潘龍 李玨聞 駱有慶

(森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，北京，100083)

青楊脊虎天牛幼蟲齡期的劃分1)

潘龍 李玨聞 駱有慶

(森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，北京，100083)

通過田間取樣收集了青楊脊虎天牛(Xylotrechusrusticus)幼蟲，并根據(jù)6項測量指標(biāo)(頭殼寬、前胸背板寬、觸角間距、上顎寬、體長、體寬)的頻次分布結(jié)果初步確定齡期，然后運(yùn)用Crosby生長法則和線性回歸進(jìn)行驗(yàn)證分析。結(jié)果表明：青楊脊虎天牛幼蟲可分為13齡，除體寬不宜用于區(qū)分齡期外，其它5項測量指標(biāo)均可用于分齡，其中前胸背板寬與蟲齡的擬合度最高為最佳分齡指標(biāo)，回歸方程為y=0.062e2.399x(p<0.001，R2=0.989)。此外，根據(jù)各齡期幼蟲體寬、體長的平均值制作了相應(yīng)齡期幼蟲等比例背面觀手繪圖。

青楊脊虎天牛；幼蟲；齡期；前胸背板

We collectedXylotrechusrusticusLinnaeus (Coleoptera: Cerambycidae) larvae in the field, and measured six body parameters (head capsule width, pronotum width, antenna spacing, mandible width, body width and body length) for determining larval instar. We analyzed six parameters by frequency distribution, and then tested them by the Crosby growth law and linear regression. The larva ofX.rusticusis with 13 instars. Head capsule width, pronotum width, antenna spacing, mandible width, and body length can be used for separating larval instars, except the body width. Especially, the pronotum width, with the highest regression result, was as the best indicator of larval instars determination. The equal proportion drawings of larva from the dorsal view were performed based on the mean values of larval body length and width in different instars.

青楊脊虎天牛(Xylotrechusrusticus)是危害楊樹的重要蛀干害蟲之一，也是國內(nèi)森林植物檢疫對象[1]。該蟲在東北地區(qū)1年發(fā)生1代，近年來青楊脊虎天牛在東北地區(qū)對楊樹的危害面積和危害程度逐年擴(kuò)大，其幼蟲取食韌皮部和木質(zhì)部，但因長期生活隱蔽，其幼蟲齡數(shù)一直未能確定。大多數(shù)研究對天牛幼蟲進(jìn)行齡期劃分時，通常會選擇頭殼[2]、前胸背板和上顎3個部位作為分齡指標(biāo)[3-5]，因3個部位骨化程度較高，便于齡期劃分。而對于體寬和體長兩項指標(biāo)，盡管因幼蟲生長情況和保存方法等原因，對劃分齡期的可靠性產(chǎn)生很大影響，但因便于野外測量和應(yīng)用，通常也被采用到齡期劃分的研究中[6]。本研究旨在通過林間獲取幼蟲并結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計分析，測定自然條件下青楊脊虎天牛幼蟲的齡數(shù)，為進(jìn)一步研究其發(fā)生規(guī)律、生物學(xué)習(xí)性、預(yù)測預(yù)報和科學(xué)防治等提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

蟲源采集：自2011年4月份至2012年12月份，每隔1個月在哈爾濱市阿城區(qū)公路防護(hù)林帶里挑選被害木，伐倒、截斷后帶回實(shí)驗(yàn)室剖出幼蟲。此外，在2011年5月下旬觀察成蟲產(chǎn)卵，然后在產(chǎn)卵處取出卵粒，并置于鋪有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)用于獲取初孵幼蟲。幼蟲獲取后置于75%的酒精中保存、待測。

幼蟲齡期劃分指標(biāo)的確定和測量：除選擇頭殼寬(Y1)、上顎寬(Y3)、體寬(Y4)、前胸背板寬(Y5)和體長(Y6)5項常規(guī)分齡指標(biāo)外，還嘗試采用測量觸角間距(Y2)用于齡期劃分，并進(jìn)一步驗(yàn)證該指標(biāo)應(yīng)用的合理性。6項測量指標(biāo)，除體長用千分尺測量外，其它各項指標(biāo)均用光學(xué)體式顯微鏡(EZ4D,Leica,Singapore)對幼蟲頭部進(jìn)行拍照、測量，具體測量部位如圖1所示。

