棉蚜繭蜂對(duì)不同品種、不同生育期棉花的趨性行為反應(yīng)

吳 璇，伏紅偉，2，王琳麗，蘇宏華，楊益眾

(1.揚(yáng)州大學(xué)園藝與植物保護(hù)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225009; 2. 江蘇鹽城市亭湖區(qū)委，江蘇鹽城 224005；3.北京海關(guān)技術(shù)中心，北京 100026)

0 引 言

【研究意義】在棉花整個(gè)生育期內(nèi)，每年由害蟲造成的損失都在15%以上。大量使用化學(xué)農(nóng)藥防治棉花害蟲后又導(dǎo)致害蟲抗性顯著增強(qiáng)(1992a)，造成棉田天敵和非靶標(biāo)昆蟲死亡(2003)，農(nóng)田生物多樣性下降，棉田生態(tài)平衡被打破。隨著分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)的飛速發(fā)展，轉(zhuǎn)基因棉花應(yīng)運(yùn)而生。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的廣泛種植，極大地抑制了棉田鱗翅目害蟲的為害，減少了化學(xué)農(nóng)藥的使用，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。然而，棉田昆蟲群落結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大變化。轉(zhuǎn)基因棉田的主要害蟲已不再是棉鈴蟲等鉆蛀類害蟲，棉蚜(AphisgossypiiGlover)等非靶標(biāo)害蟲種群數(shù)量有所增加。棉蚜是我國北方棉花的主要害蟲，也是長江流域棉花生育前期的主要害蟲之一。除直接刺吸為害外，分泌的蜜露堵塞氣孔，誘致霉污病，嚴(yán)重影響棉花的光合呼吸作用和生長代謝(2010)。棉蚜繭蜂(LysiphlebiajaponicaAshmead)已成為防治棉蚜等害蟲的重要天敵。隨著轉(zhuǎn)基因棉花的大面積推廣，棉蚜等非靶害蟲的種群數(shù)量有所上升，棉蚜繭蜂是控制棉蚜等害蟲的重要寄生性天敵。研究棉蚜繭蜂對(duì)不同品種、不同生育期棉花的趨性行為反應(yīng)，了解天敵昆蟲與寄主之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，對(duì)利用棉蚜繭蜂對(duì)棉蚜等害蟲進(jìn)行防控有重要意義。而種植轉(zhuǎn)基因棉花后對(duì)棉蚜繭蜂有何影響目前缺少研究?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】藍(lán)江林等(2004)發(fā)現(xiàn)棉蚜繭蜂在棉蚜各期都有寄生，特別是棉蚜2、3齡若蚜的寄生率較高，在普通棉田的寄生率為20%～30%。棉蚜繭蜂有著明顯的寄主?；卣鳌：芏喾N類只寄生于近親的蚜蟲，而近親蚜蟲通常只被近親的蚜繭蜂所寄生。同時(shí)，常常一起適應(yīng)同一個(gè)棲息地(唐玉清等，1984；Flint，1980)。植物-寄主-寄生性天敵三者之間的關(guān)系就成為眾多專家學(xué)者探討的熱點(diǎn)。有研究結(jié)果表明，影響寄生蜂覓食和定位行為的因素很多，寄主植物的揮發(fā)物有時(shí)占據(jù)主導(dǎo)地位(Vet et al.，1992；魏建榮等，2007)。Mitchell等(1991)發(fā)現(xiàn)健康植物一般能產(chǎn)生一些特殊的信息素，這些信息素有利于害蟲尋找產(chǎn)卵地和取食，但受影響的植物也能產(chǎn)生拒食劑，從而保護(hù)植物免受害蟲的進(jìn)一步傷害。不管是有利的信息素還是拒食劑，對(duì)寄生性天敵的定位和寄主選擇起著至關(guān)重要的作用。Nadel等指出，粉蚧為害過的木薯葉片，對(duì)木薯綿粉蚧的天敵—?jiǎng)谑咸》?Apoanagyruslopezi)，存在著很強(qiáng)的吸引力(Turlings et al，1990)。【本研究切入點(diǎn)】棉蚜繭蜂是棉田生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。資源豐富，對(duì)蚜蟲等害蟲的控制具有重要作用。不同品種、不同類型棉田蚜蟲的寄生率不同。研究棉蚜的寄生性天敵與宿主和植物之間的關(guān)系。【擬解決的關(guān)鍵問題】研究棉花-棉蚜-寄生性天敵棉蚜繭蜂三者之間的關(guān)系，分析轉(zhuǎn)基因棉花大面積種植后對(duì)棉蚜繭蜂有何影響。有效地利用天敵來預(yù)防和控制蚜蟲。為轉(zhuǎn)基因棉花的生態(tài)安全評(píng)估、轉(zhuǎn)基因棉花的可持續(xù)有效推廣以及棉田害蟲的綠色防控提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

