裴秀芹，劉慧平，趙 飛，張 薇, 馬春森*

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，太谷 030801；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所，北京 100193; 3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所，太原 030006)

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低溫預(yù)處理麥長管蚜對吡蟲啉致死效應(yīng)的影響

裴秀芹1,2，劉慧平1*，趙 飛2,3，張 薇2, 馬春森2*

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，太谷 030801；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所，北京 100193; 3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所，太原 030006)

為了明確低溫預(yù)處理對吡蟲啉致死效應(yīng)的影響，室內(nèi)選擇麥長管蚜作為研究對象，采用濾紙接觸法首先試驗了5 ℃低溫預(yù)處理是否對吡蟲啉毒力有影響，隨后研究了5 ℃預(yù)處理時間(1、2、3、4 h)和5、10 ℃下預(yù)處理后用藥的間隔時間(1、3、5 h)對吡蟲啉致死效應(yīng)的影響。結(jié)果表明，5 ℃預(yù)處理2 h可顯著降低吡蟲啉的毒力，這種負效應(yīng)隨著低溫處理時間的增加而增強，但隨低溫處理后用藥間隔時間的增加而減弱，不同低溫對吡蟲啉致死效應(yīng)影響不顯著。本研究結(jié)論為科學(xué)用藥提供了理論依據(jù)。

吡蟲啉； 溫度； 麥長管蚜； 死亡率； 毒力

麥長管蚜[Sitobionmiscanthi(Takahashi)]，屬同翅目(Homoptera)，蚜科(Aphididae)，長管蚜屬(Stiobion)，是我國小麥生產(chǎn)的重要害蟲，也是我國北方麥區(qū)的優(yōu)勢種。麥長管蚜具有較強的繁殖力和較短的繁殖周期，暴發(fā)頻率高，常常造成小麥大幅減產(chǎn)[1]。更為嚴重的是，麥長管蚜是大麥黃矮病毒的傳毒媒介[2]，由其擴散攜帶病毒導(dǎo)致的小麥黃矮病可給小麥生產(chǎn)帶來毀滅性打擊[3]，McKirdy等研究表明大麥黃矮病毒可致使小麥和燕麥損失1 300～2 700 kg/hm2[4]。而冬前或早期蚜蟲大規(guī)模傳毒前施藥是防治這種病毒病的關(guān)鍵。

昆蟲作為變溫動物，其自身保持和調(diào)節(jié)體內(nèi)溫度能力較弱，因此生命活動受環(huán)境溫度變化的影響非常顯著。高溫對昆蟲的影響備受關(guān)注，它不但影響酶活性、細胞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和代謝速率[5]，也可抑制昆蟲的生長發(fā)育和生殖，甚至可造成個體的大量死亡[6-7]。低溫對昆蟲影響的研究通常更偏重于長期效應(yīng)[8]，但已有研究發(fā)現(xiàn)，短時冷激不但可延長麥長管蚜的壽命并提高其生殖力[9]，也能夠提高果蠅在高溫脅迫下的存活率[10]。溫度也能夠同其他環(huán)境條件一起作用于昆蟲，產(chǎn)生更為復(fù)雜的效應(yīng)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的害蟲化學(xué)防治就受到溫度的顯著影響，藥效和毒力實際是反映毒劑、害蟲和環(huán)境條件三者之間的綜合作用。影響化學(xué)農(nóng)藥防治效果的環(huán)境因素很多，而溫度是目前最受關(guān)注的殺蟲劑活性相關(guān)的環(huán)境因素。高效氯氟氰菊酯、聯(lián)苯菊酯、多殺菌素的毒力表現(xiàn)出了負溫度效應(yīng)，在24～35 ℃范圍內(nèi)隨溫度升高對歐洲玉米螟(Ostrinianubilalis)的毒力分別下降了13.6、9.5、3.8倍[11]。17～37 ℃范圍內(nèi)，新煙堿類殺蟲劑對柑橘木虱(Diaphorinacitri)成蟲的毒力表現(xiàn)出了正溫度效應(yīng)[12]。谷象(Sitophilusgranarius)在50 ℃下麻痹80 min后恢復(fù)24、72 h增強了溴氰菊酯和敵敵畏對谷象的毒力[13]。2齡小菜蛾幼蟲在30 ℃下處理2、4、8 h在一定程度上降低了氟蟲腈的毒力，35 ℃處理2、4、8、12 h增加了氟蟲腈的毒力[14]。

