不同蟲態(tài)菊方翅網蝽在高溫逆境下的存活特性

崔旭紅，姚露晨，潘穎佳，李若南，蔡 沖

不同蟲態(tài)菊方翅網蝽在高溫逆境下的存活特性

崔旭紅，姚露晨，潘穎佳，李若南，蔡 沖*

（中國計量大學 生命科學學院/浙江省生物計量及檢驗檢疫技術重點實驗室，浙江 杭州 310018）

為明確菊方翅網蝽在高溫逆境下的生存特性及其對種群發(fā)展的影響，研究了菊方翅網蝽卵、5齡若蟲、雌雄成蟲在35℃，37℃，39℃，41℃，43℃，45 ℃下暴露1~2 h后的存活率。結果表明：39℃及其以下的短時高溫暴露對各蟲態(tài)的存活沒有顯著影響，41℃及其以上的短時高溫暴露會導致各蟲態(tài)的存活率迅速降低。菊方翅網蝽3個不同蟲態(tài)之間的存活率存在顯著差異。41℃及其以上高溫會對菊方翅網蝽的生存和種群發(fā)展造成不利的影響。

菊方翅網蝽；高溫；存活

菊方翅網蝽（(Uhler,1878)），屬于半翅目(Hemiptera)，網蝽科(Tingidae)，方翅網蝽屬(,1873)，是近年來新入侵中國的外來昆蟲。該蟲原產于北美地區(qū)，主要取食菊科植物，可以嚴重危害加拿大一枝黃花、向日葵、菊花、菊芋、紫背天葵等多種野生雜草和栽培植物；此外還有危害甘薯的報道[1-5]。菊方翅網蝽的若蟲和成蟲喜歡聚集在植物葉片背部，可以通過刺吸植物汁液、排泄糞便誘發(fā)真菌病害等多種方式對農業(yè)生產造成直接或間接的危害。沈佳思等[6]通過對菊方翅網蝽生物學特性的研究推測8—10月是菊方翅網蝽在我國華中以及華東地區(qū)發(fā)生盛期。這與課題組在杭州地區(qū)的田間觀察結果基本一致。在韓國和日本，也有報道7—8月是菊方翅網蝽的發(fā)生盛期[4,7]。目前菊方翅網蝽在中國臺灣、浙江、湖北、江西等地均有發(fā)現(xiàn)[3,8-10]，這些地區(qū)的7—8月正值夏季，日最高氣溫普遍高于30 ℃，部分地區(qū)的最高氣溫可以達到40 ℃[11]。加之菊方翅網蝽活動性不強，遭遇不利氣候條件時難以主動逃避，因此菊方翅網蝽難免會遭受高溫脅迫。已有研究表明，入侵昆蟲對高溫或低溫的耐受性是影響其入侵新環(huán)境后的擴散以及種群發(fā)展的重要因素[12-14]。為了更好的了解菊方翅網蝽在我國的入侵潛能，課題組在室內對菊方翅網蝽的卵、5齡若蟲和雌雄成蟲進行了短時高溫暴露實驗，研究了菊方翅網蝽在高溫逆境下的存活特性，以揭示該蟲對高溫的耐受性以及夏季高溫對其種群發(fā)展的影響。

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲與寄主植物

供試昆蟲：實驗室于2016年在中國計量大學網室旱地中建立了菊方翅網蝽種群，寄主植物為加拿大一枝黃花。在進行高溫脅迫實驗之前，從建立的種群中采集菊方翅網蝽成蟲接入養(yǎng)蟲籠（60 cm×60 cm×60 cm）中進行繼代飼養(yǎng)，隨后獲得的網蝽用于實驗。飼養(yǎng)條件為溫度（26±1）℃，相對濕度（75±10）%，光照14 h∶10 h (L∶D)。

寄主植物：剪取加拿大一枝黃花上端20 cm部分，保留干凈的葉片，每株保留6~8張葉片，每張葉片長約5~8 cm。將植株莖干用海綿包裹，固定于裝有約400 mL水的塑料杯杯蓋中央。將其作為清潔苗供實驗使用。

1.2 高溫暴露處理方法

高溫暴露處理在水浴循環(huán)儀（型號：9112AA2Y，Poly Science公司）中進行。設置6個靶標溫度，分別為35 ℃、37 ℃、39 ℃、41 ℃、43 ℃和（45±0.02）℃。在每個溫度梯度下，處理時間為1~2 h。以上每個處理重復5次，每重復卵、若蟲、雌雄成蟲各30~60頭。以直接放置在26 ℃下同等時間的處理為對照，以校正各蟲態(tài)的存活率。

