不同木薯品種對木薯單爪螨的抗性鑒定評價

陳 青，梁 曉，伍春玲，劉 迎，劉小強，喬 陽，姚曉文，張 耀

（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院環(huán)境與植物保護研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱帶作物有害生物綜合治理重點實驗室/海南省熱帶農(nóng)業(yè)有害生物監(jiān)測與控制重點實驗室/海南省熱帶作物病蟲害生物防治工程技術(shù)研究中心，海南?？?571101/中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院三亞研究院/海南省南繁生物安全與分子育種重點實驗室，海南三亞 572000）

木薯（Manihot esculentaCrantz）在亞洲、非洲、拉丁美洲等熱帶和亞熱帶地區(qū)的100 多個國家廣泛種植，是世界三大薯類作物之一和全球第六大糧食作物，被稱為“淀粉之王”，滿足了全球超過9億人口的每日熱量需求[1]，在世界糧食安全、生物質(zhì)能源和食品加工等領(lǐng)域發(fā)揮著非常重要的作用，并作為“先鋒作物”在服務(wù)國家“一帶一路”倡議中的優(yōu)勢日益突出[2-3]。

木薯單爪螨（Mononychellus mecgregori）是世界危險性檢疫性有害生物，更是我國木薯主產(chǎn)區(qū)危險性有害生物之一，繁殖力強、寄主廣泛、生活史短、成災(zāi)頻繁、藥劑防治非常困難[4-5]。目前，我國木薯主栽區(qū)對于木薯單爪螨的防治仍依賴于化學防治，但由于木薯單爪螨一般在木薯種植后6～8 個月爆發(fā)成災(zāi)，此時木薯地已經(jīng)封行，很難進行藥劑防治，而且藥劑防治過程中農(nóng)藥不合理使用、農(nóng)藥的使用頻率及使用劑量不斷加大、抗藥性與產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境安全等問題日趨突出，嚴重制約了我國木薯安全高效優(yōu)質(zhì)規(guī)?；l(fā)展[1，6-8]。因此，尋求更加安全高效的木薯單爪螨防治措施成為當前我國木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展中亟待解決的重大難題。

植物抗蟲性是指同一種植物在害蟲危害較嚴重的情況下，某些植株能夠避免受害、耐害或者雖然受害但有補償能力的特性，主要包括排趨性、抗生性、耐害性[9]。在遺傳特性上，植物的抗蟲性是植物抗蟲遺傳特性、害蟲危害遺傳特性與環(huán)境等多種因素相互作用的結(jié)果。選育和利用植物的抗蟲種質(zhì)是利用植物內(nèi)因治蟲所特有的手段和害蟲綜合治理系統(tǒng)中的重要組成部分[10-11]。目前，抗蟲品種被認為是通過改變植物本身的特性進而影響害蟲、控制害蟲的最佳措施，已成為國內(nèi)外公認的最積極、最有效、最經(jīng)濟的害蟲防治措施[12-14]。然而，當前我國木薯種質(zhì)資源抗蟲性研究嚴重滯后，適于屬地化的抗蟲木薯品種嚴重缺乏，未能充分發(fā)揮抗蟲品種在害蟲綠色防治中的重要地位與作用。因此，作者系統(tǒng)開展了不同木薯品種對木薯單爪螨的抗性鑒定評價，以期獲得優(yōu)異抗螨木薯品種，有效滿足我國木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展與實際需求。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗所用80 個參試品種均來自國家木薯種質(zhì)資源圃。木薯以種莖進行營養(yǎng)繁殖，室內(nèi)溫室種植土（土壤∶泥炭土∶珍珠巖=1∶1∶1）濕度保持在75±5%，自然光種植。待木薯生長約60 d 后，選擇長勢一致的健康木薯植株進行害螨接種。田間種植為常規(guī)木薯種植與管理。

1.2 供試木薯單爪螨

供試木薯單爪螨為中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院環(huán)境與植物保護研究所農(nóng)業(yè)害蟲研究室室內(nèi)以木薯品種‘面包’植株葉片長期繼代飼養(yǎng)的實驗種群。飼養(yǎng)條件為：溫度（25±1）℃，相對濕度為75±5%，光照為L∶D=12 h∶12 h。選擇發(fā)育歷期相同、大小一致的雌成螨進行抗螨性鑒定與評價實驗。

