稻谷品種和加工程度對(duì)赤擬谷盜的抗性

趙 珍, 姜 雪, 張洪清, 冷本好,謝召蘭, 祁智慧, 王森山, 李燕羽

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院1，蘭州 730070)(國家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院2，北京 100037)(浙江善農(nóng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司3，嘉善 314100)(貴州省湄潭縣竹香米業(yè)有限責(zé)任公司4，遵義 564101)

赤擬谷盜與近緣種雜擬谷盜是面粉和碾米加工廠、食品車間、干果存儲(chǔ)倉庫中常見的一類害蟲，是全世界最重要的儲(chǔ)糧及其制品害蟲之一[1-6]。其是碾米機(jī)內(nèi)的主要浸染源，蟲口密度隨設(shè)備位置和加工品種的不同而不同[1-3]。不僅在加工車間的整個(gè)環(huán)節(jié)都能發(fā)生，還出現(xiàn)在車間外的周邊環(huán)境。寄主范圍廣，可寄生100多種儲(chǔ)藏產(chǎn)品。作為第二食性或粉食性害蟲，通常認(rèn)為它們?cè)诟蓛敉暾Z中發(fā)生相對(duì)受限，需要伴隨著第一食性害蟲如谷蠹、玉米象和米象一起出現(xiàn)。它們的死蟲尸體、碎屑和糞便顆粒都會(huì)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量造成嚴(yán)重影響[7]。此外，這種害蟲壽命短，但在利用有限資源和適應(yīng)惡劣條件方面具有潛在的競爭能力[8]。在高蟲口密度情況下，結(jié)合其強(qiáng)的飛行能力，成蟲擴(kuò)散快[9]。同時(shí)，代謝活動(dòng)導(dǎo)致糧食水分含量的上升，進(jìn)一步引起糧食霉變，嚴(yán)重?fù)p害糧食的品質(zhì)。

隨著保護(hù)臭氧層國際行動(dòng)的實(shí)施，縮短了甲基溴的豁免(CUEs)期限，糧食加工企業(yè)轉(zhuǎn)向評(píng)估替代熏蒸劑、熱處理、觸殺劑表面處理，氣溶膠殺蟲劑包括對(duì)昆蟲生長調(diào)節(jié)劑(IGR)和生物農(nóng)藥多殺菌素，同時(shí)重新強(qiáng)調(diào)清潔衛(wèi)生與害蟲治理技術(shù)應(yīng)用的綜合治理策略[10-13]。因此，需要更深入地了解稻谷類型和加工程度如何影響赤擬谷盜種群。

寄主特征是害蟲繁殖力的關(guān)鍵決定因素，而害蟲繁殖力影響其繁殖策略，如卵的大小和質(zhì)量、卵的資源分配和產(chǎn)卵地點(diǎn)的選擇[14]。寄主植物抗蟲性也是通過減少害蟲種群密度和食草動(dòng)物危害，促進(jìn)天敵生長，達(dá)到減少農(nóng)藥施用的替代方法之一[15]。在農(nóng)業(yè)害蟲防治方法中，使用植物的抗蟲性或不被害蟲喜好植物品種被視為害蟲綜合治理的主要組成部分之一[16]。因此，在育種初期選擇抗病或抗蟲品種是非常重要的。研究表明，沒有一種植物或谷物能夠完全對(duì)蟲害免疫。對(duì)稻谷而言，稻殼質(zhì)地、稻殼表面積、稻殼上的裂縫或裂口以及維管束中的薄弱點(diǎn)都會(huì)影響儲(chǔ)糧害蟲幼蟲的進(jìn)入。因此，通過培育稻殼強(qiáng)度高的稻谷品種，可提高其抗害蟲浸染能力[17]。Chanbang等[18]研究了不同水稻品種上的谷蠹從卵到成蟲的存活率與外殼開裂關(guān)聯(lián)性。除Cogburn等[19]發(fā)表的一項(xiàng)通過檢查不同儲(chǔ)藏物害蟲種類的后代種群來評(píng)估三種雜交水稻品種的抗性，關(guān)于赤擬谷盜在不同加工程度稻谷的種群、不同品種和儲(chǔ)藏時(shí)間稻谷的潛在生長和發(fā)育鮮有相關(guān)報(bào)道。害蟲種群的適合度代表了其對(duì)寄主植物的傷害能力。本研究目的是確定：不同品系赤擬谷盜對(duì)稻谷的敏感性是否相同；加工程度與赤擬谷盜子代數(shù)量的相關(guān)性；評(píng)估不同水稻品種稻谷對(duì)赤擬谷盜的敏感性；赤擬谷盜子代數(shù)量與稻谷儲(chǔ)藏時(shí)間的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 稻谷獲取