雖然溫度對殺蟲劑毒力或藥效的影響已有一些研究，但關(guān)于昆蟲前期低溫經(jīng)歷對農(nóng)藥毒力或藥效的影響則很少涉及。由于麥長管蚜個體小，世代周期短，更易受到短時溫度變化的影響[7]，為了闡明冬前或早春施藥通過壓低麥蚜基數(shù)來防治小麥病毒病的可行性，本研究選取麥長管蚜作為試驗對象，研究了1)低溫預(yù)處理對殺蟲劑毒力的影響；2)不同低溫處理時間對吡蟲啉致死效應(yīng)的影響；3)不同低溫預(yù)處理后間隔不同時間施藥對吡蟲啉致死效應(yīng)的影響。研究結(jié)果可為針對小麥黃矮病的冬前或早春適時化學(xué)防治麥長管蚜提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試藥劑：70%吡蟲啉水分散粒劑(imidacloprid WG，艾美樂)德國拜耳作物科學(xué)公司生產(chǎn)。

供試蟲源：麥長管蚜蟲源來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所的室內(nèi)飼養(yǎng)種群。

試驗用蟲：從養(yǎng)蟲室內(nèi)的麥長管蚜實驗種群中挑取有活力的無翅成蚜，置于通風(fēng)透光的自制夾籠 (直徑35 mm，高15 mm)內(nèi)，每夾籠內(nèi)置成蚜10頭，12 h后去除成蚜，保留新生若蚜飼養(yǎng)至第9日用于試驗，期間更換兩次新鮮麥苗，飼養(yǎng)條件為22 ℃、50%～70%RH、光周期 L∥D=16 h∥8 h。

1.2 方法

1.2.1 5 ℃預(yù)處理2 h對吡蟲啉對麥長管蚜毒力的影響

低溫處理：隨機挑選9日齡麥長管蚜，每15頭置于1支1.5 mL凍存管內(nèi)，凍存管插入帶孔塑料板固定后置于5 ℃酒精浴(Huber Ltd., Ministat 230-cc-NR，德國Huber公司)中處理2 h后取出。

農(nóng)藥不同濃度處理：采用改進的濾紙接觸法[15]。用蒸餾水配制5個濃度梯度的吡蟲啉溶液(10、5、2.5、1.25、0.625 mg/L)。移液槍(Eppendorf，100～1 000 μL)移取180 μL藥液滴入平鋪濾紙的塑料盒中(直徑40 mm)，待濾紙完全濕潤后放入30頭經(jīng)低溫處理或未經(jīng)低溫處理(農(nóng)藥對照)的麥長管蚜，蓋上盒蓋(蓋上扎有數(shù)十個小孔用以通風(fēng))，置于22 ℃的氣候箱(RXZ多段編程人工氣候箱，寧波江南儀器廠)，12 h后調(diào)查死亡數(shù)。

溫度對照： 5 ℃下處理2 h的9日齡麥長管蚜，置于相同的塑料盒內(nèi)，濾紙用清水濕潤，置于22 ℃的氣候箱，12 h后調(diào)查死亡數(shù)。

空白對照：未經(jīng)低溫處理的9日齡麥長管蚜，置于相同的塑料盒內(nèi)，濾紙用清水濕潤，置于22 ℃的氣候箱，12 h后調(diào)查死亡數(shù)。

