吳正偉，樊江斌，張雅林，王 敦

西北農林科技大學植物保護學院,植保資源與病蟲害治理教育部重點實驗室,陜西楊凌 712100

蘋果蠹蛾滯育特性研究進展

吳正偉，樊江斌，張雅林，王 敦?

西北農林科技大學植物保護學院,植保資源與病蟲害治理教育部重點實驗室,陜西楊凌 712100

蘋果蠹蛾是蘋果、梨等仁果類果樹上的重要害蟲，也是重要的入侵害蟲。其具有寄主廣泛、適生性強、蛀果為害等特點，一旦侵入很難徹底根除。老熟幼蟲脫果后尋找隱蔽場所滯育的習性是其適應不利環(huán)境和維持種群繁衍的重要生存策略。本文就蘋果蠹蛾幼蟲滯育的誘導和終止因素、滯育場所的選取及聚集習性、滯育幼蟲對環(huán)境的適應能力及內在生理生化特性以及針對滯育幼蟲的防治技術等研究進行了綜述，為探明蘋果蠹蛾的災變機理、預測預報和防治提供依據(jù)。

老熟幼蟲；過冷卻點；低溫；光周期；聚集

蘋果蠹蛾Cydia pomonella(L.)是蘋果、梨等果樹的重要蛀果害蟲，也是世界性檢疫害蟲，目前在各大洲蘋果產區(qū)都有分布。自20世紀50年代在我國新疆發(fā)生以來，其不斷加劇的入侵態(tài)勢已對我國黃土高原和環(huán)渤海灣兩大蘋果主產區(qū)構成嚴重的威脅。該蟲寄主多，適生區(qū)廣泛，除了成蟲及卵以外，其他蟲態(tài)均隱藏于果實內或樹皮樹干裂縫里，世代重疊，可在蘋果生長期內對果實造成持續(xù)危害。蘋果蠹蛾在我國西北地區(qū)一年發(fā)生2～3代，是多化性、兼性滯育昆蟲。研究其滯育特性，探明其滯育誘導和終止的條件、滯育場所選擇的行為特性、滯育幼蟲的環(huán)境適應性及滯育幼蟲的生理生化基礎等，可為蘋果蠹蛾的防治提供依據(jù)。

1 蘋果蠹蛾老熟幼蟲滯育誘導與終止因素

光照、溫度、濕度、食物等均能誘導昆蟲滯育，而光周期作為年變化規(guī)律性最強的自然因素，是蘋果蠹蛾最主要的滯育誘導因子。臨界光周期是指能誘使50%個體進入滯育的光照時間，不同地理種群的臨界光周期隨緯度升高而延長，如美國加利福利亞南部(32°N)蘋果蠹蛾種群臨界光周期為13.5 h，而高緯度的匈牙利(47°N)則為16～17 h(Dyck，2010；Stoeckliet al.，2012)。溫度也是誘導滯育的重要因素之一。研究表明，即使在長光照條件下，低溫(14.8℃)飼養(yǎng)的蘋果蠹蛾仍有15%的幼蟲進入滯育狀態(tài)(Howell＆Neven，2000)?？梢?，短光照和低溫是誘導蘋果蠹蛾滯育的重要條件，通常8～12 h光照和不低于12 h的15～25℃低溫共同作用可成功誘導該蟲滯育(Dyck，2010)。然而，田間調查表明，每代蘋果蠹蛾都有部分幼蟲滯育，這是由外界其他因素引起的還是內在的遺傳調控決定的尚不清楚。

光周期是終止滯育的最重要因素，而溫度在滯育維持和終止方面起著重要的輔助作用。研究表明，在短光照12∶12(L∶D)條件下飼養(yǎng)6個月后，有62.9%的蘋果蠹蛾處于滯育狀態(tài)，而最終能羽化的只有0.2%(Neven，2012、2013)。由此可見，短光照不足以使幼蟲打破滯育而正常羽化。另外，4～7℃低溫處理超過50 d才能打破蘋果蠹蛾滯育(Cisneros，1971)。0℃以下的低溫(－10或－15℃)處理2～6 d可以縮短滯育時間并提高成蟲羽化整齊度(Nevenet al.，2000)。

