穆 揚(yáng)，胡雅輝，張 卓，劉 勇，譚新球，史曉斌*，張德詠，*

(1.湖南大學(xué)研究生院隆平分院，長(zhǎng)沙 410125; 2. 湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，長(zhǎng)沙 410125)

煙粉虱Bemisiatabaci，又名小白蛾，屬于同翅目粉虱科，是一種植食性刺吸式昆蟲，對(duì)世界范圍內(nèi)豆類、蔬菜、木薯和棉花等作物的生產(chǎn)造成嚴(yán)重危害(褚棟和張友軍，2018)。煙粉虱不僅取食植物的汁液，分泌蜜露造成煤污病，而且是病毒傳播的介體(王雨蒙等，2020)。煙粉虱可以傳播多種植物病毒(Tomato chlorosis virus,ToCV)并引發(fā)植物病毒病，如番茄褪綠病毒(Tomato chlorosis virus,TOCV)和番茄黃化曲葉病毒(Tomato yellow leaf curl virus，TYLCV)等(Brown and Czosnek，2002; Scholth ofetal.，2011; Gilbertsonetal.，2015)。ToCV主要通過媒介昆蟲煙粉虱以半持久非循環(huán)方式傳播(Polstonetal.，2014; Orfanidouetal.，2016)。ToCV的流行與煙粉虱的發(fā)生密切相關(guān)(Shietal.，2018)。番茄褪綠病毒病的防治主要從兩個(gè)方面入手：一方面是控制病毒的來源，另一方面是控制病毒傳播的介體-煙粉虱。煙粉虱可通過農(nóng)藥防治，但其繁殖速率快、擴(kuò)散快、抗性發(fā)展迅速。目前，我國(guó)的煙粉虱已經(jīng)對(duì)除蟲菊酯類、煙堿類、新煙堿類、有機(jī)磷類等殺蟲劑都產(chǎn)生了一定的抗藥性，使得煙粉虱的防治有諸多困難(Chuetal.，2006; Chuetal.，2008；褚棟等，2008；楊鑫等，2014)。煙粉虱的生物防治越來越得到重視，利用天敵控制這類害蟲是一種有效生物防治方法，捕食性天敵刀角瓢蟲便是其中佼佼者之一(Lietal.，2011; Wangetal.，2011)。

刀角瓢蟲Serangiumjaponicum，屬于鞘翅目瓢蟲科，刀角瓢蟲捕食煙粉虱能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、繁殖周期短，食性專一，對(duì)靶標(biāo)害蟲具有較好的控制作用(Yaoetal.，2011)。日本刀角瓢蟲已廣泛分布于我國(guó)大部分地區(qū)(Lietal., 2011; Wangetal.，2011)。以前對(duì)刀角瓢蟲的研究多關(guān)注于其形態(tài)結(jié)構(gòu)以及適應(yīng)性(姚松林等，2004；胡雅輝等，2016)，但植物病毒對(duì)刀角瓢蟲捕食煙粉虱的影響研究較少。先前有研究表明，植物感染病毒后，會(huì)改變麗蚜小蜂Encarsiaformosa對(duì)煙粉虱的寄生(Liuetal.，2018; Dingetal.，2020)。但是捕食性天敵受到植物病毒的影響是否改變對(duì)煙粉虱的捕食效果還未見報(bào)道。刀角瓢蟲捕食煙粉虱通常會(huì)受到溫度、濕度、光照等因素的影響。為了探究刀角瓢蟲是否對(duì)感染ToCV番茄上的煙粉虱捕食發(fā)生改變以及溫度是否會(huì)影響刀角瓢蟲的捕食，本試驗(yàn)測(cè)定了不同溫度下，刀角瓢蟲對(duì)健康和感染ToCV番茄上煙粉虱的捕食效果。

1 材料與方法

1.1 供試材料

刀角瓢蟲：由湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所胡雅輝老師提供，飼養(yǎng)在番茄上，飼養(yǎng)條件為溫度26±2℃，相對(duì)濕度為70%±5%，光照周期 L ∶D=14 h ∶10 h。以煙粉虱為食來建立穩(wěn)定的種群，選取剛羽化的雌成蟲作為試驗(yàn)材料。

煙粉虱(biotype Q):在湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所溫室以番茄植株飼養(yǎng)，溫室內(nèi)的溫度26±2℃，相對(duì)濕度為70%±5%，光周期 L ∶D=14 h ∶10 h。選取健康煙粉虱各蟲態(tài)作為試驗(yàn)材料。

