四种农药对小菜蛾体温的影响

田素芬, 李志华, 李元涛, 林 硕, 陈艺欣, 田厚军,胡晓汉, 王曦莹, 黄劲飞, 魏 辉,*, 顾晓军,*

(1. 福建农林大学植物保护学院, 福州 350002; 2. 福建省农业科学院, 福建省作物有害生物监测与治理重点实验室,福州 350003; 3. 福建省农业科学院, 农业农村部福州作物有害生物科学观测试验站, 福州 350013;4.福建省农业科学院植物保护研究所， 福州 350013)

体温(body temperature)是动物体内或深部的温度，与生物的行为及生理状态密切相关(杨果杰, 2003; 迟庆生和王德华, 2005; Robertetal., 2006)。体温调节(thermoregulation)是生物对外界环境温度变化的反应(Deveney, 2006)。无论是人类自身还是其他动物，体温及其变化都具有重要生理意义。如对于有机磷农药中毒病人，体温既可以用于推断其中毒程度及推测预后，也可以用于确定解毒药物阿托品的用量与用药时间(王东等, 2007; 王同兴和李新军, 2009)。在昆虫中，西方蜜蜂Apismellifera通过升高体温以提高对春季低温的耐受性(Kovac and Schmaranzer, 1996)；蚱蜢Melanoplussanguinipes也通过提高体温以抵御球孢白僵菌Beauveriabassiana的侵染(Inglisetal., 1996)。

温度是影响生物分布、生长、发育、繁殖等的重要环境因素。通常根据体温对环境温度的响应特点将动物分为恒温动物(homeotherms)和变温动物(poikilotherms)或温血动物(warm blooded animal)和冷血动物(cold blooded animal)两种类型(杨果杰, 2002)。前者体温在各种环境中都能保持相对恒定的水平，而后者体温会随环境温度变化而变化。无论是恒温动物还是变温动物，对体温的调节都是有行动性体温调节(behavioral thermoregulation)和自律性体温调节(autonomic thermoregulation)两种形式(Deveney, 2006)。行动性体温调节是指动物有意识地调整体姿或趋避某种温度环境等；自律性体温调节是指动物感受到内外环境变化的刺激后，机体表层的温、冷觉感受器和深部的温觉感受器便发出信息，作用于体温调节中枢并引起骨骼肌、内分泌腺、皮肤血管等活动的变化，改变机体的产热和散热能力，使体温维持于相对稳定状态(杨果杰, 2003)。恒温动物之所以能够维持体温恒定，就是因为其两种体温调节能力都很强，并都有采用；而变温动物自律性体温调节能力较弱，更多依赖于行动性体温调节。相比较而言，环境温度对变温动物影响更大。在变温动物中，有一个很重要的概念——等温点(isothermal point)，也就是与动物体温相等时的环境温度。显然，环境温度偏离(包括高于或低于)等温点越远对变温动物越不利(徐骁骁等, 2017)。

小菜蛾Plutellaxylostella隶属于鳞翅目(Lepidoptera)菜蛾科(Plutellidae)，在全世界所有种植十字花科蔬菜的国家都普遍严重发生。农药一直是小菜蛾重要防治手段之一，但是该虫对各种农药均能够在短时间内产生高水平抗性。农药减量使用现在已经越来越成为全世界共识，因而试图通过提高农药用量或增加农药使用次数以提高防治效果越来越行不通，而充分发挥农药亚致死效应则展示了良好的应用前景。农药亚致死效应是指低浓度农药作用后存活个体在行为、生理、生物学等方面的异常变化(李元喜和刘树生, 2001; 李晓涛等, 2006)。如氰戊菊酯处理会引发小菜蛾化蛹推迟及保幼激素酯酶活性、化蛹率、蛹重、成虫羽化率、雌雄性比、产卵量等的降低(Weietal., 2010)；多杀菌素、乙基多杀菌素、茚虫威、苯氧威等对小菜蛾生长发育的不利作用能够延续到下一代、甚至下两代(Yinetal., 2008; Mahmoudv and Moharramipour, 2015; Lemesetal., 2021; Tamilselvanetal., 2021)；阿维菌素能够降低小菜蛾3龄幼虫对40℃高温的耐受性(顾晓军等, 2009)；斑蝥素连续处理小菜蛾12代后可能导致成虫畸形及行为改变(Huang and Zhang, 2015)等。

