不同溫度條件下紅頸常室繭蜂蛹和成蟲過冷卻點和結冰點的測定

夏亞運, 韋 寧, 蔡篤程, 羅淑萍*

(1. 海南大學環境與植物保護學院, 海口 570228; 2. 中國農業科學院植物保護研究所,植物病蟲害生物學國家重點實驗室, 北京 100193)

不同溫度條件下紅頸常室繭蜂蛹和成蟲過冷卻點和結冰點的測定

夏亞運1,2, 韋 寧2, 蔡篤程1*, 羅淑萍2*

(1. 海南大學環境與植物保護學院, 海口 570228; 2. 中國農業科學院植物保護研究所,植物病蟲害生物學國家重點實驗室, 北京 100193)

通過比較不同溫度下紅頸常室繭蜂PeristenusspretusChenetvan Achterberg蛹、雌蜂、雄蜂以及不同日齡的滯育蛹的過冷卻點和結冰點,以明確紅頸常室繭蜂蛹、成蟲和滯育蛹耐寒能力的差異。結果表明:蛹的過冷卻點和結冰點均顯著低于成蟲、滯育蛹的過冷卻點和結冰點均顯著低于非滯育蛹;相同溫度下,雄蜂和雌蜂之間的過冷卻點、結冰點差異不顯著;滯育蛹的過冷卻點和結冰點隨著滯育時間延長而逐漸降低,在滯育150 d時,其過冷卻點和結冰點最低，分別為(-23.36±0.60)℃與(-22.92±0.65)℃。該研究結果有助于推測此蜂在我國的越冬分布區,并對其大規模繁殖和滯育蛹的保存具有重要的實用價值。

紅頸常室繭蜂; 過冷卻點; 結冰點; 滯育蛹

盲蝽是一類刺吸性害蟲,已在我國華北地區泛濫成災,其寄主范圍廣,對棉花、棗樹、葡萄等多種農作物造成嚴重的經濟損失[1-2]。紅頸常室繭蜂PeristenusspretusChenetvan Achterberg屬于膜翅目Hymenoptera，繭蜂科Braconidae，常室繭蜂屬Peristenus,是盲蝽若蟲的一種優勢內寄生蜂,在田間主要寄生綠盲蝽低齡若蟲。在河北廊坊5-9月,在12種寄主植物上2種常室繭蜂屬寄生蜂對盲蝽若蟲寄生率可達8.8%左右,最高達36.7%;棗園田間釋放紅頸常室繭蜂,對綠盲蝽Apolyguslucorum(Meyer-Dür) 的寄生率為41.5%,田間罩籠按蜂∶蝽為1∶50連續3次釋放紅頸常室繭蜂,對綠盲蝽的平均寄生率可達60.4%[3-4]。可見,紅頸常室繭蜂是一種極具生物防治潛力的天敵昆蟲,對控制綠盲蝽的種群數量起著重要作用。

昆蟲的過冷卻點與其耐低溫能力密切相關, 是衡量其耐寒能力的一個重要指標[5]。耐寒性強弱直接影響到昆蟲的擴散與分布,影響天敵昆蟲的應用范圍。通過過冷卻點的測定,有助于了解昆蟲的耐寒機制、抗寒能力、擴散與分布規律、生殖潛力及下一季度的種群發生狀況[6-7]。前人對繭蜂科寄生蜂的耐寒能力已有相關研究,例如,明確了不同發育階段煙蚜繭蜂AphidiusgifuensisAshmead的過冷卻點和結冰點,以及變溫儲藏對其耐寒能力的影響[8-9]。另有研究發現,阿里山潛蠅繭蜂Fopiusarisanus(Sonan)的老熟幼蟲、不同日齡蛹及不同日齡成蟲的過冷卻點和結冰點存在一定的差異[10]。

