陳 卓，魯玉杰，盧少華，王爭(zhēng)艷，張 蒙，陳慧彬，李昕宇，史月星，張新雪

河南工業(yè)大學(xué) 糧油食品學(xué)院, 河南糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心,糧食儲(chǔ)藏安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 鄭州 450001

嗜蟲(chóng)書(shū)虱Liposcelisentomophila(Enderlein)隸屬于嚙蟲(chóng)目Psocoptera、書(shū)虱科Liposcelididae、書(shū)虱屬Liposcelis，是一種世界范圍內(nèi)廣泛分布的重要儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)，其食性廣泛，可取食谷物、面粉、干果等[1-2]。當(dāng)嗜蟲(chóng)書(shū)虱在糧堆中發(fā)生時(shí)，3月內(nèi)可導(dǎo)致小麥質(zhì)量損失8.5%，并能降低種子發(fā)芽率，引起糧食霉變，嚴(yán)重危害糧食安全[3]。此外，嗜蟲(chóng)書(shū)虱可攜帶、傳播病菌，引起人體皮膚產(chǎn)生過(guò)敏反應(yīng)，威脅人類(lèi)健康[4]。目前常見(jiàn)的儲(chǔ)糧害蟲(chóng)防治技術(shù)有磷化氫熏蒸、充氮?dú)庹{(diào)、低溫防治等，其中低溫防治技術(shù)具有綠色無(wú)殘留、保持糧食品質(zhì)、對(duì)倉(cāng)房氣密性要求較低等特點(diǎn)，在我國(guó)有著廣泛的應(yīng)用[5-6]。然而在冬季糧堆中部10 ℃左右時(shí)，嗜蟲(chóng)書(shū)虱依然可以存活，目前其已成為低溫儲(chǔ)糧中的優(yōu)勢(shì)害蟲(chóng)種群[7-9]。同時(shí)嗜蟲(chóng)書(shū)虱喜好溫暖潮濕的環(huán)境，在我國(guó)高溫高濕的南方地區(qū)，嗜蟲(chóng)書(shū)虱也常常大量發(fā)生[10]。這說(shuō)明嗜蟲(chóng)書(shū)虱對(duì)高溫和低溫均有較好的適應(yīng)性。王進(jìn)軍等[11]研究發(fā)現(xiàn)嗜蟲(chóng)書(shū)虱的世代發(fā)育起點(diǎn)溫度為15.16 ℃，在20～35 ℃有較高世代存活率和產(chǎn)卵量。Aminatou等[12]發(fā)現(xiàn)小眼書(shū)虱Liposcelispearmani(Pearman)在37.5 ℃的環(huán)境中無(wú)法存活，在32.5 ℃、RH75%環(huán)境中有最高的種群增長(zhǎng)率。Arthur等[13]研究了極限低溫處理對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱卵、若蟲(chóng)、成蟲(chóng)存活的影響，發(fā)現(xiàn)-18 ℃處理2 h便可殺死嗜蟲(chóng)書(shū)虱的所有蟲(chóng)態(tài)。但關(guān)于嗜蟲(chóng)書(shū)虱對(duì)溫度適應(yīng)性的具體范圍以及各種溫度條件下生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖的情況沒(méi)有系統(tǒng)的研究和相關(guān)報(bào)道。為探討嗜蟲(chóng)書(shū)虱對(duì)溫度的適應(yīng)性，作者參考了《糧油儲(chǔ)藏技術(shù)規(guī)范》[14]，設(shè)置低溫和高溫殺蟲(chóng)的溫度范圍，研究了溫度對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖能力的影響，旨在為詮釋嗜蟲(chóng)書(shū)虱抗溫度脅迫機(jī)制提供理論依據(jù)，為更好地防治嗜蟲(chóng)書(shū)虱提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 供試蟲(chóng)源

嗜蟲(chóng)書(shū)虱采集于廣東中山儲(chǔ)備糧管理有限公司儲(chǔ)備稻谷的倉(cāng)庫(kù)，已在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)40余代。培養(yǎng)條件為(28.0±0.5)℃、RH(75±5)%、24 h光照培養(yǎng)，飼料為全麥細(xì)粉、脫脂奶粉、酵母，按照質(zhì)量比10∶1∶1混合制得。

