張悅，王超，王震剛，崔浩然，劉婷，趙長(zhǎng)江，2，張海燕，2，3

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶 163319；2.黑龍江省秸稈資源化利用工程技術(shù)研究中心；3.國(guó)家雜糧工程技術(shù)研究中心）

外源維生素對(duì)高等植物生長(zhǎng)發(fā)育具有顯著的影響，主要表現(xiàn)在作物增產(chǎn)顯著、刺激形態(tài)形成以及逆境保護(hù)的作用[1-3]。植物在種子萌發(fā)時(shí)期對(duì)維生素較為敏感，不同維生素及不同濃度處理會(huì)出現(xiàn)不同生長(zhǎng)趨勢(shì)和生理變化，而且維生素的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充可以增強(qiáng)作物抗逆性[4-7]。維生素分為水溶性維生素和脂溶性維生素，水溶性維生素是輔酶的主要組分，其中維生素C作為具有抗氧化活性的水溶性維生素，能夠促進(jìn)植物種子的萌發(fā)，增強(qiáng)根系和幼苗的生長(zhǎng)，提高植物抗鹽能力，也對(duì)昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育具有重要的作用，參與細(xì)胞代謝，對(duì)幼蟲的生長(zhǎng)和組織器官的發(fā)育具有重要影響[8-10]。維生素B6是一組可相互轉(zhuǎn)換的吡啶衍生物的總稱，近年來發(fā)現(xiàn)維生素B6也是抗氧化劑，可發(fā)揮抗逆作用，保護(hù)植物免受低溫、紫外線、氧化、滲透壓等環(huán)境脅迫的影響[11-12]。所以，我們可以推斷維生素不僅在作物促生增產(chǎn)中發(fā)揮重要作用，也在作物抗病蟲等逆境中發(fā)揮重要調(diào)控作用。

高粱是干旱半干旱區(qū)重要的雜糧作物，中國(guó)栽培較廣，以東北各地為最多，分食用高粱、酒用高粱、糖用高粱和帚用高粱等幾種，可作為飼料和糧食，穎果還能入藥，屬于重要經(jīng)濟(jì)作物，生產(chǎn)中易受病蟲害的威脅，其中蚜蟲為害較重，蚜蟲發(fā)生種類混雜，主要以高粱蚜、玉米蚜、麥二叉蚜、麥長(zhǎng)管蚜等較常見[13-14]，通過近幾年在黑龍江省高粱種植區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，為害高粱的蚜蟲中玉米蚜是為害高粱最嚴(yán)重的害蟲之一，玉米蚜Rhopalosiphum maidis（Fitch）隸屬于半翅目Hemiptera，蚜科Aphididae，縊管蚜屬Rhopalosiphum[15-16]，分布范圍極廣。由于蚜蟲的繁殖能力較強(qiáng)，蟲口增加快，在抽穗期為害加重，一般成片聚集在植株中下部或葉片的背面、葉鞘以及穗上，蚜蟲利用刺吸式口器吸吮作物液汁，同時(shí)分泌出含有高糖分的蜜露[16]，分泌的蜜露會(huì)占據(jù)整個(gè)植株的葉片表面和莖桿的表面，蚜蟲爆發(fā)時(shí)在陽(yáng)光照射下蜜露斑塊會(huì)出現(xiàn)油光澤[10-11]，高粱被蚜蟲取食后，嚴(yán)重時(shí)高粱整個(gè)中下部莖葉枯萎，不能正常開花結(jié)實(shí)，最后導(dǎo)致植株死亡，嚴(yán)重影響高粱的產(chǎn)量和品質(zhì)[15]。

研究選用不同濃度三種維生素浸種處理，分析取食維生素處理高粱幼苗蚜蟲的發(fā)育歷期、繁殖力、壽命和生命表等參數(shù)，以及浸種對(duì)高粱種子萌發(fā)的影響，同時(shí)分析維生素含量或種類對(duì)植食性昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育的影響，揭示外源維生素處理引發(fā)的植物抗蟲性，為研究植物病蟲害的綠色防控提供理論參考。

