補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)對(duì)草地貪夜蛾成蟲存活和繁殖的影響

馮 波，朱曉明，鐘 玲，王 希，梁淑平，劉萬(wàn)才，郭前爽，杜永均*

（1. 浙江大學(xué)農(nóng)藥與環(huán)境毒理研究所，杭州 310058；2. 溫州醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生與管理學(xué)院，溫州 325035；3. 全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,北京 100125；4. 江西省植保植檢局，南昌 330000）

遷飛性害蟲羽化時(shí)并未性成熟，不能立即進(jìn)行交配和繁殖后代，而是需要通過(guò)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)促使自身性成熟。同時(shí)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)可以通過(guò)延長(zhǎng)雌蛾壽命、產(chǎn)卵歷期、增加產(chǎn)卵量和卵孵化率等來(lái)提高雌蛾的繁殖能力[1]。但是，實(shí)際研究中人們發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)可能并不顯著影響遷飛性雌蛾的產(chǎn)卵量、產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵期、平均壽命、交配率、交配次數(shù)以及卵孵化率等，如甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)[2]。因此營(yíng)養(yǎng)條件對(duì)遷飛性害蟲繁殖能力的影響可能依害蟲種類和幼蟲寄主的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)不同而有顯著差異。

草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda(Smith)是一種遠(yuǎn)距離遷飛性害蟲，借助風(fēng)力每晚可飛行100 km，如果風(fēng)向或風(fēng)速適宜，遷飛距離會(huì)更長(zhǎng)[3]。2019年1月在我國(guó)云南普洱市江城縣首次發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾危害后，該蟲已蔓延至除少數(shù)幾個(gè)省外的全國(guó)區(qū)域。研究發(fā)現(xiàn)，幼蟲食物能夠影響草地貪夜蛾成蟲的生殖能力，如取食甜質(zhì)型玉米的草地貪夜蛾比取食糯質(zhì)型玉米具有更高的內(nèi)稟增長(zhǎng)率和凈生殖力[4]。與玉米功能葉相比，取食雌穂及心葉等幼嫩組織的草地貪夜蛾成蟲產(chǎn)卵量及卵孵化率均顯著升高[5]。成蟲補(bǔ)充糖也能夠顯著增加單對(duì)配對(duì)的草地貪夜蛾雌蛾壽命、產(chǎn)卵期、產(chǎn)卵量及卵孵化率[6]。然而補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)對(duì)草地貪夜蛾成蟲交配繁殖的影響至少還有以下幾個(gè)問(wèn)題不清楚：(1)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)是否對(duì)草地貪夜蛾成蟲交配、雌蛾卵巢發(fā)育存在影響？(2)成蟲在補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)時(shí)分別取食了水分和糖分，這兩種物質(zhì)是否均對(duì)草地貪夜蛾的交配繁殖產(chǎn)生影響？

本文詳細(xì)研究了不喂食、喂食純水和喂食蜂蜜水對(duì)草地貪夜蛾存活、卵巢發(fā)育、交配、產(chǎn)卵和卵孵化率的影響，明確營(yíng)養(yǎng)條件對(duì)草地貪夜蛾生存和繁殖的影響，為草地貪夜蛾的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)和有效防控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試蟲

草地貪夜蛾卵塊采自云南省玉溪市通?？h和江西贛州。帶回室內(nèi)在室溫（25±2）℃和自然光照條件下，用大喇叭口期新鮮玉米（萬(wàn)盛68）植株進(jìn)行飼養(yǎng)。當(dāng)幼蟲生長(zhǎng)到3齡后，將單個(gè)幼蟲放入50 mL離心管中，每天檢查更換幼蟲食料，直至化蛹。將蛹移入新的50 mL離心管中，加入濕棉花保持濕度。每天檢查成蟲羽化情況，利用前翅特征分別雌雄。成蟲羽化后立即進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 喂食對(duì)草地貪夜蛾存活、交配和卵巢發(fā)育的影響

本試驗(yàn)分為3個(gè)處理：不喂食物、喂足量純水和喂足量10%蜂蜜水。將新羽化的草地貪夜蛾按6雄×6雌配對(duì)成為1組，每處理6組重復(fù)，共36對(duì)成蟲。每天9：00和18：00記錄各籠中網(wǎng)壁上的產(chǎn)卵量、卵孵化的幼蟲數(shù)量和雌、雄蛾的死亡數(shù)量。同時(shí)對(duì)死亡雌蛾進(jìn)行解剖，檢查卵巢發(fā)育等級(jí)和交配囊中的精包數(shù)量，直至籠中雌、雄蛾全部死亡。

