關(guān)鍵詞普通大薊馬；抗氧化酶活性；生長(zhǎng)發(fā)育；繁殖

環(huán)境因子在昆蟲的生命活動(dòng)中起著重要作用。光作為一種重要的環(huán)境因子，在不同生境中影響著昆蟲的生存及繁殖能力。輻射地表的太陽光可分為紫外、可見及紅外3個(gè)波段，大量研究發(fā)現(xiàn)，不同光質(zhì)條件下昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育及繁殖具有差異。桑文等發(fā)現(xiàn)420nm波長(zhǎng)光下，黏蟲的幼蟲期和蛹期延長(zhǎng)，且幼蟲存活率、化蛹率和羽化率與對(duì)照（LED白光燈）相比降低50%以上；于海利等發(fā)現(xiàn)在465nm光處理下梨小食心蟲的產(chǎn)卵量、卵孵化率呈下降趨勢(shì)，雌成蟲壽命有縮短趨勢(shì)；張敏研究了5種昆蟲在不同光質(zhì)下的生物學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)435nm的藍(lán)光可顯著降低家蠅和大頭金蠅幼蟲的存活率及化蛹率，縮短綠盲蝽和菜粉蝶的世代發(fā)育歷期，還導(dǎo)致黃粉蟲的畸形率升高。不同波長(zhǎng)光還能影響昆蟲的生理生化水平。如紫外光、藍(lán)光、綠光會(huì)引起梨小食心蟲成蟲體內(nèi)抗氧化酶活性發(fā)生變化。

普通大薊馬又稱豆大薊馬，隸屬于纓翅目Thysanoptera薊馬科，主要分布在我國(guó)海南、廣東、廣西等華南地區(qū)。該蟲在豆科類作物的整個(gè)生育期內(nèi)均可發(fā)生，尤其在豇豆上發(fā)生嚴(yán)重，其主要以若蟲及成蟲銼吸豇豆花及嫩芽等幼嫩部分汁液，造成作物生長(zhǎng)點(diǎn)停止，幼果生長(zhǎng)畸形、豇果兩端表皮發(fā)黑等，嚴(yán)重影響其產(chǎn)量及品質(zhì)。普通大薊馬個(gè)體小、取食隱蔽、繁殖速度快、取食量大，因此極易大面積暴發(fā)成災(zāi)。此外，化學(xué)殺蟲劑的常年不合理使用導(dǎo)致其對(duì)大多數(shù)殺蟲劑產(chǎn)生了高水平抗性，使其為害程度進(jìn)一步加重。

海南省豇豆生產(chǎn)中害蟲發(fā)生十分嚴(yán)重，其中普通大薊馬每年造成的損失巨大，嚴(yán)重影響了海南冬季菜籃子產(chǎn)業(yè)。在海南，南北區(qū)域及不同季節(jié)光照分布不同，不同地區(qū)普通大薊馬種群差異較大，其在三亞發(fā)生尤為嚴(yán)重。不同光質(zhì)是否會(huì)對(duì)普通大薊馬生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖及其種群發(fā)生規(guī)律產(chǎn)生影響尚不明確。據(jù)此，本研究在近紫外一可見一近紅外光譜范圍內(nèi)選用7種不同波長(zhǎng)單色光，以全光譜LED燈作為對(duì)照，觀察普通大薊馬在不同光環(huán)境下的壽命、繁殖及抗氧化酶活性水平，旨在為后續(xù)深入研究普通大薊馬對(duì)光環(huán)境適應(yīng)性及其生理機(jī)制，掌握有利于其暴發(fā)為害的光環(huán)境條件，進(jìn)而為提高該害蟲田間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)精度和綜合防治提供參考，同時(shí)也為研發(fā)新型綠色防控技術(shù)提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)資料。

