邵 婭， 王森山， 葉 超

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院/甘肅省農(nóng)作物病蟲害生物防治工程實(shí)驗(yàn)室， 甘肅 蘭州 730070)

豌豆蚜(Acyrthosiphonpisum)是豆科植物的主要害蟲之一，在世界各地均有分布[1]。豌豆蚜也被稱為豆無(wú)網(wǎng)長(zhǎng)管蚜，屬半翅目，蚜科，主要以豆科草本植物及少數(shù)豆科木本植物為寄生植物，對(duì)寄主植物的嚴(yán)重危害直接體現(xiàn)于其取食作用，是苜?；ㄈ~病毒的重要傳播者，其造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)蚜蟲直接危害的損失[2]。豌豆蚜通過(guò)口器刺吸植物汁液，造成植物生長(zhǎng)率降低、苜蓿蛋白質(zhì)含量降低，嚴(yán)重時(shí)，出現(xiàn)葉斑、泛黃、卷葉、枯萎等不同癥狀使產(chǎn)量降低，田間植株成片枯死[3-4]。豌豆蚜以綠色型為主，也存在紅色型[1]，不同色型種群及其生態(tài)作用存在差異。1945年，Harrington[5]首次發(fā)現(xiàn)了紅色型的豌豆蚜。Cartier[6]等在研究抗性育種過(guò)程中鑒定出豌豆蚜有9個(gè)生物型，表明豌豆蚜有明顯的生物型分化。Losey[7]等研究了捕食性和寄生性天敵對(duì)紅、綠色型豌豆蚜的選擇性，表明綠色型豌豆蚜比紅色型豌豆蚜的被寄生率高，但紅色型豌豆蚜比綠色型更易被捕食。Braendle[8]等發(fā)現(xiàn)紅色型豌豆蚜比綠色型豌豆蚜更容易離開寄主植物，并產(chǎn)生有翅蚜。

單寧酸 (tannins) 是植物的次級(jí)代謝產(chǎn)物，是天然的多元酚化合物，廣泛存在于苜蓿、蠶豆等豆科植物中。在紫花苜蓿(Medicagosativa)中，由于皂苷和酚類物質(zhì)的含量比較低，使得在其上取食的豌豆蚜具有較好的適應(yīng)性[9-10]。紫花苜蓿中單寧酸的提取量是 2.15 mg·g- 1[11]。單寧酸與唾液蛋白、糖蛋白等互作，產(chǎn)生苦澀味，影響適口性，降低動(dòng)物的采食量，影響蛋白質(zhì)的消化吸收[12]，與金屬離子發(fā)生絡(luò)合，影響鐵等礦物元素的吸收利用，單寧酸與生物膜結(jié)合直接影響其通透性，進(jìn)而影響動(dòng)物對(duì)食物的吸收[13]。同時(shí)單寧酸也可間接的影響一些含金屬元素酶的活性，從而影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，因此被視為一種抗?fàn)I養(yǎng)因子[14]。單寧酸等植物次生物質(zhì)雖然沒(méi)有直接參與維持植物的生長(zhǎng)發(fā)育和生殖有關(guān)的基礎(chǔ)生化活動(dòng)，但植物次生物質(zhì)卻能影響昆蟲對(duì)寄主植物的選擇、取食和利用，從而對(duì)昆蟲的行為及生長(zhǎng)發(fā)育等方面產(chǎn)生影響甚至毒殺作用。武予清[15]報(bào)道棉葉單寧酸—黃酮類化合物對(duì)棉鈴蟲生長(zhǎng)有顯著影響，其中縮合單寧有較強(qiáng)烈的抑制作用，棉花植株中單寧酸對(duì)棉鈴蟲的近緣種美洲棉鈴蟲和煙芽夜蛾有較強(qiáng)的毒性。