大粒香和宜香是2020年收獲的秈稻。嘉禾和秀水是2020年于嘉興收獲的粳稻。福建秈稻、湖北秈稻和盤錦粳稻均采集于當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶，2019年生產(chǎn)。所選稻谷品種均為單一品種。

樣品放置在(4±1) ℃的冷庫中保鮮并殺蟲處理。試驗(yàn)之前，每種品種取出大約1 500 g，過Φ2.5篩子進(jìn)行清理，并調(diào)節(jié)含水量至14.5%。水分含量的選擇是根據(jù)稻谷儲(chǔ)存?zhèn)}在配備空調(diào)的情況下，國家標(biāo)準(zhǔn)[20]對(duì)于晚粳稻儲(chǔ)備糧水分的要求。另外，在這個(gè)水分條件下的稻谷加工成糙米或大米，破碎粒和新鮮度都能得到很好的提升。根據(jù)公式進(jìn)行稻谷水分調(diào)質(zhì)：

[(100-初始水分)÷100]×稻谷初始質(zhì)量=[(100-最終水分)÷100]×稻谷最終質(zhì)量

初始水分含量、初始質(zhì)量和最終水分含量可用于計(jì)算稻谷的最終質(zhì)量：

{[(100-初始水分)÷100]×稻谷初始質(zhì)量}=[(100-最終含水量)÷100]。

最后，利用稻谷的最終質(zhì)量減去稻谷的初始質(zhì)量，得到加水量。

1.2 糙米制備

利用稻谷出糙檢測檢測儀進(jìn)行糙米制備，首先選擇“不限時(shí)礱谷”模式，設(shè)定碾磨時(shí)間為30 s，再把碾磨后的樣品進(jìn)行挑選分離，把未脫殼的稻谷再放回繼續(xù)礱谷，最后將礱好的糙米放在干凈無蟲的塑封袋密封備用。

1.3 大米制備

取礱好的糙米在稻谷出糙檢測儀上進(jìn)行碾米，選擇“單碾米”模式，根據(jù)稻谷類型確定碾米時(shí)間，秈稻和粳稻的分別為14 s和7 s，最后將礱好的樣品，裝入無蟲干凈的塑封袋備用。

1.4 試蟲培養(yǎng)

本實(shí)驗(yàn)中使用了3個(gè)品系(成都品系，武漢品系，山東齊河品系)的赤擬谷盜，實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)繁的飼料配方為95%全麥粉和5%酵母，放置在溫度為(27±1) ℃和RH為(70±1)%的恒溫恒濕培養(yǎng)箱培養(yǎng)，獲得足夠數(shù)量且蟲齡基本一致的成蟲試蟲進(jìn)行試驗(yàn)。

1.5 抗性評(píng)價(jià)

用于評(píng)估稻谷類型和加工程度對(duì)赤擬谷盜的抗性實(shí)驗(yàn)是由一組放置在150 mL玻璃瓶中的100 g糧食樣品組成，每瓶接入10頭羽化2周后的赤擬谷盜成蟲(混合性別)。將有成蟲的糧食樣品實(shí)驗(yàn)瓶置于溫度為(27±1) ℃，相對(duì)濕度為(60±1)%培養(yǎng)箱中，持續(xù)保持黑暗環(huán)境。2周后，將接入的成蟲從糧食樣品中移除，記錄其死亡情況。再將這些含有蟲卵和幼蟲糧食樣品的實(shí)驗(yàn)瓶放回培養(yǎng)箱中，繼續(xù)培養(yǎng)33 d，然后對(duì)后代成蟲進(jìn)行計(jì)數(shù)。每組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3次重復(fù)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料先行正態(tài)檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布的各組間比較采用單因素方差分析(ANOVA) 和Tukey事后檢驗(yàn)。不符合正態(tài)分布的各組間比較采用多樣本秩和檢驗(yàn)。數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，P<0.05被認(rèn)為差異的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)地和加工程度影響因素