1.3 雌蛾生殖系統(tǒng)解剖

將雌蛾體背面向上，從基部取下腹部，放入75%酒精中，利用鑷子將腹部各節(jié)的背板和腹板去掉，找到雌蛾的卵巢，參考馮波等[7]的方法對(duì)雌蛾卵巢進(jìn)行分級(jí)。同時(shí)找到交配囊，利用鑷子撕破交配囊，檢查其內(nèi)含有的精包數(shù)量，記錄雌蛾的交配次數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)分析采用軟件 SPSS 17.0。不同食物類型雌蛾間的卵巢發(fā)育等級(jí)和交配次數(shù)先進(jìn)行皮爾森卡方（Pearson Chi-Square）檢驗(yàn)，多組平均數(shù)間顯著性分析采用Tukey法，兩組平均數(shù)間比較采用Student’st-檢驗(yàn)法。利用雙變量相關(guān)性分析中的Pearson相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，相關(guān)性分析的顯著性用雙尾t檢驗(yàn)分析。回歸分析采用線性回歸法。顯著性分析時(shí)P值大于0.05表示差異不顯著，小于0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 喂食對(duì)草地貪夜蛾雌、雄成蟲存活時(shí)間的影響

喂食純水雌、雄蛾的存活時(shí)間均為2～13 d，平均存活時(shí)間分別為（6.57±0.51）d和（6.59±0.47）d。喂食蜂蜜水雌、雄蛾的存活時(shí)間分別為3～18 d和2～15 d，平均存活時(shí)間分別為（8.06±0.64）d和（6.34±0.62）d。不喂食雌、雄蛾的存活時(shí)間為2～4 d，平均存活時(shí)間分別為（3.10±0.14）d和（3.16±0.12）d。顯著性分析表明，食物類型對(duì)雌、雄蛾存活時(shí)間均存在顯著影響（P＜0.001）。不喂食雌蛾的存活時(shí)間顯著短于喂食純水和蜂蜜水（P＜0.001），喂食蜂蜜水雌蛾的存活時(shí)間雖然明顯長(zhǎng)于喂食純水，但是兩者差異并不顯著（P＝0.081）。不喂食雄蛾的存活時(shí)間顯著短于喂食純水和蜂蜜水（P＜0.001），但喂食蜂蜜水和純水雄蛾的存活時(shí)間無(wú)顯著差異（P＝0.918）。同一喂食方式中雌、雄蛾存活時(shí)間差異均不顯著（P≥0.074）（圖1）。

圖1 不同喂食條件下草地貪夜蛾雌、雄蛾的存活時(shí)間Fig. 1 Lifespan of S. frugiperda male and female moths with different food

2.2 喂食對(duì)草地貪夜蛾卵巢發(fā)育的影響

不喂食雌蛾的卵巢等級(jí)為1～2級(jí)，但有1頭雌蛾的卵巢達(dá)到4級(jí)，占雌蛾總量的2.8%，平均卵巢等級(jí)為 1.94±0.12。喂食蜂蜜水雌蛾的卵巢等級(jí)為1～5級(jí)，其中卵巢未發(fā)育成熟（1～2級(jí)）雌蛾11只，占雌蛾總量的30.6%，平均卵巢等級(jí)為3.69±0.33。喂食純水雌蛾的卵巢等級(jí)為1～5級(jí)，其中卵巢未發(fā)育成熟（1～2級(jí)）雌蛾14只，占雌蛾總量的 38.9%，平均卵巢等級(jí)為 3.44±0.32。皮爾森卡方（Pearson Chi-Square）檢驗(yàn)表明，不同食物類型的卵巢發(fā)育等級(jí)差異顯著（P＜0.001）。顯著性分析表明，不喂食雌蛾卵巢等級(jí)顯著小于喂食純水和蜂蜜水雌蛾（P＜0.001），但喂食蜂蜜水和純水雌蛾的卵巢等級(jí)無(wú)顯著差異（P＝0.851）（圖2）。

圖2 不同喂食條件下草地貪夜蛾雌蛾卵巢的發(fā)育等級(jí)Fig. 2 Ovary grade of S. frugiperda female moths with different food

