荔枝蒂蛀虫成虫对LED光的趋性及其繁殖响应特征

全林发，李文景，王凤英，池艳艳，董易之*，陈炳旭*

(1. 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 510642；2. 广西农业科学院植物保护研究所/广西作物病虫害生物学重点实验室，南宁 530007)

荔枝蒂蛀虫ConopomorphasinensisBradley属于鳞翅目Lepidoptera细蛾科Gracillariidae，以幼虫钻蛀为害荔枝LitchichinensisSonn.、龙眼DimocarpuslonganLour.的果实、花穗、嫩梢和嫩叶，尤其偏爱为害果实，一年发生9～12代，世代重叠严重。随着荔枝产业在中国的蓬勃发展，荔枝蒂蛀虫已经取代荔枝蝽成为荔枝龙眼园内的第一大害虫。一般年份被荔枝蒂蛀虫为害的荔枝、龙眼虫果率10%～20%，严重时达60%～90%，使荔枝、龙眼产业蒙受巨大损失(全林发等, 2018)。化学防治虽然能够快速高效地防治荔枝蒂蛀虫，但是长期使用易引起该虫产生抗药性，据报道该虫已经对拟除虫菊酯、苯甲酸基苯基脲等常用杀虫剂产生一定程度抗性，因此寻求新的荔枝蒂蛀虫防控方法显得尤为重要。

利用外源光来控制害虫的物理防控技术在有害生物综合治理(IPM)中占据重要地位(Johansenetal., 2011)，其原理是利用昆虫对光谱的行为反应特性，对靶标害虫直接进行诱杀或夜间活动干扰，不易使靶标害虫产生抗性，高效、环保。而大部分昆虫复眼具有两种光感受器：紫外-蓝光感受器和绿-黄光感受器(Briscoel & Chittka, 2001)。目前应用的黑光灯和频振式杀虫灯是利用昆虫复眼紫外-蓝光感受器的生物功能，即昆虫的趋光性；使用黄色灯防治蛾类害虫，则是利用昆虫复眼的绿-黄光感受器的功能，即昆虫的忌避性(岡村雅広, 2004)。了解害虫的趋光性是利用外源光开展物理防治技术研发的重要基础。近些年，我国科研人员基于害虫的趋光特性也研发出一系列灯光防控的技术和产品。例如：广泛应用于防控夜出习性害虫的诱虫灯，尤其是对鳞翅目害虫吸引力强(Van Grunsvenetal., 2014; Wakefieldetal., 2016; Mikkolaetal., 2018； Owensetal., 2018)；用于捕获飞虱、叶蝉、蚜虫、粉虱、蓟马和潜叶蝇类日出型昆虫的有色装置，如黄色粘虫板等(李文景等, 2021)。再者是通过夜间介入外源光干扰和防控夜蛾和细蛾类常见农业害虫(段云等, 2008; 段云等, 2016; 蒋月丽等, 2018)，如利用LED白光干扰防控荔枝蒂蛀虫等(王凤英等, 2020; 李文景等, 2021)。然而，目前人们仅围绕LED白光对荔枝蒂蛀虫繁殖调控及应用开展了部分研究和评价，关于荔枝蒂蛀虫对其它LED光谱行为反应及繁殖响应方面的研究尚未见系统报道，不利于荔枝蒂蛀虫成虫高效防控光源筛选以及利用灯光防控荔枝蒂蛀虫技术的优化升级。

为明确荔枝蒂蛀虫成虫的趋光行为特性，初步筛选出该虫趋(避)性不同的光色并进一步研究其对成虫的影响，本研究较全面测定了荔枝蒂蛀虫对全光谱白光、七色光和紫外光共9种LED光源(波长范围：365～700 nm)的趋/避性行为反应，进而选定几种荔枝蒂蛀虫趋性不同的LED光色并对其成虫进行夜间照射处理，观察不同LED光照下试虫交配、繁殖及存活情况，以期探明荔枝蒂蛀虫成虫的光谱行为反应以及夜间特定LED光照对荔枝蒂蛀虫繁殖生物学特性的影响，为今后研发出特异性更强且绿色高效的荔枝蒂蛀虫灯光防控技术提供科学依据，同时为促进LED白光干扰防控荔枝蒂蛀虫技术的优化升级提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试昆虫：选择1日龄荔枝蒂蛀虫处女蛾作为试验材料。2021年的4-5月采自于广东省增城区竹园村三月红荔枝落地果，带回室内平铺于50 cm×36 cm×3 cm白瓷盘内，上面覆盖白色瓦楞纸，每天收集瓦楞纸的荔枝蒂蛀虫蛹，脱果幼虫化蛹2～3 d后，根据蛹外部形态鉴别雌、雄蛹并分装于养虫盒中羽化以确保雌、雄成虫均未交配，备用。试虫饲养在温度25℃±1℃，空气湿度75%±5%，光周期L ∶D=14 ∶10(L，6 ∶00-20 ∶00；D，20 ∶00-6 ∶00)的养虫室内。成虫羽化后，加入10%蜂蜜水供其补充营养，并将包裹好餐巾纸的新鲜荔枝果放入养虫笼中收集卵。