1.3 不同蟲態(tài)菊方翅網蝽經高溫脅迫后的存活情況

卵：取上述清潔苗放入養(yǎng)蟲籠中，并接入生育期成蟲，24 h后清除葉片上的成蟲，在體視鏡下觀察標記每張葉片上的卵量。將產卵苗上葉片連葉柄剪下，用濕棉球將葉柄包裹并插入裝滿水的1.5 mL離心管中，并用易拉膜包裹，防止水分散失。將產有卵的葉片進行隨機分組，每組葉片保留60粒卵，多余的卵用解剖針扎死。將葉片放入玻璃試管中，管口塞上少量脫脂棉防止若蟲孵化后逃逸。隨后進行高溫處理，處理結束后放回飼養(yǎng)條件下，10 d后開始調查卵孵化的情況，為了減少操作過程中對卵的損傷，以后每隔1 d調查1次，直到連續(xù)5 d都沒有卵孵化為止。最后統(tǒng)計卵的孵化率。

若蟲和成蟲：將5齡若蟲和不同性別成蟲分別裝入玻璃管中（=2.5 cm，=9 cm），在管內放入經過保濕處理的加拿大一枝黃花供取食，并在管口塞上少量脫脂棉防止若蟲和成蟲逃逸。每組30頭若蟲或成蟲。經高溫處理后將網蝽放回飼養(yǎng)條件讓其蘇醒，2 h后觀察其存活情況，并統(tǒng)計其存活率。毛筆輕觸若蟲和成蟲，若附肢不動則認為死亡。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

在相同高溫條件下不同性別成蟲存活率用-Test來檢驗是否存在顯著差異；用單因素方差（One-way ANOVA）分析來檢驗不同高溫暴露條件下菊方翅網蝽的存活率和不同蟲態(tài)間的耐熱性是否存在顯著性差異；用多因素方差分析檢驗溫度和時間對粉虱存活率的效應。以上數(shù)據(jù)分析用統(tǒng)計軟件SPSS進行（SPSS24.0，SPSS Inc., USA），顯著性檢驗水平均為<0.05。

2 結果與分析

2.1 高溫暴露對菊方翅網蝽卵孵化的影響

39 ℃及其以下較為緩和的短時高溫暴露對菊方翅網蝽卵的孵化率沒有顯著影響（表1）。在35 ℃和37 ℃下菊方翅網蝽卵經過1 h高溫脅迫后，其孵化率超過94%，39 ℃脅迫1 h后卵的孵化率約90%，三者之間沒有顯著差異。經過41~45 ℃高溫暴露1 h后，該蟲卵的孵化率迅速由85.7%下降至27%，不同暴露溫度對菊方翅網蝽卵的孵化率存在顯著性差異。在35~45 ℃內對卵暴露處理2 h，卵的孵化率也迅速下降，在43 ℃下暴露處理2 h，其孵化率約為50%，在45 ℃下暴露2 h，沒有卵能夠孵化。結果表明，菊方翅網蝽在相同溫度下暴露不同時間，隨著暴露時間的延長，卵的孵化率降低。通過檢驗結果，43 ℃及以上高溫下分別處理1~2 h后其存活率差異顯著。

通過雙因素方差分析表明，高溫和暴露時間對菊方翅網蝽卵的孵化均有顯著影響（溫度：(5,60)=251.6，＜0.05；時間：(1,60)= 29.0，＜0.05）；溫度和時間對菊方翅網蝽卵的孵化有顯著的交互作用(5,60)= 5.52；其中溫度的效應要高于暴露時間的效應（2溫度0.96>2時間0.38）。

2.2 高溫暴露對菊方翅網蝽若蟲存活的影響

菊方翅網蝽5齡若蟲經35~39 ℃暴露1 h后，其存活率沒有變化，均為100%（表2）。在41~45 ℃暴露1 h后其存活率由90%迅速下降到10%，不同暴露溫度間的存活率存在顯著差異（<0.05）。在35~45 ℃暴露2 h后5齡若蟲存活情況的變化趨勢與處理1 h時相似。5齡若蟲經35~39 ℃高溫暴露2 h后存活率仍然能夠達到96%，當暴露溫度達到43 ℃時，5齡若蟲的存活率為23.3%，在45 ℃下暴露處理2 h沒有若蟲能夠存活。通過檢驗結果，43 ℃及以上高溫下分別處理1~2 h后其存活率差異顯著。

