草地贪夜蛾室内种群过冷却点和结冰点的测定

牛 浩, 兰珍珍, 牛 通, 王新谱*

(1.宁夏大学 农学院,宁夏 银川 750021; 2.西吉县马铃薯产业服务中心,宁夏 西吉 756200)

草地贪夜蛾,又称秋黏虫,隶属于鳞翅目、夜蛾科、灰翅夜蛾属,原产于美洲热带和亚热带地区,是主要的农业害虫[1-2].2018年年底，草地贪夜蛾在我国快速入侵定殖[3-5],至次年10月，在我国26个省(市、区)监测到草地贪夜蛾成虫,其中发现幼虫为害的有22个省[6].严重威胁我国的农业生产.宁夏于2019-07-31在彭阳县首次监测到草地贪夜蛾成虫[7],于2020-07-09和2021-07-22在原州区发现草地贪夜蛾成虫.目前,在宁夏16个县市监测到草地贪夜蛾成虫.草地贪夜蛾的入侵定殖,将给我区农业生产带来重大威胁.探明草地贪夜蛾的抗寒能力,对于掌握其发生动态以及综合防治至关重要[8-9].昆虫是变温动物,受环境温度的影响较大,温度变化直接影响昆虫的生长发育、生活习性和分布等.对低温的耐受能力是种群生存发展的重要因素[10].昆虫的过冷却点表示其能够存活的低温下限,可作为研究昆虫越冬及抗寒性的指标.一般,过冷却点越低,对低温的耐受能力越强,昆虫的生存与分布范围就可能越广,反之,其生存与分布范围就越小[11].笔者测定草地贪夜蛾不同虫态的过冷却点和结冰点,旨在为草地贪夜蛾的抗寒性、越冬区的划分和综合防治等研究提供参考.

1 材料与方法

1.1 供试虫源

将草地贪夜蛾卵块(河南省科云生物农药有限公司),放置在温度为26℃、湿度为60%、光照周期为t(光照)∶t(黑暗)=14 ∶10 的培养箱中.采摘新鲜的玉米叶片,擦除叶片表面的灰尘，饲喂幼虫至成虫阶段.配制w=5%蜂蜜水饲喂,饲养一个世代.以草地贪夜蛾室内种群F1代的3～6龄幼虫、预蛹、3日龄蛹和3日龄雌成虫与雄成虫作为测试虫源.

1.2 供试寄主

供试寄主植物为玉米,品种为宁单41号(宁夏大学教学实习基地温室大棚内种植盆栽玉米幼苗).

1.3 实验仪器

超低温冰箱,温度设置为-70 ℃;冷藏柜,温度设置为-4 ℃;SUN-V型智能昆虫过冷却点测定仪(北京鹏程电子科技中心).

1.4 实验方法

通过智能昆虫过冷却点测定仪,测定草地贪夜蛾室内种群F1代的3～6龄幼虫、预蛹、3日龄蛹和3日龄雌成虫与雄成虫的过冷却点和结冰点,每个虫态及虫龄测定30头.首先,将待测活虫放入-4 ℃冰柜10 h,取出在室温下放置2 h.然后,将待测虫体放入离心管.将过冷却点测定仪的热敏探头紧贴活虫体,并用棉花固定,放入-70 ℃冰箱.将热敏探头连接智能昆虫过冷却点测定仪,通过电脑记录虫体的温度.当温度下降一定时间后,虫体开始放热,温度突然回升,此刻的温度即为草地贪夜蛾的过冷却点.当温度升高后又开始平稳下降,此时呈现降低趋势的温度为草地贪夜蛾的结冰点,即虫体的体液开始结冰[12].

1.5 数据处理

通过IBM SPSS Statistics 21.0统计软件,计算草地贪夜蛾部分虫态的过冷却点和结冰点的平均值和标准误差.对草地贪夜蛾部分虫态的过冷却点和结冰点的测定数据,用单因素方差分析,并用新复极差法进行方差分析和多重比较,设显著性水平α=0.05.分析成虫性别对过冷却点和结冰点的影响时采用t检验.通过Origin 2018 对不同虫态的过冷却点和结冰点频次分布进行分析.

2 结果与分析

2.1 草地贪夜蛾的过冷却点(T1)和结冰点(T2)

草地贪夜蛾不同虫态的T1和T2存在显著差异(P<0.05)(表1),部分虫态的T1由高到低的顺序为6龄幼虫、5龄幼虫、3日龄雄成虫、3日龄雌成虫、4龄幼虫、预蛹、3龄幼虫、3日龄蛹；部分虫态的T2由高到低的顺序为6龄幼虫、5龄幼虫、预蛹、3日龄雄成虫、4龄幼虫、3龄幼虫、3日龄雌成虫、3日龄蛹.3日龄蛹的测定数值最低,T1=(-18.46±0.55)℃,T2=(-13.11±0.64)℃.3～6龄幼虫,随着龄期的增大,T1,T2增大,其中，3龄幼虫的数值最低,T1=(-11.94±0.35)℃,T2=(-8.55±0.57)℃；6龄幼虫的数值最高,T1=(-6.26±0.30)℃,T2=(-4.02±0.25)℃.预蛹的T1=(-11.35±0.48)℃,T2=(-6.46±0.55)℃.

表1 草地贪夜蛾室内种群部分虫态的过冷却点和结冰点

草地贪夜蛾3日龄雌、雄成虫的测定结果表明：雌成虫的T1=(-10.87±0.55)℃,雄成虫的T1=(-10.07±0.49)℃,两者之间差异性不显著(df=38,t=1.091,P=0.282)；雌成虫的T2=(-8.78±0.64)℃,雄成虫的T2=(-6.94±0.48)℃,两者之间的差异性显著(df=38,t=2.306,P=0.027).

