吳廣慶，郭線茹，楊淑芳*

(1.聊城大學(xué)東昌學(xué)院，山東聊城 252000；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，河南鄭州 450002)

昆蟲(chóng)的卵在發(fā)育生物學(xué)、生理學(xué)、生態(tài)學(xué)和進(jìn)化等多學(xué)科的交叉點(diǎn)上占據(jù)獨(dú)特的研究地位。卵是一個(gè)由卵殼包被的相對(duì)封閉的系統(tǒng)，其中幼蟲(chóng)的外周神經(jīng)系統(tǒng)是隨著胚胎發(fā)育的過(guò)程逐漸出現(xiàn)的。Woods[1]認(rèn)為，胚胎發(fā)育經(jīng)歷的環(huán)境驅(qū)動(dòng)了隨后蟲(chóng)態(tài)尤其是幼蟲(chóng)階段的表型可塑性。鱗翅目的初孵幼蟲(chóng)容易受到各種生物因子和非生物因子的脅迫[2]，并且寄主植物被取食完或者從初生寄主植物上掉落地面之后，幼蟲(chóng)能夠識(shí)別和評(píng)測(cè)一株陌生的寄主植物[3-4]。初生經(jīng)歷或許可以為初孵幼蟲(chóng)提供能夠促進(jìn)其寄主選擇決策的信息[5]。目前，關(guān)于取食經(jīng)歷對(duì)隨后幼蟲(chóng)取食行為以及成蟲(chóng)產(chǎn)卵行為的影響的研究報(bào)道較多[6-11]。?；页嵋苟?Spodopteralittoralis)成蟲(chóng)的求偶行為也會(huì)被自身幼蟲(chóng)期的取食經(jīng)歷調(diào)控[12]。然而，有關(guān)胚胎發(fā)育經(jīng)歷影響隨后初孵幼蟲(chóng)寄主選擇的試驗(yàn)證據(jù)相對(duì)比較缺乏。

煙青蟲(chóng)[Helicoverpaassulta(Guenée)]是一種寡食性昆蟲(chóng)，主要在茄科植物如煙草、辣椒和酸漿屬(Physalis)的植物上取食。其幼蟲(chóng)嗜好取食煙草和其他寄主植物的花蕾等繁殖器官，造成比較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[13]。筆者以2種主要寄主作物辣椒和煙草作為供試植物，每種植物進(jìn)一步分為營(yíng)養(yǎng)器官和繁殖器官，將這些材料的乙醇提取物涂布在紗布上作為產(chǎn)卵基質(zhì)，測(cè)試了從中孵化的煙青蟲(chóng)幼蟲(chóng)的嗅覺(jué)偏好性，旨在為透視經(jīng)歷在昆蟲(chóng)生活史中的功能提供參考。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1供試?yán)ハx(chóng)。煙青蟲(chóng)幼蟲(chóng)采集于鄭州市毛莊綠色蔬菜基地的辣椒果實(shí)上，帶回室內(nèi)后放在指形管(10 cm×2 cm)中，用新鮮辣椒果實(shí)飼養(yǎng)(15 L∶9 D，光照期溫度為30 ℃，暗期溫度為28 ℃，相對(duì)濕度為60%～70%)。末齡幼蟲(chóng)轉(zhuǎn)移到濕潤(rùn)潔凈的細(xì)沙上化蛹。羽化后的成蟲(chóng)飼喂10%(W/V)的蔗糖溶液。 隨后世代的幼蟲(chóng)用混入麥胚基人工飼料[14]飼養(yǎng)。室內(nèi)種群用人工飼料純化取食背景達(dá)到12個(gè)世代之后用于測(cè)試。

1.1.2供試植物。煙草[Nicotianatabacum(var.NC89)]和辣椒[Capsicumannum(var.Zhongshu No.6)]常規(guī)種植。測(cè)試用的株高約30 cm。4種植物材料(煙草花器、煙草葉片、辣椒果實(shí)和辣椒葉片)采集后放在隔離的自封袋中并帶回實(shí)驗(yàn)室當(dāng)天使用。

