彭 彬，馬志龍，卡德艷·卡德爾，阿地力·沙塔爾，張元明

(1.新疆農業(yè)大學林學與園藝學院，烏魯木齊 830052；2.中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所，烏魯木齊 830011)

0 引 言

【研究意義】蘋小吉丁(AgrilusmaliMatsumura)，屬于鞘翅目(Coleoptera)，吉丁蟲科(Buprestidae)，窄吉丁屬(Agrilus)，是一種迫害性極強的蛀干類害蟲[1]。幼蟲為主要危害期，其蛀入枝條韌皮部，在枝條向陽面來回蛀害，后期進入木質部化蛹，造成被害寄主水分和營養(yǎng)物質的輸送中斷，使寄主枝條干枯，最終導致整株樹枯死[2,3]?！厩叭搜芯窟M展】目前從生理上解釋寄主與害蟲發(fā)生的報道也有很多方面研究，糖類、蛋白質是植物體內重要的有機物質[4,5]，植物體內有機物質含量變化與害蟲發(fā)育有密切關系[6,7]。如：多毛小蠹的危害程度與杏樹韌皮部中的營養(yǎng)物質含量呈顯著正相關性[8]；毛竹受剛竹毒蛾危害后糖和蛋白質的含量下降，導致剛竹毒蛾幼蟲發(fā)育歷期延長[9]；紅腹柄天牛危害寄主導致糖類物質含量減少，造成幼蟲發(fā)育受限[10]等。植物和害蟲長期協(xié)同進化，植物體內生理物質含量影響害蟲的發(fā)育?！颈狙芯壳腥朦c】近20多年來蘋小吉丁傳入天山野果林，嚴重危害新疆野蘋果(Malussieversii)，是天山野果林最具毀滅性的一種害蟲。國內諸多學者對天山野果林蘋小吉丁的發(fā)生展開了相關研究，主要集中在蘋小吉丁形態(tài)學、生物學、天敵調查、綜合防治方面等[2,11,12,13]。調查發(fā)現(xiàn),蘋小吉丁幼蟲發(fā)育到7月后，死亡率顯著上升，有關其原因及機理尚不清楚?！緮M解決的關鍵問題】研究蘋小吉丁與野蘋果枝條營養(yǎng)之間的關系，分析蘋小吉丁幼蟲發(fā)育過程中的自然死亡原因，為蘋小吉丁林間種群發(fā)生趨勢預測提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗地位于鞏留縣庫爾德寧鎮(zhèn)闊克塔勒村，分布于特克斯河上游的哈幫拜山上，E82°50′22.06"，N43°14′17.91"，海拔1 295 m，屬于溫帶大陸性較為濕潤的氣候區(qū)。全年平均氣溫7.4℃，極端最高氣溫37～39℃，極端最低氣溫-36～-38℃，無霜期150 d左右，年降水量600～800 mm[14]。野蘋果分布區(qū)在山地緩坡地帶，土壤種類主要是山地黑棕色土和黃土，其中野蘋果為主要優(yōu)勢種，單株樹高3～12 m，胸徑多為30～45 cm，林分郁閉度為0.3～0.5，樹齡結構為衰弱型[15]。其他野生果樹伴生主要有：野杏(Armeniacavulgaris)、野歐洲李(Prunusdomestica)、野櫻桃李(Prunussogdiana)、野山碴(Crataegussongorica)、沙棘(Hippophaerhamnoides)等等[16,17]。林下地表植被多以天蘭苜蓿(Medicagolupulina)、苦苣菜(Sonchusoleraceus)、鞏留風鈴草(Campanulafedtschenkoana)、藍薊(Echiumvulgare)等等為優(yōu)勢種[18]。該地區(qū)蘋小吉丁危害嚴重，野蘋果受害率超過80%。

101型烘干箱(上海精宏實驗設備有限公司)、AK400B中藥粉碎機(北京光明有限責任公司)、WT電子天平(上海民橋精密科學有限責任公司)、HH-W420水浴鍋(江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠)、721G-100分光光度計(上海菁華科技儀器有限公司)、TGL-16B離心機(上海菁華科技儀器有限公司)等。

