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        荔枝蝽在荔枝上取食行為的刺探電位分析

        2019-12-20 08:39:16郭錦全陳曉波梁光紅
        武夷科學(xué) 2019年2期
        關(guān)鍵詞:荔枝樹波形圖若蟲

        郭錦全,陳曉波,梁光紅

        (1.福建農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,福建福州350007;2.福建農(nóng)林大學(xué),福建福州350002)

        荔枝蝽[Tessaratoma papillosa(Drury)]隸屬昆蟲綱半翅目(Hemiptera)蝽科(Pentatomidae),是我國(guó)南方果樹主要害蟲之一,為害荔枝和龍眼等無(wú)患子科植物。主要以成蟲、若蟲刺吸寄主嫩枝、花穗、幼果的汁液,并在刺吸的植物組織處留下孔洞,在被害植物組織形成刺點(diǎn)(Shackelet al,2005),導(dǎo)致植株壞死或落花落果(彭建立,2003)。同時(shí),其分泌的臭液觸及植株時(shí)也可導(dǎo)致嫩葉、花蕊及幼果等部位含水量的下降,從而形成灼傷甚至枯死(Hunteret al,1989),直接影響植物的光合作用以及系列生理代謝過(guò)程(王海波等,1988),有的還能傳播龍眼鬼掃帚病。因此,荔枝蝽大發(fā)生時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響荔枝產(chǎn)量甚至絕收。

        刺吸電位技術(shù)(electrical penetration graph,EPG)是目前研究刺吸性害蟲取食行為和規(guī)律的先進(jìn)技術(shù),它通過(guò)昆蟲刺控電位儀連接害蟲、活體寄主植物、土壤三者形成回路,適時(shí)記錄刺吸式口器昆蟲的口針取食動(dòng)態(tài)過(guò)程及在寄主組織中的刺探行為所引起的電信號(hào)變化特征,準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)其取食過(guò)程和時(shí)間規(guī)律(胡想順等,2006;羅晨等,2005;王學(xué)臣等,1992)。前人已對(duì)蚜蟲、粉虱、飛虱、木虱、葉蟬、綠盲蝽等害蟲的取食行為進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)刺吸性昆蟲在取食過(guò)程中產(chǎn)生的EPG波形普遍有5~8種(荊裴等,2013;趙秋劍等,2011),這些研究結(jié)果對(duì)于揭示刺吸性害蟲與寄主植物的相互關(guān)系起到了關(guān)鍵作用。但到目前為止,針對(duì)荔枝蝽的取食行為與規(guī)律知之甚少。本文首次利用EPG技術(shù)研究了荔枝蝽4齡若蟲在荔枝樹上的刺吸電位波形,初步闡述了不同波形的生物學(xué)意義,以期為深入研究荔枝蝽與寄主植物間的相互關(guān)系提供科學(xué)依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 供試?yán)ハx

        在荔枝果園采集荔枝蝽成蟲和若蟲作為供試蟲源,對(duì)其進(jìn)行室內(nèi)飼養(yǎng),溫度(28±1)℃,相對(duì)濕度60%~70%,光照周期為16∶8(L∶D),經(jīng)過(guò)1 a的室內(nèi)養(yǎng)殖,篩選出相同日齡的健康4齡若蟲備用。

        1.2 寄主品種

        供試的荔枝(Litchi chinensisSonn.)包括3個(gè)品種:妃子笑(Litchi chinensisSonn.cv.Feizixiao)、白糖罌(Litchi chinensisSonn.cv.Baitangying)和糯米糍(Litchi chinensisSonn.cv.Nuomici),2年生樹苗,苗高30~40 cm。在自然條件下,通過(guò)營(yíng)養(yǎng)缽培育于福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地內(nèi),以備試驗(yàn)所用。在培育樹苗期間需對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)男藜艉凸芾?,既保留部分頂端嫩芽又要保證荔枝樹苗的試驗(yàn)高度。