在15～27℃內,隨著溫度的升高,紅頸常室繭蜂發育歷期縮短,并且雌蜂比例顯著增加[11]。因此,為了節約生產成本,并取得更佳的生物防治效果,在實際人工擴繁天敵時,采用25～27℃的溫度,生產出雌蜂比例較高的紅頸常室繭蜂種群。但尚未明確較高溫度生長發育的紅頸常室繭蜂種群是否與低溫下發育的種群具有相同的耐寒性,從而有利于紅頸常室繭蜂的儲藏、運輸和低溫保存。因此,本文比較紅頸常室繭蜂在不同溫度下蛹的前、中、后期和雌、雄成蟲的過冷卻點和結冰點,以明確蛹、成蟲耐寒力的差異,篩選適宜低溫保存的蛹期,推測該蜂潛在的地理分布范圍,并對該寄生蜂的冷藏運輸提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

綠盲蝽:來自中國農業科學院植物保護研究所人工飼養繁殖5代以上的種群。用新鮮的四季豆PhaseolusvulgarisL.喂養成蟲[12],用新鮮的玉米果穗飼養若蟲。

紅頸常室繭蜂:采自河北廊坊,并在中國農業科學院植物保護研究所廊坊試驗基地人工飼養繁殖5代以上的種群。具體飼養流程如下:在溫度為(23±1)℃,相對濕度為70%±10%,光照周期為L∥D=14 h∥10 h的養蟲室中飼養,1 L的透明塑料接種盒中放入100頭2齡末的綠盲蝽若蟲和4對紅頸常室繭蜂成蟲,并提供10%蜂蜜水和四季豆供紅頸常室繭蜂和綠盲蝽取食。接蟲24 h后,將綠盲蝽轉入1.2 L圓柱形塑料養蟲盒用新鮮玉米飼養。飼養8 d后,紅頸常室繭蜂即將化蛹前,在飼養盒底鋪3 cm厚的濕潤蛭石,作為紅頸常室繭蜂老熟幼蟲化蛹場所。且每日更換含有蛭石的圓柱形塑料養蟲盒,并注明日期,使每個養蟲盒中的蛹都為同天所化的蛹。待寄生蜂羽化為成蟲后,成蟲在有機玻璃養蜂箱(30 cm×30 cm×45 cm)中用10%的蜂蜜水喂養,按此法循環繼代飼養[13]。

按上述方法進行紅頸常室繭蜂接蟲,接蟲后的綠盲蝽分別放入5個人工氣候箱中進行飼養,其中4個人工氣候箱設置相對濕度70%±10%,光照周期 L∥D=14 h∥10 h,溫度分別為15、19、23、27℃,所得紅頸常室繭蜂蛹和成蟲用以測定過冷卻點和結冰點;第5個人工氣候箱設置相對濕度70%±10%,光照周期L∥D=8 h∥16 h,溫度15℃,用以繁殖紅頸常室繭蜂的滯育蛹[14],滯育蛹放入4℃冰箱用以測定滯育蛹的過冷卻點和結冰點。

1.2 蛹、成蟲、滯育蛹過冷卻點和結冰點的測定

1.2.1 不同溫度下發育的紅頸常室繭蜂蛹過冷卻點和結冰點的測定

根據各溫度下蛹的發育歷期,設定蛹的前、中、后期。15℃下飼養的測定第5、15、25天的蛹;19℃下的測定第3、8、14天的蛹;23℃下的測定第1、5、11天的蛹;27℃下的測定化蛹后第1、4、9天的蛹。各溫度處理的前、中、后期蛹至少測定30頭。在高低溫交變試驗箱(VM04/100型,北京切克試驗設備有限公司)中用智能過冷卻點測定儀SUN-Ⅱ型(北京鵬程電子有限公司)進行過冷卻點和結冰點的測定。用保鮮膜固定蛹和熱敏電阻探頭,使之緊密接觸。高低溫交變箱以1℃/min的速度迅速降溫,蟲體溫度變化通過過冷卻點客戶端軟件錄于計算機中,實時繪制出蟲體溫度變化曲線。當溫度迅速下降達到蟲體結冰的溫度時,蟲體內將迅速釋放大量的熱能,使蟲體溫度逐漸上升,此時溫度曲線顯示上升的轉折點為過冷卻點;當記錄的曲線上升到一定程度后又再次突然下降,此時溫度上升的最高點為結冰點。