1.2 不同溫度脅迫處理后嗜蟲(chóng)書(shū)虱成蟲(chóng)死亡率的測(cè)定

選取30頭嗜蟲(chóng)書(shū)虱3日齡成蟲(chóng)于含有培養(yǎng)飼料的塑料培養(yǎng)皿(Φ35 mm)中，在含有飽和食鹽水的干燥器中進(jìn)行培養(yǎng)，以保證培養(yǎng)的環(huán)境濕度。將干燥器分別放置在低溫和高溫的生化培養(yǎng)箱(BSP-100，上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司)中進(jìn)行脅迫處理。其中低溫脅迫溫度設(shè)置為20.0、17.0、14.0、11.0、8.0、5.0 ℃，處理3～21 d。高溫脅迫溫度設(shè)置為35.0、37.5、40.0、42.5、45.0、47.5 ℃，處理40～200 min。脅迫處理結(jié)束后檢查嗜蟲(chóng)書(shū)虱的死亡情況。以28.0 ℃中培養(yǎng)相同時(shí)間的嗜蟲(chóng)書(shū)虱作為對(duì)照，用來(lái)校正死亡率。判定嗜蟲(chóng)書(shū)虱死亡的標(biāo)準(zhǔn)：將其放置在28.0 ℃生化培養(yǎng)箱內(nèi)恢復(fù)120 min后，使用毛筆輕輕觸碰蟲(chóng)體，試蟲(chóng)觸角和足均不動(dòng)。每個(gè)處理重復(fù)5次，培養(yǎng)箱溫度誤差為0.5 ℃。

1.3 溫度脅迫處理嗜蟲(chóng)書(shū)虱卵和若蟲(chóng)

分別選取30頭1日齡嗜蟲(chóng)書(shū)虱若蟲(chóng)、24 h內(nèi)產(chǎn)的卵于含有新鮮培養(yǎng)飼料的塑料培養(yǎng)皿(Φ35 mm)中，將其放置含有飽和食鹽水的干燥器中進(jìn)行培養(yǎng)，以保證培養(yǎng)的環(huán)境濕度。低溫脅迫處理是將干燥器分別放置在溫度為20.0、17.0、14.0、11.0、8.0、5.0 ℃的生化培養(yǎng)箱中，處理3 d。高溫脅迫處理是放置在35.0、37.5、40.0、42.5、45.0 ℃的生化培養(yǎng)箱中，處理120 min。脅迫處理后將其置于含有新鮮嗜蟲(chóng)書(shū)虱培養(yǎng)飼料的塑料培養(yǎng)皿中，在28.0 ℃的生化培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。每個(gè)處理重復(fù)5次，28.0 ℃中培養(yǎng)相同時(shí)間的作為對(duì)照。每天定時(shí)使用體式顯微鏡觀察嗜蟲(chóng)書(shū)虱卵和若蟲(chóng)的發(fā)育情況，統(tǒng)計(jì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱卵的孵化率和發(fā)育歷期，以及若蟲(chóng)存活率和發(fā)育歷期。生化培養(yǎng)箱溫度誤差為0.5 ℃。

1.4 溫度脅迫處理嗜蟲(chóng)書(shū)虱成蟲(chóng)

選取1日齡的嗜蟲(chóng)書(shū)虱雌雄成蟲(chóng)1對(duì)，放置于含有培養(yǎng)飼料的塑料培養(yǎng)皿中，脅迫處理所設(shè)置的溫度、時(shí)間與對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱若蟲(chóng)和卵的處理?xiàng)l件相同。脅迫處理后隨機(jī)選取健康成活的嗜蟲(chóng)書(shū)虱，置于含有培養(yǎng)飼料的塑料培養(yǎng)皿中，在28.0 ℃的生化培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。每10對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱為一個(gè)處理，28.0 ℃下培養(yǎng)相同時(shí)間的作為對(duì)照。每天定時(shí)觀察嗜蟲(chóng)書(shū)虱成蟲(chóng)的發(fā)育繁殖情況，統(tǒng)計(jì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱成蟲(chóng)的產(chǎn)卵前期、平均產(chǎn)卵量以及F1代孵化率。生化培養(yǎng)箱溫度誤差為0.5 ℃。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 20.0對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用Duncan’s法檢測(cè)數(shù)據(jù)間差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度脅迫對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱成蟲(chóng)死亡率的影響