所有處理設(shè)置3次重復(fù)，每重復(fù)30頭蚜蟲。

1.2.2 5、10 ℃預(yù)處理后，間隔時間對吡蟲啉致死效應(yīng)的影響

溫度處理：隨機挑選9日齡麥長管蚜，按1.2.1方法置于5 ℃或10 ℃酒精浴分別處理2 h后取出。

農(nóng)藥處理：將上述經(jīng)不同低溫處理的蚜蟲立即轉(zhuǎn)移至22 ℃氣候箱，分別靜置0、1、3、5 h后， 用5 mg/L吡蟲啉溶液(亞致死濃度LC60)按1.2.1的農(nóng)藥處理方法對供試蚜蟲進行處理，隨后將蚜蟲放入塑料盒內(nèi)，置于22 ℃的氣候箱，12 h后調(diào)查死亡數(shù)。

農(nóng)藥對照：不經(jīng)低溫處理的9日齡麥長管蚜用5 mg/L吡蟲啉溶液處理后，置于22 ℃的氣候箱，12 h后調(diào)查死亡數(shù)。

溫度對照：將5 ℃或10 ℃處理2 h的9日齡麥長管蚜立即轉(zhuǎn)移至帶有清水濕潤濾紙的塑料盒內(nèi)，置于22 ℃的氣候箱，12 h后調(diào)查死亡數(shù)。

空白對照：同1.2.1。

以上所有處理均設(shè)置3次重復(fù)，每重復(fù)30頭蚜蟲。

1.2.3 5 ℃預(yù)處理不同時間對吡蟲啉致死效應(yīng)的影響

溫度處理：9日齡麥長管蚜按1.2.1方法置于5 ℃酒精浴中分別處理1、2、3、4 h后取出。

農(nóng)藥處理：供試蚜蟲經(jīng)不同時間低溫處理后，立即用5 mg/L吡蟲啉溶液(LC60)按1.2.1的農(nóng)藥處理方法進行處理，隨后放入塑料盒內(nèi)，置于22 ℃的氣候箱，12 h后調(diào)查死亡數(shù)。

農(nóng)藥對照：同1.2.2。

溫度對照： 5 ℃處理1、2、3、4 h后的麥長管蚜，置于相同的塑料盒內(nèi)，濾紙用清水濕潤，置于22 ℃的氣候箱，12 h后調(diào)查死亡數(shù)。

空白對照：同1.2.1。

以上所有處理均設(shè)置3次重復(fù)，每重復(fù)30頭蚜蟲。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

運行DPS程序計算吡蟲啉毒力回歸方程、LC50及95%置信限，LC50間差異顯著性由致死劑量比率測定法檢驗。處理間的差異性采用鄧肯氏新復(fù)極差法分析(SAS v8)。

2 結(jié)果分析

2.1 低溫預(yù)處理麥長管蚜對吡蟲啉毒力的影響

吡蟲啉對經(jīng)5 ℃預(yù)處理麥長管蚜的毒力回歸方程及LC50見表1，吡蟲啉對經(jīng)低溫處理麥長管蚜的毒力較低，低溫處理與對照的LC50分別為5.786 2和3.293 9 mg/L，兩者的比率為1.76，兩處理間致死劑量(LC50)比率的95%置信區(qū)間(1.383 9～2.229 7*)不包含1(“*”表示兩處理間LC50差異顯著)，因此低溫處理和對照的LC50之間存在顯著性差異。

表1 吡蟲啉對低溫處理后麥長管蚜的毒力

2.2 不同低溫預(yù)處理及處理后間隔時間對吡蟲啉致死效應(yīng)的影響

由于5 ℃和10 ℃低溫處理2 h及22 ℃對照的12 h存活率均為100%，因此僅將低溫+農(nóng)藥間隔時間處理和農(nóng)藥對照的存活率進行了對比，結(jié)果表明：10 ℃低溫預(yù)處理后，間隔不同時間用藥對吡蟲啉的致死效應(yīng)無顯著影響(圖1a,F4,15=1.98,P=0.173 8)。但5 ℃低溫預(yù)處理后，間隔不同時間用藥對吡蟲啉的致死效應(yīng)有顯著影響(F4,15=2.92,P=0.028)，5 ℃低溫預(yù)處理后直接用藥對吡蟲啉致死效應(yīng)的抑制作用最強，麥長管蚜的死亡率由農(nóng)藥對照的60%降為44%。隨著間隔時間增加這種效應(yīng)逐漸下降，但5 h后麥長管蚜的死亡率為52%，仍然顯著低于農(nóng)藥對照，表明5 ℃低溫作用至少可持續(xù)5 h(圖1b)。