從揚(yáng)州大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場采集棉蚜3齡若蟲和棉蚜繭蜂。棉蚜在室內(nèi)(26℃、RH70%～90%、14L∶10 D)用常規(guī)棉泗棉3號(hào)進(jìn)行飼養(yǎng)與繁殖。寄生蜂羽化后，用10%的蜂蜜水飼養(yǎng)，以供進(jìn)行試驗(yàn)。

轉(zhuǎn)Bt基因棉國抗12(GK12)，轉(zhuǎn)Bt基因棉新棉33B，轉(zhuǎn)Bt+CpTI基因棉SGK321；以及其3組親本棉分別為泗棉3號(hào)、新棉33、石遠(yuǎn)321。所有棉花品種均由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供。

試驗(yàn)棉在培養(yǎng)箱((30±5)℃，RH 70%～90%，14L∶10 D)內(nèi)穴盤中播種。出苗后移栽于30 cm×30 cm×30 cm塑料盆中，每個(gè)盆內(nèi)放置1株植物，在自然條件、自然光照、不用藥、籠蓋、進(jìn)行常規(guī)條件管理。選取7～8葉期、現(xiàn)蕾前期和現(xiàn)蕾期作為棉花試驗(yàn)生育期。

1.2 方 法

1.2.1 棉花處理

健康植株(處理A)：生育期相同、葉片大小一致的健康棉株。

被棉蚜為害過的棉株(處理B)：將50～100頭3齡棉蚜若蟲(處理前饑餓24 h)放入室內(nèi)各棉株，套上聚乙烯保鮮袋(長130 cm×寬100 cm)，并在棉株莖底纏繞鐵絲，防止棉蚜外逃。24 h后，移去棉蚜進(jìn)行試驗(yàn)。

蚜蟲+被為害棉株(處理C)：與處理B相同，但試驗(yàn)期間蚜蟲未被清除。

1.2.2 測定項(xiàng)目

參考余月書(2004)[8]方法，以"Y"型嗅覺測定棉蚜繭蜂對(duì)不同揮發(fā)物組合的氣味反應(yīng)?？諝饬魍客ㄟ^流量計(jì)控制在200 mL/min。測量過程中，通過釋放管將寄生蜂逐個(gè)導(dǎo)入“Y”型嗅覺儀的直管內(nèi)，觀察記錄寄生蜂在10 min內(nèi)的行為，記錄該蜂對(duì)雙臂氣味源的選擇性和選擇時(shí)間。

選擇性的標(biāo)準(zhǔn)是：當(dāng)寄生蜂爬到某一臂上7 cm處，持續(xù)超過1 min時(shí)，記錄為對(duì)氣味源有選擇，當(dāng)寄生蜂被引入10 min后，該寄生蜂仍然沒有做出選擇，則結(jié)束對(duì)寄生蜂的行為觀察。每只寄生蜂只接受1次試驗(yàn)，每次試驗(yàn)20只寄生蜂。試驗(yàn)重復(fù)3次。整個(gè)過程在室溫下進(jìn)行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

對(duì)棉蚜繭蜂的寄主選擇行為數(shù)據(jù)進(jìn)行χ2檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中不包括少數(shù)未經(jīng)選擇的蜂類。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉蚜繭峰對(duì)7葉期棉花品種選擇行為影響

研究表明，如果棉株在苗期、出芽前和出芽期未受蚜蟲危害，常規(guī)棉和轉(zhuǎn)基因棉對(duì)棉蚜繭蜂的選擇和定位(處理A)均無顯著差異；而棉蚜為害棉花后，盡管剔除了棉蚜蟲體，受傷的棉花植株無論在苗期還是現(xiàn)蕾期，轉(zhuǎn)基因棉對(duì)棉蚜繭蜂的吸引作用均顯著甚至極顯著強(qiáng)于常規(guī)對(duì)照棉(處理B)。圖1

注：*表示有顯著性差異，**表示有極顯著性差異，n.s.表示無顯著性差異

Note:*Significantly different atP=0.05;**Significantly different atP=0.01;n.sNo significant difference

圖1 棉蚜繭蜂對(duì)7葉期棉花品種的選擇行為反應(yīng)
Fig.1 The behavioral response of cotton aphid to different cotton varieties at the seven-leaf stage

2.2 棉蚜繭峰對(duì)現(xiàn)蕾前期棉花品種選擇行為的影響

受棉蚜為害后如果保留棉蚜蟲體在受傷棉株上，棉蚜繭蜂的選擇定位與棉花生育期和不同類型的棉花品種有關(guān)。在棉花7葉期，僅SGK321與其對(duì)照棉花品種對(duì)棉蚜繭蜂的選擇定位有顯著影響，其它2個(gè)處理對(duì)棉蚜繭蜂的定位影響不明顯；而在現(xiàn)蕾期，GK12與其對(duì)照泗棉3號(hào)對(duì)棉蚜繭蜂的選擇定位影響不大，其它2個(gè)處理無論是現(xiàn)蕾前期還是現(xiàn)蕾期，均顯示轉(zhuǎn)基因棉上的棉蚜繭蜂數(shù)量顯著或極顯著高于常規(guī)對(duì)照棉(處理C)。圖2

