燈下誘集的亞洲玉米螟成蟲形態(tài)近似種的鑒別

王文強(qiáng),　劉凱強(qiáng),　張?zhí)鞚?　白樹雄,　何康來,　王振營(yíng)

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院植物保護(hù)研究所,植物病蟲害生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京　100193)

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燈下誘集的亞洲玉米螟成蟲形態(tài)近似種的鑒別

王文強(qiáng),劉凱強(qiáng),張?zhí)鞚?白樹雄,何康來,王振營(yíng)*

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院植物保護(hù)研究所,植物病蟲害生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京100193)

尖雙突野螟[Sitochroaverticalis(Linnaeus)]、豆扇野螟[Pleuroptyaruralis(Scopoli)]、橫線鐮翅野螟[Circobotysheterogenalis(Bremer)]與亞洲玉米螟[Ostriniafurnacalis(Guenée)]均為草螟科昆蟲,這幾種昆蟲的成蟲在外部形態(tài)上極其相似,在利用測(cè)報(bào)燈對(duì)亞洲玉米螟種群動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí),常誤將這3種草螟科的昆蟲當(dāng)做亞洲玉米螟,從而影響亞洲玉米螟種群動(dòng)態(tài)及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。為此本文對(duì)以上3種草螟科昆蟲及亞洲玉米螟成蟲的形態(tài)進(jìn)行描述,并結(jié)合其線粒體COⅠ基因序列進(jìn)行了種類鑒定,同時(shí)還利用穩(wěn)定碳同位素技術(shù)對(duì)其寄主植物來源進(jìn)行了分析。

尖雙突野螟;豆扇野螟;橫線鐮翅野螟;亞洲玉米螟

尖雙突野螟[Sitochroaverticalis(Linnaeus)]、豆扇野螟[Pleuroptyaruralis(Scopoli)]、橫線鐮翅野螟[Circobotysheterogenalis(Bremer)]與亞洲玉米螟[Ostriniafurnacalis(Guenée)]均屬于鱗翅目(Lepidoptera)草螟科(Crambidae)。

豆扇野螟的寄主包括大豆(Glycinemax)、菜豆、豇豆、扁豆、綠豆、赤豆等豆類作物,以及赤麻[Boehmeriasilvestrii(Pamp.)W.T.Wang]、山榆(UlmusglabraHuds.)等[8-11]。豆扇野螟廣泛分布在古北區(qū)(包括歐洲、 亞洲北部、阿拉伯北部以及非洲的撒哈拉以北地區(qū))[12],常見于英格蘭的約克郡、英國北部地區(qū)[13]和韓國[14]。 Mally等對(duì)德國薩克森州、德累斯頓州等地的豆扇野螟及其他斑野螟亞科昆蟲的形態(tài)學(xué)進(jìn)行了研究[15]。

橫線鐮翅野螟在我國分布于遼寧、陜西、山西、河北、山東、江蘇、浙江、福建、江西、湖南、廣東、海南、云南;國外分布在朝鮮半島、日本、俄羅斯、羅馬尼亞等地[2,5]。已知寄主為竹類(禾本科,竹亞科)。高強(qiáng)對(duì)橫線鐮翅野螟在內(nèi)的中國鐮翅野螟屬和細(xì)突野螟屬進(jìn)行了分類學(xué)研究[16]。Mutuura等對(duì)橫線鐮翅野螟及其他野螟亞科(Pyraustinae)昆蟲的形態(tài)特征進(jìn)行了系統(tǒng)研究[17]。

穩(wěn)定碳同位素技術(shù)為研究昆蟲寄主植物來源提供了技術(shù)手段。昆蟲體內(nèi)穩(wěn)定碳同位素比值(δ13C)可以反映植食性昆蟲幼蟲期間所取食寄主植物的光合作用類型[18-22]。 Ponsard等應(yīng)用穩(wěn)定碳同位素分析發(fā)現(xiàn),溫帶地區(qū)歐洲玉米螟(Ostrinianubilalis)的主要寄主植物是C4植物玉米(ZeamaysL.),在C3植物上很少,且不同區(qū)域其δ13C值具有較大差異[23]。Gould等用穩(wěn)定碳同位素技術(shù)分析了取食C3和C4植物的美洲棉鈴蟲(Helicoverpazea)的種群比例及不同寄主植物的庇護(hù)所功能[21]。葉樂夫等應(yīng)用穩(wěn)定碳同位素技術(shù)分析了華北部分地區(qū)春季羽化的越冬代棉鈴蟲(Helicoverpaarmigera)的寄主植物來源,明確棉鈴蟲不同世代的庇護(hù)所[24]。