1.3 方法

1.3.1 抗螨性鑒定方法

采用陳青等[15]《木薯種質(zhì)資源抗蟲性鑒定技術(shù)規(guī)程》（NY/T 2445-2013）室內(nèi)和田間抗螨性鑒定方法，室內(nèi)鑒定每個品種10 張葉片，每張葉片接50 頭木薯單爪螨，田間鑒定每個品種30 株。

1.3.2 取食抗、感螨木薯品種后的木薯單爪螨發(fā)育與繁殖差異分析

選用室內(nèi)和田間抗性鑒定一致的高抗螨品種C1115、緬甸和抗螨木薯品種SC5、SC9、SC15 及高感木薯品種BRA900、面包、KU50、TMS60444、SC205 為代表性抗、感螨品種用于不同木薯品種對木薯單爪螨發(fā)育與繁殖的影響分析。按50 頭/葉將從后若螨發(fā)育而來的大小、發(fā)育一致的1d 齡木薯單爪螨雌成螨分別接于10 個代表性抗、感螨品種的葉背面飼養(yǎng)，收集24 h 卵并除去雌成蟲，每隔12 h分別觀察記錄不同品種飼養(yǎng)的木薯單爪螨雌成螨F0代發(fā)育歷期和F1代每雌產(chǎn)卵量、卵孵化率與性比。每個品種每葉為一個重復(fù)，每個品種均設(shè)置10 個重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 和SAS 軟件Duncan’s 新復(fù)極差法對取食不同木薯品種的木薯單爪螨發(fā)育與繁殖進行顯著性差異及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 室內(nèi)抗螨性鑒定

表1 室內(nèi)抗螨性鑒定結(jié)果表明，取食C1115、緬甸的F0代木薯單爪螨第8 d 的存活率分別為6%和8%，2 個品種對木薯單爪螨表現(xiàn)為高抗；取食SC5、SC9、SC15、利民、哥倫比亞4D 的F0代木薯單爪螨第8 d 的存活率為22%～29%，5 個品種對木薯單爪螨表現(xiàn)為抗；SC8、SC12、SC8002、南植199、GR891、GR4、SC6068、GR5、SC10、GR8、GR3、東莞紅尾、糯米木薯、SC201、瓊中1號、廣東1 號、Rongyang72、瑞士F21、哥倫比亞16P、哥倫比亞17Q、哥倫比亞3C、哥倫比亞3G、哥倫比亞7G、哥倫比亞8H、哥倫比亞17Q、瑞士D32、瑞士J17 共27 個品種的F0代8 d 存活率為35%～49%，對木薯單爪螨表現(xiàn)為中抗；GR10、沙田面包、BRA12 等41 個品種的F0代8 d 存活率為62%～72%，對木薯單爪螨表現(xiàn)為感；SC205、TMS60444、KU50、面包、BRA900 的F0代8 d 存活率為92%～95%，5 個品種對單爪螨表現(xiàn)為高感。上述結(jié)果有待田間進一步鑒定驗證。