注：*表示有顯著性差異，**表示有極顯著性差異，n.s.表示無顯著性差異

Note:*Significantly different atP=0.05;** Significantly different atP=0.01;n.s.No significant difference

圖2 棉蚜繭蜂對(duì)現(xiàn)蕾前期棉花品種的選擇行為反應(yīng)
Fig.2 The behavioral response of cotton aphid to different cotton varieties in at the early stage of buds

2.3 棉蚜繭峰對(duì)現(xiàn)蕾期棉花品種選擇行為的影響

棉蚜繭蜂對(duì)生長良好的普通棉和轉(zhuǎn)基因棉均不能識(shí)別；對(duì)無蟲的被害棉來說，轉(zhuǎn)基因棉花對(duì)棉蚜繭蜂更具吸引力。對(duì)于含蚜蟲的被害棉，除7葉期GK12、新棉33B和現(xiàn)蕾期GK12外，其他處理的轉(zhuǎn)基因棉對(duì)棉蚜繭蜂均有較強(qiáng)的吸引力。圖3

注：*表示有顯著性差異，**表示有極顯著性差異，n.s.表示無顯著性差異

Note:*Significantly different atP=0.05;**Significantly different atP=0.01;n.s.No significant difference

圖3 棉蚜繭蜂對(duì)現(xiàn)蕾期棉花品種的選擇行為反應(yīng)
Fig.3 The behavioral response of cotton aphid to different cotton varieties at the bud stage

3 討 論

棉蚜繭蜂是防治棉蚜的重要寄生天敵。一般年份對(duì)棉蚜的控制效果可以達(dá)到20%以上[2]。研究指出，在沒有棉蚜為害的棉田，棉蚜繭蜂不受不同類型棉花品種的影響。這為該寄生蜂在不同類型棉田定殖一定的種群數(shù)量提供了重要參考依據(jù)。然而，也有研究報(bào)道，一些寄生性天敵會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)基因棉花品種產(chǎn)生一定的拒避作用[8]。這與寄生性天敵種類不同，還是棉花的轉(zhuǎn)基因類型不同，需要進(jìn)一步研究。

研究表明，棉蚜繭蜂傾向于轉(zhuǎn)基因棉植株，無論是苗期還是蕾期，轉(zhuǎn)基因棉植株上的蚜繭蜂數(shù)量均顯著或極顯著高于常規(guī)對(duì)照棉。一方面，轉(zhuǎn)基因棉花上的寄生性天敵種群數(shù)量較多為控制棉蚜的發(fā)生為害提供了保障，另一方面轉(zhuǎn)基因棉花上的棉蚜繭蜂數(shù)量較多，與棉蚜的取食為害、或者是基因?qū)牒蟾淖兞瞬煌诿藁w內(nèi)萜烯類等物質(zhì)的組成或含量，其機(jī)理值得深入探討。

研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于沒有棉蚜為害的轉(zhuǎn)基因棉與其常規(guī)棉，棉蚜繭蜂對(duì)不同品種類型的棉花植株均存在一定的隨機(jī)選擇。盡管這種選擇與不同棉花品種類型關(guān)系不明顯，但似乎也與有沒有棉蚜寄主無關(guān)。這種沒有寄主(棉蚜)存在的前提下，較多的棉蚜繭蜂也能趨向于棉花植株，這對(duì)于專性寄生的棉蚜繭蜂來說是隨機(jī)的、還是由于試驗(yàn)條件的限制迫不得已進(jìn)行選擇定位，需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

棉蚜繭蜂對(duì)健康的轉(zhuǎn)基因棉和常規(guī)對(duì)照棉的選擇沒有明顯的差異性。棉蚜繭蜂無法識(shí)別生長狀態(tài)良好的轉(zhuǎn)基因棉和常規(guī)棉。在無蟲的被害棉的3組處理中，棉蚜繭蜂都更傾向于轉(zhuǎn)基因棉；在有蟲的被害棉處理中，轉(zhuǎn)Bt基因棉GK12與對(duì)照棉花，對(duì)于棉蚜繭蜂有著同樣的吸引效果，轉(zhuǎn)Bt基因棉新棉33B和轉(zhuǎn)Bt+CpTI基因棉SGK321與對(duì)照相比，對(duì)棉蚜繭蜂的吸引力則明顯上升。棉蚜繭蜂更愿意趨向于被害和有蚜蟲的轉(zhuǎn)基因棉田。