本文是在豌豆蚜人工飼料研究的基礎(chǔ)上，分別在其中加入不同質(zhì)量濃度的單寧酸，測(cè)定豌豆蚜的存活率、平均產(chǎn)蚜量、產(chǎn)蚜率和相對(duì)日均體重增長(zhǎng)率，以明確紫花苜蓿中單寧酸對(duì)兩種生物型豌豆蚜生長(zhǎng)發(fā)育及繁殖的影響，研究這一關(guān)鍵問(wèn)題將對(duì)揭示苜?？雇愣寡恋纳瘷C(jī)理和抗蚜育種奠定理論基礎(chǔ)，也為綜合開發(fā)藥用植物資源、尋找新的植物源殺蟲劑理論研究與實(shí)踐提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)牧草試驗(yàn)田中采集紅、綠兩種不同色型的豌豆蚜，在室內(nèi)盆栽蠶豆上飼養(yǎng)，待產(chǎn)蚜后選用初產(chǎn)2日齡若蚜供試。

1.2 單寧酸濃度的設(shè)定

單寧酸是苜蓿的次生代謝產(chǎn)物，紫花苜蓿中單寧酸的提取量是2.15 mg·g- 1，含量比較低。以此為參照，在前期大量篩選工作的基礎(chǔ)上，我們確定5個(gè)單寧酸濃度(C1=1 mg·L-1、C2=2 mg·L-1、C3=3 mg·L-1、C4=4 mg·L-1、C5=5mg·L-1)和一個(gè)對(duì)照組(CK)，共計(jì)6個(gè)處理，飼料配置完成分裝入2 mL離心管，于-20℃冰箱內(nèi)保存，保存期不超過(guò)3個(gè)月。

1.3 豌豆蚜的人工飼料來(lái)源及飼養(yǎng)方法

本研究的人工飼料是由氨基酸、維生素、礦物質(zhì)、蔗糖和磷酸鹽等按比例混合而成，所用試劑均為國(guó)產(chǎn)試劑。豌豆蚜飼養(yǎng)配方參照了葉超[16]的人工全純飼料配方，同時(shí)也參考了Prosser和Douglas于1992年發(fā)表的飼料配方，兩個(gè)配方在氨基酸的使用上有稍微的差異，前者在后者的基礎(chǔ)上將賴氨酸等幾種氨基酸分別替換為穩(wěn)定性較高的對(duì)應(yīng)氨基酸的鹽酸鹽，或者鹽酸鹽水物、酸等。

本試驗(yàn)所用的飼養(yǎng)籠由有機(jī)玻璃管加工而成(h=3 cm，d=2.5 cm)。拉伸石蠟?zāi)?parafilm M)封住養(yǎng)蟲籠一端，用移液器添加不同的飼料至膜上(每個(gè)為100 μL)，然后在上面再覆一層石蠟?zāi)?，避免飼料溢出蟲籠，石蠟?zāi)ぴ谑褂们靶枰米贤鉄魪氐诇缇?。用小毛筆挑取初孵2日齡若蚜轉(zhuǎn)接至飼養(yǎng)籠內(nèi)的石蠟?zāi)ど?，倒?0 s以保證蚜蟲固定取食，再將飼養(yǎng)籠放正。每處理3個(gè)重復(fù)，每重復(fù)單體飼養(yǎng)10頭，共計(jì)30頭，綠、紅色型豌豆蚜分別置于溫度為(24±1)℃、(22±1)℃，光周期為L(zhǎng):D=12：12，濕度RH=(70±5)%的人工氣候箱(RXZ型)內(nèi)飼養(yǎng)。