1材料與方法

1.1供試?yán)ハx及光照處理

普通大薊馬于2020年11月采自海南省三亞市崖州區(qū)南濱農(nóng)場(chǎng)（109. 16°E，18. 39°N）豇豆作物上，轉(zhuǎn)移至室內(nèi)養(yǎng)蟲罐（240mL組培瓶，瓶蓋切有3cm×3cm開口，將紗布用熱熔膠粘于開口處保持通風(fēng)），將新鮮豇豆洗凈，切成長(zhǎng)度約5cm的豆莢放人20%蜂蜜水中浸泡1min，晾干后放人養(yǎng)蟲罐中，置于人工氣候箱（廣東韶關(guān)科力實(shí)驗(yàn)儀器有限公司，PYX-400Q-A）中飼養(yǎng)普通大薊馬，連續(xù)飼養(yǎng)10代后進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。飼養(yǎng)溫度為（26±1）℃，濕度為（70±5）%，光周期。

選取360、420、460、580、610、650 nm及730nm波長(zhǎng)的LED燈（杭州佳燈精準(zhǔn)光源有限公司）作為供試光源，額定功率為20W，以全光譜LED燈作為對(duì)照光源（CK），處理時(shí)光周期為L(zhǎng)∥D=14h∥10h。不同波長(zhǎng)光處理均在光源箱中完成（圖1）。光源箱框架為長(zhǎng)30cm，外徑10mm的不銹鋼管及三通接頭拼接成的正方形框架，正面罩有黑色不透光紗布，其余五面為黑色聚苯乙烯泡沫板，以防止其他光源干擾試驗(yàn)，具體參數(shù)參考專利：一種用于豆大薊馬光處理的暗箱裝置。將不同波長(zhǎng)的LED燈安裝至裝置頂部中央，并將帶有供試?yán)ハx的指形管放在裝置底部中央，試驗(yàn)前用光度測(cè)試儀（希瑪儀器儀表有限公司，AS803）測(cè)定每個(gè)處理裝置的光強(qiáng)度，保證不同處理組的光強(qiáng)度一致。并且利用光譜輻射儀（杭州雙色智能檢測(cè)儀器有限公司，HP350S）在固定位置上將感應(yīng)探頭對(duì)準(zhǔn)不同光源燈進(jìn)行光譜吸光度檢測(cè)，每個(gè)處理重復(fù)測(cè)定3次。

1.2普通大薊馬成蟲壽命及繁殖力參數(shù)測(cè)定

選取同一批大小相等、活動(dòng)敏捷的普通大薊馬雌雄成蟲，放人玻璃指形管（12mm×100mm），每管雌雄成蟲各10頭。將豇豆切成均一、長(zhǎng)度為5cm的豇豆莢，放入指形管內(nèi)供普通大薊馬雌蟲在豇豆表皮上取食及產(chǎn)卵。使用海綿塞封住管口后放人人工氣候箱進(jìn)行正常光照處理，24h后移除雌雄成蟲，將該指形管底部墊人原生木漿面巾紙（用于避光，為薊馬提供化蛹所需的黑暗條件，薊馬會(huì)在紙巾下面化蛹），轉(zhuǎn)移至不同波長(zhǎng)光源箱中進(jìn)行光處理。光處理3～4d后觀察薊馬若蟲孵出情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)豇豆莢表面明顯布滿透明體色的1齡若蟲時(shí)，將該豇豆莢轉(zhuǎn)移至新的指形管中待普通大薊馬成蟲羽化，成蟲羽化后將雌雄成蟲分別單獨(dú)轉(zhuǎn)入玻璃指形管內(nèi)飼養(yǎng)。由于普通大薊馬將卵產(chǎn)于豇豆組織內(nèi)部，肉眼難以觀察，故本試驗(yàn)產(chǎn)卵量以剛孵化的1齡若蟲數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，每24h更換1次豇豆莢，將被更換的豇豆莢單獨(dú)轉(zhuǎn)移至新的指形管并進(jìn)行標(biāo)記，待第1次1齡若蟲孵化時(shí)開始持續(xù)記錄單日產(chǎn)卵量，直至雌成蟲死亡，計(jì)算雌蟲孤雌生殖下的總產(chǎn)卵量，每處理重復(fù)10頭。并且每個(gè)處理分別記錄20頭雌雄成蟲的壽命。