2.2 草地贪夜蛾T1,T2的频次分布

草地贪夜蛾各虫态T1的分布范围及频次存在不同程度差异(图1),其中T1最低值出现在蛹期,为-24.96 ℃,最高值出现在6龄幼虫,为-3.5 ℃.3日龄蛹的T1分布范围最宽,为-14.82～-24.96 ℃.5龄幼虫的T1分布范围最小,为-6.13～-11.82 ℃.T1分布宽度由小到大依次为5龄幼虫(5.69 ℃)、4龄幼虫(6.16 ℃)、3龄幼虫(6.25 ℃)、6龄幼虫(6.74 ℃)、3日龄雄成虫(7.96 ℃)、预蛹(8.87 ℃)、3日龄雌成虫(9.49 ℃)、3日龄蛹(10.14 ℃).

图1 草地贪夜蛾部分虫态过冷却点的频次分布

草地贪夜蛾各虫态的T1,T2相似,也存在不同程度差异(图2).T2最低值在蛹期,为-18.79 ℃,最高值出现在5龄幼虫期,为-1.12 ℃.蛹的T2分布范围较宽,为-6.93～-18.79 ℃.6龄幼虫的T2分布范围最小,为-1.2～-5.95 ℃.T2由小到大为6龄幼虫(4.75 ℃)、3日龄雄成虫(7.66 ℃)、4龄幼虫(7.71 ℃)、5龄幼虫(7.78 ℃)、3龄幼虫(8.6 ℃)、3日龄雌成虫(9.46 ℃)、预蛹(11.04 ℃)、3日龄蛹(11.86 ℃).除5龄幼虫的T2不属于正态分布外,其他虫态的T1,T2均服从正态分布(P>0.05).

图2 草地贪夜蛾部分虫态结冰点的频次分布

3 结论与讨论

草地贪夜蛾入侵定殖我国以来,学者展开了大量关于草地贪夜蛾抗寒性的研究.张智等的研究结果显示，卵的过冷却点为-25.45 ℃,结冰点为-24.7 ℃,所测定卵的数值显著低于其他虫态[13].文中草地贪夜蛾不同虫态的过冷却点和结冰点存在显著性差异(P<0.05);不同虫态的结冰点和过冷却点存在不同程度的差异.3日龄雌、雄成虫之间,过冷却点差异不显著(df=38,t=1.091,P=0.282),但结冰点差异显著(df=38,t=2.306,P=0.027).6龄幼虫的过冷却点为(-6.26±0.30)℃,在测定的部分龄期幼虫中最高.罗举等的研究结果显示，蛹的抗寒性最强,过冷却点为-19.0 ℃,结冰点为-18.5 ℃,卵和1龄幼虫的抗寒性最差[14].文中草地贪夜蛾蛹的测定数值最低,过冷却点为(-18.46±0.55)℃,结冰点为(-13.11±0.64)℃,与罗举等研究中蛹的过冷却点接近,表明蛹的抗寒能力最强.张悦等的研究表明,3～6龄幼虫随着龄期的增大,幼虫的过冷却点和结冰点也增大.3龄幼虫的测定数值最低,6龄幼虫的数值最高;蛹的过冷却点和结冰点分布范围与本文研究结果一致[15].文中草地贪夜蛾蛹的结冰点与罗举等有较大差异,与张智测定的预蛹和成虫的过冷却点以及各虫态的过冷却点有较大差异,这可能是饲养条件不同导致.在张智等的研究中，饲养温度为24 ℃,湿度为70%;在罗举等的研究中，饲养温度为29 ℃、湿度为70%,而文中饲养温度为26 ℃、湿度为60%.

影响草地贪夜蛾抗寒能力的因素很多,如不同地域的种群、不同季节的虫源、取食不同寄主植物、不同的生长温度以及个体间差异等.张悦等的研究结果显示,取食不同的寄主植物,草地贪夜蛾获取的营养物质的种类及质量不同,影响草地贪夜蛾的抗寒能力[15].谢殿杰等设置6种温度条件饲养草地贪夜蛾,测定的过冷却点和结冰点存在显著差异，结果表明，在低温驯化下,草地贪夜蛾的耐寒能力提高[16].除测定草地贪夜蛾的过冷却点和结冰点外,学者研究草地贪夜蛾的耐寒性以及在低温条件下的存活率.常向前等将草地贪夜蛾的幼虫、蛹和成虫放置在7 ℃下35 d,结果各虫态的草地贪夜蛾均死亡[17].邱良妙等有关草地贪夜蛾的耐寒性研究结果表明,卵的耐寒性最弱、蛹的最强[18].张同强等研究低温处理下草地贪夜蛾各虫态的存活率,结果表明,卵的存活率最低、蛹的存活率最高[19].

该实验结果表明,3～5龄幼虫、预蛹、蛹和成虫的过冷却点都低于-9 ℃,尤其是蛹的过冷却点为(-18.46±0.55)℃,表明草地贪夜蛾3～5龄幼虫、预蛹、蛹和成虫的抗寒能力较强,且所测虫态中蛹的抗寒能力最强,这与罗举等[14,18-20]的研究结论一致.文中的草地贪夜蛾室内种群是在单一的条件下饲养的.为了进一步研究草地贪夜蛾的抗寒性和在宁夏的越冬区域,还要探索草地贪夜蛾不同虫态的抗寒机理，研究低温环境下的存活率.