近年来，有关农药对昆虫体温及体温调节的影响也有报道，如杀虫剂氰戊菊酯、杀菌剂咪鲜胺和苯醚甲环唑对西方蜜蜂的体温都有降低作用，并且氰戊菊酯和两种杀菌剂之间均存在协同效应(Vandame and Belzunces, 1998)。噻虫嗪和吡虫啉均能降低熊蜂Bombusterrestris冷冻胁迫后的胸温(thoracic temperature)(Pottsetal., 2018)，类似结果在吡虫啉对双角壁蜂Osmiabicornis及商业大黄蜂Bombusimpatiens、噻虫嗪对非洲蜂Apismelliferascutellata的影响研究中也有发现(Tosietal., 2016; Cralletal., 2018; Azpiazuetal., 2019)。对于小菜蛾，22℃下阿维菌素浸叶法饲喂其3龄幼虫24 h后再转移至32℃环境，试虫体温均显著低于对照，但氟虫腈却无影响(田素芬等, 2008)。不过这方面的研究特别是在农业害虫研究中总体不多。本研究报道了阿维菌素、毒死蜱、氟虫腈、高效氯氰菊酯等农药对小菜蛾3龄幼虫体温的影响及其与环境温度、农药浓度及处理时间的关系，以期为探讨体温及体温调节在害虫控制中的应用价值及为运用农药亚致死效应提高药剂防治效果提供资料。

1 材料与方法

1.1 试虫及其饲养

试虫为福建省农业科学院植物保护研究所长期脱离农药饲养的小菜蛾室内种群。饲养方法为：搜集初发生小菜蛾蛹并置于养虫笼中待羽化，以10%蜂蜜水作为成虫补充营养，并移入盘栽萝卜幼苗(苗高3 cm左右)供成虫产卵。幼虫孵化后继续取食萝卜幼苗，每24 h更换新鲜寄主。饲养条件为温度25±1℃、相对湿度70%～80%, 光周期14L∶10D(任可等, 2014; Duanetal., 2016)。

1.2 试剂与药品

95.7%氟虫腈原药和98.9%毒死蜱原药，浙江新农化工股份有限公司提供；5%高效氯氰菊酯乳油、2%阿维菌素乳油，浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所提供；丙酮、Triton X-100，购自福州试剂市场。实验中所用水均为双蒸水。

1.3 药剂处理

以含0.1%丙酮和0.1% Triton X-100双蒸水作为溶剂将农药等比稀释至系列浓度，其中：阿维菌素设0.5, 1, 2, 4和8 mg/L 5个浓度梯度；毒死蜱设50, 100, 200, 400和800 mg/L 5个浓度梯度；氟虫腈设0.25, 0.5, 1, 2和4 mg/L 5个浓度梯度；高效氯氰菊酯设0.5, 1, 2, 4和8 g/L 5个浓度梯度。 药剂处理采用浸叶法(对照为溶剂)，其操作过程是：首先用自来水将未接触过农药的新鲜甘蓝叶片冲洗干净，自然晾干后用打孔器避开主叶脉制作直径3 cm的叶牒，浸渍药液(或对照溶剂)中10 s后取出，滤纸吸去多余药液后自然晾干；再转入底部垫有湿润滤纸、直径10 cm的培养皿中，接入体长一致经饥饿2 h的3龄幼虫(体长5 mm)，每皿20头。 每个浓度(或对照)重复3次，每24 h更换浸渍过相同药液(或对照溶剂)的叶牒(任可等, 2014; Duanetal., 2016)。

1.4 环境温度对小菜蛾体温的影响测定

将试虫置于一定温度的恒温人工气候箱(LRH-250-GS，广东省医疗器械厂)中稳定后，以HH509型手持式数字温度计(Omega Engineering Ltd, UK，精确到0.1℃)，连接直径0.12 mm的镍铜热电偶测定试虫体温。测定时热电偶探头与虫体紧密接触，待读数稳定后记录数据。每次测定30头以上，并同步测定气候箱内气温(环境温度)及装载试虫的培养皿皿壁温度。