圖1 低溫預(yù)處理麥蚜后間隔不同時間施用吡蟲啉對麥蚜的致死效應(yīng)Fig.1 The lethal effect of imidacloprid to the grain aphid in different interval time after low-temperature treatments

2.3 低溫預(yù)處理時間對吡蟲啉致死效應(yīng)的影響

5 ℃單獨處理1～4 h對麥長管蚜12 h存活沒有影響(存活率均為100%)。但5 ℃低溫預(yù)處理時間+農(nóng)藥與農(nóng)藥對照間存在極顯著差異(圖2，F(xiàn)4,15=32.55,P<0.000 1)。低溫處理時間越長對吡蟲啉藥效的負面影響越顯著，低溫預(yù)處理4 h可使麥長管蚜死亡率由63.01%下降至28.20%(圖2)。

圖2 5 ℃低溫預(yù)處理麥蚜不同時間后吡蟲啉對其的致死效應(yīng)Fig.2 The lethal effect of imidacloprid to the grain aphid after pretreatment different time at 5 ℃

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)：低溫預(yù)處理可以顯著降低吡蟲啉對麥長管蚜的毒力；低溫預(yù)處理時間及間隔時間均對吡蟲啉的致死效應(yīng)有顯著影響，處理時間越長對吡蟲啉致死效應(yīng)的抑制作用越顯著，而且隨著間隔時間的延長這種作用逐漸減弱。但不同的低溫預(yù)處理作用無顯著差異。

低劑量有害環(huán)境或化學(xué)物質(zhì)暴露可對生物體產(chǎn)生有利影響，這就是毒物興奮效應(yīng)(hormesis)[16]。生物體在高于正常生長溫度8～12 ℃下可產(chǎn)生熱激蛋白(heat shock proteins, HSPs)[17]，熱激蛋白(HSPs)能使生物體免受來自環(huán)境暫時的致命因素的傷害，例如2日齡和7日齡的大型溞(Daphniamagna)在34 ℃下熱激4 h后，對馬拉硫磷的耐受力增強[18]；顧曉軍等[19]發(fā)現(xiàn)小菜蛾3齡幼蟲經(jīng)30 ℃預(yù)處理2 h或4 h可以降低氟蟲腈對小菜蛾的毒力。而生物體處于低溫時也能產(chǎn)生熱激蛋白，例如， 用1 ℃處理45體節(jié)階段的大西洋鮭魚(Salmosalar)1 h，2～8 h后熱激蛋白的上調(diào)表達為對照的2～4倍[20]。0 ℃處理黑腹果蠅(Drosophilamelanogaster)10 h后，置于25 ℃下40 min 后出現(xiàn)HSP70的表達上調(diào)[21]。李士澤等[22]發(fā)現(xiàn)在(0±1)℃冷應(yīng)激條件下，Wistar大鼠體內(nèi)不同器官均檢測到HSP70的表達，并且隨著冷處理時間的延長其表達量增加。所以本試驗中低溫預(yù)處理降低吡蟲啉對麥長管蚜的毒力，可能是由于麥長管蚜在低溫下產(chǎn)生了熱激蛋白，增強了對吡蟲啉的抵抗力，隨著間隔時間的延長，熱激蛋白逐漸減少，麥長管蚜對吡蟲啉的耐受力隨之下降，但真正的作用機制尚待研究。