1.2 感染ToCV番茄的制備

用ToCV侵染性克隆接種黃瓜，感染ToCV的黃瓜植株飼喂煙粉虱，用煙粉虱取食接種番茄，接種2 d后，移去煙粉虱。3周后，利用ToCV的特異性引物ToCV-3F / ToCV-3R對(duì)接種ToCV 3周后的番茄樣品進(jìn)行RT-PCR檢測(cè)，得到約450 bp目的條帶(圖1)。測(cè)序結(jié)果表明，經(jīng)BLAST比對(duì)，與KC887999.1具有99.0%的同源性，確認(rèn)番茄感染了ToCV?？捎糜谙乱徊皆囼?yàn)。

圖1 接種ToCV的番茄植株檢測(cè)Fig.1 Detection of tomato plants inoculated with ToCV 注：M， DNA marker；1～10， 番茄樣品；P， 陽性對(duì)照；N， 陰性對(duì)照。Note: M， DNA marker; 1～10， Tomato samples; P， Positive control; N， Negative control.

1.3 刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康和感染ToCV番茄上的煙粉虱捕食量的測(cè)定

在室內(nèi)種植的健康和感染ToCV的番茄上分別定量的接入即將產(chǎn)卵的煙粉虱成蟲，讓其產(chǎn)卵24～48 h，之后將成蟲剔除。按照煙粉虱的發(fā)育進(jìn)度，飼養(yǎng)不同蟲態(tài)的煙粉虱，以健康番茄上飼養(yǎng)的不同蟲態(tài)的煙粉虱作為對(duì)照。發(fā)育到各齡若蟲時(shí)，分別將帶有煙粉虱卵和1～4齡若蟲的健康和感染ToCV的葉片在體視顯微鏡下進(jìn)行觀察計(jì)數(shù)后將其放入培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿放入一頭饑餓處理24 h的刀角瓢蟲雌成蟲，24 h后觀察記錄被捕食煙粉虱的數(shù)量，每個(gè)處理重復(fù)5次。

1.4 不同溫度下，刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康和感染ToCV番茄上的煙粉虱卵功能反應(yīng)的影響

將溫度設(shè)置為5、10、15、20、25、30、35℃，獵物密度設(shè)置為100、200、300、400、500、600粒/皿。測(cè)定不同溫度下刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康和感染ToCV番茄上的煙粉虱卵的功能反應(yīng)，24 h后記錄被捕食卵數(shù)量，每個(gè)處理重復(fù)5次。

1.5 刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)煙粉虱寄主植物的選擇性

為了探究刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)感染ToCV的寄主植株是否具有偏好性，選擇健康的番茄作為對(duì)照組，感染ToCV的番茄作為處理組。經(jīng)煙粉虱取食24 h后，移去煙粉虱。將健康和感染ToCV的番茄分別置于Y形管兩端相連的味源瓶，通氣一段時(shí)間后。取30頭刀角瓢蟲雌成蟲從Y形管底部放入，刀角瓢蟲進(jìn)入到管2/3處即為做出選擇，半小時(shí)內(nèi)沒有進(jìn)入各管即為未做選擇，觀察并記錄半小時(shí)內(nèi)的刀角瓢蟲的選擇性。每組試驗(yàn)重復(fù)10次。

1.6 數(shù)據(jù)處理

捕食功能反應(yīng)采用Holling II型圓盤方程進(jìn)行擬合，擬合方程為：NA=(aTN)/(1+aThN)

其中：NA為被捕食的獵物數(shù)，N為獵物密度，T為試驗(yàn)用時(shí)；a為瞬間搜尋速率，Th為處置時(shí)間。根據(jù)a和Th,計(jì)算出刀角瓢蟲對(duì)煙粉虱卵的日最大捕食量。數(shù)據(jù)分析采用SPSS軟件進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康和感染ToCV番茄上的煙粉虱捕食量的測(cè)定

刀角瓢蟲可以捕食健康和帶毒番茄上的煙粉虱各個(gè)蟲態(tài)，均對(duì)卵的日捕食量最高，分別為419.8和510.6粒(圖2)。刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康番茄上的煙粉虱1～4齡若蟲的日捕食量分別為328.2、198、107.4和67頭。刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康番茄上的煙粉虱卵的日捕食量顯著大于1～4齡若蟲(F4,20=726.03,P< 0.001)。刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)帶毒番茄上的煙粉虱1～4齡若蟲的日捕食量分別為409、347.4、218和100.6頭。刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)帶毒番茄上煙粉虱卵的日捕食量顯著大于1～4齡若蟲(F4,20=1459.103,P< 0.001)。刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)帶毒番茄上的煙粉虱各蟲態(tài)的捕食量均顯著高于健康番茄上的煙粉虱，并且隨著健康和帶毒番茄上的煙粉虱蟲齡的增加，刀角瓢蟲雌成蟲的日捕食量逐漸減少。