經過雙因素方差分析表明，高溫和暴露時間對菊方翅網蝽5齡若蟲存活都有顯著影響（溫度：(5,60)=628.3,<0.05；時間：(1,60)= 87.4,<0.05）。溫度和暴露時間對菊方翅網蝽若蟲存活存在著顯著的交互效應((5,180)= 44.9,<0.05)；其中溫度的效應要高于暴露時間的效應（2溫度0.99>2時間0.65）。

表1 菊方翅網蝽卵經1~2 h高溫暴露后的存活率

表中數(shù)據(jù)為平均值±標準誤，同列數(shù)據(jù)后標有不同字母表示差異顯著（<0.05，Duncan檢驗）。同行數(shù)據(jù)后標有*號代表差異顯著（<0.05，獨立樣本檢驗）

表2 菊方翅網蝽若蟲經1~2 h高溫暴露后的存活率

表中數(shù)據(jù)為平均值±標準誤，同列數(shù)據(jù)后標有不同字母表示差異顯著（<0.05，Duncan檢驗）。同行數(shù)據(jù)后標有*號代表差異顯著（<0.05，獨立樣本檢驗）

2.3 高溫暴露對菊方翅網蝽成蟲存活的影響

由表3可知，菊方翅網蝽雌成蟲經35~39 ℃暴露1 h后，其存活率沒有顯著變化，均超過98%。在41~45 ℃暴露1 h后其存活率迅速下降，不同溫度間存在顯著性差異。菊方翅網蝽的雌成蟲在41 ℃下暴露1 h后其存活率為94.67%，在45 ℃暴露1 h后沒有成蟲能夠存活。雌成蟲經35~39 ℃暴露2 h后的存活趨勢和暴露1 h后的存活趨勢相似。菊方翅網蝽雌蟲在35~39 ℃下將暴露2 h，其存活率均在100%；在41 ℃下暴露2 h，其存活率為92.0%；在43 ℃下暴露2 h后，雌成蟲的存活率顯著下降至40%。雄成蟲在35~39 ℃下暴露2 h，其存活率略有降低。41 ℃暴露2 h，其存活率下降至88.7%。在43 ℃下暴露2 h，雄蟲存活率迅速下降至34.7%，與其它暴露溫度存在顯著差異；在45 ℃下暴露2 h，沒有成蟲能夠存活。因此，41 ℃及以上高溫對菊方翅網蝽成蟲的存活率有顯著影響（<0.05）。在35~43 ℃范圍內，同一暴露溫度下，通過檢驗結果，雌蟲比雄蟲的存活率高，但差異均不顯著（>0.05）。

經過多因素方差分析表明，高溫、暴露時間和性別分別對菊方翅網蝽成蟲存活有顯著影響（溫度：(5,120)= 3 646.9,<0.05；時間：(1,120)=192.9,< 0.05；性別：(1,120)= 14.5,<0.05）。溫度和暴露時間對菊方翅網蝽成蟲存活存在著顯著的交互效應（(5,120)=154.5,< 0.05）；其中溫度的效應要高于暴露時間的效應（2溫度0.99>2時間0.67）。溫度和性別對菊方翅網蝽成蟲的存活存在著顯著的交互效應（(1,120)= 3.0,< 0.05）；其中溫度的效應要高于性別的效應（2溫度0.99>2時間0.1）。暴露時間和性別對菊方翅網蝽成蟲的存活沒有顯著的交互效應（(1,120)= 0.27,=0.6）。

表3 菊方翅網蝽成蟲經1~2 h高溫暴露后的存活率

中數(shù)據(jù)為平均值±標準誤，同列數(shù)據(jù)后標有不同字母表示差異顯著（<0.05，Duncan檢驗）。同行數(shù)據(jù)后標有*號代表差異顯著（<0.05，獨立樣本檢驗）

2.4 菊方翅網蝽不同蟲態(tài)對高溫暴露耐受性的比較

在39 ℃下暴露1～2 h菊方翅網蝽成蟲的存活率均在94%以上，要顯著高于卵孵化率。但雌雄成蟲和5齡若蟲的存活率之間不存在顯著差異。當溫度上升到41 ℃及其以上高溫時，各蟲態(tài)的菊方翅網蝽存活率下降得很快。例如，在45 ℃下暴露2 h，各蟲態(tài)的菊方翅網蝽均不能存活，在45 ℃下暴露1 h，各蟲態(tài)的存活率從大到小依次為：卵、5齡若蟲、成蟲。