2 滯育幼蟲越冬場所選取及相關習性

對田間滯育幼蟲的調查表明，樹皮樹干裂縫、修剪枝干處及近地面的樹干部分均為其越冬場所，且老樹明顯多于幼樹(Blomefield＆Giliomee，2012)。但幼蟲結繭位置分布，因果樹樹齡、品種、修剪程度等不同而異，如在老齡果樹上，多數(shù)繭分布于1.4 m以下；而在幼齡果樹1.6 m以下及2.6 m以上樹枝裂縫內均有越冬幼蟲結繭(Blomefield＆Giliomee，2012)。于江南等(2004)調查表明，離地面30～90 cm樹皮裂縫中越冬幼蟲分布最多。而杜磊等(2012)通過室內木樁模擬試驗表明，離地面50 cm以內為蘋果蠹蛾主要結繭位置。此外，由于昆蟲的體溫直接受到小環(huán)境溫度的影響，在研究幼蟲對溫度反應時發(fā)現(xiàn)，取食階段的幼蟲在蘋果內傾向于溫度高的一面，而老熟幼蟲對結繭位置的選擇不存在溫度偏好(Kührtet al.，2005)。

通過對結繭的老熟幼蟲釋放出的化合物進行收集和氣相色譜分析表明，8種化合物對幼蟲具有引誘聚集的作用(Jumeanet al.，2005)，這可以解釋田間調查中40%以上幼蟲存在聚集結繭的現(xiàn)象(Blomefield＆Giliomee，2012)。這些化合物的探索將為滯育幼蟲聚集行為的化學生態(tài)研究奠定分子基礎。

對梨園蘋果蠹蛾的滯育情況調查表明，7月份即有小部分(8%～45%)蘋果蠹蛾滯育，8月上旬滯育幼蟲已占大多數(shù)(44%～85%)，8月下旬及以后的老熟幼蟲幾乎全部滯育(van Steenwyket al.，2004)。

3 蘋果蠹蛾滯育幼蟲的環(huán)境適應性

昆蟲滯育是對不利環(huán)境的適應。滯育蘋果蠹蛾幼蟲對不同溫度的適應能力直接關系到其能否安全越冬。一個月的低溫(5℃)處理試驗表明，滯育初期的幼蟲死亡率明顯高于經冷馴的滯育幼蟲(23%vs.4%)，說明滯育幼蟲對低溫的適應性具有明顯的季節(jié)性(Khaniet al.，2007a)。對采自伊朗德黑蘭的蘋果蠹蛾過冷卻點(Supercooling point，SCP)測定表明，取食階段(非滯育)的幼蟲SCP為(－12.4±1.1)℃，結繭初期(1～2 d)幼蟲的SCP為(－15.1±1.2)℃，＞5 d時為(－19.2±1.8)℃，越冬幼蟲則為(－20.2±0.2)℃(Khani＆Moharramipour，2010)。報道還顯示，滯育幼蟲保存于15℃環(huán)境中6～18個月，其存活率能達到92%以上，而將其存放于0～2℃可維持超過2年(Dyck，2010)。

熱致死試驗表明，滯育幼蟲比非滯育幼蟲有較強的耐熱性，但在50℃處理5 min后全部死亡(Wanget al.，2004)。另外，研究表明，結合高濃度CO2、低濃度O2的熱處理對蘋果蠹蛾滯育幼蟲的防治有效，但該方法需時長且殺蟲機制尚不清楚(Nevenet al.，2014)。而氧限制熱耐受理論(Oxygen and capacity limitation of thermal tolerance，OCLTT)可能用于揭示高溫對昆蟲致死作用的機理，即低氧或高溫下組織獲氧氣量的減少阻礙了氧化磷酸化作用ATP的產生(P?rtner，2010)。對不同溫度(5～50℃)下，環(huán)境中O2消耗速率及代謝熱速率的實時監(jiān)測表明，兩者速率均隨溫度增加而升高(5～40℃)；低于40℃時部分代謝熱量來自于同化作用，而高于40℃時O2消耗速率及代謝熱速率接近于0。這些結果表明，在高于45℃時短時的熱處理足以有效殺死滯育老熟幼蟲(Nevenet al.，2014)。