1.2方法

1.2.1卵期經(jīng)歷的誘導(dǎo)。供試材料用無(wú)菌水沖洗、晾干并稱(chēng)重。經(jīng)過(guò)勻漿后加入與相應(yīng)材料相等重量的無(wú)水乙醇，在室溫下提取48 h之后過(guò)濾。棉紗布剪裁成約30 cm×30 cm的方塊，分別用上述4種材料的乙醇提取物飽和(每塊紗布大約可以吸收10 mL提取物)，在通風(fēng)櫥中揮發(fā)溶劑20 min。無(wú)水乙醇浸漬并晾干處理的紗布作為對(duì)照組。上述5個(gè)處理組分別稱(chēng)為T(mén)L(煙葉粗提物經(jīng)歷組)、TF(煙草花器粗提物經(jīng)歷組)、HF(辣椒果實(shí)粗提物經(jīng)歷組)、HL(辣椒葉片粗提物經(jīng)歷組)和CK(對(duì)照組)。

試驗(yàn)時(shí)，將5對(duì)羽化后3 d的煙青蟲(chóng)蛾釋放到錐形的塑料籠(上口直徑20 cm，底部直徑15 cm)中，迅速將各種粗提物或者無(wú)水乙醇處理過(guò)的棉紗布罩在上口，然后將籠子轉(zhuǎn)移到和上述幼蟲(chóng)飼養(yǎng)條件相同的人工氣候箱中。每天早上移除攜帶新產(chǎn)卵的紗布并更換相應(yīng)處理的紗布，實(shí)時(shí)觀察并分離出孵化的個(gè)體，立即進(jìn)行嗅覺(jué)偏好性測(cè)試。

1.2.2嗅覺(jué)偏好性測(cè)試。嗅覺(jué)偏好性在4項(xiàng)選擇的條件下測(cè)試。將濾紙剪成直徑1.5 cm的小圓碟，取4個(gè)濾紙碟以“十”字交叉的方式放在1個(gè)底部灌裝2%瓊脂膠的培養(yǎng)皿(直徑14 cm)中，分別在4個(gè)濾紙碟中央滴加40 μL上述4類(lèi)提取物。培養(yǎng)皿底部灌裝瓊脂膠的目的是促進(jìn)幼蟲(chóng)爬行選擇，另外由于初孵幼蟲(chóng)取食量很小，故僅測(cè)試了嗅覺(jué)趨向反應(yīng)。待溶劑揮發(fā)后，將來(lái)自特定經(jīng)歷誘導(dǎo)組的1頭初孵幼蟲(chóng)釋放到培養(yǎng)皿底部的中央，在均勻的光照下觀察并記錄幼蟲(chóng)首次做出的選擇。5 min內(nèi)未做出選擇反應(yīng)的個(gè)體放棄記錄并測(cè)試下一頭。為了避免孵化之后發(fā)生的漸進(jìn)性學(xué)習(xí)現(xiàn)象，每頭幼蟲(chóng)僅測(cè)試1次。不同氣味源的位置隨機(jī)化。每個(gè)處理組重復(fù)測(cè)試100頭。

1.3統(tǒng)計(jì)分析采用χ2測(cè)驗(yàn)分析幼蟲(chóng)的選擇頻次。從4個(gè)不同角度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析：①整體差異顯著性；②處理組之間選擇趨勢(shì)的差異；③相同處理組在不同氣味源之間選擇頻次的差異；④每個(gè)處理組和無(wú)經(jīng)歷組之間的差異。為了鑒別出顯著性的處理×氣味源組合，進(jìn)一步將測(cè)試數(shù)據(jù)分為6個(gè)亞組，每個(gè)亞組含有2個(gè)氣味源及其相應(yīng)的寄主組織粗提物處理組，采用χ2測(cè)驗(yàn)分辨卵期發(fā)育經(jīng)歷效應(yīng)是正面的還是負(fù)面的。為了分析究竟是寄主種類(lèi)的經(jīng)歷還是寄主植物組織的經(jīng)歷對(duì)初孵幼蟲(chóng)的寄主選擇影響更大，相應(yīng)的頻次合并之后用χ2測(cè)驗(yàn)(針對(duì)組內(nèi)差異)或χ2似然比測(cè)驗(yàn)(針對(duì)組間差異)。在上述分析中，凡是自由度只有1的案例，χ2測(cè)驗(yàn)采用Yates連續(xù)性校正法。