嗜蟲(chóng)書(shū)虱成蟲(chóng)在低溫脅迫下的死亡率隨脅迫溫度的降低而增加，隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而增加(表1)。與對(duì)照組(CK)相比，低溫20.0 ℃處理21 d、17.0 ℃處理12 d對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱的死亡率影響均不顯著。當(dāng)溫度≤14.0 ℃時(shí)，嗜蟲(chóng)書(shū)虱死亡率顯著增加，且不同溫度間存在顯著差異，由此可以說(shuō)明當(dāng)溫度≤14.0 ℃時(shí)，進(jìn)一步的降溫處理會(huì)對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱死亡率產(chǎn)生顯著影響。另外低于14.0 ℃處理3～6 d時(shí)，處理時(shí)間對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱死亡率影響顯著，而當(dāng)11.0 ℃處理時(shí)間超過(guò)6 d后，嗜蟲(chóng)書(shū)虱死亡率不再隨時(shí)間急劇增加。

表1 長(zhǎng)時(shí)低溫脅迫處理對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱成蟲(chóng)的死亡率影響Table 1 Effects of low temperature and long time treatment on the mortality of adults of L. entomophila %

嗜蟲(chóng)書(shū)虱成蟲(chóng)在高溫脅迫下的死亡率隨脅迫溫度的升高而增加，隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而增加(表2)。與對(duì)照相比，35.0 ℃和37.5 ℃處理120 min對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱的死亡率影響均不顯著，當(dāng)處理溫度≥40.0 ℃時(shí)，嗜蟲(chóng)書(shū)虱死亡率顯著增加，且不同溫度處理嗜蟲(chóng)書(shū)虱死亡率均存在顯著差異。47.5 ℃處理時(shí)間≥160 min時(shí)，嗜蟲(chóng)書(shū)虱成蟲(chóng)將不再存活。這說(shuō)明了短時(shí)高溫(高于40.0 ℃)處理可以有效防治嗜蟲(chóng)書(shū)虱。

表2 短時(shí)高溫脅迫處理對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱成蟲(chóng)死亡率的影響Table 2 Effect of short time and high temperature treatment on the mortality of the adult of L. entomophila %

2.2 不同溫度處理對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱生長(zhǎng)發(fā)育和存活率的影響

低溫脅迫下，嗜蟲(chóng)書(shū)虱孵化率、若蟲(chóng)存活率均隨脅迫溫度的降低而降低(表3)。與對(duì)照相比，20.0、17.0 ℃處理后，嗜蟲(chóng)書(shū)虱的孵化率、卵期、若蟲(chóng)存活率以及若蟲(chóng)期差異均不顯著。14.0 ℃及以下的低溫處理對(duì)卵和若蟲(chóng)的發(fā)育和存活影響顯著。說(shuō)明低溫處理時(shí)，只有當(dāng)溫度降至14.0 ℃以下，才會(huì)對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱存活、發(fā)育產(chǎn)生顯著影響。5.0 ℃處理3 d可使嗜蟲(chóng)書(shū)虱的卵期、若蟲(chóng)期顯著延長(zhǎng)，其中若蟲(chóng)期平均延長(zhǎng)4.87 d。當(dāng)處理溫度≤11.0 ℃時(shí)，嗜蟲(chóng)書(shū)虱若蟲(chóng)存活率低于卵的孵化率，這說(shuō)明低溫脅迫下，嗜蟲(chóng)書(shū)虱卵比若蟲(chóng)具有更強(qiáng)的耐受性。

表3 不同低溫脅迫處理后嗜蟲(chóng)書(shū)虱的發(fā)育歷期及存活率Table 3 Development duration and survival rate of L. entomophila after different low temperature treatments

高溫脅迫下，嗜蟲(chóng)書(shū)虱的孵化率、若蟲(chóng)存活率隨著溫度的升高而降低，卵期、若蟲(chóng)期隨脅迫溫度的升高而延長(zhǎng)(表4)。與空白對(duì)照相比，35.0 ℃處理對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱孵化率、卵期和若蟲(chóng)存活率、若蟲(chóng)發(fā)育歷期影響均不顯著。40.0 ℃以上的高溫處理對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱卵和若蟲(chóng)的存活均有顯著影響。45.0 ℃處理120 min后卵的孵化率為51.11%，卵對(duì)高溫脅迫也有較強(qiáng)的耐受能力。

表4 不同高溫脅迫處理后嗜蟲(chóng)書(shū)虱的發(fā)育歷期及存活率Table 4 Development duration and survival rate of L. entomophila after different high temperature treatments

2.3 不同溫度處理對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱繁殖的影響

由圖1可知，與對(duì)照組相比，14.0 ℃及以下的低溫處理對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱產(chǎn)卵前期有顯著影響。除了5.0 ℃處理對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱平均產(chǎn)卵量有顯著影響外,其他低溫處理均沒(méi)有顯著差異。同時(shí)低溫處理對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱F1代孵化率影響不顯著。說(shuō)明低溫脅迫對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱繁殖能力的影響并不顯著，嗜蟲(chóng)書(shū)虱對(duì)低溫有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

