馮 波，朱曉明，鐘 玲，王 希，梁淑平，劉萬才，郭前爽，杜永均*

（1. 浙江大學農(nóng)藥與環(huán)境毒理研究所，杭州 310058；2. 溫州醫(yī)科大學公共衛(wèi)生與管理學院，溫州 325035；3. 全國農(nóng)業(yè)技術推廣服務中心,北京 100125；4. 江西省植保植檢局，南昌 330000）

遷飛性害蟲羽化時并未性成熟，不能立即進行交配和繁殖后代，而是需要通過補充營養(yǎng)促使自身性成熟。同時補充營養(yǎng)可以通過延長雌蛾壽命、產(chǎn)卵歷期、增加產(chǎn)卵量和卵孵化率等來提高雌蛾的繁殖能力[1]。但是，實際研究中人們發(fā)現(xiàn)，補充營養(yǎng)可能并不顯著影響遷飛性雌蛾的產(chǎn)卵量、產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵期、平均壽命、交配率、交配次數(shù)以及卵孵化率等，如甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)[2]。因此營養(yǎng)條件對遷飛性害蟲繁殖能力的影響可能依害蟲種類和幼蟲寄主的營養(yǎng)狀態(tài)不同而有顯著差異。

草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda(Smith)是一種遠距離遷飛性害蟲，借助風力每晚可飛行100 km，如果風向或風速適宜，遷飛距離會更長[3]。2019年1月在我國云南普洱市江城縣首次發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾危害后，該蟲已蔓延至除少數(shù)幾個省外的全國區(qū)域。研究發(fā)現(xiàn)，幼蟲食物能夠影響草地貪夜蛾成蟲的生殖能力，如取食甜質型玉米的草地貪夜蛾比取食糯質型玉米具有更高的內(nèi)稟增長率和凈生殖力[4]。與玉米功能葉相比，取食雌穂及心葉等幼嫩組織的草地貪夜蛾成蟲產(chǎn)卵量及卵孵化率均顯著升高[5]。成蟲補充糖也能夠顯著增加單對配對的草地貪夜蛾雌蛾壽命、產(chǎn)卵期、產(chǎn)卵量及卵孵化率[6]。然而補充營養(yǎng)對草地貪夜蛾成蟲交配繁殖的影響至少還有以下幾個問題不清楚：(1)補充營養(yǎng)是否對草地貪夜蛾成蟲交配、雌蛾卵巢發(fā)育存在影響？(2)成蟲在補充營養(yǎng)時分別取食了水分和糖分，這兩種物質是否均對草地貪夜蛾的交配繁殖產(chǎn)生影響？

本文詳細研究了不喂食、喂食純水和喂食蜂蜜水對草地貪夜蛾存活、卵巢發(fā)育、交配、產(chǎn)卵和卵孵化率的影響，明確營養(yǎng)條件對草地貪夜蛾生存和繁殖的影響，為草地貪夜蛾的精準監(jiān)測和有效防控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試蟲

草地貪夜蛾卵塊采自云南省玉溪市通海縣和江西贛州。帶回室內(nèi)在室溫（25±2）℃和自然光照條件下，用大喇叭口期新鮮玉米（萬盛68）植株進行飼養(yǎng)。當幼蟲生長到3齡后，將單個幼蟲放入50 mL離心管中，每天檢查更換幼蟲食料，直至化蛹。將蛹移入新的50 mL離心管中，加入濕棉花保持濕度。每天檢查成蟲羽化情況，利用前翅特征分別雌雄。成蟲羽化后立即進行試驗。

1.2 喂食對草地貪夜蛾存活、交配和卵巢發(fā)育的影響

本試驗分為3個處理：不喂食物、喂足量純水和喂足量10%蜂蜜水。將新羽化的草地貪夜蛾按6雄×6雌配對成為1組，每處理6組重復，共36對成蟲。每天9：00和18：00記錄各籠中網(wǎng)壁上的產(chǎn)卵量、卵孵化的幼蟲數(shù)量和雌、雄蛾的死亡數(shù)量。同時對死亡雌蛾進行解剖，檢查卵巢發(fā)育等級和交配囊中的精包數(shù)量，直至籠中雌、雄蛾全部死亡。