4 蘋果蠹蛾滯育幼蟲的生理生化特性

幼蟲在滯育過程中體內會發(fā)生一系列生理生化變化，而這些改變將是其抵御不良環(huán)境的內在物質基礎。Rozsypalet al.(2013)對中歐蘋果蠹蛾種群的調查表明，其SCP能從夏季的－15.3℃降到冬季的－26.3℃，并且超過83%的幼蟲能夠安全越冬。經分析表明，過冷能力季節(jié)性增強得益于蟲體部分脫水、體液滲透壓的增強、冬季特異性代謝混合物的積累。在冬季，幼蟲體內糖原、谷氨酰胺含量降低，而果糖及其他糖類、多元醇和丙氨酸等自由氨基酸含量增加；海藻糖和脯氨酸濃度在整個冬季一直很高并相對穩(wěn)定，可能有助于蛋白和細胞膜在0℃以下低溫保持穩(wěn)定。Khaniet al.(2007a)調查也表明，越冬幼蟲會積累大量海藻糖(18.4 mg·g－1FW)，其含量是非滯育幼蟲的3.6倍。

對滯育和非滯育幼蟲脂肪酸組成的比較分析表明，兩者的6種主要脂肪酸均依次為油酸、棕櫚酸、亞油酸、棕櫚油酸、硬脂酸、亞麻酸。而滯育幼蟲亞油酸含量比非滯育幼蟲增加9.7%，棕櫚酸含量下降8.7%，這使得不飽和脂肪酸含量升高，推測其與滯育密切相關(Khaniet al.，2007b)。研究還表明，蘋果蠹蛾幼蟲中共有97種膜磷脂，但各磷脂組分季節(jié)性變化很小，并且膜的流動性一直保持非常高的水平。在滯育過程中，磷酸膽堿與磷酸乙醇胺比值沒有明顯增高，表明蘋果蠹蛾可能采用了耐凍性抗寒策略；脂肪熔解度的不斷下降可以反映出脂肪酸不飽和度的季節(jié)性升高(Rozsypalet al.，2014)。

5 其他生理生化變化

由于滯育的發(fā)生與否伴隨著多種生化物質的急劇變化，相關激素(保幼激素)、代謝物合成或降解相關的酶類也是滯育研究的一大焦點，包括山梨醇脫氫酶、氧化還原酶、H2O2酶、谷胱甘肽S－轉移酶、熱激蛋白等。對法國東南部蘋果蠹蛾種群的調查表明，對滅幼脲或溴氰菊酯具有抗性的種群滯育臨界光周期有延長的現(xiàn)象，由此推測抗性產生過程中相關基因的改變也引起了滯育特性的變化(Boivinet al.，2004)。

體積微小(＜10 μL)的純水過冷卻至－39℃以下仍可不結冰，而冰核物質則可以促使水從液態(tài)向固態(tài)轉變。生物冰核，如細菌、真菌、病毒、血液等，是自然界具冰核活性最強的異質冰核，可以使水在較高的亞低溫下(－2～－5℃)結冰(樊紹剛等，2009)。對于大多數(shù)越冬昆蟲，在對冰凍的適應策略劃分中屬于不耐結冰型。其會在寒冬來臨前停止取食，排除大多數(shù)水分，清除體內冰核物質，降低蟲體過冷卻點，同時合成并積累大量多元醇、糖類等抗寒物質，有些還可合成抗凍蛋白(Antifreeze protein，AFP)(Zachariassen＆Kristiansen，2000)。AFP可以通過防止細胞外冰晶的形成而保護生物體免受極度低溫的傷害，目前已在脊椎動物、無脊椎動物、植物、細菌、真菌中發(fā)現(xiàn)(Venketesh＆Dayananda，2008)。對鱗翅目色卷蛾屬Choristoneura4個種抗凍蛋白的分析表明，β螺旋結構和保守的蘇氨酸殘基是該類蛋白的主要特征(Tyshenkoet al.，2005)；而在蘋果蠹蛾滯育幼蟲中未見抗凍蛋白產生(Neven，1999)。是否有其他相關蛋白及其在滯育幼蟲中的作用尚不清楚。