1.5 不同温度下农药处理对小菜蛾体温的影响测定

人工气候箱温度分别设定为15±1℃, 20±1℃, 25±1℃, 30±1℃, 35±1℃和40±1℃，将1.3节处理的试虫置于相应温度下，分别于12, 24, 36, 48和60 h后测定试虫体温，每次每个处理随机测定8头试虫，体温测定方法同1.4节。

1.6 数据分析

运用Excel 2010软件计算试虫体温(y)与环境温度(x)关系方程，计算等温点(徐骁骁等, 2017)；以SPSS Statistics 19作为统计工具，单因素方差分析(one-way analysis of variance, ANOVA)后Tukey氏检验分析不同处理中试虫体温的差异显著性，采用t检验分析试虫体温与环境温度的差异显著性，显著水平设定为P<0.05。

2 结果

2.1 小菜蛾幼虫体温与环境温度的关系

研究中测定了不同环境温度下小菜蛾2, 3和4龄幼虫体温及培养皿皿壁温度，发现培养皿壁温度均与环境温度相近。有关环境温度及试虫体温测定结果见表1, 2和3。由表中数据可知试虫体温总体与环境温度相近，但是当环境温度较低时，试虫体温略高于环境温度，如当环境温度为15.91℃，小菜蛾2龄幼虫体温为16.19℃，略高于环境温度，只是差异不显著(P>0.05)；当环境温度为20.64℃时，试虫体温为20.86℃，显著高于环境温度(P<0.05)；而当环境温度较高时，试虫体温则低于环境温度，如当环境温度分别为25.29 ℃, 30.63℃和35.08℃时，小菜蛾2龄幼虫体温则分别为25.11, 29.99℃和34.55℃，均显著低于相应环境温度(P<0.05)(表1)。例外是当环境温度为39.14℃时，试虫体温是39.53℃，甚至略高于环境温度，只是差异不显著(P>0.05)(表1)，可能是因为此时环境温度对小菜蛾而言已是极端高温，其有限的体温调节能力不能发挥作用。3和4龄幼虫的测定结果(表2 和3)也都与2龄幼虫(表1)相似。通过分析试虫体温(y)与环境温度(x)关系方程及等温点，可以获得环境温度对试虫体温的影响程度，结果见表4。根据关系方程推算小菜蛾2, 3和4龄幼虫体温与环境的等温点分别是22.16℃, 21.40℃和21.41℃。

表1 不同环境温度下小菜蛾2龄幼虫的体温Table 1 Body temperature of the 2nd instar larvae ofPlutella xylostella at different ambient temperatures

表2 不同环境温度下小菜蛾3龄幼虫的体温Table 2 Body temperature of the 3rd instar larvae ofPlutella xylostella at different ambient temperatures

表3 不同环境温度下小菜蛾4龄幼虫的体温Table 3 Body temperature of the 4th instar larvae ofPlutella xylostella at different ambient temperatures

表4 小菜蛾幼虫体温与环境温度的关系Table 4 Relationship between the body temperature of larvae of Plutella xylostella and the ambient temperature

2.2 农药处理对小菜蛾3龄幼虫体温的影响

2.2.1阿维菌素处理对小菜蛾3龄幼虫体温的影响：0.5～8 mg/L阿维菌素处理不同时间(12, 24, 36, 48和60 h)对小菜蛾3龄幼虫体温的影响见图1。当人工气候箱温度设定为20℃，各浓度处理试虫体温与对照(0 mg/L)差异都不显著(P>0.05)(图1: A)。当人工气候箱温度设定为25℃，12 h时0.5和1 mg/L阿维菌素处理试虫体温与对照差异不显著(P>0.05)，而2, 4和8 mg/L阿维菌素处理试虫体温都显著高于对照(P<0.05)；24 h时2和4 mg/L阿维菌素处理试虫体温显著高于对照(P<0.05), 8 mg/L阿维菌素处理试虫体温显著低于对照(P<0.05)，但0.5和1 mg/L阿维菌素处理试虫体温均与对照无显著差异(P>0.05)；36和48 h时，各浓度阿维菌素处理试虫体温均高于对照，并且除了1 mg/L阿维菌素处理36 h及4 mg/L阿维菌素处理48 h时试虫体温与对照差异不显著(P>0.05)外，其余浓度处理试虫体温均显著高于对照(P<0.05)；各浓度阿维菌素处理60 h时试虫体温都与对照无显著差异(P>0.05)(图1: B)。当人工气候箱温度设定为30℃，在12-48 h，只有0.5 mg/L阿维菌素处理24 h及1 mg/L阿维菌素处理36 h时试虫体温显著低于对照及1 mg/L阿维菌素处理48 h时试虫体温显著高于对照(P<0.05)，其余处理试虫体温都与对照差异不显著(P>0.05)；各浓度阿维菌素处理60 h时试虫体温均显著高于对照(P<0.05)(图1: C)；当人工气候箱温度设定为35℃，则是除8 mg/L阿维菌素处理48 h时试虫体温显著低于对照(P<0.05)外，其余处理试虫体温均与对照差异不显著(P>0.05)(图1: D)。