兩種色型豌豆蚜要分別飼養(yǎng)，每個(gè)養(yǎng)蟲籠里接入一頭2日齡若蟲，接蟲后第2日起開始統(tǒng)計(jì)若蚜觀察各處理豌豆蚜的生長(zhǎng)發(fā)育情況。每12小時(shí)觀察一次，飼料如有變質(zhì)需及時(shí)替換，接入24小時(shí)以內(nèi)死亡的重新接蟲替換。每接入一頭若蚜用精密電子天平(AL104型)稱蟲體初重(W1)，待發(fā)育成無(wú)翅成蚜后再次稱重(W2)，記錄蚜蟲的存活率、成蚜產(chǎn)蚜量、成蚜產(chǎn)蚜率和發(fā)育歷期(DD)等，從而計(jì)算相對(duì)日均體重增長(zhǎng)率(RRGR)(相對(duì)日均體重增長(zhǎng)率RRGR=(lnW2-lnW1)/DD][17-18])、存活率、平均產(chǎn)蚜量和平均產(chǎn)蚜率。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，用SPSS 22.0軟件ANOVA程序進(jìn)行方差分析，比較不同濃度單寧酸對(duì)不同色型豌豆蚜生長(zhǎng)發(fā)育的影響差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同質(zhì)量濃度單寧酸對(duì)綠色型豌豆蚜生長(zhǎng)發(fā)育的影響

由表1可知，在單寧酸質(zhì)量濃度為1.0～5.0 mg·L-1范圍內(nèi)，用不同質(zhì)量濃度單寧酸處理的人工飼料飼養(yǎng)豌豆蚜，對(duì)綠色型豌豆蚜的存活率均有一定的抑制作用。C5的6天存活率最低，為53.3±3.3%，C4、C5與CK差異顯著(P<0.05)；C4的12天存活率最低，為13.3±3.3%，與CK差異顯著(P<0.05)；C4和C5的20天存活率均為0.0±0.0%，CK、C1與其他各組間差異顯著(P<0.05)，當(dāng)單寧酸質(zhì)量濃度為3，4和5 mg·L- 1時(shí)，豌豆蚜的存活率均與CK間差異顯著(P<0.05)。C2與CK相對(duì)日均體重增長(zhǎng)率差異不顯著，其他各組均與CK差異顯著(P<0.05)。有翅蚜率在C3濃度時(shí)達(dá)到最大，與CK差異顯著(P<0.05)。

表1 不同質(zhì)量單寧酸濃度對(duì)綠色型豌豆蚜生長(zhǎng)發(fā)育的影響Table 1 Effects of different concentrations of tannic acid on the growth and development of green pea aphid

2.2 不同質(zhì)量濃度單寧酸對(duì)紅色型豌豆蚜生長(zhǎng)發(fā)育的影響

由表2可知，在單寧酸質(zhì)量濃度為1.0～5.0 mg·L-1范圍內(nèi)，用不同質(zhì)量濃度單寧酸處理的人工飼料飼養(yǎng)豌豆蚜，對(duì)紅色型豌豆蚜的存活率均有一定的抑制作用，而單寧酸對(duì)紅豌豆蚜的抑制作用比綠色型弱。當(dāng)單寧酸濃度達(dá)到C4、C5時(shí)，6天和12天存活率與CK間差異顯著(P<0.05)，C5濃度下存活率最低；20天時(shí)，C3、C4和C5濃度下存活率均為0.0±0.0%。單寧酸對(duì)紅豌豆蚜的相對(duì)日均增長(zhǎng)率的抑制不明顯，當(dāng)濃度最大時(shí)達(dá)到最低0.19±0.00%，與CK間差異顯著(P<0.05)。隨著單寧酸濃度的增大，有翅蚜率在C3濃度時(shí)達(dá)到最大，與CK間差異顯著(P<0.05)，且紅色型豌豆蚜有翅蚜率明顯高于綠色型。

表2 不同質(zhì)量單寧酸濃度對(duì)紅色型豌豆蚜生長(zhǎng)發(fā)育的影響Table 2 Effects of different concentrations of tannic acid on growth and development of the red pea aphid