在我國吉林省公主嶺市,我們?cè)诶酶邏汗療粽T集亞洲玉米螟，并監(jiān)測(cè)其種群發(fā)生動(dòng)態(tài)時(shí)還誘集到3種與亞洲玉米螟成蟲形態(tài)極為相似的草螟科昆蟲:尖雙突野螟、豆扇野螟和橫線鐮翅野螟。這3種草螟科成蟲的形態(tài)特征和大小與亞洲玉米螟相似,因此在利用測(cè)報(bào)燈監(jiān)測(cè)亞洲玉米螟種群發(fā)生動(dòng)態(tài)時(shí),易誤將這3種草螟科昆蟲當(dāng)做亞洲玉米螟,從而影響亞洲玉米螟種群動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。為此本文將以上4種草螟科昆蟲成蟲的形態(tài)進(jìn)行描述,并結(jié)合其線粒體COⅠ基因序列進(jìn)行了鑒定,同時(shí)利用穩(wěn)定碳同位素技術(shù)對(duì)其寄主植物來源進(jìn)行了分析。

1　材料與方法

1.1成蟲誘集

在2014年7-8月20:00-22:00在吉林省公主嶺市周邊玉米田附近用高壓汞燈誘集成蟲,利用解剖鏡(型號(hào):SZ61)和超景深三維顯微鏡(VHX-2000)對(duì)所誘集的昆蟲(根據(jù)誘集的數(shù)量每種20～30頭不等)的外部形態(tài)、雄性外生殖器、中足脛節(jié)進(jìn)行比較分析。

1.2線粒體COⅠ基因序列分析

引物CO ⅠF:5′-CAAGAAGAATCGTTGAAAATGGAGC-3′；COⅠR:5′-TGGAAGTTCGTTATATGAATGTTCTGC-3′[25]。COⅠ擴(kuò)增反應(yīng)體系:2×TaqPCR Master Mix 12.5 μL,上下游引物各1 μL,模板DNA 1.5 μL,去離子水H2O 補(bǔ)充至25 μL。COⅠ擴(kuò)增反應(yīng)程序:96℃預(yù)變性3 min;94℃變性30 s,47℃退火1 min,70℃延伸2 min,35個(gè)循環(huán);循環(huán)結(jié)束后70℃延伸7 min。PCR產(chǎn)物回收及測(cè)序:利用OMEGA公司的DNA回收純化試劑盒回收PCR產(chǎn)物,回收樣品委托上海生工生物工程股份有限公司(Sangon)測(cè)序。為了提高測(cè)序的精確性,采取正反鏈雙向測(cè)通,測(cè)序引物同擴(kuò)增引物。

1.3穩(wěn)定碳同位素比值(δ13C)的測(cè)定方法

將誘集的尖雙突野螟、豆扇野螟和橫線鐮翅野螟等3種草螟科昆蟲的翅委托巴斯特(北京)防治荒漠化科技研究所應(yīng)用同位素比率質(zhì)譜儀(Isotope Ratio Mass Spectrometer,型號(hào):DELTA V Advantage)與元素分析儀(Elemental Analyzer,型號(hào):Flash EA1112 HT)對(duì)其δ13C值進(jìn)行測(cè)定。樣品在元素分析儀中高溫燃燒后生成CO2,質(zhì)譜儀檢測(cè)生成CO2的13C與12C比率,并與國際標(biāo)準(zhǔn)物(PDB)比對(duì)后計(jì)算出樣品的δ13C值,測(cè)定精度:δ13C<0.1‰。δ13C表達(dá)式:

δ13C(‰)=[(Rsamples-Rstandard)/Rstandard]×1 000。

2　結(jié)果與分析

2.1尖雙突野螟、豆扇野螟、橫線鐮翅野螟與亞洲玉米螟雄蛾形態(tài)學(xué)比較

2.1.1外部形態(tài)比較

4種草螟科昆蟲雄蛾的特征見表1、圖1～2。

表1　4種草螟科昆蟲雄蛾外部形態(tài)特征的比較Table 1　Comparison of external morphological characters of male moths of the four species in Crambidae

圖1　4種雄性螟蛾外部形態(tài)比較Fig.1　Comparison of external morphological characters of male moths of the four species in Crambidae

圖2　4種草螟科昆蟲中足脛節(jié)比較Fig.2　Comparison of middle leg tibia of male moths of the four species in Crambidae

2.1.2雄性外生殖器比較

尖雙突野螟、豆扇野螟、橫線鐮翅野螟雄性外生殖器特征與亞洲玉米螟的差異較大(圖3)。

尖雙突野螟的雄性外生殖器爪狀突不分裂,舍狀,頂端具長(zhǎng)毛;抱器端橢圓形,整個(gè)抱器平展呈“U”型,抱器端緣分布整齊的長(zhǎng)毛;抱器為兩彎曲長(zhǎng)刺,抱器腹無刺分布。陽莖針3根不等長(zhǎng)，突出外露。

豆扇野螟的雄性外生殖器爪狀突不分裂,鴨嘴狀,頂端無毛分布,抱器花瓣?duì)睢⑼该?具一彎曲長(zhǎng)刺,抱器腹無刺分布。陽莖鈍圓,內(nèi)部骨化部分呈片狀結(jié)構(gòu)。