1 材料方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試蚜蟲：玉米蚜（Rhopalosiphum maidis（Fitch））采自黑龍江省安達(dá)市黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)科技園區(qū)高粱地。于恒溫培養(yǎng)箱中（溫度為25℃，濕度為60%，光周期為（14L：10D）繁殖10代以上，建立實(shí)驗(yàn)種群。

維生素：維生素B6（VB6）、維生素C（VC）、維生素H（VH），均購(gòu)自合肥博美生物公司。

高粱品種：‘龍雜19’由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育種所提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子處理

挑選籽粒飽滿、大小均一的高粱種子用自來水反復(fù)沖洗，10%的次氯酸鈉消毒10 min，然后用蒸餾水沖洗5遍，自然通風(fēng)晾干。分別采用三種濃度50、100、200 mg·L-1的維生素B6（VB6）、維生素C（VC）、維生素H（VH）浸種24 h，同時(shí)以蒸餾水浸種作為對(duì)照，浸種后種子均勻擺放于發(fā)芽盒中，每個(gè)濃度為一組，每組60粒種子，每組重復(fù)5次。

1.2.2 種子萌發(fā)及相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定

于25℃黑暗培養(yǎng)3 d后觀察種子萌發(fā)情況，種子芽長(zhǎng)至種子長(zhǎng)度的一半時(shí)視為發(fā)芽作為發(fā)芽標(biāo)志，計(jì)算發(fā)芽勢(shì)。處理5 d后觀察種子發(fā)芽情況，再以上述方法觀察種子的萌發(fā)情況，計(jì)算萌發(fā)率。處理7 d每個(gè)處理取30粒測(cè)量胚芽（軸）長(zhǎng)、根長(zhǎng)，并將高粱胚芽和胚根分離，測(cè)量胚芽（軸）及胚根鮮重。

1.2.3 生理指標(biāo)的測(cè)定

取萌發(fā)的高粱種子用脫脂棉包裹保濕，于溫度25℃、光照強(qiáng)度為250 μmoL·（m2·s）-1、光照周期16 h/8 h（光照/黑暗）的培養(yǎng)箱（RDN型人工氣候箱）中培養(yǎng)，7 d后統(tǒng)計(jì)高粱幼苗的株高和根長(zhǎng)。并采用蒽酮法測(cè)定可溶性糖含量，可溶性蛋白含量參照Bradford方法測(cè)定[18]。

1.2.4 生命表觀察

選取長(zhǎng)勢(shì)一致的維生素浸種培養(yǎng)7 d的高粱幼苗用滅菌脫脂棉包根，置于鋪有兩層濾紙的長(zhǎng)×寬×高為22×18×15 cm的透光透氣的發(fā)芽盒內(nèi)，置于溫度（25±1）℃、光照強(qiáng)度為250 μmoL·（m2·s）-1、光照周期16 h/8 h（光照/黑暗）的培養(yǎng)箱（RDN型人工氣候箱）中，每天定時(shí)定量澆水，每株高粱幼苗上接上即將產(chǎn)仔的成蚜（F0代）2頭，24 h觀察成蚜產(chǎn)仔情況，待成蚜產(chǎn)仔（F1代）后移除成蚜，每株高粱植株留2頭若蚜并將其余若蚜輕輕去除，設(shè)30次重復(fù)，每隔24 h記錄一次蚜蟲存活情況，統(tǒng)計(jì)逐日存活率，統(tǒng)計(jì)脫皮次數(shù)，發(fā)育歷期及發(fā)育至成蚜后統(tǒng)計(jì)逐日產(chǎn)仔量[17]。每7 d換一次高粱幼苗，直至F1代蚜蟲死亡為止，統(tǒng)計(jì)各指標(biāo)計(jì)算生命表參數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)公式

1.3.1 發(fā)芽勢(shì)及萌發(fā)率分析

發(fā)芽率=（正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%。

發(fā)芽勢(shì)=（前3 d發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%。

1.3.2 生命表參數(shù)統(tǒng)計(jì)