昆蟲滯育期間不僅代謝減慢、活動減緩，而且需要抵御外界病原物的侵染。一些發(fā)育調節(jié)物質和防御成分已在昆蟲滯育時期被發(fā)現(xiàn)，如日本柞蠶Antheraea yamamaiGuerin-Meneville蛹滯育時產生的一種抑制發(fā)育的五肽(Yamamarin)、從天蠶蛾Hyalophora cecropiaL.滯育蛹中分離到的天蠶素、麗蠅Calliphora vicinaRobineall滯育幼蟲中的防御物Alloferons、葉甲Gastrophyusa atrocyaneaMots.滯育成蟲中有抗真菌活性的滯育特異性多肽等(Denlinger，2008)。而有關蘋果蠹蛾滯育和非滯育幼蟲免疫差異的比較及相關的防御物質少有報道。

6 蘋果蠹蛾滯育幼蟲防治技術

對滯育幼蟲的清除是減少蟲源的重要措施。研究表明，采用誘集帶可以做到無公害防治蘋果蠹蛾越冬幼蟲，其捕殺數(shù)量是刮老翹皮方法的13倍(王慶波等，2014)。對誘集材料的研究發(fā)現(xiàn)，舊衣物效果要比編織袋和瓦楞紙好(林明極等，2012)。覆土試驗表明，果園耕土可以有效阻止翻入土中(深度≥1 cm)的蘋果蠹蛾滯育幼蟲和蛹的正常發(fā)育(Baughmanet al.，2015)。這說明對蛀果或落果及時掩埋可以達到防治效果。蘋果運輸?shù)墓渫菧紫x結繭的場所，熏蒸處理能夠達到快速殺滅該蟲的目的。試驗表明，用冰醋酸累計(1 h)熏蒸處理174823 mg·L－1，可以殺死全部滯育幼蟲，尤其對于塑料制果箱效果最好(Randallet al.，2011)。在生物防治方面，滯育幼蟲的聚集行為增加了自身被寄生蜂發(fā)現(xiàn)的可能，但似乎并未提高被寄生效率(Jumeanet al.，2009)。由于滯育幼蟲越冬場所在地表及樹干近地處，使得用病原線蟲防治該蟲成為可能(De Waalet al.，2013；Navaneethanet al.，2010)。

7 小結

雖然已經明確光照和溫度是蘋果蠹蛾滯育誘導和終止的重要因素，但其他外在因素尤其在田間，樹皮樹干裂縫等小環(huán)境的差異，是否對該蟲滯育的發(fā)生有所影響等尚不清楚。另外，蟲體自身對環(huán)境刺激的接收與反應、個體遺傳水平等差異是否與兼性滯育有關需要進一步探討。蘋果蠹蛾滯育幼蟲能夠通過減少體內冰核，積累海藻糖、自由氨基酸，提高不飽和脂肪酸含量等途徑成功度過嚴寒。通過對這些生化物質代謝途徑及分子調控機理的研究很可能揭示調節(jié)該蟲滯育的關鍵基因，進而發(fā)現(xiàn)新的作用靶標，為該蟲的防治提供新途徑。

杜磊，朱虹昱，魯天文，姜紅霞，張潤志.2012.蘋果蠹蛾幼蟲爬行特性.應用昆蟲學報，49(1)：54－60.

樊紹剛，張黨權，鄧順陽，明付煥.2009.抗凍蛋白和冰核蛋白對植物抗凍性能的作用機制.經濟林研究，27(2)： 125－130.

林明極，焦曉丹，隋廣義.2012.蘋果蠹蛾老熟幼蟲誘殺技術.應用昆蟲學報，49(1)：104－108.

