率随紫茎泽兰粗提物浓度的升高呈现下降趋势，且不同稀释倍数的紫茎泽兰粗提物均与对照存在显著差异，5倍稀释液下的卵孵化率最低为69.44%，显著低于对照的96.52%(F4，10=85517.6，P=0.000)。紫茎泽兰粗提物浓度对草地贪夜蛾F2代卵发育历期和孵化率有消极的影响，随着处理浓度的增加，草地贪夜蛾F2代卵发育历期延长，卵的孵化率降低。

图3 不同浓度紫茎泽兰粗提物处理后草地贪夜蛾成虫寿命比较Fig.3 Comparison of adult longevity of Spodoptera frugiperda treated with different concentrations of Eupatorium adenophorum 注：图中数据为平均值±标准误，不同小写字母表示经过Duncan’s检测后同一性别不同浓度之间差异显著(P<0.05)。Note: The data in the figure are mean±SE, and different lowercase letters indicate significant differences between different concentrations of the same sex after Duncan’s test (P<0.05).

3 结论与讨论

目前我国农业害虫大多数采用的是化学药剂防治，这让害虫产生抗药性的同时还对环境造成了污染，破坏了生态平衡。由于植物源杀虫剂具有低毒高效、选择性高、不易产生抗性、对非靶标生物安全等特点，已经成为了当前新型农药研究的热点(Yinetal.，2016)。

表3 不同浓度紫茎泽兰粗提物对草地贪夜蛾F2代卵影响

紫茎泽兰作为一种外来入侵物种，对我国的粮食安全和生态安全造成了严重的影响，有研究表明紫茎泽兰提取物的生物活性成分具有驱杀农业害虫和动物寄生虫的作用(李小艳和王思芦，2016)。王一丁等(2002)和华劲松等(2014)研究表明紫茎泽兰提取液对棉蚜Aphisgossypii、烟草小地老虎Agrotisypsilon有较强的灭杀活性；程丽坤等(2007)研究表明紫茎泽兰提取液对美洲大蠊Periplanetaamericana和米蛾Corcyracephalonica有很强的忌避作用；同时，刘燕萍等(2004)和农向(2013)的研究证明了紫茎泽兰提取物对动物寄生螨和农业害螨虫均具有较好的毒杀效果。因此本文系统地研究了紫茎泽兰粗提物对草地贪夜蛾生长发育及繁殖的影响，其结果表明，紫茎泽兰粗提物对草地贪夜蛾的生长发育及繁殖均有消极影响，这与紫茎泽兰提取物对棉铃虫Helicoverpaarmigera、玉米象Sitophiluszeamais、绿豆象Uchuschinensis、米象Sitophilusoryzae、蚕豆象Bruchusrufimanu等害虫的研究结果相似(李云寿等，2001；程丽坤等，2017)。本试验中紫茎泽兰粗提物对草地贪夜蛾各虫态发育历期的影响不同，6龄幼虫的发育历期长于其它幼虫，出现这种现象原因可能是老熟幼虫需要为化蛹提供物质及能量基础，导致取食量增加、生长发育所需的时间延长。草地贪夜蛾的重量随着处理浓度的升高而减少。程丽坤等(2007)在紫茎泽兰乙醇提取物对棉铃虫幼虫生长发育的影响研究中发现，随着紫茎泽兰乙醇提取物浓度的增加，棉铃虫各虫态的体重减少；同时王云梅等(2016)研究也表明了在相同时间内紫茎泽兰提取物浓度增加，粘虫Mythimnaseparata的体重减少，体重增长率降低；本研究的结果表明10倍稀释液条件下处理5龄幼虫，其重量出现增加的趋势，但仍然低于对照组的重量，说明紫茎泽兰粗提物处理草地贪夜蛾幼虫和蛹后会使幼虫和蛹的体重降低。随着紫茎泽兰粗提物浓度的增加，幼虫和蛹的存活率呈现下降趋势。谢雯颖和杨晓娜(2018)研究表明随着紫茎泽兰乙醇提物浓度的增加，甘蓝蚜Lipaphiserysimi成虫的校正死亡率增加。在鸡皮刺螨Dermanyssusgallina杀灭活性的研究中发现，在相同处理时间内，鸡皮刺螨的存活率随着甲醇提取物浓度的升高而降低(蒋蜀，2018)；这些研究结果均与本文研究相类似，说明紫茎泽兰粗提物能降低草地贪夜蛾幼虫和蛹的存活率。紫茎泽兰粗提物对1～3龄幼虫的影响较小，引起这种现象的原因可能是草地贪夜蛾幼虫在低龄期取食量相对较小，因而在其体内积累的紫茎泽兰活性物质含量较低，对其产生的毒害作用较小；随着处理浓度的升高，草地贪夜蛾成虫的产卵前期延长、产卵期缩短、单雌产卵量降低、后代性比降低。王尹等(2018)的研究表明斜纹夜蛾取食紫茎泽兰叶片后导致成虫产卵期延长，单雌产卵量下降，并对其性比产生一定影响研究结果与本文一致，说明紫茎泽兰粗提物对紫茎泽兰成虫的繁殖有着消极的作用。随着处理浓度的升高成虫的寿命均缩短，雌成虫的寿命高于雄成虫，这是自然界中普遍存在的现象，是昆虫为了繁殖后代雌性个体相对与雄性个体进化出来的一项优越性对策(Ralls，1976)。随着处理浓度的增加，草地贪夜蛾F2代卵的发育历期延长、孵化率降低，其中对照条件下卵发育历期较其他处理短、卵孵化率高于其他处理。已有研究结果表明紫茎泽兰提取物处理棉铃虫后卵的孵化率随着处理浓度的增加而降低(程丽坤等，2007)。同时，赵平等(2010)的研究表明恒温条件下紫茎泽兰提取液对马圆线虫虫卵的孵化具有抑制作用，也说明紫茎泽兰粗提物不仅仅对草地贪夜蛾的F1代有着消极的影响，并且该影响可以影响至F2代。

总的来说，紫茎泽兰提取物对草地贪夜蛾具有一定的毒杀作用，表明紫茎泽兰可作为一种潜在的植物源杀虫剂而被开发利用，这为草地贪夜蛾的生物防治提供了理论基础，紫茎泽兰粗提物处理后草地贪夜蛾体内的生理活性物质的变化还有待于进一步研究。

致谢：感谢云南农业大学李铷博士帮忙修改本文的英文部分。