设备和仪器：GXZ型人工智能气候箱，宁波江南仪器厂；LED单色光灯，深圳市优晶光电原厂；LED白光，源自Wi-fi智控全彩SMD灯泡，山东晶泰星光电科技有限公司。PP710型照度计，SanLiangshang©；昆虫趋光行为试验装置—生物测定Y型管(图1)，定制；50 cm×36 cm×3 cm白瓷盘，市购；自制直径20 cm、高20 cm的透明养虫盒。

1.2 方法

1.2.1荔枝蒂蛀虫雌蛾室内光谱行为反应测定

根据荔枝蒂蛀虫成虫的行为特性并参考相关文献，设计趋光行为装置(图1)。试验采用荔枝蒂蛀虫2日龄雌成虫种群进行。试验于22 ∶00-23 ∶00在暗室进行，暗室温度为25℃～26℃，相对湿度70%～80%。选取紫外光(365 nm)、紫光(400～405 nm)、蓝光(445～450 nm)、蓝绿光(475～480 nm)、绿光(515～520 nm)、黄光(570～575 nm)、橙光(600～605 nm)、红光(655～665 nm)和白光(400～700 nm)9种不同LED光源，以黑暗为对照。试验开始前，通过调节各生物测定Y型管光路上LED灯的高度，保持各光路中光照强度为100 lx。将健壮试虫置于试虫活动室内，每次光刺激时长60 min。每次试验选取健壮试虫20头为一组，重复4次。为了减小误差，每次试验采用的试虫均不重复使用，每处理波长持续照射60 min后，取出反应盒，快速统计趋光室(B)和避光室(-B)内试虫的个数，计算其趋光率和避光率。趋光率(%)=趋光室内虫数/总虫数×100。

测试方法：首先，将试虫置于暗室(图1-A)部分，迅速用黑色橡胶塞将暗室的两端封堵，防止试虫逃离。然后，用黑色遮光布将暗室包裹，防止光线进入暗室。待置于暗室的试虫经过30 min暗适应后，将暗室与试虫缓冲区C联通，同时去掉暗室(A)两侧的橡胶塞，迅速将试虫区(A+C)与测试套管+B和-B部分相连。测试光照强度恒定为100 lx，测试时间为60 min。60 min后，快速统计趋光室(B)和避光室(-B)内试虫的个数。每次测试完之后用酒精擦拭管壁，并用纯净水清洗，然后用吹风机吹干后再进行下一次测试。测试过的荔枝蒂蛀虫不再重复使用。

1.2.2夜间不同LED光照对荔枝蒂蛀虫成虫繁殖生物学特性的影响

荔枝蒂蛀虫羽化后，选取进入2日龄暗期前的健康雌、雄蛾1 ∶1配对放入内径20 cm、高20 cm的养虫盒中，每盒3对。养虫盒内放置一块浸润10%蜂蜜水的棉球用于补充营养，以及新鲜荔枝一颗用于收集荔枝蒂蛀虫卵。试虫的饲养条件为温度25℃～26℃，相对湿度70%～80%，光期设置为06 ∶00-20 ∶00，光照强度统一设定为3 500～4 000 lx；暗期为20 ∶00至次日06 ∶00。试验于暗期介入4种LED光源进行持续照射，分别为蓝光(445～450 nm)、绿光(515～520 nm)、黄光(570～575 nm)和白光(400～700 nm)，光照强度均设为50 lx，每种光源处理试虫6盒，共18对成虫。每日定时(8 ∶00 a.m.)更换各处理养虫盒内新鲜荔枝果和10%蜂蜜水，并观察记录成虫的产卵与存活情况，直至试虫全部死亡。成虫繁殖生物学指标主要以产卵前期、产卵期、产卵量、卵孵化率及成虫寿命来表示。另外，试验期间雌蛾自然死亡后立即解剖，根据雌蛾的交配囊形状的差异以确定成虫交配与否，统计交配率。按照公式计算交配率，交配率(%)=交配雌蛾数/雌蛾总数×100。此外，将试验各处理所收集的试虫卵置于人工智能气候箱中培育并逐日记录试虫卵的孵化情况，试虫卵的培育条件设为光周期14 L ∶10 D，温度25℃～26℃，相对湿度70%～80%。