由圖2可知，高溫45.0 ℃處理對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱產(chǎn)卵前期有顯著影響，其他溫度處理均無(wú)顯著影響。高溫處理對(duì)平均產(chǎn)卵量、F1代孵化率均沒(méi)有顯著影響。說(shuō)明了短時(shí)高溫脅迫可以延長(zhǎng)其卵的發(fā)育歷期，但對(duì)繁殖率沒(méi)有顯著影響。

注：(a)為產(chǎn)卵前期,(b)為平均產(chǎn)卵量,(c)為F1代孵化率，不同的小寫(xiě)字母表示數(shù)據(jù)間差異顯著(P<0.05)。圖2同。圖1 不同低溫脅迫處理后嗜蟲(chóng)書(shū)虱成蟲(chóng)的產(chǎn)卵前期、平均產(chǎn)卵量及F1代孵化率Fig.1 Preoviposition duration, egg laying amount and F1 hatchability of adults of L. entomophila after different low temperature treatments

圖2 不同高溫脅迫處理后嗜蟲(chóng)書(shū)虱成蟲(chóng)的產(chǎn)卵前期、平均產(chǎn)卵量及F1代孵化率Fig.2 Preoviposition duration, egg amount and F1 hatching rate of adults of L. entomophila after different high temperature treatments

3 討論

研究了不同溫度、不同處理時(shí)間對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱成蟲(chóng)死亡率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低于14.0 ℃處理3～6 d時(shí)嗜蟲(chóng)書(shū)虱死亡率顯著增加，低溫5.0 ℃處理3 d可造成35.55%的嗜蟲(chóng)書(shū)虱死亡。而當(dāng)處理時(shí)間超過(guò)6 d時(shí)，嗜蟲(chóng)書(shū)虱死亡率不再隨處理時(shí)間延長(zhǎng)大幅度增加，低溫5.0 ℃處理21 d時(shí)，仍有少量嗜蟲(chóng)書(shū)虱存活?；豇Q飛等[15]發(fā)現(xiàn)低溫5 ℃處理赤擬谷盜Triboliumcastaneum(Herbst)、米象Sitophilusoryzae(Linnaeus) 4 d時(shí)，其死亡率分別為24.26%、18.59%，而處理16 d時(shí)，赤擬谷盜和米象已全部死亡。這說(shuō)明低溫處理過(guò)程中，短期內(nèi)嗜蟲(chóng)書(shū)虱會(huì)有部分死亡，但隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，嗜蟲(chóng)書(shū)虱會(huì)對(duì)低溫產(chǎn)生明顯的適應(yīng)性，且其低溫適應(yīng)能力優(yōu)于其他儲(chǔ)糧害蟲(chóng)。我國(guó)目前低溫儲(chǔ)糧技術(shù)是將糧溫降低20 ℃以下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)低溫儲(chǔ)糧，15 ℃以下實(shí)現(xiàn)低溫儲(chǔ)糧[16]。研究表明10～20 ℃的低溫處理并不能在有限時(shí)間內(nèi)殺死全部嗜蟲(chóng)書(shū)虱，在現(xiàn)有準(zhǔn)低溫儲(chǔ)糧環(huán)境下嗜蟲(chóng)書(shū)虱依然能夠存活，長(zhǎng)時(shí)間的準(zhǔn)低溫處理有可能會(huì)造成后續(xù)嗜蟲(chóng)書(shū)虱的爆發(fā)成災(zāi)。另外結(jié)合低溫對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱卵和若蟲(chóng)的發(fā)育和存活的影響，發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)脅迫處理溫度為5～14 ℃時(shí)，嗜蟲(chóng)書(shū)虱卵和若蟲(chóng)的發(fā)育歷期、存活率會(huì)發(fā)生顯著變化，由此可以推測(cè)在短時(shí)間內(nèi)有效防治嗜蟲(chóng)書(shū)虱需將環(huán)境溫度降至14 ℃以下，且進(jìn)一步的降溫處理可以取得更好的防治效果。