蒽酮、濃硫酸、蔗糖、乙醇、葡萄糖、淀粉、氫氧化鈉、酒石酸胛鈉、亞硫酸鈉購置(國藥集團化學試劑有限公司)，乙酸乙酯購置(天津市致遠化學試劑有限公司)，3,5-二硝基水楊酸、高氯酸、牛血清蛋白購置(北京經日今典科技有限公司)，磷酸購置(天津市大茂化學試劑廠)，考馬斯亮藍G-250購置(Amresco公司)。

1.2 方 法

1.2.1 調查蘋小吉丁幼蟲不同時間段的死亡率

試驗地內選取具有代表性的樣地，長寬為500 m×500 m。6月下旬至8月下旬，每周調查一次，在調查樣地內隨機選取50株野蘋果作為樣株，每株在3～4 m高度、不同方向(東、南、西、北)分別選取一根約1.5 m標準枝。用嫁接刀剖開枝條危害部位樹皮、木質部，首先觀測幼蟲健康狀況，調查幼蟲在枝條韌皮部及木質部的死亡比例，并記錄；然后用放大鏡鑒別幼蟲死亡原因[13]，幼蟲死亡原因主要是被寄生蜂寄生死亡(主要是被烏黑刻柄繭蜂(Atanycolusdenigrator)和蘋果小吉丁刻柄繭蜂(Atanycolussp.)寄生)和自然死亡(癥狀是蟲體體軟、干癟、顏色暗淡、無光澤)。

1.2.2 受害和健康枝條的處理

調查的枝條危害部位(粗細約3 cm)和同樣規(guī)格的未受危害枝條鋸下來，分解為樹皮、木質部，截取5 cm放入保鮮袋帶回實驗室。首先把采集到的樣品放入101型烘干箱烘至恒重(韌皮部用60～80℃烘6 h，木質部用80～95℃烘24 h)，然后用AK400B中藥粉碎機粉碎、過篩，最后用四分法取得適量分析樣品，貯存在干燥器中備用。幼蟲不同危害期危害枝條(木質部和韌皮部)每種樣品測定5個重復，健康部位同理。

1.2.3 營養(yǎng)成分測定

可溶性糖和淀粉含量采用蒽酮法測定[19]；還原性糖含量采用3,5-二硝基水楊酸法測定[20]；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定[21]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所采集的數(shù)據(jù)運用Microsoft Excel 2016和SPSS 20.0 軟件進行方差分析和回歸分析。

2 結果與分析

2.1 幼蟲在枝條不同部位死亡率

2.1.1 韌皮部中幼蟲死亡率

研究表明,2017年6月下旬枝條韌皮部幼蟲的自然死亡率為3.30%，從6月下旬至7月底逐漸上升到11.42%，進入8月后上升趨勢開始加快，最高達到45.43%。2018年6月下旬幼蟲在韌皮部的自然死亡率為5.82%，進入7月后上升趨勢更為明顯最高達到54.50%，8月下旬更是達到65.44%。2018年幼蟲自然死亡率趨勢與2017年自然死亡率大致相同，均為逐漸上升的趨勢，只是2018年的自然死亡率高于2017年。

2017年6月下旬枝條韌皮部的幼蟲被寄生率為4.51%，進入7月份后，寄生率上升到42.72%后趨于平穩(wěn)，始終保持在40%左右，而2018年幼蟲被寄生峰寄生率趨勢與2017年基本一致。

2017年6月下旬枝條韌皮部幼蟲總死亡率為7.80%，到7月初總死亡率上升明顯加快，直至7月中旬總死亡率為50.14%，進入8月份幼蟲總死亡率一直保持在70%以上，8月下旬幼蟲總死亡率更是接近90%。2018年6月下旬至8月下旬幼蟲總死亡率趨勢大致和2017年相同，都是在7月中旬達到第一個幼蟲死亡高峰期，只是2018年總死亡率稍高。 每年6月下旬至8月下旬是韌皮部幼蟲大量死亡的時期。圖1