2　結(jié)果與分析

表1卵期經(jīng)歷不同寄主化學(xué)刺激的煙青蟲(chóng)初孵幼蟲(chóng)選擇頻次的組內(nèi)差異與組間差異

Table1Within-andbetween-groupdifferencesamongchoicefrequenciesofH.assultaneonatesafterexperienceddifferenthostchemicalstimuliduringeggstage

卵期經(jīng)歷組Groups不同氣味源被選擇頻次ChoicefrequencyofdifferentodorsourcesTFTLHFHLχ2P顯著性SignificanceTF1418511736.40<0.0001***TL233121252.240.5241nsHF4015212413.680.0034**HL1615531641.84<0.0001***CK222026323.360.3394nsχ220.3612.0133.0511.6965.14P0.00040.0173<0.00010.0198<0.0001顯著性Significance***********

注：TF.煙草花器；HF.辣椒果實(shí)；TL.煙草葉片；HL.辣椒葉片;ns.無(wú)顯著性差異(P>0.05)；*.0.01>P>0.05；**.0.01 >P>0.001；***.P<0.001

Note：TF.Tobacco flower；HF.Hot pepper fruit；TL.Tobacco leaf；HL.Hot pepper leaf.ns.No significant difference(P>0.05)；*.0.01>P>0.05；**.0.01>P>0.001；***.P<0.001

表2　各個(gè)經(jīng)歷組分別與對(duì)照組之間寄主選擇反應(yīng)的比較

注：TF.煙草花器；HF.辣椒果實(shí)；TL.煙草葉片；HL.辣椒葉片;ns.無(wú)顯著性差異(P>0.05)；*.0.01>P>0.05；**.0.01>P>0.001；***.P<0.001

Note：TF.Tobacco flower；HF.Hot pepper fruit；TL.Tobacco leaf；HL.Hot pepper leaf；ns.No significant difference(P>0.05)；*.0.01>P>0.05；**.0.01>P>0.001；***.P<0.001

注：TF.煙草花器；HF.辣椒果實(shí)；TL.煙草葉片；HL.辣椒葉片;ns.無(wú)顯著性差異(P>0.05)；*.0.01>P>0.05；**.0.01>P>0.001；***.P<0.001Note：TF.Tobacco flower；HF.Hot pepper fruit；TL.Tobacco leaf；HL.Hot pepper leaf；ns.No significant difference(P>0.05)；*.0.01>P>0.05；**.0.01>P>0.001；***.P<0.001圖1　煙青蟲(chóng)初孵幼蟲(chóng)對(duì)有經(jīng)歷寄主和與其配對(duì)的無(wú)經(jīng)歷寄主選擇頻次比較Fig.1　Choice frequencies of H.assulta neonates with different egg experiences to selected paired options with corresponding egg experiences

3　結(jié)論與討論

在影響植食性昆蟲(chóng)初孵幼蟲(chóng)嗅覺(jué)偏好性的因素中，卵期經(jīng)歷的寄主化學(xué)刺激物對(duì)隨后寄主選擇影響的信息相對(duì)比較缺乏，尤其是不了解寄主種類(lèi)、寄主植物器官或者是二者特定的組合經(jīng)歷效應(yīng)的大小。該研究發(fā)現(xiàn)，煙青蟲(chóng)初孵幼蟲(chóng)的嗅覺(jué)偏好性受卵期發(fā)育環(huán)境的顯著影響，但這些幼蟲(chóng)并非對(duì)經(jīng)歷過(guò)的寄主植物或者其組織嗅覺(jué)偏好性增強(qiáng)。