1.2.2 紅頸常室繭蜂滯育蛹過冷卻點和結冰點的測定

將進入滯育狀態的蛹放入4℃的冰箱中,在第30、60、90、120和150天時,分別從冰箱中取出滯育蛹,測量滯育蛹的過冷卻點和結冰點,重復數約20頭,第150天時為10頭。過冷卻點和結冰點的測定方法同上。

1.2.3 紅頸常室繭蜂成蟲過冷卻點和結冰點的測定

同一天羽化的雌、雄成蟲分別在有機玻璃養蜂箱中用10%蜂蜜水飼養,飼養溫度與幼期生長溫度相同。測定第3日齡的雌、雄成蟲的過冷卻點和結冰點,測定數量不少于25頭。每頭成蟲單獨裝入指形管,用棉塞封口,放入-20℃冰箱冷凍2 min后取出,然后在高低溫交變試驗箱內進行過冷卻點和結冰點的測定,方法同上。

1.3 數據處理

用SAS軟件(SAS Institute, 1999)對試驗結果進行統計分析。用Duncan氏新復極差法進行多重比較檢驗。

2 結果與分析

2.1 紅頸常室繭蜂蛹的過冷卻點和結冰點

相同溫度條件不同時期蛹的過冷卻點、結冰點存在顯著差異(表1)。27℃下發育的紅頸常室繭蜂蛹后期的過冷卻點和結冰點顯著低于蛹前中期;但在23℃和15℃下,結果恰好與27℃相反;19℃下,蛹前、中、后期間的過冷卻點、結冰點差異不顯著。

不同溫度條件下同一時期紅頸常室繭蜂蛹的過冷卻點、結冰點存在差異(表1)。27℃條件下蛹前期的過冷卻點、結冰點顯著高于其他溫度。15℃和19℃下蛹中期的結冰點顯著低于23℃和27℃。但27℃和19℃蛹后期的結冰點均顯著低于15℃和23℃。

表1 不同溫度條件下紅頸常室繭蜂蛹前期、中期、后期的過冷卻點和結冰點1)

1) 相同大寫字母表示相同飼養溫度下蛹不同時期的過冷卻點或者結冰點差異不顯著,相同的小寫字母表示不同溫度下同一蛹期過冷卻點或結冰點差異不顯著(P<0.05)。 The same capital letters indicate no significant difference in the supercooling points and freezing points between different pupal stages reared at the same temperature. The same lowercase letters indicate no significant difference in the supercooling points and freezing points of the same pupal stage at different temperatures (P<0.05).

2.2 滯育蛹的過冷卻點和結冰點

紅頸常室繭蜂滯育蛹的日齡對其過冷卻點、結冰點具有顯著的影響(表2)。滯育90～150 d的蛹其過冷卻點顯著低于滯育30～60 d的蛹,同樣,滯育時間越長蛹的結冰點也越低(表2)。在滯育150 d時,紅頸常室繭蜂滯育蛹過冷卻點和結冰點達到最低,分別為(-23.36±0.60)℃與(-22.92±0.65)℃。

2.3 紅頸常室繭蜂成蟲過冷卻點和結冰點

不同溫度下飼養的紅頸常室繭蜂雄、雌成蟲的過冷卻點、結冰點均存在顯著差異(表3)。19℃下飼養的雄蜂過冷卻點、結冰點最低,15℃和27℃下飼養的雌蜂過冷卻點顯著低于23℃。相同的溫度下,僅在15、19℃下發育的雌雄成蟲之間的過冷卻點、結冰點差異顯著。19℃下飼養的雄成蟲過冷卻點、結冰點低于雌成蟲,而15℃下飼養的雄成蟲其過冷卻點、結冰點要高于雌成蟲。

2.4 成蟲和蛹的過冷卻點和結冰點的比較

19℃下發育的紅頸常室繭蜂成蟲和蛹的過冷卻點和結冰點顯著低于其他溫度。同一溫度下,紅頸常室繭蜂蛹的過冷卻點和結冰點均顯著低于成蟲,并且所有溫度下蛹的過冷卻點和結冰點均低于-20℃。

表2 紅頸常室繭蜂不同日齡滯育蛹的過冷卻點和結冰點1)

1) 相同的小寫字母表示滯育蛹過冷卻點或結冰點的差異不顯著(P<0.05)。 The same lowercase letters indicate no significant difference in the supercooling points and freezing points of diapaused pupae (P<0.05).