低溫處理后嗜蟲(chóng)書(shū)虱仍有較高的孵化率，說(shuō)明其對(duì)低溫有較強(qiáng)的耐受能力。Arthur等[13]研究了嗜蟲(chóng)書(shū)虱在-18 ℃下的存活率，發(fā)現(xiàn)卵是最耐受低溫的發(fā)育階段。另外關(guān)于低劑量磷化氫、氣調(diào)低氧處理對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱生長(zhǎng)發(fā)育的研究發(fā)現(xiàn)，嗜蟲(chóng)書(shū)虱卵也是耐受磷化氫、低氧處理最強(qiáng)的蟲(chóng)態(tài)[17-19]?！叭?低溫、低氧、低劑量)”儲(chǔ)糧過(guò)程中，嗜蟲(chóng)書(shū)虱往往會(huì)在短期內(nèi)再度爆發(fā)，這可能與嗜蟲(chóng)書(shū)虱卵能夠在脅迫處理后繼續(xù)存活有一定關(guān)系。低溫脅迫處理顯著延長(zhǎng)了嗜蟲(chóng)書(shū)虱若蟲(chóng)期，且當(dāng)處理溫度為5～11 ℃時(shí)，若蟲(chóng)存活率低于卵的孵化率，結(jié)合關(guān)于持續(xù)低溫處理下嗜蟲(chóng)書(shū)虱發(fā)育繁殖的研究結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)若蟲(chóng)對(duì)低溫環(huán)境的耐受能力較差[11, 20]。

王亮[21]研究了熱處理對(duì)赤擬谷盜T.castaneum、谷蠹Rhizoperthadominica(Fbricius)、四紋豆象Callosobruchusmaculatus(Fbricius)、綠豆象Callosobruchuschinensis(Linnaeus)的致死作用，結(jié)果表明高溫46 ℃處理90 min后，這4種儲(chǔ)糧害蟲(chóng)的死亡率分別為7.7%、4.7%、6.7%、11.3%，而本研究45.0 ℃處理80 min后，嗜蟲(chóng)書(shū)虱的死亡率達(dá)到了33.33%，這表明4種鞘翅目昆蟲(chóng)比嗜蟲(chóng)書(shū)虱有更強(qiáng)的高溫耐受能力。Beckett等[22]研究發(fā)現(xiàn)47 ℃處理下嗜卷書(shū)虱Liposcelisbostrychophila(Badonnel)、無(wú)色書(shū)虱Liposcelisdecolor(Pearman) 成蟲(chóng)的99%致死時(shí)間分別為90、173 min。Guedes等[23]發(fā)現(xiàn)47 ℃處理下嗜蟲(chóng)書(shū)虱成蟲(chóng)的95%致死時(shí)間為120 min，這與本文研究結(jié)果基本一致。當(dāng)高溫處理溫度超過(guò)40.0 ℃時(shí)，處理溫度和處理時(shí)間均對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱的存活有著顯著影響，說(shuō)明高溫處理中無(wú)論是延長(zhǎng)處理時(shí)間還是升高處理溫度均能取得很好的殺蟲(chóng)效果。另外，與低溫脅迫處理相同的是，相同高溫脅迫處理后嗜蟲(chóng)書(shū)虱卵依然有著比若蟲(chóng)高的存活率，說(shuō)明其對(duì)高溫有較強(qiáng)的耐受力。不同溫度脅迫處理后嗜蟲(chóng)書(shū)虱繁殖情況結(jié)果表明，低溫8.0～20.0 ℃處理3 d、高溫35.0～45.0 ℃處理120 min并未對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱平均產(chǎn)卵量、F1代孵化率產(chǎn)生顯著影響，由此可得出這些溫度處理對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱的繁殖能力無(wú)顯著性影響。

溫度脅迫處理對(duì)昆蟲(chóng)的存活、發(fā)育和繁殖的影響十分復(fù)雜，其涉及到處理溫度、時(shí)間等多個(gè)變量，不同蟲(chóng)態(tài)對(duì)溫度脅迫也有不同的響應(yīng)。本文研究了溫度脅迫處理對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱發(fā)育和繁殖的影響，探明了不同溫度脅迫下嗜蟲(chóng)書(shū)虱發(fā)育歷期、存活率、平均產(chǎn)卵量的變化。溫度處理過(guò)程中昆蟲(chóng)會(huì)對(duì)溫度脅迫產(chǎn)生適應(yīng)性且其適應(yīng)性會(huì)進(jìn)行世代間的傳遞，因此，嗜蟲(chóng)書(shū)虱對(duì)溫度脅迫處理是否存在適應(yīng)性變化，以及嗜蟲(chóng)書(shū)虱對(duì)不同溫度處理的適應(yīng)性機(jī)制還需要從熱激蛋白的表達(dá)以及相關(guān)生理代謝方面做進(jìn)一步的研究。