        1.3 刺吸電位波形連接和記錄

        刺吸電位儀Giga-4 DC-EPG購(gòu)自荷蘭。測(cè)試?yán)ハx電極為銅絲,銅絲的頂端用導(dǎo)電膠連接在直徑18 μm長(zhǎng)5 cm左右的金絲上??梢栽诮鹁€端部制作一個(gè)鉤狀結(jié)構(gòu),使之形成一個(gè)銀膠球,可將金線端部浸入銀膠中,抽出后讓附著的銀膠在空氣中干燥1~2 min,再將金線端部浸入銀膠,如此反復(fù)至金線端部形成一個(gè)銀膠球(湯清波等,2011)。蟲體與金屬絲連接前,將荔枝蝽4齡若蟲進(jìn)行饑餓處理48 h,再置于容器中用冰塊冷凍1.5~2 min,待其停止不動(dòng)后,迅速把連接昆蟲電極的金絲銀膠球一端蘸取適量導(dǎo)電膠,粘結(jié)于荔枝蝽的前胸背板末端,待0.5~1 min后銀膠即可凝固,再把昆蟲端電極的銅釘連接到Giga放大器探頭對(duì)應(yīng)的插槽內(nèi),恢復(fù)常溫后將連接好的荔枝蝽放于荔枝樹苗的嫩梢上,觀察其活動(dòng)與取食情況。隨后,將另一端電極(長(zhǎng)10 cm左右的銅質(zhì)棒狀金屬針)插入荔枝樹苗土壤中,并確保荔枝樹苗營(yíng)養(yǎng)缽內(nèi)的土壤正常濕度以增強(qiáng)土壤導(dǎo)電性。使用接地的法拉第籠(Jianget al,2007)(長(zhǎng)×寬×高為80 cm×60 cm×60 cm)來(lái)屏蔽噪音,確保試驗(yàn)裝置處于一個(gè)電壓比較穩(wěn)定、免除外界干擾的環(huán)境中。采用計(jì)算機(jī)及STYLET 3.7軟件(刺吸電位儀Giga-4 DC-EPG自帶)自動(dòng)采集、存儲(chǔ)并分析數(shù)據(jù)。每頭荔枝蝽只測(cè)試1次,共測(cè)試15頭4齡若蟲,每次測(cè)定6 h,重復(fù)4次。

        2 結(jié)果與分析

        荔枝蝽4齡若蟲在3種荔枝品種上取食的刺吸波形大致相似(圖1~圖3)。荔枝蝽在取食時(shí)先將口針插入植物細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞間,然后通過(guò)口針的劇烈活動(dòng)撕碎植物細(xì)胞,在破壞細(xì)胞的同時(shí)分泌唾液,將要取食的食物變成泥漿狀物質(zhì)后再進(jìn)行吸食(Labandeiraet al,1996)。

        圖1 荔枝蝽在妃子笑荔枝樹上取食的EPG波形Figure 1 EPG waveform of Tessaratoma papillosa(Drury)feeding on Litchi chinensis Sonn.cv.Feizixiao

        圖2 荔枝蝽在白糖罌荔枝樹上取食的EPG波形Figure 2 EPG waveform of Tessaratoma papillosa(Drury)feeding on Litchi chinensis Sonn.cv.Baitangying

        圖3 荔枝蝽在糯米糍荔枝樹上取食的EPG波形Figure 3 EPG waveform of Tessaratoma papillosa(Drury)feeding on Litchi chinensis Sonn.cv.Nuomici