2.2.2毒死蜱处理对小菜蛾3龄幼虫体温的影响：50～800 mg/L毒死蜱处理不同时间(12, 24, 36, 48和60 h)对小菜蛾3龄幼虫体温的影响见图2。当人工气候箱温度设定为20℃， 12 h时， 各浓度毒死蜱处理试虫体温均低于对照，但是差异不显著(P>0.05)；24和36 h时，各浓度毒死蜱处理试虫体温仍低于对照，并且只有100和400 mg/L毒死蜱处理24 h时及50和200 mg/L毒死蜱处理36 h时试虫体温与对照差异不显著(P>0.05)，其余处理试虫体温与对照差异都达显著水平(P<0.05)；48和60 h时各浓度毒死蜱处理试虫体温都与对照差异不显著(P>0.05)(图2: A)。当人工气候箱温度设定为25℃，12 h时100和200 mg/L毒死蜱处理试虫体温显著低于对照(P<0.05)，其余浓度处理试虫体温与对照差异不显著(P>0.05)；24 h时只有800 mg/L毒死蜱处理试虫体温显著低于对照(P<0.05)，其余浓度处理试虫体温均显著高于对照(P<0.05)；36 h时只有100和200 mg/L毒死蜱处理及48 h时只有100和400 mg/L毒死蜱处理试虫体温显著高于对照(P<0.05)，其余浓度处理试虫体温都与对照差异不显著(P>0.05)；60 h时100, 200和800 mg/L毒死蜱处理试虫体温显著低于对照(P<0.05)，而50和400 mg/L毒死蜱处理试虫体温与对照无显著差异(P>0.05)(图2: B)；30℃下毒死蜱处理24 h时只有800 mg/L毒死蜱处理试虫体温显著低于对照(P<0.05)，其余浓度处理试虫体温都与对照无显著差异(P>0.05)；60 h时只有400 mg/L毒死蜱处理试虫体温与对照差异不显著(P>0.05)，其余浓度处理试虫体温都显著高于对照(P<0.05)(图2: C)；35℃则是所有处理所有时间段试虫体温都与对照无显著差异(P>0.05)(图2: D)。

2.2.3氟虫腈处理对小菜蛾3龄幼虫体温的影响：0.25～4 mg/L氟虫腈处理不同时间(12, 24, 36, 48和60 h)对试虫体温的影响见图3。当人工气候箱温度设定为20℃，除36 h时0.5 mg/L氟虫腈处理试虫体温显著低于对照(P<0.05)外，其余浓度处理试虫体温与对照无显著差异(P>0.05)。人工气候箱温度为25℃，12 h时只有4 mg/L氟虫腈处理试虫体温显著低于对照(P<0.05)，其余浓度处理试虫体温均与对照无显著差异(P>0.05)；24 h时，只有0.5 mg/L氟虫腈处理试虫体温显著高于对照(P<0.05)，其余浓度处理试虫体温均与对照差异不显著(P>0.05)；36 h时，各浓度处理试虫体温均与对照差异不显著(P>0.05)；48 h时，各浓度处理试虫体温都高于对照，并且除0.5和4 mg/L氟虫腈处理试虫体温与对照差异不显著(P>0.05)外，0.25, 1和2 mg/L氟虫腈处理试虫体温与对照均差异显著(P<0.05)；60 h时各浓度氟虫腈处理试虫体温均显著低于对照(P<0.05)(图3: B)。人工气候箱温度为30℃，0.25和0.5 mg/L氟虫腈处理12 h、0.25和2 mg/L氟虫腈处理24 h、4 mg/L氟虫腈处理48 h以及2 mg/L氟虫腈处理60 h时试虫体温显著低于对照(P<0.05)，其余处理试虫体温均与对照无显著差异(P>0.05)(图3: C)。人工气候箱温度设定为35℃，只有0.25和0.5 mg/L氟虫腈处理60 h时试虫体温显著高于对照(P<0.05)，其余处理试虫体温均与对照无显著差异(P>0.05)(图3: D)。