發(fā)育歷期（development days，DD），即一齡若蚜至發(fā)育至成蟲時(shí)所需的天數(shù)。平均繁殖力=一生總產(chǎn)蚜量/存活蚜蟲總數(shù)；繁殖率=平均繁殖力/繁殖期，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)組建生殖力表，參照劉長(zhǎng)仲等[20]和孫倩等[21]方法計(jì)算如下參數(shù)：

凈增殖率R0=Σ1xmx；

平均世代周期T=Σx 1xmx/Σ1xmx；

內(nèi)稟增長(zhǎng)率rm=1nR0/T；

周限增長(zhǎng)率λ=exp(rm)；

種群加倍時(shí)間Dt=1n2/rm。

式中，x為特定年齡（d），1x為在x期開始時(shí)的存活率，mx為在x期間平均每頭雌蚜產(chǎn)蚜數(shù)量。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS 20.0軟件多重比較（Duncan氏新復(fù)極差法）進(jìn)行，用Excel 2010軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 維生素浸種高粱幼苗對(duì)蚜蟲發(fā)育歷期影響

三種不同濃度維生素浸種萌發(fā)的高粱幼苗對(duì)蚜蟲發(fā)育歷期的影響見表1，結(jié)果表明，蚜蟲在4齡時(shí)，對(duì)照組為1.50 d，VH濃度為200 mg·L-1時(shí)歷期明顯最短，低于對(duì)照組0.78 d，其次為VB6濃度為50 mg·L-1，低于對(duì)照組0.75 d，差異均顯著（P<0.05，下同），而VC三個(gè)濃度之間差異不顯著，VH隨著濃度上升時(shí)間逐漸縮短但差異不顯著。VH（100、200 mg·L-1）分別低于對(duì)照組1.15 d和1.40 d，差異顯著，其余各個(gè)處理與對(duì)照之間差異不顯著。

表1 維生素處理后高粱幼苗上蚜蟲的發(fā)育歷期Table 1 The developmental period of aphids on sorghum seedlings after vitamin treatment

2.2 維生素浸種高粱幼苗對(duì)蚜蟲繁殖的影響

三種不同濃度維生素浸種高粱幼苗上蚜蟲的平均繁殖力（平均產(chǎn)蚜量）見圖1（A）。對(duì)照組（CK，0 mg·L-1）平均產(chǎn)仔量最多為16.78頭；在VC濃度為50 mg·L-1時(shí)產(chǎn)仔量低于對(duì)照組76.16%，當(dāng)濃度為100 mg·L-1和200 mg·L-1依次低于對(duì)照組71.22%、47.38%，差異均顯著；VB6濃度為50 mg·L-1和100 mg·L-1、200 mg·L-1時(shí)產(chǎn)仔量依次低于對(duì)照52.32%、50.36%、59.95%，差異均顯著；VH濃度為50 mg·L-1產(chǎn)仔量低于對(duì)照組15.55%與對(duì)照組無差異，濃度為100 mg·L-1和200 mg·L-1依次低于對(duì)照組55.96%、40.41%，差異顯著。說明三種維生素可以明顯降低蚜蟲的平均繁殖力。

蚜蟲在三種不同濃度維生素浸種高粱幼苗上的平均繁殖率見圖1（B）。對(duì)照組繁殖率為1.63，VC濃度為50 mg·L-1時(shí)繁殖率最低，低于對(duì)照組65.03%，100、200 mg·L-1繁殖力依次低于對(duì)照組51.53%、33.74%；VB6三個(gè)濃度依次低于對(duì)照組39.88%、42.94%、39.88%；VH三個(gè)濃度與對(duì)照組差異均顯著。三種維生素可以明顯降低蚜蟲的繁殖率。

圖1 維生素處理后高粱幼苗上蚜蟲的產(chǎn)蚜量和繁殖率Fig.1 Number of litters and reproduction rate of aphids on sorghum seedlings after vitamin treatment