表1 80 個木薯品種對木薯單爪螨抗性的室內(nèi)鑒定結(jié)果

2.2 田間鑒定

2.3 取食抗、感螨木薯品種后的木薯單爪螨發(fā)育與繁殖差異分析

2.3.1 取食抗、感螨木薯品種后的木薯單爪螨發(fā)育歷期差異分析

從圖1 可以看出，取食不同木薯品種后的F0代木薯單爪螨雌成螨的發(fā)育歷期存在顯著差異（P＜0.05）。取食高抗螨品種C1115、緬甸和抗螨木薯品種SC5、SC9、SC15 的F0代木薯單爪螨的卵期、幼螨期、前若螨期、后若螨期和卵到后若螨期分別為4.17～5.33 d、2.83～4.00 d、2.83～3.33 d、2.83～3.17 d 和12.67～15.83 d，顯著長于取食高感螨木薯品種SC205、TMS60444、KU50、面包、BRA900 后的3.00～3.17 d、1.67～1.83 d、1.67～1.83 d、1.67～1.83 d 和8.00～8.67 d（P＜0.05）。相關(guān)性分析結(jié)果表明，卵到后若螨期的發(fā)育時長與木薯對木薯單爪螨的抗性正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)R=0.9751）。上述結(jié)果表明，抗螨木薯品種可能通過顯著延長單爪螨的發(fā)育歷期抑制了木薯單爪螨取食，從而顯著降低了木薯單爪螨的存活率，表現(xiàn)出抗螨免受單爪螨取食為害的特性。

圖1 取食抗、感螨木薯品種后的F0 代木薯單爪螨發(fā)育歷期

2.3.2 取食抗、感螨木薯品種后的F1代木薯單爪螨每雌產(chǎn)卵量差異分析

從圖2 可以看出，取食抗、感螨木薯品種后的F1代木薯單爪螨每雌產(chǎn)卵量存在顯著差異（P＜0.05）。取食高抗螨品種C1115、緬甸和抗螨木薯品種SC5、SC9、SC15 的F0代木薯單爪螨的F1代木薯單爪螨平均每雌產(chǎn)卵量為7.33～14.13 粒，顯著少于取食高感螨木薯品種SC205、TMS60444、KU50、面包、BRA900 后的48.23～50.37 粒（P＜0.05）。相關(guān)性分析結(jié)果表明，F(xiàn)1代木薯單爪螨每雌產(chǎn)卵量與木薯對木薯單爪螨的抗性負相關(guān)（相關(guān)系數(shù)R=-0.9975）。上述結(jié)果表明，抗螨木薯品種可能通過顯著降低木薯單爪螨的后代產(chǎn)卵量抑制了木薯單爪螨種群的發(fā)展，從而顯著降低了木薯單爪螨爆發(fā)成災(zāi)的概率，表現(xiàn)出抗螨免受單爪螨取食為害的特性。

圖2 取食抗、感螨木薯品種后的F1 代木薯單爪螨的每雌產(chǎn)卵量

2.3.3 取食抗、感螨木薯品種后的F1代木薯單爪螨卵孵化率差異分析

從圖3 可以看出，取食抗、感螨木薯品種后的F1代木薯單爪螨卵孵化率存在顯著差異（P＜0.05）。取食高抗螨品種C1115、緬甸和抗螨木薯品種SC5、SC9、SC15 的F0代木薯單爪螨的F1代木薯單爪螨平均卵孵化率為30.96%～58.23%，顯著低于取食高感螨木薯品種SC205、TMS60444、KU50、面包、BRA900 后的97.62%～98.85%（P＜0.05）。相關(guān)性分析結(jié)果表明，F(xiàn)1代木薯單爪螨每雌產(chǎn)卵量與木薯對木薯單爪螨的抗性負相關(guān)（相關(guān)系數(shù)R=-0.9859）。上述結(jié)果表明，抗螨木薯品種可能通過顯著降低木薯單爪螨的后代卵孵化率抑制了木薯單爪螨種群的發(fā)展，從而顯著降低了木薯單爪螨爆發(fā)成災(zāi)的概率，表現(xiàn)出抗螨免受單爪螨取食為害的特性。

圖3 取食抗、感螨木薯品種后的F1 代木薯單爪螨的卵孵化率

2.3.4 取食抗、感螨木薯品種后的F1代木薯單爪螨性比差異分析

從圖4 可以看出，取食抗、感螨木薯品種后的F1代木薯單爪螨性比存在顯著差異（P＜0.05）。取食高抗螨品種C1115、緬甸和抗螨木薯品種SC5、SC9、SC15 的F0代木薯單爪螨的F1代木薯單爪螨平均雌成螨為61.29%～66.90%，顯著低于取食高感螨木薯品種SC205、TMS60444、KU50、面包、BRA900 后的77.62%～80.52%（P＜0.05）。相關(guān)性分析結(jié)果表明，F(xiàn)1代木薯單爪螨性比與木薯對木薯單爪螨的抗性負相關(guān)（相關(guān)系數(shù)R=-0.9930）。上述結(jié)果表明，抗螨木薯品種可能通過顯著降低木薯單爪螨的后代雌成螨抑制了木薯單爪螨種群的發(fā)展，從而顯著降低了木薯單爪螨爆發(fā)成災(zāi)的概率，表現(xiàn)出抗螨免受單爪螨取食為害的特性。