圖1 2017年至2018年幼蟲在枝條韌皮部死亡趨勢

Fig.1 Trend of larvae dying in phloem of branches from 2017 to 2018

2.1.2 木質部中幼蟲死亡率

研究表明,2017年6月下旬幼蟲在枝條木質部自然死亡率0.32%，7月初自然死亡率上升明顯加快，7月中旬自然死亡率達到5.38%，之后開始急劇下降，到8月中旬下降為0.00%。2018年自然死亡率趨勢與2017年大致相同，只是2018年自然死亡率高于2017年，以7中旬自然死亡率來看，2018年自然死亡率是2017年的1.6倍。

幼蟲在枝條木質部被寄生蜂寄生率與自然死亡率大致趨勢一致，只是2017年被寄生率高于2017年自然死亡率，2018年寄生率低于2018年自然死亡率，導致兩年幼蟲死亡誘因稍有差異。

2017年6月下旬幼蟲總死亡率為2.00%，到7月中旬總死亡率高達14%，之后又逐漸下降，到8月中旬后死亡率為0.00%。2018年幼蟲在木質部死亡動態(tài)和2017年的死亡動態(tài)基本一致，只是在死亡高峰期和總死亡率上稍有不同，2018年幼蟲死亡高峰期要比2017年晚，總死亡率也比2017年低。2017年和2018年6月下旬至8月下旬幼蟲在木質部總死亡率均是先上升后下降的過程。進入7月后幼蟲在韌皮部總死亡率顯著上升最高達到70%，這可能導致很多幼蟲無法鉆入木質部就死亡；還有一方面可能是7月之前鉆入木質部的幼蟲多化為蛹，蛹羽化為成蟲，致使這一時期木質部幼蟲減少，幼蟲死亡率逐漸降為0.00%。

蘋小吉丁幼蟲在枝條木質部被寄生率要遠遠低于其在韌皮部，2017年木質部幼蟲被寄生率最高為14.36%，而同時期韌皮部幼蟲被寄生蜂寄生率為42.72%，兩者相差3倍，2018年亦是如此。可能是寄生蜂根據(jù)繁衍需要，將卵多產于枝條韌皮部幼蟲。圖1，圖2

圖2 2017年至2018年幼蟲在枝條木質部死亡趨勢

Fig.2 Trendency of larvae dying in branch xylem from 2017 to 2018

2.2 蘋小吉丁幼蟲發(fā)生期受害野蘋果枝條韌皮部和木質部主要營養(yǎng)成分變化

2.2.1 蘋小吉丁幼蟲發(fā)生為害期受害野蘋果枝條韌皮部主要營養(yǎng)成分

研究表明,不同時期幼蟲危害部位韌皮部的可溶性糖、還原性糖、淀粉、可溶性蛋白含量都要比對照低，可見受害部位韌皮部營養(yǎng)成分的下降可能與幼蟲危害有關。經方差分析，幼蟲不同危害時間段受害韌皮部除淀粉含量差異性不顯著(P>0.05)，其他可溶性糖、還原性糖、可溶性蛋白含量均存在差異性顯著(P<0.05)。從時序變化來看，受害部位韌皮部的可溶性糖、還原性糖、淀粉、可溶性蛋白含量分別從6月下旬的38.68、18.37、9.47、19.57 mg/g下降到8月下旬的17.5、12.15、8.72、16.60 mg/g。這幾種營養(yǎng)成分含量均出現(xiàn)不同程度的下降，分別下降了21.18、0.75、6.22、2.97 mg/g，其中可溶性糖、還原性糖、可溶性蛋白含量變化最為明顯。幼蟲發(fā)育與野蘋果枝條韌皮部可溶性糖、還原性糖、可溶性蛋白含量的關系密切。圖3