不同加工程度和不同產(chǎn)地稻谷對(duì)赤擬谷盜(成都品系)成蟲的抗性見表1。從表1可知，對(duì)于赤擬谷盜(成都品系)，不同加工程度的稻谷抗性順序依次為稻谷>糙米>大米，其中其在大粒香、宜香、嘉禾和秀水的大米中子一代的種群數(shù)量分別為(504.67±384.33)、(214.67±31.15)、(184.67±49.52)、(177.00±63.51) 頭，分別是稻谷中的63、8、7、10倍，存在顯著差異(P<0.01，表2)。大米失去稻谷外殼和果種皮的保護(hù)，營養(yǎng)物質(zhì)直接暴露在外，易被害蟲侵入。另外，來自貴州大粒香和宜香2個(gè)品種的稻谷加工的糙米和大米中，赤擬谷盜子一代的數(shù)量均高于來自浙江的兩品種，但方差分析不顯著(F=1.231,P=0.32)。

表1 赤擬谷盜(成都品系)對(duì)不同產(chǎn)地不同加工程度稻谷的敏感性

表2 產(chǎn)地和加工程度對(duì)稻谷對(duì)赤擬谷盜(成都品系)抗性方差分析

不同加工程度和不同產(chǎn)地稻谷對(duì)赤擬谷盜(武漢品系)成蟲的抗性見表3。由表3可知，不同加工程度的稻谷中，大米對(duì)于赤擬谷盜(武漢品系)抗性最弱，其次是糙米，稻谷抗性最強(qiáng)，大米中子一代數(shù)量是稻谷中的4.71～39.65倍，差異顯著(F=76.348,P=0.000)(表4)。對(duì)于糙米和大米，抗性順序?yàn)楸P錦>湖北>福建，而對(duì)于稻谷，其抗性順序剛好相反，產(chǎn)地之間差異顯著(F=7.501,P=0.004)(表4)。

表3 赤擬谷盜(武漢品系)對(duì)不同產(chǎn)地不同加工程度稻谷的敏感性

表4 產(chǎn)地和加工程度對(duì)稻谷對(duì)赤擬谷盜(武漢品系)抗性方差分析

不同加工程度和不同產(chǎn)地稻谷對(duì)赤擬谷盜(山東齊河品系)成蟲的抗性見表5。由表5可知，敏感順序依次為大米>糙米>稻谷，福建、湖北和盤錦三個(gè)產(chǎn)地大米中的赤擬谷盜(山東齊河品系)子一代成蟲的數(shù)量分別為(169.33±2.16)、(146.00±11.11)、(111.00±21.24) 頭，分別是稻谷和糙米的2.19～16.39倍和1.28～1.37倍，差異極其顯著(F=64.753,P=0.000)(表6)。

稻谷產(chǎn)地對(duì)于赤擬谷盜(山東齊河品系)抗性順序與赤擬谷盜(武漢品系)一致，即對(duì)于糙米和大米，抗性順序?yàn)楸P錦>湖北>福建，而對(duì)于稻谷，其抗性順序剛好相反(表5)，產(chǎn)地之間差異也不顯著(F=2.256,P=0.134)(表6)。

表5 赤擬谷盜(山東齊河品系)對(duì)不同產(chǎn)地不同加工程度稻谷的敏感性

表6 產(chǎn)地和加工程度對(duì)稻谷對(duì)赤擬谷盜(山東齊河品系)抗性方差分析

2.2 稻米品種和生產(chǎn)時(shí)間影響因素

秈稻的米粒淀粉黏性較弱,脹性較大,谷粒狹長，橫斷面扁平，穎毛短而散生。粳稻的米粒淀粉黏性較強(qiáng)，脹性較小，谷粒短圓，橫斷面圓形，穎毛長而密生。以赤擬谷盜(成都品系)為評(píng)價(jià)試蟲，比較了2種秈稻和兩種粳稻對(duì)其抗性差異性，結(jié)果見表7。對(duì)于原糧，秈米比粳稻抗性更強(qiáng)一些，在成品糧中兩者的結(jié)果剛好相反，且在糙米中兩者差異顯著(t=3.13,P=0.011)。