1.3 雌蛾生殖系統(tǒng)解剖

將雌蛾體背面向上，從基部取下腹部，放入75%酒精中，利用鑷子將腹部各節(jié)的背板和腹板去掉，找到雌蛾的卵巢，參考馮波等[7]的方法對雌蛾卵巢進行分級。同時找到交配囊，利用鑷子撕破交配囊，檢查其內(nèi)含有的精包數(shù)量，記錄雌蛾的交配次數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)分析采用軟件 SPSS 17.0。不同食物類型雌蛾間的卵巢發(fā)育等級和交配次數(shù)先進行皮爾森卡方（Pearson Chi-Square）檢驗，多組平均數(shù)間顯著性分析采用Tukey法，兩組平均數(shù)間比較采用Student’st-檢驗法。利用雙變量相關性分析中的Pearson相關系數(shù)進行相關性分析，相關性分析的顯著性用雙尾t檢驗分析?；貧w分析采用線性回歸法。顯著性分析時P值大于0.05表示差異不顯著，小于0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 喂食對草地貪夜蛾雌、雄成蟲存活時間的影響

喂食純水雌、雄蛾的存活時間均為2～13 d，平均存活時間分別為（6.57±0.51）d和（6.59±0.47）d。喂食蜂蜜水雌、雄蛾的存活時間分別為3～18 d和2～15 d，平均存活時間分別為（8.06±0.64）d和（6.34±0.62）d。不喂食雌、雄蛾的存活時間為2～4 d，平均存活時間分別為（3.10±0.14）d和（3.16±0.12）d。顯著性分析表明，食物類型對雌、雄蛾存活時間均存在顯著影響（P＜0.001）。不喂食雌蛾的存活時間顯著短于喂食純水和蜂蜜水（P＜0.001），喂食蜂蜜水雌蛾的存活時間雖然明顯長于喂食純水，但是兩者差異并不顯著（P＝0.081）。不喂食雄蛾的存活時間顯著短于喂食純水和蜂蜜水（P＜0.001），但喂食蜂蜜水和純水雄蛾的存活時間無顯著差異（P＝0.918）。同一喂食方式中雌、雄蛾存活時間差異均不顯著（P≥0.074）（圖1）。

圖1 不同喂食條件下草地貪夜蛾雌、雄蛾的存活時間Fig. 1 Lifespan of S. frugiperda male and female moths with different food

2.2 喂食對草地貪夜蛾卵巢發(fā)育的影響

不喂食雌蛾的卵巢等級為1～2級，但有1頭雌蛾的卵巢達到4級，占雌蛾總量的2.8%，平均卵巢等級為 1.94±0.12。喂食蜂蜜水雌蛾的卵巢等級為1～5級，其中卵巢未發(fā)育成熟（1～2級）雌蛾11只，占雌蛾總量的30.6%，平均卵巢等級為3.69±0.33。喂食純水雌蛾的卵巢等級為1～5級，其中卵巢未發(fā)育成熟（1～2級）雌蛾14只，占雌蛾總量的 38.9%，平均卵巢等級為 3.44±0.32。皮爾森卡方（Pearson Chi-Square）檢驗表明，不同食物類型的卵巢發(fā)育等級差異顯著（P＜0.001）。顯著性分析表明，不喂食雌蛾卵巢等級顯著小于喂食純水和蜂蜜水雌蛾（P＜0.001），但喂食蜂蜜水和純水雌蛾的卵巢等級無顯著差異（P＝0.851）（圖2）。

圖2 不同喂食條件下草地貪夜蛾雌蛾卵巢的發(fā)育等級Fig. 2 Ovary grade of S. frugiperda female moths with different food