2.3 維生素浸種高粱幼苗對(duì)蚜蟲存活率的影響

蚜蟲在三種不同濃度維生素浸種高粱幼苗上的存活率見圖2（A、B、C）。由圖2可知對(duì)照組（CK）的存活時(shí)間最長(zhǎng)為21 d，VB6處理下當(dāng)濃度為200 mg·L-1時(shí)存活時(shí)間最短為15 d，與對(duì)照組比短了6 d；VC三個(gè)濃度處理下蚜蟲存活時(shí)間最短，50 mg·L-1和100 mg·L-1時(shí)存活時(shí)間為14 d，短于對(duì)照組7 d；VC（100 mg·L-1）時(shí)蚜蟲存活最低，低于對(duì)照組50%；第15天時(shí)，對(duì)照組存活率55.56%，VC三個(gè)濃度、VB6（200 mg·L-1）和VH（100、200 mg·L-1）存活率均為0；第20天時(shí)，對(duì)照組存活率為16.67 %，其余為0。

圖2 維生素處理后高粱幼苗上蚜蟲的存活率Fig.2 Survival rate of aphids on sorghum seedlings after vitamin treatment

2.4 三種不同濃度維生素浸種高粱幼苗蚜蟲生命表參數(shù)

蚜蟲在三種不同濃度維生素浸種高粱幼苗上的生命表參數(shù)見表2。CK組高粱苗上的蚜蟲凈增值率較高為14.89，在VC處理下隨著濃度升高，蚜蟲的凈增值率呈逐漸上升的趨勢(shì)，依次低于對(duì)照組74.82%、71.99%、43.85%，在VB6處理下隨著濃度升高，蚜蟲的凈增值率呈逐漸降低，依次低于對(duì)照組52.45%、58.03%、59.57%，兩種維生素與對(duì)照組差異均顯著；在VH濃度為100 mg·L-1和200 mg·L-1時(shí)差異顯著依次低于對(duì)照組60.44%、36.74%，50 mg·L-1無差異。

表2 維生素處理后高粱幼苗上蚜蟲的生命表參數(shù)Table 2 Life table parameters of aphids on sorghum seedlings treated with vitamins

CK組高粱苗上的蚜蟲平均發(fā)育歷期最長(zhǎng)為10.21，在VC處理下三個(gè)濃度平均發(fā)育歷期均較短，隨著濃度升高依次低于對(duì)照組19.10%、23.90%、21.84%，與對(duì)照組差異均顯著。

內(nèi)稟增長(zhǎng)率和周限增長(zhǎng)率均在CK組和VC（200 mg·L-1）最高，VB6和VC的內(nèi)稟增長(zhǎng)率和周限增長(zhǎng)率隨著濃度的升高逐漸增加，VC（50 mg·L-1）均最低，且VB6和VC各處理與對(duì)照組差異顯著；VH與對(duì)照組差異均不顯著。

對(duì)照組種群加倍時(shí)間最短2.65，VC濃度為50 mg·L-1時(shí)種群加倍時(shí)間最長(zhǎng)，高于對(duì)照組1.20 d，100 mg·L-1高于對(duì)照組1.79 d，差異均顯著，VB6濃度為50、100 mg·L-1時(shí)高于對(duì)照組0.84、0.81，差異顯著，其余各處理差異不顯著。

2.5 維生素浸種對(duì)高粱種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

2.5.1 維生素浸種對(duì)高粱種子萌發(fā)的影響

三種不同濃度維生素對(duì)高粱種子發(fā)芽勢(shì)影響見表3，VB6處理50 mg·L-1和200 mg·L-1處理的高粱種子發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照相比沒有差異，濃度為100 mg·L-1時(shí)發(fā)芽勢(shì)低于對(duì)照4.00%，低于對(duì)照0.67%，但差異均不顯著。50、100、200 mg·L-1的任意濃度三種維生素之間對(duì)高粱發(fā)芽勢(shì)的影響差異均不顯著。

表3 不同維生素浸種對(duì)高粱種子發(fā)芽勢(shì)的影響Table 3 Effects of seed soaking with different vitamins on germination energy of Sorghum