        前人研究認(rèn)為荔枝蝽對(duì)荔枝的取食過(guò)程有5種波形:分別為NP波(非刺探波)、α波(刺探波)、β波(撕裂植物細(xì)胞波)、γ波(取食波)、δ波(取食結(jié)束波),與蚜蟲(Aphidoidea)、葉蟬(Cicadellidae)、飛虱(Delphacidae)和盲蝽(Miridae)等主要取食植物細(xì)胞中細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的昆蟲取食特征類似(何應(yīng)琴等,2015;苗進(jìn)等,2007;金亮等,2011;雒珺瑜等,2011;宋海燕等,2017)。荔枝蝽在荔枝樹上取食的EPG波形圖的生物學(xué)意義可解析為:NP波為非刺吸波,荔枝蝽停留在荔枝上,口針未插入植物組織,輸出電壓為0,波形圖呈一條直線;α波為刺探波,此時(shí)荔枝蝽口針開始插入寄主,此時(shí)輸出電壓發(fā)生較大的波動(dòng),但時(shí)間持續(xù)不長(zhǎng),接著出現(xiàn)電勢(shì)波動(dòng)較小的波,該波形圖跟假眼小綠葉蟬(Empoasca vitisG?the)在茶樹上的A波較一致;撕裂植物細(xì)胞波β波緊隨α波,荔枝蝽在撕裂植物細(xì)胞時(shí),波形圖波動(dòng)起伏較大,而后波形圖起伏趨緩,該波形圖與褐色橘蚜[Toxoptera citricida(Kirkaldy)]、棉蚜(Aphis gossypiiGlover)和繡線橘蚜(Aphis citricolaVander Goot)在椪柑(Citrus reticulataBlanco‘Ponkan’)上的取食行為B波一致;γ波為取食波,緊隨β波,γ波有出現(xiàn)2個(gè)亞波γ1和γ2,輸出電壓相對(duì)比較穩(wěn)定,特別是γ2波,其波形圖比較有規(guī)律,且持續(xù)的時(shí)間比較長(zhǎng),該波形圖跟綠盲蝽[Apolygus lucorum(Meyer-dür.)]的S1波極其一致;γ波過(guò)后是不規(guī)則的δ波,即取食結(jié)束波,其持續(xù)時(shí)間很短,該波形圖跟綠盲蝽的E波較一致,此時(shí)輸出電壓降低,表明荔枝蝽取食活動(dòng)結(jié)束。

        3 討論與結(jié)論

        生物體內(nèi)信息的傳遞可以通過(guò)細(xì)胞組織進(jìn)行傳感,這為人類研究昆蟲為害植物寄主機(jī)理提供了一個(gè)重要的途徑。刺吸式口器昆蟲在植物上所造成的危害比較多,但其口器在寄主表皮和內(nèi)部的作用關(guān)系較為復(fù)雜,取食過(guò)程和持續(xù)時(shí)間也不清楚,阻礙了人們對(duì)于刺吸式口器類昆蟲的取食過(guò)程和機(jī)制的理解,目前已發(fā)展成為昆蟲學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,EPG技術(shù)已經(jīng)成為研究刺吸式口器昆蟲對(duì)寄主植物的取食選擇性、取食部位蟲傳病毒的機(jī)制和作物的抗蟲機(jī)制等的重要手段(Maucket al,2010)。

        本研究首次發(fā)現(xiàn)荔枝蝽4齡若蟲在荔枝上取食過(guò)程共具有5種波形:分別為NP波(非刺探波)、α波(刺探波)、β波(撕裂植物細(xì)胞波)、γ波(取食波)、δ波(取食結(jié)束波),且取食不同品種荔枝的波形圖沒(méi)有明顯差別,表明該齡荔枝蝽對(duì)不同品種荔枝沒(méi)有明顯取食選擇性,對(duì)揭示荔枝蝽及其寄主荔枝之間的互作關(guān)系具有一定的意義。

        但是,本研究利用EPG僅測(cè)定了4齡若蟲的取食過(guò)程和行為,還不能完全詳細(xì)的闡明不同蟲態(tài)的取食規(guī)律以及每一個(gè)刺吸波的生物學(xué)意義,未來(lái)還需要借助其它技術(shù)(同位素示蹤、電子顯微鏡等)進(jìn)一步研究荔枝蝽取食節(jié)律,探討荔枝蝽取食現(xiàn)象與植株被害程度的關(guān)系等。

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