2.3 喂食對草地貪夜蛾交配的影響

喂食純水的雌蛾交配率為50%～83.3%，平均為61.11%±5.56%。喂食蜂蜜水的雌蛾交配率為50%～83.3%，平均為66.67%±6.09%。不喂食的雌蛾交配率為16.7%～33.3%，平均為22.22%±3.51%。顯著性分析表明，食物類型對雌蛾交配率存在顯著影響（P＜0.001），不喂食雌蛾的交配率顯著小于喂食純水和蜂蜜水（P＜0.001），喂食蜂蜜水和純水雌蛾的交配率無顯著差異（P＝0.733）（圖3A）。

喂食純水的雌蛾交配次數(shù)為1～3次，平均為1.45±0.15次；喂食蜂蜜水的雌蛾交配次數(shù)為1～4次，平均為1.67±0.22次；不喂食的雌蛾交配次數(shù)為1～2次，平均為1.11±0.08次；喂食不同食物類型的雌蛾交配次數(shù)差異不顯著（P＝0.265）（圖3B）。

圖3 喂食對草地貪夜蛾雌蛾交配率（A）和交配次數(shù)（B）的影響Fig. 3 Effect of feeding on the mating ratio (A) and mating frequency (B) of female S. frugiperda

2.4 喂食對草地貪夜蛾雌蛾交配和卵巢發(fā)育關系的影響

在喂食純水、蜂蜜水和不喂食雌蛾中，卵巢未發(fā)育成熟（1～2級）雌蛾的交配比例分別為21.4%、18.2%和22.9%，雌蛾的交配次數(shù)均為1次。喂食純水和蜂蜜水雌蛾中，卵巢發(fā)育成熟（3～5級）雌蛾的交配比例分別為86.4%和88.0%，交配次數(shù)分別為（1.53±0.14）次和（1.73±0.18）次。相關性分析表明，喂食純水、蜂蜜水和不喂食的雌蛾卵巢發(fā)育等級與交配次數(shù)之間存在極顯著正相關性（P≤0.001）（圖4）。

圖4 草地貪夜蛾雌蛾交配和卵巢發(fā)育的關系Fig.4 The relationship between mating times and ovary grade of female moth of S. frugiperda

2.5 喂食對草地貪夜蛾雌蛾繁殖力的影響

喂食純水、蜂蜜水和不喂食雌蛾的平均產(chǎn)卵量分別為（436±55.6）、（1281.3±150.1）和（5.8±5.8）枚，顯著性分析表明，喂食蜂蜜水雌蛾的平均產(chǎn)卵量顯著高于喂食純水（P＜0.001），再顯著高于不喂食雌蛾（P＝0.013）（圖5A）。喂食純水、蜂蜜水和不喂食雌蛾產(chǎn)卵的孵化率分別為（95.3±3.9）%、（99.8±0.1）%和（3.0±3.0）%，顯著性分析表明，喂食蜂蜜水的雌蛾產(chǎn)卵的孵化率與喂食純水的雌蛾無顯著差異（P＝0.941），均顯著高于不喂食的雌蛾（P＜0.001）（圖5B）。

圖5 喂食對草地貪夜蛾產(chǎn)卵量（A）和卵孵化率（B）的影響Fig. 5 Effect of feeding on the egg reproduction (A) and hatch ratio (B) of S. frugiperda

3 討論

遷飛性害蟲羽化時卵巢并未發(fā)育成熟，雌蛾通常需要補充營養(yǎng)物質，包括糖和其他碳水化合物、蛋白、脂肪等，促進雌蛾卵巢發(fā)育成熟，因此補充營養(yǎng)可能影響雌蛾的繁殖能力[8,9]。補充營養(yǎng)可以通過延長雌蛾壽命、產(chǎn)卵歷期、增加產(chǎn)卵量和卵孵化率等來提高雌蛾的繁殖能力[1]?，F(xiàn)實中，補充營養(yǎng)對雌蛾繁殖能力的影響隨著害蟲種類不同而不同，這方面的報道較多，如補充營養(yǎng)能顯著增加二點委夜蛾Athetis lepigone雄蛾壽命、雌蛾產(chǎn)卵期和產(chǎn)卵量，但對雌蛾壽命、產(chǎn)卵前期、交配率、交配次數(shù)和卵孵化率無顯著影響[10]；除了產(chǎn)卵期和產(chǎn)卵量外，補充營養(yǎng)還能夠顯著提高甜菜夜蛾Spodoptera exigua卵孵化率、雌蛾交配率、卵巢長度和重量及體內(nèi)脂肪含量[11]；補充營養(yǎng)也能夠增加大豆夜蛾Anticarsia gemmatalis和煙芽夜蛾Heliothis virescens的繁殖力和成蟲壽命[12]；糖對甜菜青野螟Spoladea recurvalis的飛行活動和存活率都有相當大的影響[13]；也有研究指出，成蟲期營養(yǎng)對甜菜夜蛾產(chǎn)卵量、產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵期、平均壽命、交配率、交配次數(shù)以及卵孵化率等均無顯著影響[2]；同時小蔗螟Diatraea saccharalis、鱷梨織蛾Stenoma catenifer和Gymnandrosoma aurantianum成蟲不需要任何碳水化合物來維持其繁殖[12]。