2.2.4高效氯氰菊酯处理对小菜蛾3龄幼虫体温的影响：0.5～8 g/L高效氯氰菊酯处理不同时间(12, 24, 36, 48和60 h)对试虫体温的影响见图4。当人工气候箱温度设定为20℃时，12和24 h时各浓度高效氯氰菊酯处理试虫体温与对照均无显著差异(P>0.05)；36 h时只有2和8 g/L浓度处理试虫体温显著高于对照(P<0.05)，其余浓度处理试虫体温均与对照差异不显著(P>0.05)；48 h时4和8 g/L浓度处理试虫体温显著高于对照(P<0.05)，其余浓度处理试虫体温与对照差异不显著(P>0.05)；60 h时各浓度处理试虫体温均与对照差异不显著(P>0.05)(图4: A)。在人工气候箱温度为25℃，12 h时，各浓度处理试虫体温均低于对照，并且在2, 4和8 g/L处理中差异达显著水平(P<0.05)，而0.5和1 g/L处理中差异不显著(P>0.05)；24 h时，各浓度处理试虫体温均高于对照，但是只有0.5, 4和8 g/L处理试虫体温与对照差异显著(P<0.05)；类似地，36 h时，各浓度处理试虫体温也都高于对照，但是也只有1, 4和 8 g/L处理试虫体温与对照差异显著(P<0.05)；48 h时，虽然各浓度处理试虫体温均高于对照，但是差异不显著(P>0.05)；60 h时，各浓度处理试虫体温均高于对照，并且除0.5 g/L处理与对照差异不显著(P>0.05)外， 1, 2和4 g/L处理均显著高于对照(P<0.05)(图4: B)。人工气候箱温度为30℃，12 h时0.5和1 g/L高效氯氰菊酯处理试虫体温显著低于对照(P<0.05)，其余浓度处理试虫体温均与对照差异不显著(P>0.05)；24 h时各浓度(2 g/L除外)高效氯氰菊酯处理试虫体温均显著低于对照(P<0.05)；36 h和48 h时各浓度高效氯氰菊酯处理试虫体温与对照均无显著差异(P>0.05)；60 h时只有0.5和4 g/L高效氯氰菊酯处理试虫体温与对照无显著差异(P>0.05)，其余浓度处理试虫体温均显著低于对照(P<0.05)(图4: C)。人工气候箱温度为35℃则是各浓度高效氯氰菊酯处理试虫体温均与对照无显著差异(P>0.05)(图4: D)。

3 讨论

作为典型的变温动物，昆虫的自律性体温调节能力较弱(凡美玲等, 2017)，小菜蛾也不例外，并且在本研究中也得到证实(表1, 2和3)，甚至在试虫体温与环境温度存在显著差异时，其绝对差异也小。如环境温度为30.54℃时，3龄幼虫体温为29.55℃，差异显著(P<0.05)(表2)，但绝对差异也不过1.0℃。这在环境温度与试虫体温关系方程中可以更明显看出(表4)。一般认为在环境温度与体温关系方程中斜率越大说明自律性体温调节能力越弱(徐骁骁等, 2017)，本研究小菜蛾2, 3, 4龄幼虫体温与环境关系方程斜率分别为0.95, 0.95和0.93(表4)，都接近1，这些都说明小菜蛾自律性体温调节能力弱。