在4類(lèi)測(cè)試材料中，只有卵期經(jīng)歷過(guò)來(lái)自辣椒葉片和煙草花器的化學(xué)刺激物，初孵幼蟲(chóng)的嗅覺(jué)偏好性才和對(duì)照組相比有顯著差異。這些結(jié)果恰好和自然雌蟲(chóng)的產(chǎn)卵位置選擇一致。Han等[15]在辣椒田調(diào)查了不同器官上煙青蟲(chóng)的落卵量，發(fā)現(xiàn)葉片上的產(chǎn)卵比例占76.2%，而辣椒果實(shí)、莖干和花上的產(chǎn)卵百分比僅是16.8%、6.5%和0.4%。然而在煙草上，開(kāi)花期是對(duì)煙青蟲(chóng)雌蛾產(chǎn)卵引誘力最強(qiáng)的生育期[13]。田間調(diào)查表明，6月和7月煙草花器上的煙青蟲(chóng)卵所占的比例分別為88.71%和94.44%[16]。

注：ns.無(wú)顯著性差異(P>0.05)；*.0.01>P>0.05；***.P<0.001Note：ns.No significant difference(P>0.05)；*.0.01>P>0.05；***.P<0.001圖2　寄主種類(lèi)或者寄主組織類(lèi)型合并之后的經(jīng)歷效應(yīng)分析Fig.2　Experience effect after host species or part types pooled

卵期經(jīng)歷過(guò)辣椒葉片或煙草花器化學(xué)刺激的初孵幼蟲(chóng)，總是誘導(dǎo)出對(duì)辣椒果實(shí)氣味源的嗅覺(jué)偏好性，但是卵期經(jīng)歷過(guò)辣椒果實(shí)化學(xué)刺激的初孵幼蟲(chóng)卻并沒(méi)有對(duì)其嗅覺(jué)偏好性增強(qiáng)。也就是說(shuō)，卵期經(jīng)歷的效應(yīng)并不是正面的，這和此前的多數(shù)報(bào)道是相反的[17-18]。當(dāng)前僅報(bào)道過(guò)東方云杉卷葉蛾(Choristoneurafumiferana)有類(lèi)似的現(xiàn)象，雌成蟲(chóng)偏好在幼蟲(chóng)期沒(méi)有取食經(jīng)歷的寄主植物上產(chǎn)卵[19]。然而，盡管該研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷的效應(yīng)是負(fù)面的，但供試對(duì)象卻是不食不動(dòng)的卵。

該研究發(fā)現(xiàn)，卵發(fā)育期間經(jīng)歷的寄主植物組織而不是寄主植物的種類(lèi)，對(duì)初孵幼蟲(chóng)的嗅覺(jué)偏好性才有顯著的影響。尤其明顯的是，卵期經(jīng)歷過(guò)繁殖器官化學(xué)刺激的初孵幼蟲(chóng)，對(duì)繁殖器官的嗅覺(jué)偏好性非常強(qiáng)。這可以用化學(xué)遺產(chǎn)假說(shuō)來(lái)解釋?zhuān)皇腔羝战鹚辜闹鬟x擇原理，因?yàn)槁哑诓⒉粫?huì)攝入食物，來(lái)自卵發(fā)育環(huán)境的痕量化學(xué)物質(zhì)可能存在于初孵幼蟲(chóng)的血淋巴中或者在卵殼之外。后續(xù)研究需了解寄主繁殖器官中究竟是哪些活性成分誘導(dǎo)了這種嗅覺(jué)偏好性。

總之，煙青蟲(chóng)卵期經(jīng)歷過(guò)煙草花器或者辣椒葉片的化學(xué)刺激，會(huì)導(dǎo)致初孵幼蟲(chóng)嗅覺(jué)偏好性的變化，二者也正是自然雌蛾偏好產(chǎn)卵的部位。卵發(fā)育期間經(jīng)歷過(guò)繁殖器官化學(xué)刺激的煙青蟲(chóng)初孵幼蟲(chóng)對(duì)繁殖器官的嗅覺(jué)偏好性明顯增強(qiáng)。盡管煙青蟲(chóng)的卵產(chǎn)在煙草花器和辣椒葉片上，但是幼蟲(chóng)可以自行運(yùn)動(dòng)到繁殖器官上，為該害蟲(chóng)卵與幼蟲(chóng)分布的不一致性提供了一個(gè)嶄新的解釋。

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