分析方法：通過分析各項測量指標(biāo)的頻次分布圖與相關(guān)性初步確認(rèn)幼蟲齡數(shù)(Prism Version 6.0,Graph Pad)，并根據(jù)該結(jié)果計算主要指標(biāo)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等。此外，Crosby指數(shù)將用于驗(yàn)證劃分齡期的合理性[7-8]，當(dāng)Crosby指數(shù)小于10%時，表明齡期劃分的分組合理[9-10]。最后對各齡幼蟲各測量指標(biāo)與相應(yīng)齡數(shù)線性擬合，并計算回歸方程，進(jìn)一步驗(yàn)證分齡的合理性[11]，選擇最佳分齡指標(biāo)。

Y1.頭殼寬；Y2.觸角間距；Y3.上顎寬；Y4.體寬；Y5.前胸背板寬；Y6.體長。

2 結(jié)果與分析

2.1 幼蟲齡期的確定及頻次分布

野外采集和室內(nèi)孵化的青楊脊虎天牛幼蟲共378頭，對幼蟲頭殼寬、前胸背板寬、觸角間距、上顎寬、體長和體寬6項指標(biāo)進(jìn)行測量與頻次分布分析，結(jié)果表明，除體寬外(圖2F)，其它5項分齡指標(biāo)的頻次分布均具有13個峰(圖2A-E)，因此初步確定青楊脊虎天牛幼蟲可分為13齡。

圖2 青楊脊虎天牛幼蟲分齡指標(biāo)頻次分布

頭殼寬與前胸背板寬的骨化程度較高，并且其頻次分布圖上各峰區(qū)分布明顯，所以作為主要分齡指標(biāo)，并對幼蟲頭殼寬和前胸背板寬的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和Crosby指數(shù)進(jìn)行分析如表1所示，其中Crosby指數(shù)均小于10%，說明將青楊脊虎天牛幼蟲分為13齡是合理的。

體長的頻次分布圖上出現(xiàn)13個峰，與頭殼寬和前胸背板寬的分齡結(jié)果一致，但體長在測量過程中可靠性較低。幼蟲觸角間距和上顎寬的頻次分布圖中雖均出現(xiàn)13個峰，但觸角間距的11號峰(圖2C)和上顎寬的2號峰(圖2D)均相對不明顯，所以體長、觸角間距和上顎寬不作為主要分齡指標(biāo)。

幼蟲體寬的頻次分布圖上峰區(qū)分布不明顯、變化趨勢不規(guī)則，與前5個指標(biāo)的各峰區(qū)也無明顯對應(yīng)關(guān)系，因此體寬不能作為青楊脊虎天牛幼蟲的分齡指標(biāo)。

表1 青楊脊虎天牛頭殼寬和前胸背板寬測量結(jié)果及統(tǒng)計分析結(jié)果

蟲齡頭殼寬樣本/頭變幅/mm(均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)/mm變異系數(shù)Brooks指數(shù)Crosby指數(shù)I122.0600～2.0700(2.0650±0.0071)a0.0024I232.1800～2.2300(2.2100±0.0265)b0.00981.0702I382.3600～2.4400(2.6215±0.0595)c0.01111.11040.0376I4272.4900～2.6900(2.4540±0.0292)d0.02221.0683-0.0379I5352.7000～2.9400(2.8200±0.0705)e0.02461.07570.0069I6482.9500～3.1900(3.0465±0.0707)f0.02291.08030.0043I7383.2100～3.3400(3.2797±0.0408)g0.01231.0765-0.0035I8693.3500～3.5400(3.4435±0.0568)h0.01641.0499-0.0247I9603.5500～3.7400(3.6327±0.0528)i0.01441.05490.0048I10293.7500～3.9400(3.8307±0.0593)j0.01521.07450.0186I11273.9500～4.0900(4.0056±0.0379)k0.00931.0457-0.0268I12244.1100～4.3300(4.1979±0.0569)l0.01331.04800.0022I1384.3600～4.5100(4.4325±0.0506)m0.01071.05590.0075