有关毒死蜱对小鼠体温影响的研究表明，在接触毒物初期动物常常通过自律性体温调节降低体温以减少毒物的摄入或其毒性的产生；其后又可能通过升高体温以提高体内代谢酶系的活性从而加速对进入体内毒物的代谢(Gordon, 1997)，即毒物处理可能提高动物体温，也可能降低动物体温。类似地，有关0.2, 1和2 ng/蜂3个浓度噻虫嗪对非洲蜂体温影响研究发现：环境温度设为33℃时，只有2 ng/蜂浓度处理1～2 h后引发供试蜂体温升高，而22℃下1和2 ng/蜂2个浓度处理60～90 min后均导致供试蜂体温降低；但是1 d后，两个环境温度下3个浓度噻虫嗪处理过的非洲蜂体温都显著低于对照(Tosietal., 2016)。此外，22℃下非洲蜂经3个浓度噻虫嗪处理1 d后再以4℃处理5 min，1和2 ng/蜂噻虫嗪处理中供试蜂体温显著降低，而0.2 ng/蜂处理中供试蜂体温显著升高；但是33℃下供试蜂经相同处理体温无变化(Tosietal., 2016)。本研究中在人工气候箱温度设定为15℃和40℃时，4种农药对试虫体温都没有影响(数据未显示)；其他温度下特别是25℃和30℃时，农药处理则对试虫体温影响表现为降低、不变和升高3种类型(图1～4)。可见农药对试虫体温的影响与农药种类及其浓度、环境温度、处理时间等有关，但是影响机制尚不清晰。

以往根据温度对毒力的影响特点将农药分为正温度系数效应农药和负温度系数效应农药两种类型。前者是指在一定温度范围内农药毒力随温度升高而提高，后者则相反。先前曾经将农药正温度系数效应的形成机理解释为高温条件提高了害虫生活力从而促进农药进入害虫体内及增强农药与靶标的结合能力(吴刚等, 2003)。但是Gordon等(2008)认为小鼠接触毒物初期体温下降也是毒物正温度系数效应形成的重要因素。Vandame和 Belzunces(1998)也认为低温下溴氰菊酯对西方蜜蜂毒力更高的原因与其降低试虫体温有关，不过该现象还可以从等温点的角度得到更明确解释。当环境温度低于等温点时变温动物能够通过有限的自律性体温调节能力使其体温高于环境温度；反之，当环境温度高于等温点时则是使其体温低于环境温度。如气温低于32℃时，东亚飞蝗Locustamigratoriamanilensis3, 4和5龄蝗蝻及成虫体温均高于气温；但当气温高于32℃时，试虫体温均低于气温(岳梅等, 2009)。西方蜜蜂春季低温时体温升高也是这个道理(Kovac and Schmaranzer, 1996)。低温下溴氰菊酯对西方蜜蜂体温的降低作用使其进一步偏离等温点，进而进一步加剧了环境的不利性，最终表现为溴氰菊酯毒力的提高。本研究表明小菜蛾2, 3和4龄幼虫的等温点分别为22.16℃, 21.40℃和21.41℃(表4)，一方面意味着环境温度与此接近时小菜蛾具有较好的适应性，这与但建国等(1995)报道小菜蛾室内种群23℃条件下种群趋势增长指数最高相一致；另一方面意味着当环境温度低于这几个数值时毒物对体温的降低作用及当环境温度高于这几个数值时毒物对体温的升高作用都将加剧环境对小菜蛾的不利性。那么，本研究中发现的农药对试虫体温的改变特别是25℃和30℃时试虫体温的改变是否影响农药的毒力有待进一步明确。

虽然昆虫自律性体温调节能力较为微弱，但是即便体温的细微变化都可能对其个体及种群产生显著的不利影响(Tosietal., 2016; 凡美玲等, 2017)。如蜂巢温度对蜂群维持至关重要，可是长期接触草甘膦虽然对熊蜂个体体温调节能力影响不显著，但是却使蜂群蜂巢温度调节能力(collective thermoregulation ability)降低了25%以上(Weidenmülleretal., 2022)。故Azpiazu 等(2019)提出农药对蜜蜂安全性评价中不能忽视农药对其体温的影响。同样地，农药对害虫体温及体温调节能力的影响在害虫防治中的应用价值也需要深入探讨。