图1 生物测定Y型管Fig.1 Bioassay Y-tubes注：A，试虫释放暗室；+B和-B，试虫选择区；C，试虫缓冲区。Note: A, Release area of Conopomorpha sinensis adult; +B and -B, Selection area of C.sinensis adult; C, Buffer area of C.sinensis adult.

1.2.3夜间不同LED光照对交配后荔枝蒂蛀虫雌蛾繁殖力的影响

为保证雌、雄成虫成功交配，选取1日龄健壮的成虫并按雌、雄成虫比为1 ∶1.5放于养虫盒中饲养。养虫盒内放置一块浸润10%蜂蜜水的棉球用于补充营养，群体常规饲养4 d后，将雌蛾取出并放入内径20 cm、高20 cm的养虫盒中单独饲养。试虫的饲养条件设为温度25℃～26℃，相对湿度70%～80%；光期为06 ∶00-20 ∶00，光照强度统一设定为3 500～4 000 lx；暗期为20 ∶00至次日06 ∶00，试验的光期设置为06 ∶00-20 ∶00，光照强度统一设定为3 500～4 000 lx；暗期为20 ∶00至次日06 ∶00。试验于暗期介入“1.2.2”中的所述的4种LED光源进行持续照射。每日定时(8 ∶00 a.m.)更换各处理养虫盒内新鲜荔枝果，并逐日观察试虫产卵和存活情况，连续记录成虫产卵盛期(6日龄至11日龄)的产卵量。试验期间雌蛾自然死亡后立即解剖，根据雌蛾的交配囊形状差异以确定成虫是否交配，以便剔除未成功交配雌虫的产卵量等无效数据。

1.3 数据分析

采用SPSS 19.3软件对试验数据进行统计分析，应用Duncan氏新复极差法进行差异显著性检验。光行为反应率、交配率和卵孵化率的原始数据经过反正弦转换后进行差异显著性检验。作图采用Excel和Origin 95软件。

2 结果与分析

2.1 荔枝蒂蛀虫雌蛾的光谱行为反应

在全光谱(LED白光)和7种LED单色光(365～665 nm)刺激下，荔枝蒂蛀虫雌成虫均能产生一定的趋、避光反应，其趋、避光反应率如图2所示。荔枝蒂蛀虫雌成虫对不同LED光源的趋光反应率由高到低分别为：蓝光>紫光>红光>蓝绿光>橙光>绿光>黄光>白光>黑暗>紫外光；而对不同LED光源的避光反应率由高到低分别为：紫外光>黑暗>白光>黄光>绿光>蓝绿光>橙光>红光>蓝光>紫光。其中雌成虫对紫外光的趋光反应率显著低于避光反应率，表现出明显的避光性；而对其余6种单色光的趋光反应率均在50%以上，且明显高于其避光反应率，即对6种单色光表现为不同程度的趋光性；另外雌成虫对白光的趋光反应率为41.42%，与其避光反应率(29.48%)无明显差异，即荔枝蒂蛀虫雌成虫对白光无明显的趋避光性(图2)。