表7 稻谷品種對(duì)赤擬谷盜(成都品系)抗性差異性分析

不同儲(chǔ)藏時(shí)間稻谷對(duì)赤擬谷盜的敏感性見表8。通過比較2個(gè)年份中赤擬谷盜子一代的數(shù)量可知，對(duì)于稻谷原糧而言，2020年的比舊2019年的抗性更強(qiáng)，而褪去保護(hù)殼以后，其成品糧更適合和吸引試蟲。但是t檢驗(yàn)差異不顯著(P>0.05)。

表8 稻谷生產(chǎn)時(shí)間對(duì)赤擬谷盜抗性差異性分析

2.3 害蟲地理品系影響因素

害蟲生物習(xí)性不同地理品系之間存在差異，品系間對(duì)稻谷的敏感性差異見表9。通過比較表3和表5可知，對(duì)于稻谷原糧，山東齊河品系浸染性比武漢品系要強(qiáng)，其中在盤錦稻谷浸染時(shí)，子一代數(shù)量約是武漢品系中的1.8倍，差異極顯著(表9)。對(duì)于糙米和大米成品糧，武漢品系則比山東齊河品系浸染性強(qiáng)，在福建大米中子一代種群數(shù)量分別為(290.67±32.90)、(169.33±2.16) 頭，差異顯著(表9)。

表9 地理品系對(duì)稻谷敏感性差異性分析

3 討論

研究結(jié)果表明，赤擬谷盜可以侵染稻谷原糧、糙米和大米成品糧，當(dāng)溫度為27 ℃時(shí)，赤擬谷盜可以迅速擴(kuò)大種群，特別是在成品糧糙米和大米中的種群數(shù)量大大高于稻谷中的。由于稻殼的保護(hù)作用，稻谷上谷蠹或米象的發(fā)育通常是受限的，而糙米就很容易受到這兩個(gè)蟲種的侵?jǐn)_[18,21,22]。低溫對(duì)赤擬谷盜發(fā)育可能有抑制作用，低含水量組分能加劇這種抑制。不同組分對(duì)赤擬谷盜的幼蟲發(fā)育有一定的影響，在32 ℃時(shí)，脂肪、纖維和灰分這些組分含量與赤擬谷盜的發(fā)育成負(fù)相關(guān)，這些物質(zhì)主要分布在谷物的外層或胚芽部分[6]。相對(duì)于玉米粉，赤擬谷盜傾向于浸染大米、小麥和高粱粉，在溫暖的季節(jié)這種偏好更為顯著[23]。赤擬谷盜取食更偏向于大米而不是糙米[24]。本實(shí)驗(yàn)也證明了糙米中赤擬谷盜子一代的數(shù)量均少于大米里的。一般來說，赤擬谷盜種群，如死亡率、出生率和發(fā)育時(shí)間與食物來源有關(guān)系[25]。

儲(chǔ)藏中不同的物理、化學(xué)和生物因素的相互作用可以影響害蟲的行為及其生活史，并可能影響害蟲種群[26-33]。這些因素包括光照強(qiáng)度、溫度、相對(duì)濕度、可獲得食物、糧食含水量、糧食大小和品種、糧庫設(shè)計(jì)和建筑材料、昆蟲密度以及其他節(jié)肢動(dòng)物物種(包括天敵和寄生蜂)的存在，脊椎動(dòng)物和病原微生物[34]。研究表明赤擬谷盜有取食偏好[35]，因?yàn)檫@種微小的害蟲能夠分辨16種不同的碳水化合物[36]，可以避免食用含丙氨內(nèi)酯的食物[37]。本實(shí)驗(yàn)研究表明，赤擬谷盜可以在7個(gè)品種稻谷原糧中完成整個(gè)生長發(fā)育和取食危害，因此，通過評(píng)價(jià)赤擬谷盜在不同品種和加工程度稻谷的存活能力，可以綜合多個(gè)或所有因素，開發(fā)抗性品種或具有引誘效果的品種來防治害蟲的浸染。