王慶波，林明極，郭金洪，周進華.2014.誘殺蘋果蠹蛾老熟幼蟲試驗分析.山西果樹，(3)：15－16.

于江南，吾木爾汗，肉孜加瑪麗，范菊蘭.2004.蘋果蠹蛾越冬生物學及有效積溫的研究.新疆農業(yè)科學，41(5)： 319－321.

Baughman W B，Nelson P N and Grieshop M J.2015.Impact of cultivation and subsequent burial onCydia pomonella(Lepidoptera：Tortricidae)andConotrachelus nenuphar(Coleoptera：Curculionidae).Journal of Economic Entomology，DOI：http：∥dx.doi.org/10.1093/jee/tov071.

Blomefield T L and Giliomee J H.2012.Availability and location of cocooning sites for diapausing codling moth larvae(Cydia pomonella(L.))(Lepidoptera：Tortricidae)on mature and young apple trees.African Entomology，20：182－186.

Boivin T，Bouvier J C，Beslay D and Sauphanor B.2004.Variability in diapause propensity within populations of a temperate insect species：interactions between insecticide resistance genes and photoperiodism.Biological Journal of the Linnean Society，83：341－351.

Cisneros F H.1971.Contribution to the Biological and Ecological Characterization of Apple and Walnut Host Races of Codling Moth，Laspeyresia pomonella(L.).Riverside，CA：University of California.

De Waal J Y，Malan A P and Addison M F.2013.Effect of humidity and a superabsorbent polymer formulation on the efficacy ofHeterorhabditis zealandica(Rhabditida：Heterorhabditidae)to control codling moth，Cydia pomonella(L.) (Lepidoptera：Tortricidae).Biocontrol Science and Technology，23(1)：62－78.

Denlinger D L.2008.Why study diapause?Entomological Research，38：1－9.

Dyck V A.2010.Rearing Codling Moth for the Sterile Insect Technique.Rome：FAO，1－199.

Howell J F and Neven L G.2000.Physiological development time and zero development temperature of the codling moth (Lepidoptera：Tortricidae).Environmental Entomology，29： 766－772.

Jumean Z，Gries R，Unruh T，Rowland E and Gries G.2005. Identification of the larval aggregation pheromone of codling moth，Cydia pomonella.Journal of Chemical Ecology，31： 911－924.

Jumean Z，Jones E and Gries G.2009.Does aggregation behavior of codling moth larvae，Cydia pomonella，increase the risk of parasitism byMastrus ridibundus?Biological Control，49： 254－258.

Khani A and Moharramipour S.2010.Cold hardiness and supercooling capacity in the overwintering larvae of the codling moth，Cydia pomonella.Journal of Insect Science，10：1－12. Khani A，Moharramipour S and Barzegar M.2007a.Cold tolerance and trehalose accumulation in overwintering larvae of the codling moth，Cydia pomonella(Lepidoptera：Tortricidae).European Journal of Entomology，104：385－392.

Khani A，Moharramipour S，Barzegar M and Naderi-Manesh H. 2007b.Comparison of fatty acid composition in total lipid of diapause and non-diapause larvae ofCydia pomonella(Lepidoptera：Tortricidae).Insect Science，14：125－131.

Kührt U，Samietz J and Dorn S.2005.Thermoregulation behaviour in codling moth larvae.Physiological Entomology，30： 54－61.

Navaneethan T，Strauch O，Besse S，Bonhomme A and Ehlers R U.2010.Influence of humidity and a surfactant-polymerformulation on the control potential of the entomopathogenic nematodeSteinernema feltiaeagainst diapausing codling moth larvae(Cydia pomonellaL.)(Lepidoptera：Tortricidae).Biocontrol，55：777－788.

Neven L G.1999.Cold hardiness adaptations of codling moth，Cydia pomonella.Cryobiology，38：43－50.

Neven L G.2012.Fate of codling moth(Lepidoptera：Tortricidae)in harvested apples held under short photoperiod.Journal of Economic Entomology，105：297－303.