2.2 夜间不同LED光源照射对荔枝蒂蛀虫成虫繁殖和寿命的影响

对荔枝蒂蛀虫成虫夜间进行不同LED光持续照射后，荔枝蒂蛀虫成虫交配率、繁殖力及寿命会受到不同程度的影响(表1)。在不同光源处理下，荔枝蒂蛀虫成虫的交配率和平均单雌产卵量由高到低分别为：黑暗>蓝光>绿光>黄光>白光，其中50 lx的黄光和白光照射能显著降低成虫的交配率和单雌平均产卵量(P<0.05)，而蓝光和绿光处理组与对照组相比无显著差异(P>0.05)。相比于夜间无灯光干扰条件下，各光源处理组成虫产卵前期显著延长(P>0.05)，但产卵期没有明显差异。此外，除了LED白光处理组外，其余3种单色光处理荔枝蒂蛀虫成虫的寿命有所延长，尤其是蓝光和绿光处理组雌、雄成虫寿命显著高于无灯光干扰组(P<0.05)。再者各光源持续照射后，荔枝蒂蛀虫F1代卵的孵化率由高到低分别为：蓝光>黑暗>绿光>黄光>白光，其中仅白光处理组的卵孵化率显著低于无灯光干扰组。

图2 荔枝蒂蛀虫雌蛾对不同LED光的行为反应Fig.2 Behavioral response of Conopomorpha sinensis female to different LED light

表1 夜间不同LED光照射对荔枝蒂蛀虫成虫繁殖和寿命的影响

2.3 夜间不同LED光照射对已交配荔枝蒂蛀虫雌蛾产卵量的影响

夜间不同LED光照射对已交配荔枝蒂蛀虫雌蛾产卵量有不同程度的影响(图3)。夜间在对照无灯光干扰条件下，6～11日龄雌成虫各日龄平均产卵量中位数为17.33，是平均产卵量(18.26粒/♀)的94.91%(图3-A)。在夜间，交配后的荔枝蒂蛀虫雌虫经不同LED光源持续照射后，各处理组雌成虫产卵量均有所降低，其中蓝光处理组雌成虫各日龄平均产卵量中位数为7.00粒/♀，是平均产卵量11.31粒/♀的61.89%(图3-B)；绿光处理组雌成虫各日龄平均产卵量中位数为7.50粒/♀，是平均产卵量9.94粒/♀的66.31%(图3-C)；黄光处理组雌成虫各日龄平均产卵量中位数为6.25粒/♀，是平均产卵量9.32粒/♀的67.06%(图3-D)；白光处理组雌成虫各日龄平均产卵量中位数为7.17粒/♀，是平均产卵量9.00粒/♀的79.67%(图3-E)。综合分析可以看出，夜间白光和黄光持续照射能有效干扰已交配的雌虫的产卵活动，导致单雌日均产卵量分别降低48.96%和50.71%，其中白光处理组雌虫低产卵量的个体占比较黄光处理组高；另外蓝光对雌虫产卵活动的干扰最小，单雌日均产卵量产卵量降低38.06%。

图3 夜间不同LED光照射对已交配荔枝蒂蛀虫雌蛾产卵量的影响Fig.3 Effects of different LED light irradiation at night on fecundity of mated female of Conopomorpha sinensis

3 结论与讨论

昆虫具有独特且灵敏的光感受器(复眼及单眼)结构，其往往通过对光环境细微的变化来了解栖境的适合度，继而调节自身的生理代谢，最终对整个种群的发展规模及结构进行调节(Abenes & Khan, 1990; Briscoe, 2001; 王甦等, 2014)。因此，光趋性在世界各地被广泛用于害虫防治及监测预报。然而，作为长期进化而具有的高度复杂适应性的生理特征，昆虫光趋性的机理和应用研究还有很大的难题和潜力(边磊等, 2012)。

昆虫趋光性的本质是接受光刺激后的行为响应，是对特定光源不可遏制的趋向行为，包括正趋光性和负趋光性(即避光)(蒋月丽等, 2015)。昆虫对不同光谱敏感性的行为试验，可以筛选出昆虫敏感的波谱范围，这是研究昆虫感知颜色或光的重要方法之一。本研究结果表明，荔枝蒂蛀虫雌蛾对不同LED光源的趋光反应率由高到低分别：蓝(445～450 nm)>紫(400～405 nm)>红(655～665 nm)>蓝绿(475～480 nm)>橙(600～605 nm)>绿(515～520 nm)>黄(570～575 nm)>白(400～700 nm)>紫外(365 nm)，其中对紫外光表现出明显的避光性，而对蓝光和紫光具有很强的吸引力，趋光反应率均在65%以上；其次是蓝绿光(475～480 nm)、绿光(515～520 nm)、橙光(600～605 nm)和红光(655～665 nm)，趋向率在50%～60%之间；而对LED白光和黄光的趋光反应率均在50%以下，尤其对LED白光无明显的光趋避性。这与李志强等(2009)报道的荔枝蒂蛀虫具有“惰光性”的不谋而合，其中“惰光性”可能限于白光、黄光等特定波长的光。由此作者推测夜间若给予足够光强的LED白光或黄光照射时，荔枝蒂蛀虫成虫的复眼将仍处于“明适应”状态，或使其视觉处于脱敏(Desensitization)状态，进而抑制其“暗眼”的发生，导致其趋、避行为反应迟钝，表现出“惰光性”。