蟲齡前胸背板寬樣本/頭變幅/mm(均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)/mm變異系數(shù)Brooks指數(shù)Crosby指數(shù)I122.2900～2.3200(2.3050±0.0212)a0.0065I2102.5000～2.6800(2.5780±0.0618)b0.02271.1184I3282.7000～2.9400(2.9072±0.0708)c0.02391.12770.0083I4312.9600～3.2400(3.1727±0.0883)d0.02741.0913-0.0323I5133.2500～3.3800(3.3236±0.0369)e0.01071.0476-0.0400I6573.4100～3.6900(3.5423±0.0801)f0.02241.06580.0174I7293.7000～3.8300(3.7686±0.0381)g0.00991.0639-0.0018I8823.8500～4.1200(3.9826±0.0757)h0.01891.0568-0.0067I9384.1500～4.3400(4.2342±0.0577)i0.01341.07860.0206I10254.3500～4.5200(4.4300±0.0494)j0.01091.0462-0.0300I11414.5500～4.8500(4.6807±0.0834)k0.01761.05660.0099I12194.9100～5.1300(4.9942±0.0656)l0.01521.06700.0098I1345.1500～5.5600(5.3725±0.2084)m0.03361.07570.0082

注：同列小寫字母不同表示在0.05水平差異顯著。

2.2 幼蟲各測量指標(biāo)與齡數(shù)之間的關(guān)系

利用指數(shù)生長模型對頭殼寬、前胸背板寬、觸角間距、上顎寬、體長6個分齡指標(biāo)與齡數(shù)的關(guān)系進(jìn)行回歸分析，結(jié)果見表2，其中x表示齡數(shù)，y表示各項指標(biāo)。經(jīng)統(tǒng)計檢驗(yàn)，回歸方程均達(dá)到了極顯著水平，符合Dyar氏定律所描述的指數(shù)關(guān)系。進(jìn)一步驗(yàn)證了青楊脊虎天牛幼蟲劃分為13齡的合理性。其中前胸背板寬的回歸系數(shù)最高，擬合效果最好，因此可作為最佳分齡指標(biāo)。

表2 青楊脊虎天牛幼蟲各分齡指標(biāo)與齡數(shù)之間的線性擬合結(jié)果

分齡指標(biāo)回歸方程統(tǒng)計參數(shù)回歸系數(shù)頭殼寬y=0.060e2.098xp<0.0010.985前胸背板寬y=0.062e2.399xp<0.0010.989觸角間距y=0.059e1.627xp<0.0010.982上顎寬y=0.072e1.209xp<0.0010.981體長y=0.098e0.944xp<0.0010.976

2.3 不同蟲齡幼蟲體長和體寬的平均值分析與應(yīng)用

盡管體長和體寬通常無法作為劃分蟲齡的穩(wěn)定指標(biāo)，但在野外應(yīng)用當(dāng)中卻易于觀察和測量。因此，本研究通過上述初步分齡結(jié)果，計算出各個齡期幼蟲體寬和體長的平均值(表3)，制作各個齡期幼蟲等比例背面觀手繪圖(圖3)。

表3 青楊脊虎天牛各齡幼蟲體長和體寬的平均值

3 結(jié)論與討論

在劃分幼蟲蟲齡的研究中，頭殼和前胸背板無疑是可靠的測量指標(biāo)，在本研究中同樣適用，但缺點(diǎn)是不易于野外觀察，頭殼與身體的分界線不明顯，以及部分頭殼?？s于體內(nèi)，嚴(yán)重影響測量時的準(zhǔn)確定位，即便在實(shí)驗(yàn)室測量也有相當(dāng)?shù)恼`差。因此本研究嘗試以觸角間距作為劃分蟲齡的指標(biāo)。觸角間距不僅骨化程度相對較高，而且特征明顯、易于觀察、無伸縮狀況，其頻次分布結(jié)果顯示，峰區(qū)分布明顯，線性回歸分析合理，說明觸角間距作為劃分蟲齡的標(biāo)準(zhǔn)是相對可行且可靠的，這也為其它幼蟲蟲齡劃分的研究提供了參考。