圖2 刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康和帶毒番茄上的煙粉虱各蟲態(tài)的日捕食量Fig.2 Numbers of different stages of Bemisia tabaci feeding on uninfected(H)and infected(V)tomato plants preyed by female adult Serangium japonicum per day

2.2 不同溫度下，刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康和感染ToCV番茄上的煙粉虱卵功能反應(yīng)的影響

室溫下，刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康和帶毒番茄上的煙粉虱的捕食功能反應(yīng)模型均屬于Holling II型(圖3，圖4)。利用刀角瓢蟲雌成蟲日捕食量與煙粉虱密度的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到反應(yīng)方程分別為NA=0.9650N/1+0.0007N(R2=0.9894)和NA=0.9866N/1+0.0006N(R2=0.9819)。

圖3 刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康番茄上的煙粉虱卵的功能反應(yīng)Fig.3 Functional response of female adult Serangium japonicum on Bemisia tabaci eggs feeding on uninfected(H)tomato plants

圖4 刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)感染ToCV番茄上的煙粉虱卵的功能反應(yīng)Fig.4 Functional response of female adult Serangium japonicum on Bemisia tabaci eggs feeding on infected(V)tomato plants

不同的溫度下，刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康和帶毒番茄上的煙粉虱卵的功能反應(yīng)都符合Holling II型模型，并且隨著溫度的變化呈現(xiàn)不同的曲線(圖5，圖6)。在5～30℃之間，刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康番茄上煙粉虱的a(瞬時(shí)搜尋速率)隨著溫度的升高而增加，在35℃時(shí)又開始下降。5～30℃，處理時(shí)間Th則隨著溫度的升高而降低，在35℃時(shí)又開始升高。在5～35℃之間，刀角瓢蟲對(duì)帶毒番茄上煙粉虱的a隨著溫度的升高而升高，Th隨著溫度的升高則降低。刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康番茄上煙粉虱的控制能力隨著溫度的升高而升高，在30℃達(dá)到最大值，隨后隨著溫度的升高，控制能力減弱；刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)帶毒番茄上煙粉虱的控制能力隨著溫度的升高而升高，在35℃時(shí)達(dá)到最高值(表1)?？傮w而言，刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)帶毒番茄上煙粉虱的控制能力強(qiáng)于健康番茄上煙粉虱，高溫下刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康和帶毒番茄上的煙粉虱的控制能力均高于低溫下的控制能力。

圖5 不同溫度下刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康番茄上的煙粉虱卵的功能反應(yīng)Fig.5 Functional response of female adult Serangium japonicum on Bemisia tabaci eggs feeding on uninfected(H)tomato plants at different temperatures

圖6 不同溫度下刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)帶毒番茄上的煙粉虱卵的功能反應(yīng)Fig.6 Functional response of female adult Serangium japonicum on Bemisia tabaci eggs feeding on infected(V)tomato plants at different temperatures

表1 不同溫度下刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)煙粉虱卵的功能反應(yīng)參數(shù)

2.3 角瓢蟲雌成蟲對(duì)煙粉虱寄主植物的選擇性

刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)感染ToCV番茄的選擇數(shù)量顯著高于健康番茄(F1,18=59.570,P<0.001)。當(dāng)番茄感染ToCV后，其選擇數(shù)量為21，為健康番茄的2.3倍(圖7)。

圖7 刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)煙粉虱取食的寄主植株的選擇行為Fig.7 Preference of female adult Serangium japonicum to host plants infested by Bemisia tabaci注：H，健康番茄；V，感染ToCV番茄。Note:H,uninfected tomato plants;V,ToCV-infected tomato plants.

3 結(jié)論與討論

刀角瓢蟲對(duì)健康和感染番茄褪綠病毒番茄上的煙粉虱的卵和1～4齡若蟲均可以捕食，對(duì)卵的捕食量最大，刀角瓢蟲對(duì)健康番茄上的煙粉虱捕食效果與先前報(bào)道對(duì)健康甘薯、茄子甘藍(lán)上的煙粉虱的捕食效果差異不大(荊英等，2003；姚鳳鑾等，2018；馬麗君等，2018)。本試驗(yàn)中刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)感染ToCV番茄上煙粉虱捕食量較健康番茄上煙粉虱大。推測(cè)可能是感染ToCV番茄上煙粉虱的營(yíng)養(yǎng)狀況發(fā)生變化，從而使得刀角瓢蟲的捕食量增大，具體原因有待進(jìn)一步探究。麗蚜小蜂對(duì)感染ToCV番茄上煙粉虱寄生率的文獻(xiàn)還未見報(bào)道，推測(cè)麗蚜小蜂可能和刀角瓢蟲對(duì)煙粉虱的捕食量差異不大，麗蚜小蜂通過寄生在煙粉虱若蟲體內(nèi)并攝取其體液將其殺死(郭義等，2007)，而刀角瓢蟲則是直接對(duì)煙粉虱進(jìn)行捕食(姚松林等，2005)，所以當(dāng)ToCV病毒粒子被煙粉虱攝入時(shí)，前期對(duì)麗蚜小蜂的影響可能比刀角瓢蟲大。有研究表明，長(zhǎng)期飼養(yǎng)下，麗蚜小蜂對(duì)感染ToCV番茄上煙粉虱寄生率較感染TYLCV和健康番茄降低(Lietal., 2020)。當(dāng)?shù)督瞧跋x長(zhǎng)期在感染ToCV的番茄上以煙粉虱為食時(shí)，其后的發(fā)育歷期、存活率、產(chǎn)卵量以及種群內(nèi)稟增長(zhǎng)率是否和麗蚜小蜂一樣有待進(jìn)一步研究。