1.3不同光條件下飼養(yǎng)并羽化的普通大薊馬成蟲抗氧化酶活性測(cè)定

粗酶液的制備及蛋白含量標(biāo)定：將正常飼養(yǎng)條件下含有卵的豇豆莢移于指形管中在不同光源箱中進(jìn)行處理，待若蟲孵化后每隔24h更換新鮮豇豆飼喂（同1.2），直到成蟲羽化，收集不少于200頭剛羽化的雌成蟲至1.5mL離心管中備用。用千分之一電子天平（舜宇恒平儀器公司，F(xiàn)B423）稱取0.1g普通大薊馬成蟲，加入1mL0.9%氯化鈉溶液在冰浴條件下充分勻漿，4℃，8000g離心10min，取上清液置于冰上。蛋白含量采用BCA法蛋白含量測(cè)定試劑盒（蘇州科銘生物技術(shù)有限公司，BCAP-2-W）測(cè)定，利用多功能酶標(biāo)儀（上海閃譜生物科技有限公司，SuPerMax 3100）在562nm波長(zhǎng)下檢測(cè)吸收峰，每處理技術(shù)重復(fù)測(cè)定3次。根據(jù)說明書計(jì)算出蛋白含量用于后續(xù)酶活性計(jì)算。

酶活性測(cè)定：過氧化氫酶（catalase，CAT）試劑盒CAT、-2-Y、多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）試劑盒PP0-2-Y、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）試劑盒SOD-2-Y、過氧化物酶（peroxidase，POD）試劑盒POD-2-Y均購于蘇州科銘生物技術(shù)有限公司，按照說明書配制待測(cè)液，并分別在405、525、560、470nm檢測(cè)吸收峰，每個(gè)處理技術(shù)重復(fù)測(cè)定3次，根據(jù)說明書計(jì)算單位蛋白含量的酶活性。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，利用SPSS 21.0進(jìn)行單因素方差分析和Tukey法多重比較，顯著水平為0.05。并使用GraphPad Prism 9.0軟件繪圖。利用Origin

Pro 2021（Correlation Plot）進(jìn)行斯皮爾曼（Spearman）相關(guān)性分析及繪制熱圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同波長(zhǎng)光源燈光譜分析

不同光質(zhì)燈源都具有光譜吸收特征峰值。對(duì)照LED燈的光譜范圍在350～800nm，分別在372、447nm有兩個(gè)吸收峰（圖2a），模擬了地球表面太陽光的輻射范圍，符合紫外一可見光的光譜波段。其余7種單質(zhì)波長(zhǎng)光分別都在對(duì)應(yīng)波段出現(xiàn)單一特征吸收峰值，無雜峰（圖2b～h）。

2.2不同波長(zhǎng)光對(duì)普通大薊馬成蟲壽命及繁殖力的影響

如表1所示，不同波長(zhǎng)光對(duì)普通大薊馬成蟲產(chǎn)卵量有顯著影響（單日產(chǎn)卵量：F7.72=9.64，Plt;0.05；總產(chǎn)卵量：F7.72=17. 18，Plt;0.05）。在460、580、610、650nm波長(zhǎng)光處理下，普通大薊馬成蟲的單日產(chǎn)卵量和總產(chǎn)卵量均顯著低于全光譜光源處理（CK）（Plt;0.05）；而730nm處理組的單日產(chǎn)卵量[（14.37±0.70）粒]及總產(chǎn)卵量[（211.5±8.09）粒]，除與420nm波長(zhǎng)光處理組沒有差異外，顯著高于全光譜光源對(duì)照和其他波長(zhǎng)處理（Plt;0.05）；360nm和420nm波長(zhǎng)光處理組與全光譜光源對(duì)照組相比無顯著差異（Pgt;0.05）。