亞洲玉米螟雄性外生殖器爪狀突三分裂,中側(cè)葉較兩側(cè)葉長(zhǎng)且寬;抱器鱗狀剛毛稀疏,強(qiáng)刺濃密;抱器腹具刺區(qū)長(zhǎng)于無刺區(qū),具刺區(qū)分布長(zhǎng)刺3～4根。

橫線鐮翅野螟的雄性外生殖器爪狀突不分裂,錐狀,頂端具毛;抱器端橢圓形,整個(gè)抱器平展呈“V”型,抱器端緣分布整齊的長(zhǎng)毛;抱器為兩長(zhǎng)刺,抱器腹無刺分布。

2.2線粒體COⅠ基因序列比較

尖雙突野螟、橫線鐮翅野螟的線粒體COⅠ基因序列的長(zhǎng)度分別為1 113 bp和1 117 bp。在BOLD SYSTEMS網(wǎng)站(http:∥www.boldsystems.org/)上進(jìn)行相似性搜索,結(jié)果顯示所測(cè)序列分別與尖雙突野螟(KC405028)、橫線鐮翅野螟(KC405043)mtDNA-COⅠ基因相似性極高，達(dá)100%。豆扇野螟mtDNA-COⅠ基因序列與網(wǎng)站搜索有差異,需要進(jìn)一步研究。

圖3　4種螟蛾雄性外生殖器比較Fig.3　Comparison of male genitalia of the four species in Crambidae

2.3穩(wěn)定碳同位素技術(shù)分析其寄主植物來源

對(duì)采集的豆扇野螟、橫線鐮翅野螟、尖雙突野螟成蟲翅進(jìn)行穩(wěn)定碳同位素分析發(fā)現(xiàn):橫線鐮翅野螟翅δ13C值為-30.46‰±0.438 4‰ 其中部分橫線鐮翅野螟翅δ13C值為-14.84‰,因此橫線鐮翅野螟不僅取食C3寄主植物而且取食C4寄主植物。豆扇野螟翅δ13C值為-29.74‰±1.037 1‰,其寄主植物為C3光合作用類型。尖雙突野螟翅δ13C值多數(shù)為-30.01‰±1.760 8‰,其中部分尖雙突野螟翅δ13C值為-14.88‰,因此尖雙突野螟不僅取食C3寄主植物而且取食C4寄主植物。

取食玉米的亞洲玉米螟其翅δ13C值為-13.46‰±0.51‰,取食莧菜的為-13.64‰±0.73‰(未發(fā)表數(shù)據(jù)),據(jù)此推測(cè)橫線鐮翅野螟、尖雙突野螟所取食的C4植物為玉米和莧菜的可能性比較大,具體取食的作物種類有待進(jìn)一步研究。

3　討論

本研究為利用測(cè)報(bào)燈監(jiān)測(cè)亞洲玉米螟種群動(dòng)態(tài)時(shí),將亞洲玉米螟與其他3種草螟科昆蟲區(qū)分開來提供了技術(shù)支撐,但在實(shí)際監(jiān)測(cè)過程中還需要根據(jù)其形態(tài)特征仔細(xì)鑒別。同時(shí)，本研究利用穩(wěn)定碳同位素技術(shù)分析了這幾種昆蟲的寄主來源,對(duì)進(jìn)一步研究橫線鐮翅野螟和尖雙突野螟是否是玉米害蟲有一定的參考價(jià)值。

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(責(zé)任編輯：楊明麗)

Identification of similar species with Asian corn borer in morphology captured under the lamp trap

Wang Wenqiang,Liu Kaiqiang,Zhang Tiantao,Bai Shuxiong,He Kanglai,Wang Zhenying

(State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of Plant Protection,Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing100193, China)

Sitochroaverticalis(Linnaeus),Pleuroptyaruralis(Scopoli),Circobotysheterogenalis(Bremer) are similar with Asian corn borerOstriniafurnacalis(Guenée) in morphology,all of which belong to the family Crambidae. It is easy to make a mistake to recognize the three species listed above asO.furnacaliswhen monitoring the population dynamics by applying lamp trap for forecasting, which affects the accuracy of the population dynamics and forecast ofO.furnacalis. Based on the morphology and the molecular markers mtDNA-COⅠ, comparison and analysis were taken among the four species of male moths in the family Crambidae. Stable carbon isotope was applied to analyze their host plants.

Sitochroaverticalis;Pleuroptyaruralis;Circobotysheterogenalis;Ostriniafurnacalis

2015-01-16

2015-02-11

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201303026); 國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(CARS-02)

E-mail: zywang@ippcaas.cn

S 433

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2016.02.027

致謝：感謝中國科學(xué)院動(dòng)物所武春生研究員、中山大學(xué)張丹丹博士、西南大學(xué)杜喜翠博士和北京農(nóng)學(xué)院杜艷麗博士對(duì)本文涉及的三種草螟科昆蟲的鑒定給予指導(dǎo)和幫助。