最近有研究發(fā)現(xiàn)，補充糖能夠顯著增加單對配對的草地貪夜蛾雌蛾壽命、產(chǎn)卵期、產(chǎn)卵量及卵孵化率，但是補充糖的種類對雌成蟲壽命、產(chǎn)卵期、產(chǎn)卵量及卵孵化率幾乎無影響[6,14]。本研究發(fā)現(xiàn)，將草地貪夜蛾按照6雄6雌配對后，相對于純水，喂食蜂蜜水并不顯著影響雌蛾的卵巢發(fā)育等級、雌蛾的交配率和交配次數(shù)，表明補充糖類營養(yǎng)并不是草地貪夜蛾雌蛾卵巢發(fā)育，雌、雄蛾性成熟和交配等所必須的。單純補充純水的草地貪夜蛾雌蛾也能完成卵巢發(fā)育和性成熟，并且進行正常的交配，證明草地貪夜蛾雌蛾卵巢發(fā)育的物質來源并不是其取食的糖類營養(yǎng)物質。研究發(fā)現(xiàn)，在斜紋夜蛾Spodoptera litura卵巢發(fā)育過程中，甘油三酯從脂肪體轉移到卵巢，從而保證雌蛾卵巢的正常發(fā)育[15]。草地貪夜蛾雌蛾羽化時，未發(fā)育成熟的卵巢周圍有大量脂肪體，這些脂肪體儲備了幼蟲階段累積的營養(yǎng)物質，為卵巢發(fā)育提供了需要的所有物質，這與非洲粘蟲Spodoptera exempta相同[16]。本研究同時發(fā)現(xiàn)，飼喂純水草地貪夜蛾能夠正常產(chǎn)卵，并且卵的孵化率和喂純蜂蜜水雌蛾無顯著差異，再次證明即使不補充糖類營養(yǎng)物質，草地貪夜蛾雌蛾也可以利用體內(nèi)儲存的大量脂肪體保證卵子正常發(fā)育。由于體內(nèi)儲存的脂肪體被大量用于卵巢發(fā)育，雌蛾用于維持生命的能量物質減少，導致飼喂純水草地貪夜蛾雌蛾的存活時間明顯變短，成蟲補充糖類營養(yǎng)能夠延長雌蛾的存活時間。但是本研究發(fā)現(xiàn)，補充糖類營養(yǎng)并不顯著影響草地貪夜蛾雄蛾的存活時間，這可能是由于雄蛾的主要任務是交配，并且交配行為發(fā)生主要在雌蛾產(chǎn)卵之前。和雌蛾一樣，新羽化雄蛾體內(nèi)也有大量脂肪體，這些脂肪體足以保證雄蛾完成交配。由于補充糖類營養(yǎng)既不是草地貪夜蛾雌蛾卵巢發(fā)育、性成熟和交配等必須的，也不是雄蛾生存和交配必須的，因此利用食誘進行草地貪夜蛾防控時，可能并不能有效減少田間雌、雄蛾的交配率、交配次數(shù)、首次產(chǎn)卵雌蛾的數(shù)量和產(chǎn)卵量，其防效可能遠遠低于利用補充糖類營養(yǎng)進行卵巢發(fā)育和性成熟的蛾類害蟲。