當(dāng)植物感染病毒后，會(huì)增強(qiáng)煙粉虱對(duì)其的取食(Morenoetal., 2013; Luetal., 2019)，當(dāng)番茄感染TYLCV后會(huì)改變揮發(fā)物的種類，從而使被感染的番茄比未被感染的番茄對(duì)煙粉虱更有吸引力(Fangetal., 2013)。也有大量研究表明，引誘天敵尋找寄主的主要信息來源是植食性昆蟲為害寄主植物所產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)(魏建榮等，2007)。研究發(fā)現(xiàn)在花椰菜的根和芽噴施茉莉酸，誘導(dǎo)花椰菜產(chǎn)生的揮發(fā)物對(duì)麗蚜小蜂和刀角瓢蟲都有吸引力(Lietal., 2014)。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)植物感染病毒時(shí)也會(huì)吸引天敵前來捕食，曾有報(bào)道當(dāng)番茄植株感染TYLCV后，其揮發(fā)物更加吸引麗蚜小蜂 (Liuetal., 2014; 曹增等，2015；Liuetal., 2018)。本試驗(yàn)中Y形管選擇試驗(yàn)表明，刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)感染ToCV的植株具有明顯的偏好性，所以當(dāng)番茄感染ToCV后，可能也會(huì)改變自身揮發(fā)物的種類，從而使得對(duì)煙粉虱更具有吸引力(Shietal., 2018)。具體是哪一種物質(zhì)在發(fā)揮中起作用有待進(jìn)一步探究。當(dāng)?shù)督瞧跋x對(duì)煙粉虱進(jìn)行搜尋時(shí)，會(huì)利用感染ToCV番茄的揮發(fā)物捕食更多的煙粉虱。所以當(dāng)番茄感染番茄褪綠病毒后不僅會(huì)影響煙粉虱的取食，而且對(duì)刀角瓢蟲捕食煙粉虱也有影響。

刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康和帶毒番茄上的煙粉虱卵的捕食反應(yīng)均符合Holling II型模型?？梢钥闯鰺煼凼芏雀叩臅r(shí)候，成功搜尋的概率也降低了，用于非搜尋的時(shí)間增加了。溫度不會(huì)影響刀角瓢蟲雌成蟲對(duì)健康和帶毒番茄上的煙粉虱卵的功能反應(yīng)形式，但能影響相關(guān)的參數(shù)(荊英等，2003)。隨著溫度的升高，刀角瓢蟲對(duì)煙粉虱的控制能力增強(qiáng)，刀角瓢蟲對(duì)健康和帶毒番茄上的煙粉虱的控制能力最強(qiáng)的溫度分別為30℃和35℃，總體上高溫下的控制能力高于低溫下的控制能力，可能是由于刀角瓢蟲在高溫下的活動(dòng)能力比低溫下強(qiáng)(易勝等，2014)。刀角瓢蟲在長(zhǎng)沙5-11月均可見(胡雅輝等，2016)，夏季活動(dòng)比較強(qiáng)，因此可以在溫度較高天氣晴朗的時(shí)候釋放刀角瓢蟲，用以控制煙粉虱的種群數(shù)量，從而達(dá)到壓低蟲口密度的目的(羅宏偉等，2005)，減少ToCV的傳播。

刀角瓢蟲對(duì)健康和感染ToCV番茄上煙粉虱都具有良好的捕食效果。本研究從煙粉虱-番茄褪綠病毒-刀角瓢蟲互作的角度出發(fā)，研究了刀角瓢蟲對(duì)煙粉虱的捕食效果，表明了溫度和番茄褪綠病毒對(duì)刀角瓢蟲捕食煙粉虱存在影響，試驗(yàn)結(jié)果可以為煙粉虱的生物防治提供合理依據(jù)，從而更好地發(fā)揮刀角瓢蟲在煙粉虱生物防治中的作用。