利用荔枝蒂蛀虫成虫“惰光性”和“趋隐蔽性”设计的LED白光干扰防控技术成为目前荔枝园荔枝蒂蛀虫治理优选策略之一。其原理是通过夜间介入特定外源光干扰或破坏成虫暗期活动行为节律，影响成虫交尾、产卵等生殖行为，降低雌蛾产卵量，进而抑制种群的发展(Jigginsetal., 2001; 李文景等, 2021)。而光环境作为自然环境中最重要因素之一，能调控昆虫生长发育、捕食能力和生殖行为(Firebaugh & Haynes, 2016; 许喆等, 2019)。尤其是蛾类昆虫的视觉系统对黑暗环境比较适应，而白天强烈的阳光或夜间给予灯光则会对其产生一定的影响和干扰。如毛健夜蛾Brithyscrini交尾高峰期和产卵高峰期因暗期位点不同而异(邱小芳等, 2016)；用505 nm、540 nm、589 nm的黄光照射对甜菜夜蛾Spodopteraexigua交配产生阻碍效应后，使产卵前期明显延长，卵的孵化率明显降低(蒋月丽等, 2020)。本研究基于荔枝蒂蛀虫雌成虫的光谱行为反应在室内进一步补充研究了LED光源对荔枝蒂蛀虫成虫的影响，较完整的评价了夜间4种LED光照对荔枝蒂蛀虫成虫交配率、繁殖力及寿命的影响。结果显示：夜间50 lx的LED黄光和白光持续照射能使荔枝蒂蛀虫成虫的交配率由93.75%降低至50%以下，产卵前期延长，并有效降低雌蛾的产卵量，其中白光还能显著降低其F1代卵的孵化率。此外，不同LED光源照射对交配后荔枝蒂蛀虫雌蛾产卵也具有一定的抑制效应，其中夜间白光和黄光持续照射能有效干扰已交配雌虫的产卵活动，使得单雌日均产卵量降低48.96%～50.71%。由此可见，夜间适当的LED白光(400～700 nm)或黄光(570～575 nm)持续照射能够通过干扰昆虫交尾和产卵行为的方式有效控制害虫种群发展，该研究结果为优选黄光作为荔枝蒂蛀虫灯光防控的高效绿色替补光源提供科学依据，对目前LED白光干扰防控荔枝蒂蛀虫技术的优化升级具有重要指导意义。

目前，市场上LED白光多为混合全光谱光源(400～700 nm)，波长范围较大，特异性不强，研究报道LED白光对荔枝蒂蛀虫的田间控害效果明显(王凤英等, 2020)，但不能忽视其长期应用可能对作物及非靶标生物产生不良影响，为此开发特异性强、高效绿色的替换光源对于荔枝蒂蛀虫灯光防控技术的优化升级，害虫抗逆性及环境光污染的治理具有长远意义。本研究初步筛选出2种干扰防控荔枝蒂蛀虫成虫繁殖的高效光源，首次提出了570～575 nm黄光作为目前荔枝蒂蛀虫灯光干扰防控技术重要的替补光源之一，为利用特定光谱干扰防控荔枝蒂蛀虫成虫技术的开发提供了重要支撑。然而，本试验仅是在室内封闭条件下进行，需要进一步在田间测定不同光源对荔枝蒂蛀虫繁殖的影响。其次，本试验仅分析了荔枝蒂蛀虫对9种LED光源的趋性行为反应，侧重评价了50 lx的4种LED光照下成虫繁殖生物学特性的变化，未能涉及全光谱的筛选测试，以及LED光照对该虫生殖行为活动影响和繁殖调控相关机制的研究，今后将进一步补充开展相关研究工作，以期为荔枝蒂蛀虫物理防控技术研究增砖添瓦。