2.2.2 蘋小吉丁幼蟲發(fā)生為害期受害野蘋果枝條木質部主要營養(yǎng)成分

研究表明,不同時期幼蟲危害部位木質部可溶性糖、還原性糖、淀粉、可溶性蛋白含量都要比對照高，可見受害部位木質部營養(yǎng)成分的上升可能與幼蟲危害有關。經方差分析，幼蟲不同危害時間段受害木質部除淀粉含量差異性不顯著(P>0.05)，其他可溶性糖、還原性糖、可溶性蛋白含量均存在差異性顯著(P<0.05)。從時序變化來看，受害部位木質部可溶性糖、還原性糖、淀粉、可溶性蛋白含量分別從6月下旬的12.13、3.91、3.73、12.2 mg/g上升到8月下旬的19.26、14.10、4.20、17.50 mg/g。這幾種營養(yǎng)成分含量均出現(xiàn)不同程度的上升，分別上升了7.13、10.19、0.47、5.30 mg/g。其中可溶性糖、還原性糖、可溶性蛋白含量上升最為明顯。幼蟲發(fā)育與野蘋果枝條木質部可溶性糖、還原性糖、可溶性蛋白含量的關系密切。圖4

圖3 健康及受害韌皮部營養(yǎng)成分含量變化

Fig 3 change trend of nutrient contents in healthy and affected phloem

圖4 健康及受害木質部營養(yǎng)成分含量變化

Fig 4 change trend of nutrient contents in healthy and damaged xylem

2.3 幼蟲自然死亡率與受害枝條主要營養(yǎng)成分含量變化的相關性

研究表明,幼蟲自然死亡率與韌皮部可溶性糖、還原性糖、淀粉、可溶性蛋白含量回歸方程分別是y=-0.308 5x+40.887(P=0.000 06<0.05)、y=-0.098 6x+19.332(P=0.000 10<0.05)、y=-0.018 3x+9.682(P=0.004 00<0.05)、y=-0.049 0x+20.149(P=0.000 07<0.05)，相關系數(shù)R2分別為是0.916 0、0.895 6、0.707 0、0.905 3，說明幼蟲自然死亡率與枝條韌皮部可溶性糖、還原性糖、淀粉、可溶性蛋白含量呈負相關，且差異性顯著(P<0.05)。根據(jù)相關系數(shù)R2大小判斷，幼蟲自然死亡率與枝干韌皮部營養(yǎng)成分的相關性依次為可溶性糖、可溶性蛋白、還原性糖、淀粉?？梢?，枝干韌皮部可溶性糖、還原性糖、可溶性蛋白、淀粉含量下降與幼蟲自然死亡率有關，尤其是與枝條韌皮部可溶性糖、可溶性蛋白、還原性糖含量更為密切。表3

木質部可溶性糖、還原性糖、淀粉、可溶性蛋白的回歸方程分別是y=0.109 4x+11.112(P=0.000 20<0.05)、y=0.158 0+2.597(P=0.000 30<0.05)、y=0.010 1x+3.682(P=0.007 40<0.05)、y=0.083 0x+11.430(P=0.001 00<0.05)，相關系數(shù)R2分別為是0.880 6、0.863 4、0.664 2、0.831 2，幼蟲自然死亡率與枝條木質部可溶性糖、還原性糖、淀粉、可溶性蛋白呈正相關，且差異性顯著(P<0.05)。根據(jù)相關系數(shù)R2大小判斷，幼蟲自然死亡率與枝條木質部營養(yǎng)成分的相關性依次為可溶性糖、還原性糖、可溶性蛋白、淀粉。枝條木質部可溶性糖、還原性糖、淀粉、可溶性蛋白含量上升與幼蟲自然死亡率有關，尤其是與枝條木質部可溶性糖、還原性糖、可溶性蛋白含量更為密切。表1

表1 幼蟲自然死亡率與受害枝條主要營養(yǎng)成分含量變化相關性

Table 1 Correlation analysis between the natural mortality of larvae and the content of main nutrients in affected branches