2.3 喂食對(duì)草地貪夜蛾交配的影響

喂食純水的雌蛾交配率為50%～83.3%，平均為61.11%±5.56%。喂食蜂蜜水的雌蛾交配率為50%～83.3%，平均為66.67%±6.09%。不喂食的雌蛾交配率為16.7%～33.3%，平均為22.22%±3.51%。顯著性分析表明，食物類型對(duì)雌蛾交配率存在顯著影響（P＜0.001），不喂食雌蛾的交配率顯著小于喂食純水和蜂蜜水（P＜0.001），喂食蜂蜜水和純水雌蛾的交配率無(wú)顯著差異（P＝0.733）（圖3A）。

喂食純水的雌蛾交配次數(shù)為1～3次，平均為1.45±0.15次；喂食蜂蜜水的雌蛾交配次數(shù)為1～4次，平均為1.67±0.22次；不喂食的雌蛾交配次數(shù)為1～2次，平均為1.11±0.08次；喂食不同食物類型的雌蛾交配次數(shù)差異不顯著（P＝0.265）（圖3B）。

圖3 喂食對(duì)草地貪夜蛾雌蛾交配率（A）和交配次數(shù)（B）的影響Fig. 3 Effect of feeding on the mating ratio (A) and mating frequency (B) of female S. frugiperda

2.4 喂食對(duì)草地貪夜蛾雌蛾交配和卵巢發(fā)育關(guān)系的影響

在喂食純水、蜂蜜水和不喂食雌蛾中，卵巢未發(fā)育成熟（1～2級(jí)）雌蛾的交配比例分別為21.4%、18.2%和22.9%，雌蛾的交配次數(shù)均為1次。喂食純水和蜂蜜水雌蛾中，卵巢發(fā)育成熟（3～5級(jí)）雌蛾的交配比例分別為86.4%和88.0%，交配次數(shù)分別為（1.53±0.14）次和（1.73±0.18）次。相關(guān)性分析表明，喂食純水、蜂蜜水和不喂食的雌蛾卵巢發(fā)育等級(jí)與交配次數(shù)之間存在極顯著正相關(guān)性（P≤0.001）（圖4）。

圖4 草地貪夜蛾雌蛾交配和卵巢發(fā)育的關(guān)系Fig.4 The relationship between mating times and ovary grade of female moth of S. frugiperda

2.5 喂食對(duì)草地貪夜蛾雌蛾繁殖力的影響

喂食純水、蜂蜜水和不喂食雌蛾的平均產(chǎn)卵量分別為（436±55.6）、（1281.3±150.1）和（5.8±5.8）枚，顯著性分析表明，喂食蜂蜜水雌蛾的平均產(chǎn)卵量顯著高于喂食純水（P＜0.001），再顯著高于不喂食雌蛾（P＝0.013）（圖5A）。喂食純水、蜂蜜水和不喂食雌蛾產(chǎn)卵的孵化率分別為（95.3±3.9）%、（99.8±0.1）%和（3.0±3.0）%，顯著性分析表明，喂食蜂蜜水的雌蛾產(chǎn)卵的孵化率與喂食純水的雌蛾無(wú)顯著差異（P＝0.941），均顯著高于不喂食的雌蛾（P＜0.001）（圖5B）。

圖5 喂食對(duì)草地貪夜蛾產(chǎn)卵量（A）和卵孵化率（B）的影響Fig. 5 Effect of feeding on the egg reproduction (A) and hatch ratio (B) of S. frugiperda

3 討論

遷飛性害蟲羽化時(shí)卵巢并未發(fā)育成熟，雌蛾通常需要補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包括糖和其他碳水化合物、蛋白、脂肪等，促進(jìn)雌蛾卵巢發(fā)育成熟，因此補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)可能影響雌蛾的繁殖能力[8,9]。補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)可以通過(guò)延長(zhǎng)雌蛾壽命、產(chǎn)卵歷期、增加產(chǎn)卵量和卵孵化率等來(lái)提高雌蛾的繁殖能力[1]。現(xiàn)實(shí)中，補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)對(duì)雌蛾繁殖能力的影響隨著害蟲種類不同而不同，這方面的報(bào)道較多，如補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)能顯著增加二點(diǎn)委夜蛾Athetis lepigone雄蛾壽命、雌蛾產(chǎn)卵期和產(chǎn)卵量，但對(duì)雌蛾壽命、產(chǎn)卵前期、交配率、交配次數(shù)和卵孵化率無(wú)顯著影響[10]；除了產(chǎn)卵期和產(chǎn)卵量外，補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)還能夠顯著提高甜菜夜蛾Spodoptera exigua卵孵化率、雌蛾交配率、卵巢長(zhǎng)度和重量及體內(nèi)脂肪含量[11]；補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)也能夠增加大豆夜蛾Anticarsia gemmatalis和煙芽夜蛾Heliothis virescens的繁殖力和成蟲壽命[12]；糖對(duì)甜菜青野螟Spoladea recurvalis的飛行活動(dòng)和存活率都有相當(dāng)大的影響[13]；也有研究指出，成蟲期營(yíng)養(yǎng)對(duì)甜菜夜蛾產(chǎn)卵量、產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵期、平均壽命、交配率、交配次數(shù)以及卵孵化率等均無(wú)顯著影響[2]；同時(shí)小蔗螟Diatraea saccharalis、鱷梨織蛾Stenoma catenifer和Gymnandrosoma aurantianum成蟲不需要任何碳水化合物來(lái)維持其繁殖[12]。