本研究首次通過直接計算青楊脊虎天牛各個齡期幼蟲體長的平均值、根據(jù)前胸背板的分齡結(jié)果推測體長的平均值，制作各個齡期幼蟲的手繪圖，通過對比法為野外判斷蟲齡提供高效的參考依據(jù)。

本研究中，盡管上顎寬和觸角間距作為劃分蟲齡的指標(biāo)是可行且可信的，但頻次分布圖中分別出現(xiàn)了一個相對不明顯的峰，這可能是由于測量誤差所引起；而幼蟲體寬的不合理性可能是因?yàn)橛紫x取食、生長等問題導(dǎo)致蟲體本身差異很大，也或者與測量誤差共同導(dǎo)致；此外，初孵幼蟲孵出數(shù)量較少也給各指標(biāo)頻次分布的整體效果帶來一定影響，但上述原因均不影響峰區(qū)分布以及幼蟲蟲齡的確定。

圖3 青楊脊虎天牛各蟲齡幼蟲背面觀

[1] 嚴(yán)善春,程紅,楊慧,等.青楊脊虎天牛對植物源揮發(fā)物的EAG和行為反應(yīng)[J].昆蟲學(xué)報,2006,49(5):759-767.

[2] Delbac L, Lecharpentier P, Thiery D. Larval instars determination for the European Grapevine Moth (Lepidoptera: Tortricidae) based on the frequency distribution of head-capsule widths[J]. Crop Protection,2010,29(6):623-630.

[3] 王小藝,楊忠岐,唐艷龍,等.栗山天牛幼蟲齡數(shù)和齡期的測定[J].昆蟲學(xué)報,2012,55(5):575-584.

[4] 張海濱,王建偉,朱小峰,等.星天牛幼蟲齡期的劃分[J].應(yīng)用昆蟲學(xué)報,2011,48(3):688-694.

[5] 黎保清,嵇保中,劉曙雯,等.桑天牛幼蟲齡數(shù)與劃分特征研究[J].林業(yè)科技開發(fā),2012,26(3):38-41.

[6] 宗世祥,駱有慶,許志春,等.沙棘木蠹蛾幼蟲齡期的初步研究[J].昆蟲知識,2006,43(5):626-631.

[7] 魏書軍,鄭宏海, 皇甫偉國,等.柑桔爆皮蟲幼蟲齡期的劃分[J].昆蟲學(xué)報,2006,49(2):302-309.

[8] 于永浩,岑冠軍,韋德衛(wèi),等.基于Crosby生長法則的蔗根土天牛幼蟲齡期劃分[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報,2012,43(10):1485-1489.

[9] Loerch C R, Cameron E A. Determination of larval instars of the bronze birch borer,Agrilusanxius(Coleoptera: Buprestidae)[J]. Annals of the Entomological Society of America,1983,76(6):948-952.

[10] Dallara P L, Flint M L, Seybold S J. An analysis of the larval instars of the walnut twig beetle,PityophthorusjuglandisBlackman (Coleoptera: Scolytidae), in northern California black walnut,Juglanshindsii, and a new host record forHylocurushirtellus[J]. The Pan-Pacific Entomologist,2012,88(2):248-266.

[11] 彩萬志,龐雄飛,花保禎,等.普通昆蟲學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2001.

Determining Larval Instars in Grey Tiger Longicorn Beetle,Xylotrechusrusticus(L.) (Coleoptera: Cerambycidae)

Pan Long, Li Yuwen, Luo Youqing(Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, P. R. China)//Journal of Northeast Forestry University，2015,43(1)：110-113.

Xylotrechusrusticus; Larva; Instar; Pronotum

1) “十二五”國家科技支撐計劃項目(2012BAD19B07)。

潘龍，男，1988年5月生，森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，碩士研究生。E-mail：616658665@qq.com。

駱有慶，森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，教授。E-mail：yqluo@bjfu.edu.cn。

2014年5月31日。

S763.301

責(zé)任編輯：程 紅。