溫度對昆蟲表皮滲透有很大的影響。昆蟲的表皮滲透存在一個臨界溫度，當溫度低于“臨界溫度”時，表皮滲透率較??；但當環(huán)境超過“臨界溫度”后，由于體表油脂融化，表皮滲透率迅速增加。不同昆蟲的表皮滲透“臨界溫度”差異顯著。擬暗果蠅(Drosophilapseudoobscura)低于25 ℃，而黃粉蟲(Tenebriomolitor)則大于80 ℃[23]。本試驗中吡蟲啉的作用方式是觸殺，而觸殺效果主要取決于藥液的滲透量，因此5 ℃或10 ℃預(yù)處理可能通過降低麥長管蚜表皮滲透率，減少藥液的滲透，進而降低了麥長管蚜的死亡率。

溫度是影響新陳代謝速率的主要因素。Sinclair等[24]發(fā)現(xiàn)馬里恩無翅蛾(Pringleophagamarioni)經(jīng)-5.8 ℃處理后，新陳代謝明顯降低。葉甲(Chirodicachalcoptera)經(jīng)12 ℃和25 ℃處理7 d，25 ℃的新陳代謝率是12 ℃的2倍[25]。因此，本試驗中5和10 ℃處理后可能由于麥長管蚜的新陳代謝率較低，對吡蟲啉的吸收也相應(yīng)地減少，降低了麥長管蚜的死亡率。

化學(xué)防治是害蟲綜合治理的主要組成部分，但化學(xué)農(nóng)藥的不當使用可造成害蟲抗藥性增加，加重對天敵的影響，以及嚴重污染環(huán)境。因此，如何提高農(nóng)藥的利用率，減少農(nóng)藥的用量，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上亟待解決的問題。本研究表明，低溫預(yù)處理可以降低吡蟲啉的致死效應(yīng)，因此用吡蟲啉防治麥長管蚜應(yīng)盡量避開溫度較低的時間階段。此發(fā)現(xiàn)有助于預(yù)測氣候變暖情景下的農(nóng)藥藥效，也可為科學(xué)施藥、減少化學(xué)農(nóng)藥用藥量、減緩害蟲抗藥性產(chǎn)生速率提供理論指導(dǎo)。例如，夜間低溫經(jīng)歷，可能會導(dǎo)致上午噴施吡蟲啉防治麥長管蚜的效果降低，因此，施用吡蟲啉防治麥長管蚜，尤其是針對小麥黃矮病的冬前防治麥長管蚜應(yīng)盡量選擇下午13：00-14：00后進行，以獲得良好的防治效果。

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The influence of low temperature pretreatment on the lethal effect of imidacloprid toSitobionmiscanthi

Pei Xiuqin1,2，Liu Huiping1，Zhao Fei2,3，Zhang Wei2，Ma Chunsen2

(1. Agricultural College of Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China； 2. Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China; 3. Institute of Plant Protection, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan 030006, China)

In order to clarify whether low temperature pretreatment affects lethal effect of pesticides, we exposed a species of cereal aphids (Sitobionmiscanthis) under 5 ℃ for 2 hours and then tested the toxicity of imidacloprid to those pretreated aphids in laboratory with the method of contact filter paper. We further tested toxicity of imidacloprid after exposing aphids at 5 ℃ for different time periods i.e. 1, 2, 3, and 4 hours, respectively. At last, we tested mortality of aphids which treated with imidacloprid after exposing those aphids at 5 ℃ and 10 ℃ respectively for 2 hours, then at room temperature for different interval times (0 , 1 , 3 and 5 hours), respectively. Our results indicated that cold treatment at 5 ℃ could reduce the toxicity of imidacloprid significantly. The toxicity of imidacloprid was inhibited as aphids' cold exposure increased. However, the inhibition effect on toxicity of imidacloprid declined with interval time became longer. The effect of different low temperatures on the toxicity was not significant.

imidacloprid; temperature;Sitobionmiscanthis; mortality; toxicity

2014-02-25

2014-04-15

國家自然科學(xué)基金(31170393,31272035);北京市自然科學(xué)基金(6132029)

Q 965.9

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2015.02.007

* 通信作者 E-mail： sxndlhp@163.com; machunsen@caas.cn