2.3 不同質(zhì)量濃度單寧酸對(duì)兩種生物型豌豆蚜產(chǎn)蚜量的影響

由圖1可知，在最適條件下分別飼養(yǎng)紅、綠色型豌豆蚜，在單寧酸濃度為1.0～5.0 mg·L-1范圍內(nèi)，兩種豌豆蚜平均產(chǎn)蚜量呈遞減趨勢(shì)，當(dāng)單寧酸濃度達(dá)到C4時(shí)，綠豌豆蚜平均產(chǎn)蚜量與CK間存在顯著差異(P<0.05)，C5時(shí)產(chǎn)蚜量最低，為2.0±0.0頭/單雌。隨著單寧酸濃度的增大，紅豌豆蚜的平均產(chǎn)蚜量與CK間均無(wú)顯著性差異。由此可見(jiàn)，單寧酸對(duì)綠豌豆蚜平均產(chǎn)蚜量的抑制作用明顯大于紅色型。

2.4 不同質(zhì)量濃度單寧酸對(duì)兩種生物型豌豆蚜產(chǎn)蚜率的影響

由圖2可知，在最適條件下分別飼養(yǎng)紅、綠色型豌豆蚜，在單寧酸濃度為1.0～5.0 mg·L-1范圍內(nèi)，隨著單寧酸濃度的增大，綠豌豆蚜的產(chǎn)蚜率明顯降低，C1、C2、C3、C4和C5均與CK差異顯著(P<0.05)，C4和C5產(chǎn)蚜率達(dá)最低為6.7±3.3%；而紅豌豆蚜產(chǎn)蚜率在C4濃度時(shí)最低為3.3±0.0%，C2、C3、C4和C5與CK差異顯著(P<0.05)。

圖1 紅、綠色型豌豆蚜平均產(chǎn)蚜量Fig.1 Average producing of red and green pea aphid

圖2 紅、綠色型豌豆蚜產(chǎn)蚜率Fig.2 Production rate of red and green pea aphid

3 討論與結(jié)論

綜合分析表明，單寧酸對(duì)豌豆蚜的生長(zhǎng)發(fā)育及繁殖具有一定的抑制作用，該作用是多方面的，主要包括直接“殺死”、明顯抑制若蟲蛻皮過(guò)程、抑制幼蟲體質(zhì)量增長(zhǎng)等方面。在單寧酸濃度為1.0 ～5.0 mg·L-1范圍內(nèi)，隨著單寧酸濃度的增加，對(duì)紅、綠豌豆蚜存活率、產(chǎn)蚜率和相對(duì)日均體重增長(zhǎng)率有一定的抑制作用，且對(duì)綠色型的抑制作用更為明顯。在5.0 mg·L-1時(shí)，不同時(shí)間段的兩色型豌豆蚜存活率和相對(duì)日均體重增長(zhǎng)率均最低；兩色型的單雌產(chǎn)蚜量和產(chǎn)蚜率均呈降低趨勢(shì)，在5.0 mg·L-1達(dá)到最小。而有翅蚜的產(chǎn)生率逐漸增大，到C3濃度時(shí)達(dá)到最大，隨后降低。