部位Part營養(yǎng)物質nutrients回歸方程TheregressionequationR2F值P韌皮部phloem可溶性糖Solublesugary=-0.3085x+40.8870.913673.9850.00006還原性糖Thereducingsugary=-0.0986x+19.3320.895660.2490.00010淀粉starchy=-0.0183x+9.6820.707216.9600.00400可溶性蛋白Solubleproteiny=-0.0490x+20.1490.905366.9270.00007木質部xylem可溶性糖Solublesugary=0.1094x+11.1120.880651.6270.00020還原性糖Thereducingsugary=0.1580x+2.5970.863444.2550.00030淀粉starchy=0.0101x+3.6820.664213.8440.00740可溶性蛋白Solubleproteiny=0.0830x+11.4300.831234.4620.00100

3 討 論

糖和蛋白質是維持昆蟲生命活動必要的兩種營養(yǎng)物質，可為昆蟲提供能量，促進昆蟲生長發(fā)育和生殖代謝[22]。研究表明，蘋小吉丁幼蟲在枝條韌皮部6月下旬至8月下旬自然死亡率上升，是由于枝干韌皮部可溶性糖、還原性糖、可溶性蛋白含量下降導致的。這與周索等研究結果一致，思茅松毛蟲幼蟲死亡率與馬尾松針葉可溶性糖、蛋白質、還原性糖含量呈負相關[23]。枝條韌皮部可溶性糖、還原性糖、可溶性蛋白在蘋小吉丁幼蟲生長發(fā)育階段起著至關重要的作用。

研究表明，隨著蘋小吉丁幼蟲危害時間越長，受害韌皮部可溶性糖、還原性糖、淀粉、可溶性蛋白含量下降越明顯，幼蟲死亡率就越高。徐偉得出當植物受害蟲侵害后，植物往往通過調控自身營養(yǎng)物質比例，使之不利于昆蟲生長、發(fā)育和繁殖[29]。這與研究得出結果一致，營養(yǎng)物質作為合成防御物質的基礎物質，寄主在遭受蟲害后，通過對代謝過程進行重新調整，減少營養(yǎng)物質含量，阻礙昆蟲取食[24]?？梢?，野蘋果枝條韌皮部就是通過降低可溶性糖、還原性糖、淀粉、可溶性蛋白含量，造成韌皮部幼蟲無法正常發(fā)育，導致幼蟲衰弱，對外在不利因素抵抗力弱，最終死亡。

研究發(fā)現(xiàn)，寄生蜂對蘋小吉丁幼蟲的寄生率從6下中旬4.51%上升到7月中旬的42.72%。據(jù)報道，植物依靠某種信息化合物作用于害蟲的天敵，通過天敵來控制害蟲的危害，從而達到間接地加強植物自身的防御功能[25,26]。隨著蘋小吉丁幼蟲對枝條危害的加重，野蘋果受害部位的枝條是否釋放某種信息化合物吸引更多天敵，從而天敵的寄生率上升需待進一步研究。

據(jù)報道，氨基酸[27]、營養(yǎng)元素[28]、酚類、醇類、黃酮類化學物質也影響昆蟲的發(fā)育、行為、甚至取食。僅研究了野蘋果枝干韌皮部的糖類和蛋白質對蘋小吉丁幼蟲發(fā)育的影響，而更多的影響成分需要進一步研究。

4 結 論

連續(xù)2年野外林間定點定時調查，蘋小吉丁幼蟲發(fā)生期，受害枝條韌皮部或木質部幼蟲自然死亡率與其主要營養(yǎng)成分含量具有顯著的相關性；野蘋果受害部位枝條韌皮部的可溶性糖、還原性糖、可溶性蛋白含量下降是影響幼蟲正常發(fā)育的主要因素，致使6月下旬至8月下旬幼蟲難以蛀入木質部而大量死亡,可作為蘋小吉丁林間種群數(shù)量變動的重要參數(shù)。