不同儲(chǔ)藏時(shí)間稻谷及其成品糧對(duì)赤擬谷盜的抗性也不同。谷物的儲(chǔ)存條件，如儲(chǔ)存溫度和時(shí)間，很大程度能影響其物理和營養(yǎng)品質(zhì)屬性以及碾磨指數(shù)[38-40]。研究發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)藏時(shí)間、溫度和時(shí)間的交互作用對(duì)稻谷的材料還原模量和硬度有顯著影響，稻谷老化后，大米的硬度增加，稻谷樣品貯藏120 d后硬度最高。高溫儲(chǔ)存時(shí)含水量不斷降低(由12.1%降至10.1%)，晶?；|(zhì)中產(chǎn)生不均勻的應(yīng)力和應(yīng)變，因此在拋光過程中晶粒極易破碎。此外，從灰度2D圖像明顯看出，胚乳體積在180 d后減少，表明胚乳收縮。Rehman等[41]和Kibar[39]也報(bào)道了高溫儲(chǔ)藏時(shí)由于水分含量降低導(dǎo)致水稻胚乳收縮的類似趨勢。樣品在35 ℃條件下儲(chǔ)藏60 d后，出現(xiàn)了細(xì)小的裂紋和較大的孔隙。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加，表面細(xì)小的球狀結(jié)構(gòu)團(tuán)聚，孔隙塌陷，形成更致密的表面特征。此外，保存180 d的樣品表面可見細(xì)裂紋。當(dāng)大米在37 ℃條件下陳化16個(gè)月后，顆粒上也顯示出較大的裂縫和深孔[42]。

總之，了解不同寄主對(duì)害蟲生態(tài)的影響對(duì)害蟲的管理至關(guān)重要[43]。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果，赤擬谷盜在不同的稻谷及成品糧品種上發(fā)育成功，但是這些品種和加工程度影響了赤擬谷盜的發(fā)育和產(chǎn)卵參數(shù)。赤擬谷盜發(fā)育時(shí)間短、繁殖快、死亡率低是評(píng)價(jià)寄主適應(yīng)性的關(guān)鍵指標(biāo)[44]。本研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了完整凈糧儲(chǔ)存的重要性，因?yàn)榧词股倭康墓韧獠诿缀推扑榱Ｒ部赡鼙ＷC赤擬谷盜種群發(fā)展，雌蟲仍然會(huì)在這些破碎粒上產(chǎn)卵[45]和繁育。由于合成化學(xué)殺蟲劑的使用可能會(huì)降低害蟲的發(fā)展速度和種群增長速度，有效防治害蟲，但是增加了殺蟲劑污染食品和危害環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。因此，研究和使用抗蟲性和/或部分抗蟲性稻谷品種，被視為稻谷害蟲綜合治理策略(IPM)中最重要的部分之一。

4 結(jié)論

結(jié)果表明，赤擬谷盜(成都品系)除糙米外，在稻谷和大米中均存在顯著的差異性，且對(duì)大米的敏感性高于稻谷。稻谷有較厚的外殼，其主要成分是硅，具有一定的硬度，它對(duì)米粒起保護(hù)作用，防止米粒受到害蟲的侵害。糙米有果種皮的保護(hù)，也會(huì)減少或降低赤擬谷盜的危害；大米失去外殼、果皮、種皮等保護(hù)層，營養(yǎng)物質(zhì)直接暴露在外，易被赤擬谷盜害蟲危害。赤擬谷盜對(duì)不同加工程度的抗性差異極顯著，大米最敏感，糙米次之，稻谷略差。不同產(chǎn)地之間子一代的種群數(shù)量有差異，武漢品系實(shí)驗(yàn)中差異顯著。對(duì)于稻谷原糧，2020年新稻谷抗性強(qiáng)于2019年，且秈稻抗性比粳稻高，對(duì)于成品糧糙米和大米，兩者結(jié)果剛好相反。不同品系的赤擬谷盜對(duì)于不同加工程度和品種的稻谷敏感性也不同。