通過維生素浸種處理后高粱種子萌發(fā)率分析結(jié)果見表4，對(duì)照處理的高粱種子萌發(fā)率為92%，濃度為50 mg·L-1的VC處理下，高粱種子的萌發(fā)率最高，高出對(duì)照2.67%，100 mg·L-1和200 mg·L-1兩個(gè)濃度下高粱種子萌發(fā)率均低于對(duì)照。維生素種類和濃度對(duì)高粱種子的萌發(fā)率影響與對(duì)照相比差異均不顯著。

表4 不同維生素浸種對(duì)高粱種子萌發(fā)率的影響Table 4 Effects of different vitamins on the germination rate of sorghum seeds

2.5.2 維生素浸種對(duì)高粱幼苗生長(zhǎng)的影響

通過維生素浸種處理后高粱的株高見表5，對(duì)照處理的苗高最短，而100 mg·L-1下VC苗高最高，高于對(duì)照組1.6 cm，差異顯著，50 mg·L-1和200 mg·L-1依次高于對(duì)照組0.43、0.37，差異均不顯著；VB6和VH三個(gè)濃度與對(duì)照組差異均不顯著。

表5 不同維生素浸種對(duì)高粱幼苗株高的影響Table 5 Effects of seed soaking with different vitamins on plant height of Sorghum seedlings

通過維生素浸種處理后高粱的根長(zhǎng)見表6，對(duì)照組根長(zhǎng)為8.10 cm，VH和VB6與對(duì)照比各濃度間差異均不顯著，VC濃度為50、100 mg·L-1依次高于對(duì)照組0.16、0.48 cm，200 mg·L-1低于對(duì)照組1.29 cm，差異均不顯著，除200 mg·L-1濃度VH外該根長(zhǎng)與三種維生素在不同濃度下之間差異顯著。

表6 維生素浸種對(duì)高粱幼苗根長(zhǎng)的影響Table 6 Effects of seed soaking with different vitamins on root length of Sorghum seedlings

通過維生素浸種處理后高粱的鮮重見表7，對(duì)照組鮮重為1.36 g，VC濃度為100 mg·L-1鮮重最優(yōu)，高于對(duì)照組0.42 g，差異顯著，50、200 mg·L-1依次高于對(duì)照組0.15、0.30 g，差異不顯著；VB6濃度間與對(duì)照比差異均不顯著；VH濃度為50 mg·L-1高于對(duì)照組0.09 g，100 mg·L-1最低且低于對(duì)照組0.36 g，200 mg·L-1低于對(duì)照組0.16 g，差異均不顯著。

表7 維生素浸種對(duì)高粱幼苗鮮重的影響Table 7 Effects of seed soaking with different vitamins on fresh weight of Sorghum seedlings

2.5.3維生素浸種對(duì)高粱幼苗可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

可溶性糖是植物體內(nèi)重要的可溶性調(diào)節(jié)物質(zhì)，不同維生素浸種后高粱幼苗可溶性糖含量不同結(jié)果見圖3（A），可溶性糖含量VH50 mg·L-1最高為61.41%高于對(duì)照組31.19%，差異顯著；其次為VB6200 mg·L-1為56.24%，高于對(duì)照組20.15%；VC100、VH100 mg·L-1均高于對(duì)照組18.80%、9.40%差異均不顯著。VC50 mg·L-1和VH200 mg·L-1可溶性糖含量與對(duì)照組無差異。VC200、VB650、VB6100 mg·L-1依次低于對(duì)照組5.06%、8.80%、9.40%，差異不顯著。

圖3 維生素浸種處理高粱幼苗的可溶性糖（A）和可溶性蛋白（B）含量Fig.3 Soluble sugar（A）and soluble protein（B）content of sorghum seedlings treated with vitamin seed soaking

不同維生素浸種后高粱可溶性蛋白含量結(jié)果見圖3（B），可溶性蛋白含量在三種維生素100 mg·L-1濃度下均明顯增高，VB6、VC和VH依次明顯高于對(duì)照組39.74%、62.49%和32.41%，50 mg·L-1濃度的VB6與200 mg·L-1濃度的VC明顯高于對(duì)照組47.93%和58.24%，其他濃度和維生素處理可溶性蛋白與對(duì)照比差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

