食料對大猿葉蟲不同地理種群滯育誘導的影響

于洪春, 王 蕾, 鄧佳佳, 薛芳森, 張 原

(1.東北農業大學農學院,哈爾濱 150030; 2.江西農業大學昆蟲研究所,南昌 330045;3.黑龍江省植檢植保站,哈爾濱 150090)

食料對大猿葉蟲不同地理種群滯育誘導的影響

于洪春1, 王 蕾1, 鄧佳佳1, 薛芳森2, 張 原3

(1.東北農業大學農學院,哈爾濱 150030; 2.江西農業大學昆蟲研究所,南昌 330045;3.黑龍江省植檢植保站,哈爾濱 150090)

[目的]探求食料對大猿葉蟲不同地理種群滯育的影響。[方法]在室內一定的溫濕度條件下,觀察比較大猿葉蟲哈爾濱種群、泰安種群和龍南種群取食白菜、油菜、雪里蕻、蘿卜和獨行菜5種不同食料的滯育反應。[結果]食料對哈爾濱種群的滯育誘導作用不依賴于光周期,而對泰安種群和龍南種群的滯育誘導作用依賴于光周期。取食白菜、油菜、雪里蕻、蘿卜和獨行菜5種食料,大猿葉蟲哈爾濱種群在25℃的滯育率為89.5%～100%,在28℃的滯育率為76.9%～100%;泰安種群在 25℃的滯育率為21.7%～100%,在28℃的滯育率為4.5%～90.1%;龍南種群在25℃的滯育率為2.5%～100%,在28℃的滯育率為1.1%～90.9%。哈爾濱種群和泰安種群在25℃和28℃取食獨行菜滯育率較低;龍南種群在25℃取食蘿卜滯育率較低;在28℃取食白菜滯育率較低。[結論]食料對不同地理種群的大猿葉蟲滯育誘導的影響顯著。

大猿葉蟲; 滯育誘導; 地理種群; 食料; 光周期

大猿葉蟲(ColaphellusbowringiiBaly)是一種重要的十字花科蔬菜食葉害蟲,在國內分布廣泛。大猿葉蟲具有明顯的滯育習性,在我國各地均以成蟲在土壤中滯育越冬[1-3]。溫度和光周期對大猿葉蟲滯育的誘導作用已有研究報道,認為光周期和溫度是大猿葉蟲滯育誘導的主要因子[4]。食料是影響昆蟲滯育誘導的另一個重要因子,為探求食料對大猿葉蟲不同地理種群滯育的影響,本文研究了5種不同食料對大猿葉蟲不同地理種群的滯育誘導反應。

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲

大猿葉蟲黑龍江哈爾濱種群(45°45′N,126°41′E),采集于哈爾濱市東北農業大學園藝試驗站,經成蟲繁殖而得;山東泰安種群(36°2′N,117°1′E)和江西龍南種群(24°9′N,114°8′E),由江西農業大學薛芳森教授惠贈的大猿葉蟲卵和成蟲繁殖而得。

1.2 食料

供試食料均為十字花科植物,白菜(Brassica pekinensis),品種為‘牡丹江二號’,山東省昌邑市鑫昌種子有限公司生產;雪里蕻(Brassica jinceavar.multiceps),國有哈爾濱市種子公司生產;油菜(Brassica napus),品種為‘蘇州青油菜’,國有哈爾濱市種子公司生產;蘿卜(Raphanus sativus),品種為‘特大紅蘿卜’,山東省昌邑市鑫昌種子有限公司生產;獨行菜(Lepidum sativum),采自東北農業大學園藝試驗站野生獨行菜。

1.3 試驗方法

本試驗在哈爾濱東北農業大學昆蟲學實驗室內進行,設置溫度為25℃和28℃,光周期為L∥D=18 h∥6 h、L∥D=16 h∥8 h、L∥D=14 h∥10 h、L∥D=12 h∥12 h、L∥D=10 h∥14 h、L∥D=8 h∥16 h、L∥D=6 h∥18 h,觀察和比較大猿葉蟲不同地理種群取食白菜、油菜、雪里蕻、蘿卜和獨行菜5種不同食料的滯育反應。

