張 娜,劉長月,武云霞,趙 莉

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 新疆草地資源與生態(tài)重點實驗室,新疆烏魯木齊 830052）

苜蓿（Medicagosativa）是世界上栽培最早、分布面積最大的一種多年生優(yōu)良豆科牧草,營養(yǎng)價值高、產(chǎn)量高且耐鹽性較強(qiáng),在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中有著不可替代的作用[1-2]。長期連續(xù)種植及種植結(jié)構(gòu)單一,不僅使苜蓿病害惡化[3],更使其蟲害加劇。苜蓿葉象甲（Hypera postica）是苜蓿田中主要害蟲之一,對苜蓿的生長發(fā)育、草產(chǎn)品品質(zhì)及產(chǎn)量均產(chǎn)生很大影響。苜蓿葉象甲1904年傳入美國后曾對該國苜蓿造成毀滅性危害,每年因該蟲害造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)25億美元[4-5]。20世紀(jì)60年代,我國新疆苜蓿也曾受到該蟲的致命性危害,約333.3 hm2苜蓿干草、種子基本無收成[6]。目前我國對苜蓿葉象甲的生物學(xué)特性、生物化學(xué)以及生物防治等[7-13]方面做了大量研究,但鮮見對其抗寒能力的研究報道。因此,本研究測定苜蓿葉象甲各蟲態(tài)以及越冬成蟲的過冷卻點和冰點,明確苜蓿葉象甲的耐寒能力與翅型及性別的關(guān)系,以期為其分布及擴(kuò)散提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1供試蟲源 2007年于呼圖壁種牛場小海子采集苜蓿葉象甲第2代幼蟲、蛹及成蟲供不同蟲態(tài)的過冷卻點和冰點試驗用；2008年9月底-10月初將新羽化的成蟲在室內(nèi)飼養(yǎng)一段時間,埋于苜蓿田附近表層土中（4～5 cm）自然溫度下越冬,分5批取樣（2008年11月24日、12月26日,2009年1月24日、2月24日以及3月24日）,用于分析苜蓿葉象甲翅型與耐寒性的關(guān)系、雌雄成蟲的過冷卻點和冰點以及成蟲在不同溫度下的致死中時間。

1.2試驗方法 參照秦玉川和楊建才[14]、武云霞[15]的方法測過冷卻點和冰點溫度,每個處理測10頭,重復(fù)3次。本試驗中電阻阻值（x）與溫度（y）間擬合關(guān)系式為:

y=-21.829ln（x）+73.856,R2=0.995 9。

設(shè)置-30、-25、-20、-15、-10℃5個溫度梯度,每個溫度下放置20頭成蟲,重復(fù) 3次,每隔一定時間記錄被測成蟲的死亡情況,并計算致死中時間。

1.3數(shù)據(jù)分析 用DPS 6.5軟件和Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1苜蓿葉象甲不同蟲態(tài)的過冷卻點和冰點 苜蓿葉象甲不同蟲態(tài)體液結(jié)冰點的變化趨勢與其過冷卻點的變化趨勢一致,均因發(fā)育階段不同而存在一定差異（圖1）。在各蟲態(tài)中,成蟲的過冷卻點和冰點最低,分別為-20.46和-18.24℃；長、短翅型蛹與三、四齡幼蟲間過冷卻點差異不顯著（P＞0.05）,依次為 -10.34、-9.55、-9.75 和-10.00℃,冰點差異亦不顯著,依次為 -6.68、-6.52、-7.86和-7.52℃。過冷卻點的高低是苜蓿葉象甲耐寒性強(qiáng)弱的標(biāo)志,過冷卻點越低,其耐寒能力越強(qiáng)。苜蓿葉象甲過冷卻點測定結(jié)果表明,在各蟲態(tài)中以成蟲的耐寒能力最強(qiáng),能耐受-20℃左右的低溫,幼蟲和蛹的耐寒能力相同,僅能耐受-10℃左右的低溫。