圖4 取食抗、感螨木薯品種后的F1 代木薯單爪螨的雌成螨百分率

表2 80 個木薯品種對木薯單爪螨的田間鑒定結(jié)果

3 討論

作物抗蟲性是作物與害蟲之間在一定的環(huán)境條件下相互影響的集中表現(xiàn)[16-18]。作物抗蟲品種是植物利用內(nèi)因治蟲所特有的手段，是改變植物本身特性來影響害蟲、控制害蟲的最佳措施，是害蟲治理系統(tǒng)中的重要組成部分，因而植物抗蟲性被認為是最積極、最有效、最經(jīng)濟的措施[10-14]。本研究結(jié)果表明，除了SC124、GR10 的田間抗性鑒定結(jié)果從中抗螨水平降低到感螨水平外，其他品種的田間抗螨性鑒定結(jié)果與室內(nèi)抗螨性鑒定結(jié)果一致。特別是SC5、SC9、SC15 是我國木薯主產(chǎn)區(qū)的主栽優(yōu)良品種，不僅對木薯單爪螨表現(xiàn)出良好的抗性，而且具有良好的生態(tài)適應(yīng)性和高產(chǎn)特性，可以作為優(yōu)良抗螨品種在我國木薯產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展中屬地化應(yīng)用推廣。

生活力與繁殖力是害蟲適應(yīng)寄主的根本保障和種群生存的質(zhì)量指標，而發(fā)育歷期、每雌產(chǎn)卵量、卵孵化率和后代雌性比是國內(nèi)外常用的評價害蟲生活力和繁殖力大小的重要指標[19-21]。張會英等[22]在研究抗、感橡膠樹種質(zhì)對六點始葉螨發(fā)育與繁殖的影響中發(fā)現(xiàn)，六點始葉螨取食抗性橡膠樹種質(zhì)后，其發(fā)育與繁殖均受到顯著抑制，各齡期的發(fā)育歷期均比取食感性種質(zhì)的要顯著延長，產(chǎn)卵量、后代孵化率和雌性比顯著減少和降低。李遷等[23]在研究木薯種質(zhì)對朱砂葉螨的抗性評價中發(fā)現(xiàn)，取食抗性木薯種質(zhì)后的朱砂葉螨發(fā)育歷期顯著延長，平均每雌螨產(chǎn)卵量和F1代孵化率顯著減少和降低。李壽銀等[24]在探究寄主植物對香樟齒喙象食性與抗性的作用種發(fā)現(xiàn)，香樟齒喙象可以通過調(diào)節(jié)自身的生長、發(fā)育來選擇適應(yīng)不同的寄主植物。本研究結(jié)果表明，取食抗、感品種后的木薯單爪螨發(fā)育與繁殖差異顯著。與感螨木薯品種相比較，取食抗蟲木薯品種后的F0代木薯單爪螨發(fā)育歷期顯著延長，F(xiàn)1代每雌產(chǎn)卵量、卵孵化率和雌成螨顯著降低。相關(guān)性分析結(jié)果進一步表明，F(xiàn)0代木薯單爪螨發(fā)育歷期與木薯對木薯單爪螨的抗性正相關(guān)，而F1代每雌產(chǎn)卵量、卵孵化率和雌成螨百分率與木薯對木薯單爪螨的抗性負相關(guān)，說明抗螨木薯品種可能通過顯著延長木薯單爪螨的發(fā)育歷期及顯著降低后代每雌產(chǎn)卵量、卵孵化率和雌成螨抑制了木薯單爪螨種群數(shù)量發(fā)展，從而表現(xiàn)出抗螨免受木薯單爪螨取食為害，這與上述植物對害蟲抗蟲性[19-24]的研究結(jié)果相一致。