將不同地理種群的大猿葉蟲分別在25℃L∥D=12 h∥12 h的光照培養箱內飼養,待成蟲交尾產卵后,將新產的卵分別收集起來進行孵化。收集同批次剛孵化出來的初孵幼蟲,用軟毛刷轉移到放有新鮮食料的養蟲盒內,每盒60～70頭幼蟲,置于所設溫度和光周期的光照培養箱中,每處理重復3次。在幼蟲接近老熟時,將幼蟲分別轉移到放入滅菌潮濕細土的新盒中,供老熟幼蟲入土化蛹。待成蟲羽化出土后,及時將新羽化出土的成蟲分別轉移到另外的裝有滅菌潮濕細土的新盒中,按羽化出土的數量每盒放成蟲20～60頭。每天更換1次新鮮食料。待成蟲進入滯育后,檢查并統計入土滯育成蟲數,計算滯育率。

滯育判斷:參考Xue的判斷方法[4]并做適當修改,在羽化出土后16 d檢查和統計入土滯育成蟲數量。

數據處理與分析:試驗數據計算后獲得的滯育率,用DPS V3.01專業版軟件,經反正弦平方根處理后采用DPS程序包進行方差分析,選用Duncan’s法進行差異顯著性比較。

2 結果與分析

大猿葉蟲哈爾濱種群、泰安種群和龍南種群取食白菜、油菜、雪里蕻、蘿卜和獨行菜5種不同食料的滯育反應見圖1～3。

圖1 不同食料對大猿葉蟲哈爾濱種群在25℃和28℃不同光周期下的滯育誘導

從圖1～3可以看出,大猿葉蟲哈爾濱種群取食5種食料滯育率均較高,在25℃取食5種食料的滯育率為89.5%～100%;在28℃為76.9%～100%。大猿葉蟲泰安種群在25℃取食5種食料的滯育率為21.7%～100%;在28℃為4.5%～90.1%。大猿葉蟲龍南種群在25℃取食5種食料的滯育率為2.5%～100%;在28℃為1.1%～90.9%。各地理種群的大猿葉蟲食料間Duncan多重比較結果見表1,表明大猿葉蟲3個地理種群取食不同寄主植物滯育率存在差異。在25℃和28℃,獨行菜對大猿葉蟲哈爾濱種群滯育誘導率最低,與其他食料相比差異極顯著。泰安種群在25℃取食獨行菜和蘿卜滯育率較低,在28℃取食獨行菜滯育率最低,與其他食料相比差異極顯著。龍南種群在25℃取食蘿卜滯育率最低,在28℃取食白菜滯育率最低,與其他食料相比差異顯著。

表1 食料種類對大猿葉蟲不同地理種群滯育誘導的差異顯著性分析1)

經二因子隨機設計方差分析和Duncan新復極差法多重比較檢驗,在25℃,食料對大猿葉蟲哈爾濱種群滯育誘導差異極顯著(d f=4,F=7.178 82,p=0.000 6＜0.01),光周期對其滯育誘導差異不顯著(d f=6,F=1.302 22,p=0.294＞0.05),食料與光周期組合對其滯育誘導差異極顯著(d f=24,F=5.487 77,p＜10-5)。在28℃,食料對大猿葉蟲哈爾濱種群滯育誘導差異也極顯著(d f=4,F=18.801 81,p＜10-5),光周期對其滯育誘導差異不顯著(df=6,F=1.069 78,p=0.407 63＞0.05),食料與光周期組合對其滯育誘導差異極顯著(df=24,F=7.090 53,p＜10-5)。說明食料和光周期對大猿葉蟲哈爾濱種群滯育誘導存在顯著的交互作用;但食料的滯育誘導作用不依賴于光周期。大猿葉蟲哈爾濱種群在25℃、L∥D=10 h∥14 h光周期下和28℃、L∥D=18 h∥6 h光周期下取食獨行菜誘導的滯育發生率最低。