表3 不同溫度條件下飼養的紅頸常室繭蜂3日齡雄、雌成蟲的過冷卻點和結冰點1)

1) 相同的大寫字母表示相同溫度下雌蜂與雄蜂過冷卻點或結冰點差異不顯著,相同的小寫字母表示不同溫度下雌蜂或雄蜂過冷卻點或結冰點差異不顯著(P<0.05)。 The same capital letters indicate no significant difference in the supercooling points and freezing points between female and male adults at the same temperature. The same lowercase letters indicate no significant difference in the supercooling points and freezing points of female or male adults at different temperatures (P<0.05).

1) 相同大寫字母表示相同溫度下成蟲和蛹的過冷卻點或結冰點差異不顯著,相同小寫字母表示不同溫度下成蟲或蛹的過冷卻點或結冰點差異不顯著,Duncan氏多重比較,P<0.05。 The same capital letters indicate no significant difference in the supercooling points and freezing points of pupal and adults at the same temperature. The same lowercase letters indicate no significant difference for the supercooling points and freezing points of pupae or adults at different temperatures (P<0.05).

3 結論與討論

昆蟲是典型的變溫動物,受外界溫度變化影響較大,在亞致死低溫下就會大量死亡,然而昆蟲有過冷卻現象,使其具有一定的抵御外界低溫的能力。因此,昆蟲過冷卻點常作為衡量其耐寒性的一種重要指標。昆蟲的過冷卻點受季節變溫、發育階段、地理位置等多種因素的影響[15]。另有研究認為,昆蟲體內的結冰點、低溫存活力及過冷卻點以上的亞致死溫度與昆蟲的耐寒性有關[16-18]。通常過冷卻點可作為一個相對抗寒能力指標應用于預測一種昆蟲的越冬區[19]。

[1] 陸宴輝. 盲蝽蟓生態適應性研究[D]. 北京: 中國農業科學院, 2008.

[2] Lu Yanhui, Wu Kongming, Jiang Yuying, et al. Miridbug outbreaks in multiple crops correlated with wide-scale adoption of Bt cotton in China [J]. Science, 2010, 328 (5982): 1151-1154.

[3] 羅淑萍. 盲蝽若蟲寄生蜂的研究[D]. 北京: 中國農業科學院, 2013.

[4] 羅淑萍, 陸宴輝, 門興元, 等. 不同釋放密度下紅頸常室繭蜂對冬棗園綠盲蝽的寄生效果[J]. 中國生物防治學報, 2016,32 (6): 698-702.

[5] McDonald J R, Head J, Bale J S, et al. Cold tolerance, overwintering and establishment potential ofThripspalmi[J]. Physiological Entomology, 2000, 25(2): 159-166.

[6] Mcdonald J R, Bale J S, Walters K F A, et al. Temperature, development and establishment potential ofThripspalmi(Thysanoptera: Thripidae) in the United Kingdom [J]. European Journal of Entomology, 1999, 96(2): 169-173.

[7] Sage R B, Fell D, Tucker K, et al. Post hibernation dispersal of three leaf-eating beetles (Coleoptera: Chrysomelidae) colonizing cultivated willows and poplars [J]. Agricultural & Forest Entomology, 1999, 1(1): 61-70.

[8] 張潔, 張禮生, 陳紅印, 等. 煙蚜兩種寄生蜂成蜂的過冷卻點及結冰點測定[M]∥吳孔明.植保科技創新與現代農業建設.北京: 中國農業科學技術出版社, 2012:161-163.

[9] 陳珍珍,顧鋼,劉長明.煙蚜和煙蚜繭蜂不同發育階段的過冷卻點[J].福建農林大學學報, 2015, 44(3): 236-239.