研究以生產(chǎn)上主栽高粱品種‘龍雜19’高粱為試驗(yàn)材料，分析了三種外源維生素（VB6、VC、VH）三個(gè)濃度（50、100、200 mg·L-1）處理對(duì)高粱幼苗上蚜蟲的發(fā)育、存活、繁殖和生命表參數(shù)的影響，以及對(duì)高粱種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響。三種維生素三個(gè)濃度均顯著降低了蚜蟲的平均繁殖力和繁殖率，對(duì)蚜蟲的種群生命表參數(shù)均有不同程度影響；同時(shí)100 mg·L-1濃度的VC處理高粱幼苗的生物量（根長(zhǎng)、苗高、鮮重）、可溶性糖和可溶性蛋白含量顯著增加，結(jié)果表明，一定濃度的外源維生素能夠在促進(jìn)高粱幼苗生長(zhǎng)的前提下，增強(qiáng)高粱幼苗的抗蟲性。其中VC（100 mg·L-1）浸種對(duì)高粱種子萌發(fā)無影響且對(duì)幼苗有明顯的促生作用，同時(shí)致使取食高粱幼苗的蚜蟲發(fā)育歷期縮短并減少了產(chǎn)仔量，凈增值率降低，內(nèi)稟增長(zhǎng)率減小，表現(xiàn)出良好的自體引發(fā)抗蟲性。

外源維生素對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響主要表現(xiàn)在增產(chǎn)、改良品質(zhì)以及抗逆性等多個(gè)方面[1-4]，其中植物能夠自身合成VB6，而動(dòng)物主要從食物中攝取VB6，通過添加外源維生素的方式進(jìn)行維生素補(bǔ)充會(huì)對(duì)植物和昆蟲具有哪些影響？研究發(fā)現(xiàn)，供試外源維生素浸種處理對(duì)高粱種子萌發(fā)影響不大，但是卻可以促進(jìn)作物幼苗生長(zhǎng)，尤其100 mg·L-1濃度的VC顯著增加了高粱幼苗的株高、根長(zhǎng)和鮮重等生長(zhǎng)指標(biāo)。該結(jié)果與已有研究報(bào)道外源VC可以提高玉米、小麥、蔬菜等多種作物的種子萌發(fā)率和幼苗質(zhì)量，促進(jìn)植物生長(zhǎng)的結(jié)果相一致[5-7]?？梢?，研究所用的外源維生素在提高作物的生長(zhǎng)和抗逆性等方面具有重要作用。當(dāng)然，研究也發(fā)現(xiàn)同一種維生素不同濃度對(duì)高粱種子萌發(fā)及其對(duì)取食幼苗的蚜蟲生長(zhǎng)發(fā)育的影響也不同。

植物抗蟲性主要分為三個(gè)方面，即抗生性、不選擇性和耐害性[22-23]，研究從維生素處理的高粱幼苗入手，研究高粱對(duì)蚜蟲的抗生性，關(guān)于外源維生素對(duì)昆蟲影響的研究目前較少，研究發(fā)現(xiàn)外源維生素對(duì)蚜蟲的抗生性影響主要表現(xiàn)在蚜蟲的發(fā)育歷期和存活時(shí)間縮短、繁殖力降低、種群生命表參數(shù)降低，種群加倍時(shí)間加長(zhǎng)等幾個(gè)方面。蚜蟲作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要的害蟲，防治蚜蟲要在田間蚜蟲出現(xiàn)點(diǎn)片發(fā)生之前進(jìn)行防治，由于氣候等原因，導(dǎo)致蚜蟲的防治較困難，探索更好的防治方法，如提高高粱的抗蟲性、種子時(shí)期進(jìn)行藥劑和肥料處理、苗期藥劑和肥料處理等都需要進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，其中產(chǎn)品的成分及配比需要大量的前期探索研究，外源維生素作為上述用途中產(chǎn)品成分配比之一會(huì)起到重要作用。