Neven L G.2013.Effects of short photoperiod on codling moth diapause and survival.Journal of Economic Entomology，106 (1)：520－523.

Neven L G，F(xiàn)erguson H J and Knight A.2000.Sub-zero cooling synchronizes post-diapause development of codling moth，Cydia pomonella.Cryo Letters，21：203－214.

Neven L G，Lehrman N J and Hansen L D.2014.Effects of temperature and modified atmospheres on diapausing 5th instar codling moth metabolism.Journal of Thermal Biology，42：9－14.

P?rtner H O.2010.Oxygen-and capacity-limitation of thermal tolerance：a matrix for integrating climate-related stressor effects in marine ecosystems.Journal of Experimental Biology，213：881－893.

Randall P，Sholberg P，Judd G and Cossentine J.2011.Acetic acid fumigation of fruit storage bins to control diapausing codling moth larvae.HortScience，46：1634－1639.

Rozsypal J，Ko?tál V，Berková P，Zahradníccˇková H andimek P.2014.Seasonal changes in the composition of storage and membrane lipids in overwintering larvae of the codling moth，Cydia pomonella.Journal of Thermal Biology，45：124－133.

Rozsypal J，Ko?tál V，Zahradnickova H and Simek P.2013.O-verwintering strategy and mechanisms of cold tolerance in the codling moth(Cydia pomonella).PLoS ONE，8：e61745.

Stoeckli S，Hirschi M，Spirig C，Calanca P，Rotach M W and Samietz J.2012.Impact of climate change on voltinism and prospective diapause induction of a global pest insect—Cydia pomonella(L.).PLoS ONE，7：e35723.

Tyshenko M G，Doucet D and Walker V K.2005.Analysis of antifreeze proteins within spruce budworm sister species.Insect Molecular Biology，14：319－326.

van Steenwyk R A，F(xiàn)ouche C F and Collier T R.2004.Seasonal susceptibility of‘Bartlett’pears to codling moth(Lepidoptera：Tortricidae)infestation and notes on diapause induction.Journal of Economic Entomology，97：976－980.

Venketesh S and Dayananda C.2008.Properties，potentials，and prospects of antifreeze proteins.Critical Reviews in Biotechnology，28：57－82.

Wang S，Yin X，Tang J and Hansen J D.2004.Thermal resistance of different life stages of codling moth(Lepidoptera：Tortricidae).Journal of Stored Products Research，40：565－574.

Zachariassen K E and Kristiansen E.2000.Ice nucleation and antinucleation in nature.Cryobiology，41：257－279.

(責任編輯：楊郁霞)

Diapause propensity in the codling moth，Cydia pomonella(L.) (Lepidoptera，Tortricidae)

Zheng-wei WU，Jiang-bin FAN，Ya-lin ZHANG，Dun WANG?
Key Laboratory of Plant Protection Resources＆Pest Management of the Ministry of Education，College of Plant Protection，Northwest A＆F University，Yangling，Shaanxi 712100，China

The codling moth，Cydia pomonella(L.)，is a notorious invasive fruit pest of apple，pear and other pome fruits.Eradication of this invasive pest is difficult，due to its extensive host range，high habitat suitability and larval feeding inside fruits.The mature larva leaves damaged fruit for shelter where pupation or diapause happens.The diapausing larva can survive under adverse natural conditions and diapause is also the most important survival strategy for the population.The present review summarizes the factors of inducing and terminating diapause，the selection of diapause sites，aggregation behavior，environmental adaptability and physiological and biochemical characteristics of diapausing larvae.Research on diapause propensity inC.pomonellacan provide a reference basis for prediction and control of the pest.

mature larvae；supercooling point；low temperature；photoperiod；aggregation

10.3969/j.issn.2095-1787.2015.04.007

2015－06－08 接受日期(Accepted)：2015－10－14

國家自然科學基金(31270691、31170609)

吳正偉，男，博士研究生。研究方向：資源昆蟲利用與保護生物學?

Author for correspondence)，E-mail：dunwang＠foxmail.com