最近有研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充糖能夠顯著增加單對(duì)配對(duì)的草地貪夜蛾雌蛾壽命、產(chǎn)卵期、產(chǎn)卵量及卵孵化率，但是補(bǔ)充糖的種類對(duì)雌成蟲壽命、產(chǎn)卵期、產(chǎn)卵量及卵孵化率幾乎無(wú)影響[6,14]。本研究發(fā)現(xiàn)，將草地貪夜蛾按照6雄6雌配對(duì)后，相對(duì)于純水，喂食蜂蜜水并不顯著影響雌蛾的卵巢發(fā)育等級(jí)、雌蛾的交配率和交配次數(shù)，表明補(bǔ)充糖類營(yíng)養(yǎng)并不是草地貪夜蛾雌蛾卵巢發(fā)育，雌、雄蛾性成熟和交配等所必須的。單純補(bǔ)充純水的草地貪夜蛾雌蛾也能完成卵巢發(fā)育和性成熟，并且進(jìn)行正常的交配，證明草地貪夜蛾雌蛾卵巢發(fā)育的物質(zhì)來(lái)源并不是其取食的糖類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，在斜紋夜蛾Spodoptera litura卵巢發(fā)育過(guò)程中，甘油三酯從脂肪體轉(zhuǎn)移到卵巢，從而保證雌蛾卵巢的正常發(fā)育[15]。草地貪夜蛾雌蛾羽化時(shí)，未發(fā)育成熟的卵巢周圍有大量脂肪體，這些脂肪體儲(chǔ)備了幼蟲階段累積的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，為卵巢發(fā)育提供了需要的所有物質(zhì)，這與非洲粘蟲Spodoptera exempta相同[16]。本研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，飼喂純水草地貪夜蛾能夠正常產(chǎn)卵，并且卵的孵化率和喂純蜂蜜水雌蛾無(wú)顯著差異，再次證明即使不補(bǔ)充糖類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，草地貪夜蛾雌蛾也可以利用體內(nèi)儲(chǔ)存的大量脂肪體保證卵子正常發(fā)育。由于體內(nèi)儲(chǔ)存的脂肪體被大量用于卵巢發(fā)育，雌蛾用于維持生命的能量物質(zhì)減少，導(dǎo)致飼喂純水草地貪夜蛾雌蛾的存活時(shí)間明顯變短，成蟲補(bǔ)充糖類營(yíng)養(yǎng)能夠延長(zhǎng)雌蛾的存活時(shí)間。但是本研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充糖類營(yíng)養(yǎng)并不顯著影響草地貪夜蛾雄蛾的存活時(shí)間，這可能是由于雄蛾的主要任務(wù)是交配，并且交配行為發(fā)生主要在雌蛾產(chǎn)卵之前。和雌蛾一樣，新羽化雄蛾體內(nèi)也有大量脂肪體，這些脂肪體足以保證雄蛾完成交配。由于補(bǔ)充糖類營(yíng)養(yǎng)既不是草地貪夜蛾雌蛾卵巢發(fā)育、性成熟和交配等必須的，也不是雄蛾生存和交配必須的，因此利用食誘進(jìn)行草地貪夜蛾防控時(shí)，可能并不能有效減少田間雌、雄蛾的交配率、交配次數(shù)、首次產(chǎn)卵雌蛾的數(shù)量和產(chǎn)卵量，其防效可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于利用補(bǔ)充糖類營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行卵巢發(fā)育和性成熟的蛾類害蟲。