圖1 苜蓿葉象甲不同發(fā)育階段的過冷卻點和冰點

2.2苜蓿葉象甲翅型與耐寒性的關(guān)系 2008年11月下旬-2009年3月下旬,分5次取樣測定了苜蓿葉象甲長短翅型成蟲的過冷卻點（圖2）。結(jié)果表明,長翅型成蟲的過冷卻點均因越冬時期不同而差異顯著（P＜0.05）,短翅型成蟲的過冷卻點在11月下旬和1月下旬間差異不顯著（P＞0.05）,但二者與其他3個月份間差異顯著。苜蓿葉象甲成蟲在10月陸續(xù)進(jìn)入越冬狀態(tài),越冬初期（11月下旬）長翅型成蟲過冷卻點為-18.86℃,短翅型的為-19.24℃；隆冬期（12月下旬）長翅型和短翅型成蟲的過冷卻點分別為-22.91和-22.98℃,并且二者均顯著低于其他時期相同翅型的過冷卻點；隆冬過后,2種翅型成蟲的過冷卻點均呈明顯的上升趨勢,尤其在翌年3月末氣溫已經(jīng)回升,長翅型成蟲（-14.00℃）、短翅型成蟲（-13.66℃）過冷卻點分別比12月下旬時上升了8.91和9.32℃,雖然成蟲已陸續(xù)解除滯育,但依然具有較強(qiáng)的抗寒能力。除3月下旬時長翅型成蟲過冷卻點略高于短翅型成蟲外,其他時期短翅型成蟲的過冷卻點始終高于長翅型成蟲的,但經(jīng)t檢驗表明,任一時期內(nèi),長翅型和短翅型成蟲間過冷卻點差異不顯著（t11=2.007 2,t12=0.098 6,t1=0.762 5,t2=1.398 6,t3=0.506 7,P＞0.05）,由此認(rèn)為,苜蓿葉象甲不同翅型間耐寒能力差異不顯著。

圖2 苜蓿葉象甲越冬成蟲不同翅型的過冷卻點

越冬時期對不同翅型成蟲體液結(jié)冰點也有顯著影響（圖3）。12月下旬長、短翅型成蟲的冰點均最低,分別為-21.14和-21.23℃,與其他時期相比差異顯著。隨著天氣轉(zhuǎn)暖,環(huán)境溫度的升高,2種翅型的冰點也呈上升趨勢,3月下旬最高（-13.51和-12.57℃）。經(jīng)t檢驗表明,任何時期內(nèi)2種翅型間冰點差異不顯著（t11=0.017 7,t12=0.144 1,t1=1.053 3,t2=1.300 3,t3=1.388 0,P＞0.05）。

圖3 苜蓿葉象甲越冬成蟲不同翅型的冰點

2.3苜蓿葉象甲雌雄成蟲的過冷卻點和冰點在任一時期內(nèi),苜蓿葉象甲雌成蟲的過冷卻點始終低于雄成蟲的（圖4）。經(jīng)t檢驗,12月下旬的雌成蟲過冷卻點（-23.68℃）顯著低于雄成蟲（-22.21℃）,1月下旬的雌成蟲過冷卻點（-20.86℃）顯著低于雄成蟲的（-19.69℃）（t12=2.758 3,t1=3.350 2,P＜0.05）,而 11月下旬、2月下旬和3月下旬3個時期內(nèi)雌雄成蟲間過冷卻點差異不顯著（t11=0.863 2,t2=1.024 9,t3=1.778 5,P＞0.05）?？梢哉J(rèn)為在隆冬期的雌成蟲耐寒力比雄成蟲的高。

圖4 苜蓿葉象甲越冬期雌雄成蟲的過冷卻點

苜蓿葉象甲雌雄成蟲的冰點隨時間的變化趨勢與過冷卻點的一致（圖5）,均是在12月下旬最低,3月下旬時最高,除11月下旬雌成蟲冰點略高于雄成蟲外,其他各時期內(nèi)均為雌成蟲冰點低于雄成蟲。但經(jīng)t檢驗表明,僅12月下旬和1月下旬中雌雄成蟲的冰點差異顯著（t12=4.264 4,t1=3.854 1,P＜0.05）,其他各時期內(nèi)差異不顯著（t11=0.5977,t2=0.352 1,t3=0.410 9,P＞0.05）。

2.4苜蓿葉象甲成蟲在不同溫度下的致死中時間 在冷暴露條件下,隨溫度的降低,苜蓿葉象甲成蟲半致死時間（LT50）也相應(yīng)縮短,-10℃時的半致死時間為17.6 h,-30℃時下降到24.7 min,時間驟然縮短（表1）。苜蓿葉象甲成蟲死亡90%的時間（LT90）隨溫度的變化趨勢同LT50的變化趨勢一致,-10℃時 LT90為 47.2 h,當(dāng)溫度下降到-30℃時,LT90也驟然縮短到49.5 min。由此可見,當(dāng)溫度低于過冷卻點溫度時,苜蓿葉象甲成蟲的死亡時間明顯縮短。