大猿葉蟲泰安種群在25℃食料對其滯育誘導差異極顯著(df=4,F=6.075 63,p=0.001 59＜0.01),光周期對其滯育誘導差異極顯著(df=6,F=11.393 37,p＜10-5),食料與光周期組合對其滯育誘導差異極顯著(df=24,F=14.548 76,p＜10-5)。在28℃,食料對其滯育誘導差異也極顯著(df=4,F=36.418 59,p＜10-5),光周期對其滯育誘導差異極顯著(d f=6,F=24.602 27,p＜10-5),食料與光周期組合對其滯育誘導差異極顯著(df=24,F=8.918 47,p＜10-5)。滯育誘導中食料與光周期間存在明顯的交互作用,食料的滯育誘導作用依賴于光周期,取食不同食料的大猿葉蟲的滯育率隨光周期日長的延長而升高。大猿葉蟲泰安種群在25℃、L∥D=12 h∥12 h光周期下取食獨行菜,以及在L∥D=8 h∥16 h的光周期下取食蘿卜,可以獲得較低的滯育率;在28℃小于14 h日長的光周期下取食獨行菜可以誘導較低的滯育率。

大猿葉蟲龍南種群在25℃食料對其滯育誘導差異顯著(df=4,F=3.859 25,p=0.014 7＜0.05),光周期對其滯育誘導差異極顯著(d f=6,F=117.927 86,p＜10-5),食料與光周期組合對其滯育誘導差異極顯著(d f=24,F=3.856 17,p=0.000 01＜0.01)。在28℃,食料對其滯育誘導差異不顯著(df=4,F=1.180 2,p=0.344 58＞0.05),光周期對其滯育誘導差異極顯著(d f=6,F=40.858 26,p＜10-5),食料與光周期組合對其滯育誘導差異極顯著(df=24,F=12.992 25,p＜10-5)。這一結果說明,在高溫下,光周期對大猿葉蟲龍南種群滯育誘導起了關鍵作用。滯育誘導中食料與光周期間存在著非常明顯的交互作用,食料的滯育誘導作用強烈依賴于光周期,取食不同食料的大猿葉蟲的滯育率均隨光周期日長的延長而升高,隨著光周期中的日長縮短而顯著降低。大猿葉蟲龍南種群在25℃小于10 h日長的光周期下取食蘿卜可以誘導較低的滯育率;在28℃小于12 h日長的光周期下取食白菜滯育率較低。

在25℃和28℃,比較大猿葉蟲3個地理種群取食5種食料在L∥D=12 h∥12 h光周期下的滯育誘導效應,其結果見圖4。

圖4 在25℃和28℃,L∥D=12 h∥12 h光周期下食料對不同地理種群大猿葉蟲的滯育誘導

經二因子隨機設計方差分析和Duncan新復極差法多重比較檢驗,在25℃和28℃及L∥D=12 h∥12 h光周期下,食料對3個地理種群滯育誘導差異極顯著,不同地理種群取食同一寄主食料滯育率差異極顯著(25℃,df=2,F=68.214 99,p=0.000 01;28℃,df=2,F=149.490 33,p＜10-5)。取食油菜、蘿卜、白菜和雪里蕻食料,江西龍南種群滯育率最低,山東泰安地理種群次之,哈爾濱地理種群最高;取食獨行菜,山東泰安種群滯育率最低,江西龍南種群次之,哈爾濱種群最高。