由于雌蛾體內(nèi)儲(chǔ)備的營(yíng)養(yǎng)有限，雌蛾不補(bǔ)充糖類營(yíng)養(yǎng)，待其體內(nèi)積累的脂肪體大量消耗之后，不能再為卵子發(fā)育提供充足營(yíng)養(yǎng)時(shí)，卵巢就不能正常發(fā)育，導(dǎo)致飼喂純水草地貪夜蛾雌蛾的產(chǎn)卵量顯著降低，因此成蟲補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)能夠進(jìn)一步促進(jìn)卵子的發(fā)育，增加雌蛾的產(chǎn)卵量[17]。我們研究發(fā)現(xiàn)，花香誘或食誘劑引誘的絕大部分雌蛾已經(jīng)交配并且很多處于產(chǎn)卵后期（杜永均等，未發(fā)表），證明草地貪夜蛾主要是在產(chǎn)卵后期或完成之后，通過(guò)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)保證下一次的卵子發(fā)育，再次證明食誘主要誘殺已經(jīng)產(chǎn)卵雌蛾，從而降低雌蛾的產(chǎn)卵時(shí)間和產(chǎn)卵數(shù)量。因此幼蟲期營(yíng)養(yǎng)是決定雌蛾潛在繁殖力的基礎(chǔ)，成蟲期補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)在將潛在繁殖力轉(zhuǎn)化成實(shí)際繁殖力中發(fā)揮主要作用[18]。對(duì)于棉鈴蟲的研究也發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)對(duì)雌蛾壽命、交配率、產(chǎn)卵量的影響受幼蟲營(yíng)養(yǎng)條件的調(diào)控[19,20]。補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)對(duì)羽化時(shí)卵巢發(fā)育成熟害蟲的繁殖力可能也存在影響，例如補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)提高了梨小食心蟲Grapholitha molesta雌蛾的產(chǎn)卵歷期、產(chǎn)卵量和卵孵化率，但是降低了雌蛾壽命[21]。

本研究發(fā)現(xiàn)，完全不喂食時(shí)，草地貪夜蛾雌、雄蛾的存活時(shí)間均顯著縮短，同時(shí)雌蛾的卵巢發(fā)育受到明顯抑制，幾乎無(wú)發(fā)育成熟卵巢，其交配比例很低，即使交配，由于體內(nèi)無(wú)成熟卵，產(chǎn)卵量和卵的孵化率也極低，表明水對(duì)于草地貪夜蛾等羽化時(shí)卵巢未發(fā)育成熟個(gè)體的存活、卵巢發(fā)育、性成熟、交配和產(chǎn)卵極其關(guān)鍵。類似的研究結(jié)果在甜菜夜蛾中也發(fā)現(xiàn)。不喂食大大縮短了甜菜夜蛾雌蛾壽命和產(chǎn)卵期，降低了雌蛾卵巢管長(zhǎng)管、卵巢鮮重、雌蛾交配率和體內(nèi)可溶性蛋白含量，產(chǎn)卵量和卵孵化率極低[11]。無(wú)論是否交配，未取食花蝽Orius pumilio成年雌性均不產(chǎn)生酶聯(lián)免疫吸附可檢測(cè)到的卵黃蛋白，顯微鏡下也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)卵泡發(fā)育[22]。在卵發(fā)育過(guò)程中，卵母細(xì)胞質(zhì)量和體積增加，除了需要大量吸收蛋白質(zhì)和脂質(zhì)外，還需要吸收大量的液體（包括離子和水）[23]。另外，吸食水分有利于幼蟲期儲(chǔ)存脂肪的水解，從而使儲(chǔ)存的營(yíng)養(yǎng)得到比較充分的利用。除了成蟲外，水對(duì)捕食性盲蝽Dicyphus errans若蟲的發(fā)育也至關(guān)重要，即使在向盲蝽提供動(dòng)物食物的情況下，水的供應(yīng)也至關(guān)重要[24]，甚至有學(xué)者認(rèn)為捕食性盲蝽Dicyphus hesperus取食植物就是為了獲取足夠的水分[25]。用水飼養(yǎng)10 d的未飛行斜紋夜蛾體內(nèi)的不飽和脂肪酸水平與飛行12 h后的三日齡雄性幾乎沒(méi)有變化[15]。僅以水為食時(shí)，大豆夜蛾和小蔗螟的交配次數(shù)更多[12]。