圖5 苜蓿葉象甲越冬期雌雄成蟲的冰點

表1 苜蓿葉象甲成蟲不同溫度下死亡率回歸方程及LT50、LT90值

3 討論與結(jié)論

許多關(guān)于昆蟲耐寒性的報道中都將過冷卻點作為衡量其耐寒能力強(qiáng)弱的一項重要指標(biāo),過冷卻點越低,說明其抵御嚴(yán)寒的能力越強(qiáng)。景曉紅和康樂[16]指出,昆蟲耐寒性大小因發(fā)育階段不同而表現(xiàn)出一定差異。甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）不同蟲態(tài)的耐寒性由強(qiáng)至弱分別是蛹、幼蟲、成蟲和卵[17]。椰心葉甲（Brontispa longissima）以蛹和卵的耐寒能力最強(qiáng),成蟲的耐寒力位居其次,幼蟲的耐寒力最低[18-19]。本研究發(fā)現(xiàn),苜蓿葉象甲不同發(fā)育階段的耐寒性亦存在明顯差異,成蟲的耐寒力最高,長、短翅型蛹及三、四齡幼蟲的耐寒力最低。對苜蓿葉象甲卵以及每一蟲態(tài)中不同發(fā)育階段的耐寒力還有待進(jìn)一步研究。

苜蓿葉象甲長翅型成蟲和短翅型成蟲間過冷卻點和冰點差異均不顯著。說明翅型對苜蓿葉象甲越冬成蟲耐寒力影響不大。但同一翅型成蟲在不同時期的過冷卻點差異顯著,隆冬期耐寒力最強(qiáng),翌年3月末,耐寒力最弱,雖然該時期苜蓿葉象甲成蟲已逐步解除滯育,但為適應(yīng)倒春寒其仍具有抵御低溫（-14～-13℃）的能力。這一點與凹唇壁蜂（Osmia excavata）[20]以及斯氏傘錐象（Coniatus steveni）[15]越冬成蟲的結(jié)果較一致。

在一定時期內(nèi),苜蓿葉象甲耐寒能力因其性別不同而有差異。本研究顯示,12月下旬苜蓿葉象甲雌成蟲比雄成蟲的過冷卻點顯著低1.47℃,1月下旬雌成蟲比雄成蟲的過冷卻點顯著低1.17℃,而11月下旬、2月下旬和3月下旬雌雄成蟲之間過冷卻點差異均不顯著。苜蓿葉象甲雌雄成蟲的冰點變化趨勢與過冷卻點的變化一致,12月下旬和1月下旬雌成蟲冰點比雄成蟲的顯著低1.73和2.01℃。由此說明,隆冬時節(jié)苜蓿葉象甲雌成蟲的耐寒力比雄成蟲的耐寒力顯著高1～2℃。本研究結(jié)果與龍眼長跗螢葉甲（Monoleptaocci f uvis）成蟲過冷卻點結(jié)果基本一致。龍眼長跗螢葉甲雌蟲體過冷卻點-10.75℃,雄蟲體過冷卻點-8.88℃[21]。由于苜蓿葉象甲成蟲在苜蓿地殘株落葉下或裂縫中滯育越冬,場所較隱蔽,所以綜合分析得出,苜蓿葉象甲在烏魯木齊冬季至少可以耐受-24～-22℃的低溫。而且不論性別和翅型,苜蓿葉象甲成蟲的耐寒力均與季節(jié)變化趨勢緊密相關(guān),這與昆蟲的耐寒性理論[18]一致。

有學(xué)者用低溫存活的半致死時間來確定昆蟲的耐寒性,景曉紅和康樂[22]指出,過冷卻點不能作為昆蟲耐寒性的唯一指標(biāo),這是因為有些不耐結(jié)冰的昆蟲,在其過冷卻點以上的亞致死溫度則發(fā)生大量死亡。Bale[23]將昆蟲的耐寒性分為5類,即耐結(jié)冰的、避免結(jié)冰的、耐受寒冷的、寒冷敏感的和機(jī)會主義的。本研究顯示,苜蓿葉象甲在-10℃條件下半致死時間17.6 h,在-15℃時的 LT50只需 75.0 min。對于苜蓿葉象甲是否為上述所指的不耐結(jié)冰昆蟲,以及具體屬于Bale所劃分的5類中的哪一類,苜蓿葉象甲耐寒性的生理機(jī)制如何等問題都還有待于進(jìn)一步研究。

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