不同波長(zhǎng)光處理對(duì)普通大薊馬雌成蟲壽命有顯著影響（F7，152=2.71，Plt;0.05），其中730nm和360nm波長(zhǎng)光環(huán)境下雌成蟲壽命最長(zhǎng)，分別為（29.51±1.49）d和（28.18±1.53）d，顯著高于610nm處理[（23.63±1.09）d]（Plt;0.05）。相較于雌蟲，雄成蟲在不同波長(zhǎng)光環(huán)境下的壽命存在極顯著性差異（F7，152=5.62，Plt;0.001），其中420nm波長(zhǎng)下雄成蟲壽命最長(zhǎng)，為（26.33±0.73）d，顯著高于全光譜光源對(duì)照（Plt;0.05），而730nm波長(zhǎng)光照下雄成蟲壽命最短，為（20.65±0.99）d，顯著低于對(duì)照（Plt;0.05）。

2.3不同波長(zhǎng)光下飼養(yǎng)對(duì)羽化的普通大薊馬成蟲抗氧化酶活性的影響

普通大薊馬若蟲在不同波長(zhǎng)光環(huán)境下生長(zhǎng)并羽化的成蟲其抗氧化酶活性存在顯著差異（CAT：F7.16=69.53，Plt;0.05： PPO：F7，16＝84.13， Plt;0.05; SOD： F7.16＝376.8，Plt;0.05;POD：F7.16=524.3，Plt;0.05）（圖3）。對(duì)于CAT，360nm與610nm處理后成蟲的CAT活性顯著低于全光譜光源對(duì)照（Plt;0.05），650nm處理CAT活性則顯著高于全光譜光源對(duì)照（Plt;0.05，圖3a）。對(duì)于PPO，除610nm和650nm光照下成蟲的PPC）活性顯著高于全光譜光源對(duì)照外（Plt;0.05），其余處理都顯著低于對(duì)照（Plt;0.05），其中420 nm處理的PPO活性最低（圖3b）。對(duì)于SOD，650nm波長(zhǎng)下成蟲的S（）D活性顯著高于全光譜光源對(duì)照（Plt;0.05），360、420、460 nm和610nm處理則顯著低于對(duì)照（圖3c）。對(duì)于POD，360、650nm和730nm處理下成蟲的POD活性顯著高于全光譜光源對(duì)照（Plt;0.05），其余處理則顯著低于對(duì)照（Plt;0.05，圖3d）。

對(duì)不同酶的活性與相關(guān)光質(zhì)波長(zhǎng)值進(jìn)行斯皮爾曼（Spearman）相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，4種酶的活性與波長(zhǎng)之間不存在負(fù)相關(guān)（P≥0）（圖4），而PPO活性與波長(zhǎng)存在顯著正相關(guān)，說明PPO活性會(huì)隨著波長(zhǎng)增長(zhǎng)而增加（Plt;0.05）。除此之外，SOD活性分別與CAT、PPO活性正相關(guān)。