植物次生性代謝產(chǎn)物這一名詞是Czapek在20 年代首先提出的。有關(guān)植物對(duì)昆蟲有自衛(wèi)作用的次生物質(zhì)種類很多，如生物堿，單寧酸，黃酮類等，對(duì)昆蟲造成不良的感覺(jué)刺激或引起中毒，植物組織或其液汁對(duì)昆蟲營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)的影響受到其中所含次生性物質(zhì)、抗消化酶的蛋白質(zhì)及昆蟲本身的共生微生物的影響。欽俊德[19]關(guān)于植物對(duì)植食性昆蟲的作用做了扼要的概括，指出這種作用一般以變動(dòng)著的次生物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分來(lái)影響昆蟲的行為、生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖。陳巨蓮報(bào)道[20]單寧酸、總酚、香豆素是抗麥長(zhǎng)管蚜的重要次生物質(zhì)；單寧酸、兒茶素、香豆素、門布是抗禾谷溢管蚜的重要次生物質(zhì)，陳巨蓮[21-22]等利用人工飼養(yǎng)麥蚜研究表明，單寧酸、沒(méi)食子酸和香豆素對(duì)麥長(zhǎng)管蚜的存活、生長(zhǎng)和發(fā)育有明顯的抑制作用。單寧酸是多酶促反應(yīng)的有效抑制劑，可抑制多種消化酶(如乙酰膽堿酯酶、糖苷轉(zhuǎn)化酶和透明質(zhì)酸酶等)的活性[23]，還可抑制酪氨酸酶的活性，引起昆蟲表皮的不完全硬化和變黑[24]，但抑制機(jī)制尚不明確。劉偉等[25]研究了單寧酸對(duì)甜菜夜蛾(Spodopteraexigua)幼蟲的攝食毒力作用及生長(zhǎng)發(fā)育的影響。陸宴輝[26]等用棉酚和單寧酸人工飼喂蚜蟲發(fā)現(xiàn)，當(dāng)棉酚和單寧酸濃度在200 mg·kg-1以上時(shí)，棉蚜在短時(shí)間內(nèi)全部死亡，且不產(chǎn)蚜；當(dāng)濃度為100或50 mg·kg-1時(shí)，棉酚和單寧酸對(duì)棉蚜的存活率、繁殖力及種群增長(zhǎng)有明顯的抑制作用。所以，單寧酸一直被認(rèn)為是一種抗?fàn)I養(yǎng)因子，在豌豆蚜試驗(yàn)中表明單寧酸對(duì)豌豆蚜的存活率、生長(zhǎng)發(fā)育及繁殖有明顯抑制作用。但是，我們發(fā)現(xiàn)單寧酸對(duì)兩種生物型豌豆蚜的抑制作用有差異，紅豌豆蚜的存活率低于綠色型，而有翅蚜率明顯高于綠色型，這與Braendle[8]發(fā)現(xiàn)紅色型豌豆蚜比綠色型豌豆蚜更容易離開寄主植物，并產(chǎn)生有翅蚜的結(jié)果一致。相對(duì)日均體重增長(zhǎng)率隨著單寧酸濃度的增加而逐漸降低，可見(jiàn)單寧酸影響了蚜蟲對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。單寧酸對(duì)紅豌豆蚜平均產(chǎn)蚜量的抑制作用與對(duì)照相比差異不顯著，而綠豌豆蚜的產(chǎn)蚜量明顯低于對(duì)照組的，這與劉偉[25]研究單寧酸對(duì)甜菜夜蛾的研究結(jié)果基本一致，說(shuō)明單寧酸對(duì)昆蟲的存活率、繁殖力的確有抑制作用。隨著單寧酸濃度的增加，兩種色型豌豆蚜的產(chǎn)蚜率呈遞減趨勢(shì)，但紅豌豆蚜在C3濃度時(shí)產(chǎn)仔率突然升高，這可能是實(shí)驗(yàn)誤差，也有可能是一定量的單寧酸能提高繁殖性能，這點(diǎn)在蚜蟲研究方面尚未報(bào)道，還得進(jìn)一步研究。近年來(lái)隨著深入研究發(fā)現(xiàn)，單寧酸具有獨(dú)特的抗氧化、清除體內(nèi)自由基、抑菌、抗病毒等生物學(xué)作用，飼料中適量的單寧酸對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)、免疫以及對(duì)機(jī)體氮代謝等方面具有促進(jìn)作用，單寧酸還能提高反芻動(dòng)物繁殖性能[27]，但影響機(jī)制尚不明確。

綜上所述，次生代謝物質(zhì)單寧酸對(duì)豌豆蚜的生長(zhǎng)發(fā)育及繁殖有抑制作用，因此這就對(duì)苜?？雇愣寡恋纳瘷C(jī)理和抗蚜育種奠定了理論基礎(chǔ)，且單寧酸存在于自然界中，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成危害，若能將單寧酸及其衍生物作為開發(fā)新型農(nóng)藥的基礎(chǔ)，可為合成有效控制農(nóng)田害蟲的植物農(nóng)藥研究與實(shí)踐提供試驗(yàn)依據(jù)。