[10]郭俊杰, 季清娥, 王波,等. 阿里山潛蠅繭蜂不同發育階段過冷卻點和結結冰點[J]. 環境昆蟲學報, 2014, 36(1): 22-27.

[11]Luo Shuping, Zhang Feng, Wu Kongming. Effect of temperature on the reproductive biology ofPeristenusspretus(Hymenoptera: Braconidae), a biological control agent of the plant bugApolyguslucorum(Hemiptera: Miridae)[J]. Biocontrol Science and Technology, 2015, 25(12): 1410-1425.

[12]陸宴輝, 吳孔明, 蔡曉明, 等. 利用四季豆飼養盲蝽的方法[J]. 植物保護學報, 2008, 35(3): 215-219.

[13]羅淑萍, 蒂姆·海, 陸宴輝, 等. 一種盲蝽寄生蜂的人工飼養方法:中國,ZL201110092491.3.[P]. 2011.

[14]Whistlecraft J W, Haye T, Kuhlmann U, et al. A large-scale rearing method forPeristenusdigoneutis(Hymenoptera: Braconidae), a biological control agent ofLyguslineolaris(Hemiptera: Miridae)[J].Biocontrol Science and Technology, 2010, 20(9): 923-937.

[15]張瑞, 馬紀. 昆蟲過冷卻點的影響因素概述[J]. 天津農業科學,2013,19(11): 76-84.

[16]Bale J S. Insect cold hardiness: A matter of life and death [J]. European Journal of Entomology, 1996,93(3): 369-382.

[17]Nedved O, Lavy D, Verhoef H A.Modeling the time-temperature relationship in cold injury and effect of high temperature interruptions on survival in a chill-sensitive collembolan[J].Functional Ecology, 1998, 12(5): 816-824.

[18]Chen Bing, Kang Le. Cold hardness and supercooling capacity in the pea leafminerLiriomyzahuidobrensis[J]. Cryo Letters, 2002, 23(3): 173-182.

[19]Nedved O. Snow white and the seven dwarfs: a multivariate approach to classification of cold tolerance[J]. Cryo Letters, 2000,21(6):339.

[20]呂寶乾,韋曼麗,金啟安, 等. 椰心葉甲兩種寄生蜂的過冷卻點和結冰點測定[J]. 熱帶作物學報,2011, 32(8): 1537-1540.

[21]路子云, 冉紅凡, 劉文旭, 等. 溫度和光周期對管側溝繭蜂滯育誘導及滯育繭的低溫冷藏[J]. 昆蟲學報, 2014, 57(10):1206-1212.

(責任編輯：田 喆)

The supercooling points and freezing points of pupae and adults ofPeristenusspretusChenetvan Achterberg at different rearing temperatures

Xia Yayun1,2, Wei Ning2, Cai Ducheng1, Luo Shuping2

(1. College of Environmental and Plant Protection, Hainan University, Haikou 570228, China;2. State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of PlantProtection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China)

By comparing the supercooling points and freezing points ofPeristenusspretusChenetvan Achterberg pupae, female and male adults, and the diapaused pupae of different ages at different rearing temperatures, we aimed to identify the differences among pupae, adults, and diapaused pupae in terms of cold hardiness. The results showed that the SCP and FP of pupae were lower than those of adults, and SCP and FP of diapaused pupae were lower than non-diapaused pupae at different rearing temperatures. No difference was observed in the SCP and FP between female and male parasitoids. The SCP and FP of diapaused pupae were reduced gradually with diapause prolongation. The lowest average SCP and FP were (-23.36±0.60)℃ and (-22.92±0.65)℃ whenP.spretuspupae diapaused for 150 days. The results provide insights into the forecast of the overwintering distribution ofP.spretusin China. Moreover, the results can also provide valuable information for mass rearing and storage of diapaused pupae ofP.spretus.

Peristenusspretus; supercooling point; freezing point; diapaused pupa

2016-12-27

2017-03-02

國家重點基礎研究發展計劃(“973”計劃)(2013CB127602)

S 476.3

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.03.010

* 通信作者 E-mail: dccai@sina.cn; shp.l@126.com