由于雌蛾體內(nèi)儲備的營養(yǎng)有限，雌蛾不補充糖類營養(yǎng)，待其體內(nèi)積累的脂肪體大量消耗之后，不能再為卵子發(fā)育提供充足營養(yǎng)時，卵巢就不能正常發(fā)育，導致飼喂純水草地貪夜蛾雌蛾的產(chǎn)卵量顯著降低，因此成蟲補充營養(yǎng)能夠進一步促進卵子的發(fā)育，增加雌蛾的產(chǎn)卵量[17]。我們研究發(fā)現(xiàn)，花香誘或食誘劑引誘的絕大部分雌蛾已經(jīng)交配并且很多處于產(chǎn)卵后期（杜永均等，未發(fā)表），證明草地貪夜蛾主要是在產(chǎn)卵后期或完成之后，通過補充營養(yǎng)保證下一次的卵子發(fā)育，再次證明食誘主要誘殺已經(jīng)產(chǎn)卵雌蛾，從而降低雌蛾的產(chǎn)卵時間和產(chǎn)卵數(shù)量。因此幼蟲期營養(yǎng)是決定雌蛾潛在繁殖力的基礎，成蟲期補充營養(yǎng)在將潛在繁殖力轉化成實際繁殖力中發(fā)揮主要作用[18]。對于棉鈴蟲的研究也發(fā)現(xiàn)，補充營養(yǎng)對雌蛾壽命、交配率、產(chǎn)卵量的影響受幼蟲營養(yǎng)條件的調控[19,20]。補充營養(yǎng)對羽化時卵巢發(fā)育成熟害蟲的繁殖力可能也存在影響，例如補充營養(yǎng)提高了梨小食心蟲Grapholitha molesta雌蛾的產(chǎn)卵歷期、產(chǎn)卵量和卵孵化率，但是降低了雌蛾壽命[21]。

本研究發(fā)現(xiàn)，完全不喂食時，草地貪夜蛾雌、雄蛾的存活時間均顯著縮短，同時雌蛾的卵巢發(fā)育受到明顯抑制，幾乎無發(fā)育成熟卵巢，其交配比例很低，即使交配，由于體內(nèi)無成熟卵，產(chǎn)卵量和卵的孵化率也極低，表明水對于草地貪夜蛾等羽化時卵巢未發(fā)育成熟個體的存活、卵巢發(fā)育、性成熟、交配和產(chǎn)卵極其關鍵。類似的研究結果在甜菜夜蛾中也發(fā)現(xiàn)。不喂食大大縮短了甜菜夜蛾雌蛾壽命和產(chǎn)卵期，降低了雌蛾卵巢管長管、卵巢鮮重、雌蛾交配率和體內(nèi)可溶性蛋白含量，產(chǎn)卵量和卵孵化率極低[11]。無論是否交配，未取食花蝽Orius pumilio成年雌性均不產(chǎn)生酶聯(lián)免疫吸附可檢測到的卵黃蛋白，顯微鏡下也沒有發(fā)現(xiàn)卵泡發(fā)育[22]。在卵發(fā)育過程中，卵母細胞質量和體積增加，除了需要大量吸收蛋白質和脂質外，還需要吸收大量的液體（包括離子和水）[23]。另外，吸食水分有利于幼蟲期儲存脂肪的水解，從而使儲存的營養(yǎng)得到比較充分的利用。除了成蟲外，水對捕食性盲蝽Dicyphus errans若蟲的發(fā)育也至關重要，即使在向盲蝽提供動物食物的情況下，水的供應也至關重要[24]，甚至有學者認為捕食性盲蝽Dicyphus hesperus取食植物就是為了獲取足夠的水分[25]。用水飼養(yǎng)10 d的未飛行斜紋夜蛾體內(nèi)的不飽和脂肪酸水平與飛行12 h后的三日齡雄性幾乎沒有變化[15]。僅以水為食時，大豆夜蛾和小蔗螟的交配次數(shù)更多[12]。