3結(jié)論與討論

光不僅作用于昆蟲的視覺器官，還有可能對(duì)特定部位或器官細(xì)胞質(zhì)中某一些大分子造成損傷，并通過遺傳變異、改變信號(hào)通路、影響激素水平，引起昆蟲個(gè)體發(fā)育及繁殖等生物學(xué)特性的改變，進(jìn)而影響其存活。本研究結(jié)果顯示，與全光譜光源對(duì)照相比，除360nm及420nm光外，其余波長(zhǎng)光條件都會(huì)對(duì)普通大薊馬的產(chǎn)卵量產(chǎn)生較大影響，而420nm與730nm光對(duì)雄蟲的壽命有較大影響。多數(shù)研究表明短波長(zhǎng)光（≤450nm）會(huì)抑制昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育，但也有研究表明，短波長(zhǎng)光對(duì)昆蟲適應(yīng)生境具有積極作用，如UV-A（320～400nm）對(duì)二斑葉螨Tet-ranychus urticae幼蟲死亡率和產(chǎn)卵量影響不大，即使較高光強(qiáng)的UV-B（280～320nm）輻射下，雌蟲死亡率也很低。本文中，短波長(zhǎng)光對(duì)普通大薊馬的繁殖及壽命沒有表現(xiàn)顯著負(fù)影響。由于普通大薊馬主要分布在熱帶地區(qū)，常年受到強(qiáng)紫外輻射影響，因此全年太陽光輻射較長(zhǎng)、較高，長(zhǎng)期的光脅迫是否會(huì)導(dǎo)致該蟲適生性發(fā)生改變，其機(jī)理研究仍需做深入探討。

相關(guān)的機(jī)理研究表明，部分波長(zhǎng)光的照射后會(huì)增加昆蟲體內(nèi)活性氧（reactive oxygenspecies，ROS）的水平，從而破壞蟲體內(nèi)的核酸、膜脂和蛋白等大分子物質(zhì)，這些不同類型的分子損傷會(huì)產(chǎn)生致死作用。昆蟲體內(nèi)存在一個(gè)復(fù)雜的抗氧化酶系統(tǒng)以應(yīng)對(duì)各種環(huán)境因子的脅迫，在不同波長(zhǎng)光環(huán)境條件下昆蟲體內(nèi)抗氧化水平不同，多數(shù)昆蟲對(duì)紫外光敏感，紫外光能夠激發(fā)其體內(nèi)活性氧水平，從而影響抗氧化酶水平。在UV-A對(duì)煙粉虱短時(shí)脅迫研究中發(fā)現(xiàn)，SOD，POD，PPO活性與暴露時(shí)間呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。而UV-A對(duì)黏蟲進(jìn)行不同時(shí)長(zhǎng)處理時(shí)，處理60min其SOD、CAT、POD活性增加，而處理90min和120min相關(guān)抗氧化酶的活性會(huì)降低。本研究中不同波長(zhǎng)光處理與全光譜光源對(duì)照相比，360nm光處理也會(huì)降低普通大薊馬CAT、SOD、PPO活性，但同日寸提高了POD的活性，說明紫外光引起的抗氧化應(yīng)激反應(yīng)，可能導(dǎo)致造成生理生化水平紊亂現(xiàn)象，不同的抗氧化酶在一種昆蟲體內(nèi)處于復(fù)雜的平衡狀態(tài)，以維持正常的生理活動(dòng)。除短波長(zhǎng)光外，650nm光環(huán)境下若蟲發(fā)育到成蟲后4種氧化酶活水平都高于全光譜光源對(duì)照，并且730nm光波處理下普通大薊馬POD活性相較于對(duì)照也顯著提高。此外，PPO活性與波長(zhǎng)存在顯著性正相關(guān)，不同波長(zhǎng)光下各氧化酶水平也具有較大差異，其相關(guān)機(jī)理調(diào)控特性有待進(jìn)一步研究。

本研究探明了不同波長(zhǎng)光條件對(duì)普通大薊馬壽命、繁殖及抗氧化酶活性水平的影響，研究結(jié)果可為普通大薊馬在不同環(huán)境，尤其是在不同波長(zhǎng)光環(huán)境下的適應(yīng)性及田間種群動(dòng)態(tài)分布規(guī)律研究提供數(shù)據(jù)參考。同時(shí)，本研究也為普通大薊馬在光環(huán)境下的適應(yīng)機(jī)理解析及田間物理防控（光誘控、光誘殺）等應(yīng)用研究的開展奠定理論基礎(chǔ)。