根據(jù)多因素方差分析，菊方翅網蝽3個不同蟲態(tài)之間的存活率存在顯著差異((2,240)= 51.93,< 0.05)，暴露溫度和時間的作用顯著(溫度：(5,240)= 2 144.28,< 0.05；時間：(1,240)= 375.1,< 0.05)。不同蟲態(tài)、溫度以及時間之間有顯著的交互作用（蟲態(tài)*溫度：(15,540)= 32.6,< 0.05；蟲態(tài)*時間：(3,240)= 38.7,<0.05；溫度*時間：(12,240)= 133.3,< 0.05；蟲態(tài)*溫度*時間：(15,240)= 35.2,< 0.05）。

3 結論與討論

近年來，隨著全球氣溫的上升，夏季最高溫度的持續(xù)時間不斷延長，極端高溫天氣出現(xiàn)的次數(shù)也在不斷增加，昆蟲遭受高溫暴露的情況也變得難以避免。已有研究表明，多食性外來昆蟲對高溫的耐受性的高低是影響其能否成功入侵的重要因素。例如，B型煙粉虱和溫室白粉虱在我國北方混合發(fā)生，其種群消長有明顯的季節(jié)性規(guī)律，在夏天高溫季節(jié)以B型煙粉虱種群為主，而到春秋兩季氣候趨涼時溫室白粉虱種群上升為優(yōu)勢種群[15-16]。兩種粉虱對高溫的適應性存在差異，是導致它們種群季節(jié)動態(tài)格局和分布的重要因素。昆蟲對高溫最為直接的反應就是存活率降低，導致種群數(shù)量下降。例如，B型煙粉虱在37~45 ℃的高溫條件下暴露1~2 h后，各種供試蟲態(tài)的生存特性均要高于溫室白粉虱，高溫對B型煙粉虱存活的影響要顯著低于后者；而溫室白粉虱對高溫敏感，短時間的高溫暴露就能導致其存活率顯著下降。課題組對菊方翅網蝽的研究表明，41 ℃及其以上高溫下暴露1~2 h會導致該蟲的3個蟲態(tài)的存活率顯著降低，尤其是43 ℃下隨著暴露時間的延長，存活率下降的更為迅速[17]。因此，41 ℃及其以上高溫會通過降低菊方翅網蝽的存活率來對其種群產生不利影響。

在自然界中，昆蟲常常會遭受較為緩和的高溫。這種高溫雖然對存活率沒有影響，但有可能會造成昆蟲的生殖適應性降低，如：產卵量下降，產卵節(jié)律的改變等，甚至會影響到后代的存活率和性比[18-19]。這種影響雖然不像存活率降低那么直接，但也會造成后代種群的衰弱。本試驗研究結果表明，35~39 ℃對菊方翅網蝽的存活率沒有顯著影響，該溫度范圍內遭受高溫暴露的昆蟲生殖特性是否發(fā)生變化還不清楚。因此，為了更好地了解菊方翅網蝽在我國的入侵潛能，高溫對菊方翅網蝽生殖特性的影響還需要進一步的研究。

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Survival Characteristics of Different Developmental Stage ofUhler (Hemiptera: Tingidae) after Exposure to High Temperature Conditions

CUI Xu-hong, YAO Lu-chen, PAN Ying-jia, LI Ruo-nan, CAI Chong*

(College of Life Sciences/Zhejiang Provincial Key Laboratory of Biometrology and Inspection & Quarantine, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China)

The survival rates ofdifferent developmental stage ofwere studied after exposure to high temperatures to determine the effects of high temperature conditions on its population development. The eggs, 5th- larvae and both male and female adults ofwere exposed to each of the six temperature regimes, 35, 37, 39, 41, 43 and 45 ℃ in the water bath for 1~2 hours. The results showed that the survival rates of different stage ofwere not significantly affected by the temperatures varied from 35 to 39 ℃. However, the survival rates of the three tested stagesdecreased quickly when the temperatures exceeded 41 ℃. There were significant differences in three tested stages of. The results meant thathad a certain tolerance to the moderate high temperatures, but the high temperatures above 41 ℃ could adversely affect the survival and population development of.

; high temperature; survival

http://xuebao.jxau.edu.cn

10.3969/j.issn.2095-3704.2019.03.47

S433.3

A

2095-3704（2019）03-0218-05

2019-08-20

國家自然科學基金項目(31601695)和浙江省自然科學基金項目(LY17C150003)

崔旭紅（1977—），副教授，主要從事外來入侵昆蟲種群形成與擴張等方面的研究，xuhongcui@cjlu.edu.cn；

蔡沖，副教授，ccjacn@cjlu.edu.cn。

崔旭紅, 姚露晨, 潘穎佳, 等. 不同蟲態(tài)菊方翅網蝽在高溫逆境下的存活特性[J]. 生物災害科學, 2019, 42(3): 218-222.