3 討論

食物(寄主)種類影響昆蟲的滯育誘導已經有較多報道。在林間,玫瑰色卷蛾(Choristoneura rosaceana)幼蟲取食紅花槭(Acer rubrum)、黑白蠟樹(Fraxinus nigra)、北美白樺(Betula papyri f era)和弗吉尼亞李(Prunusvirginiana)4種不同的食料植物,進入滯育的比例不同;幼蟲取食弗吉尼亞李繼續發育產生第2代,而取食北美白樺會誘導中等量的滯育[5]。作者研究表明,食料種類不僅對同一地理種群的大猿葉蟲滯育誘導差異顯著,對不同地理種群的大猿葉蟲滯育誘導差異也顯著,不同地理種群的大猿葉蟲取食同一寄主食料,其滯育率有顯著差異,表明大猿葉蟲的滯育存在著地理變異。總體上看,在短日照光周期下,取食同一寄主食料,大猿葉蟲黑龍江哈爾濱種群的滯育率大于山東泰安種群的滯育率,山東泰安種群的滯育率大于江西龍南種群的滯育率,表明昆蟲的滯育隨緯度而變化,高緯度地理種群比低緯度地理種群有更高的滯育率。昆蟲的滯育隨緯度而變化已有報道,斑足大眼長蝽(Geocoris punctipes)的滯育率在短于L14:D10 h的光周期下,Kentucky種群(38°04′N)的滯育率均比Georgia種群(31°28′N)的高,Georgia種群在任一短光周期下進入滯育不超過50%,而Kentucky種群在短光照條件下可有80%以上進入滯育[6]。大猿葉蟲滯育誘導中食料與光周期間存在著非常明顯的交互作用,但食料對大猿葉蟲不同地理種群的滯育誘導作用不同,哈爾濱種群的滯育誘導作用不依賴于光周期,而泰安種群和龍南種群的滯育誘導作用依賴于光周期,具有明顯的光周期反應,尤以龍南種群更為顯著,表明食料雖是大猿葉蟲滯育誘導的一個因子,但其誘導作用與光周期關系密切,光周期仍是滯育誘導的更重要因子。這些研究結果有助于我們探明大猿葉蟲生活史和滯育多型現象形成的原因。

[1]薛芳森,李愛青,朱杏芬,等.大猿葉蟲生活史的研究[J].昆蟲學報,2002,45(4):494-498.

[2]董宇奎,周昱晨,李照會,等.大猿葉蟲山東種群生物學特性研究[J].植物保護,2007,33(2):70-73.

[3]胡志鳳,于洪春,孫文鵬,等.哈爾濱地區大猿葉蟲發育歷期與生物學特性[J].昆蟲知識,2008,45(6):909-912.

[4]Xue F S,Spieth H R,Li A Q,et al.The role of photoperiod and temperature in determination of summer and winter diapause in the cabbage beetle,Colaphellusbowringi(Coleoptera:Chrysomelidae)[J].J Insect Physiol,2002,48:279-286.

[5]Hunter M D,McNeil J N.Host-plant quality influences diapause and voltinism in a poly phagous insect herbivore[J].Ecology,1997,78:977-986.

[6]John R R,Kenneth V Y,Blake L N.Variation in diapause response between geographical populations of the predatorGeocoris punctipes(Heteroptera:Geocoridae)[J].Ann Entomol Soc Am,2001,94(1):116-122.

Effects of different foods on diapause induction in three geographic populations of Colaphellus bowringii

Yu Hongchun1, Wang Lei1, Deng Jiajia1, Xue Fangsen2, Zhang Yuan3
(1.College of Agriculture,Northeast Agricultural University,Harbin150030,China;2.Institute of Entomology,Jiangxi Agricultural University,Nanchang330045,China;3.Heilongjiang Province Plant Quarantine and Protection Station,Harbin150090,China)

[Objective]The effects of food on diapause induction in different geographic populations ofColaphellus bowringiiBaly was investigated.[Method]The diapause reaction of Harbin,Tai’an and Longnan populations ofC.bowringii,fed withBrassica pekinensis,B.napus,B.jincea,Raphanus sativusandLepidum sativum,were observed at constant temperature and humidity in the laboratory.[Result]The diapause induction of food in Harbin population was not related to photoperiod,but Tai’an and Longnan populations were significantly related to photoperiod.Fed withB.pekinensis,B.napus,B.jincea,R.sativusandL.sativum,the percentage of diapaused individuals was 89.5%-100%at 25℃and 76.9%-100%at 28℃in Harbin population,but the diapause rate was 21.7%-100%at 25 ℃and 4.5%-90.1%at 28 ℃in Tai’an population,and 2.5%-100%at 25℃and 1.1%-90.9%at 28℃in Longnan population.When fed with the leaves ofL.sativum,the percentage of diapaused individuals was lower in Harbin and Tai’an populations at 25℃ and 28℃.However,the diapause rate was lower at 25℃when fed with the leaves ofR.sativusand was lower at 28℃when fed with the leaves ofB.pekinensisin Longnan population.[Conclusion]Different foods had different effects on diapause induction in the three populations.

Colaphellus bowringii; diapause induction; geographic population; food; photoperiod

S 433.5

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2011.04.013

2010-06-22

2010-08-16

國家自然科學基金項目(30460074)

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