斑翅果蠅和黑腹果蠅對醋酸耐受性的比較分析

高歡歡 王詠梅 蔣錫龍 呂召云 覃冬云 吳新穎 于毅

摘要：斑翅果蠅和黑腹果蠅是重要的果實害蟲，但兩者的取食偏好性差異明顯。為了明確在醋酸脅迫條件下斑翅果蠅和黑腹果蠅的耐受性差異，設置兩種果蠅成蟲取食不同醋酸含量的人工飼料，不同時間后觀察其死亡率的變化，并計算特定時間下的LC50。結果表明，隨著醋酸含量增加和處理時間延長，黑腹果蠅和斑翅果蠅的死亡率逐漸增加，但相同醋酸含量、相同處理時間內，斑翅果蠅的死亡率高于黑腹果蠅；隨著處理時間的延長，兩種果蠅的LC50逐漸降低，且在相同處理時間下，黑腹果蠅的LC50明顯高于斑翅果蠅。因此，黑腹果蠅對醋酸的耐受性明顯高于斑翅果蠅。

關鍵詞：斑翅果蠅；黑腹果蠅；醋酸；死亡率

中圖分類號：S433文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2018）03-0083-04

Abstract Drosophila suzukii and D. melanogaster are important pests with different feeding preference. In order to make clear the discrepancy in tolerance to environmental acetic acid， we assessed mortality of D. suzukii and D. melanogaster after feeding artificial diet with different contents of acetic acid. The LC50 was also calculated at specific exposing time. The results showed that the mortality of the two Drosophila species was ever-increasing with the increase of acetic acid content and exposing time. However， the mortality of D. melanogaster was higher than that of D. suzukii under the same content of acetic acid and exposing time. The LC50 of D. melanogaster and D. suzukii adults decreased gradually with the increase of exposing time.Moreover， the LC50 of D. melanogaster was higher than that of D. suzukii under the same time. Therefore， D. melanogaster had higher tolerance to environmental acetic acid than D. suzukii.

Keywords Drosophila suzukii； Drosophila melanogaster； Acetic acid； Mortality

黑腹果蠅和斑翅果蠅是漿果類果實中較為重要的害蟲，隸屬于雙翅目（Diptera）果蠅科（Drosophilidae），在世界各地均有分布，可為害櫻桃、草莓、葡萄等60多種植物[1]。黑腹果蠅喜愛在腐爛的水果上產卵，而斑翅果蠅具有鋸齒狀產卵器，可在新鮮果實上產卵，孵化為幼蟲后取食果肉為害[2，3]，因此，兩種果蠅的產卵和取食習性有明顯差異。

腐爛果實中會滋生大量的微生物，通過其代謝為果蠅幼蟲的發育提供營養[4]。已有研究證明腐爛水果中的糖類等碳水化合物可分解為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等短碳鏈醇，吸引果蠅產卵。例如，在黑腹果蠅取食過的果實中，乙醇含量可達到總質量的6%[5，6]。但黑腹果蠅可以形成自身機制來適應富含酒精的生長環境[7，8]。并且乙醇可在乙醇脫氫酶的作用下生成乙醛，進而由乙醛脫氫酶分解為乙酸[9]。而斑翅果蠅喜愛的新鮮水果中糖類、維生素和其他碳水化合物較多，蛋白質和氨基酸相對缺乏[10]，乙醇、乙醛以及乙酸的含量均不高。因此是否為酸性環境是兩種果蠅產卵和取食生態位的特點之一，黑腹果蠅和斑翅果蠅是否對乙酸具有耐受性并未見報道。探索兩種果蠅耐受乙酸的差異性，是解釋兩種果蠅具有不同取食偏好的關鍵所在。

因此，本研究以醋酸作為酸性環境的指示劑，將不同含量醋酸加入人工飼料，分別處理黑腹果蠅和斑翅果蠅成蟲，統計不同醋酸含量、不同處理時間下，兩種果蠅的死亡率變化及相同時間處理的LC50，比較兩種果蠅對醋酸的耐受性差異，進而為解釋兩種果蠅具有不同取食偏好的特性提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試蟲材料

黑腹果蠅和斑翅果蠅于2016年采集于山東煙臺牟平的葡萄園中（北緯N37°24′，東經E121°43′）。飼養于溫度為（25±0.5）℃、濕度為 （70±0.5）%、光周期為 L∶D=16 h∶8 h人工氣候箱中，用人工飼料[11]飼養 5～6 代后取羽化 3 d 的成蟲用于本試驗。

1.2 試驗方法

1.2.1 醋酸對黑腹果蠅成蟲死亡率的影響 分別量取2.5、3.0、4.0 mL 醋酸加入未凝固的人工飼料中，使其最終體積為100 mL，以不加醋酸為對照，即醋酸含量為0、2.5%、3.0%、4.0%。將不同醋酸含量的人工飼料倒入直徑5.5 cm、高7 cm的組織培養瓶中，蓋緊瓶蓋以避免醋酸揮發。待人工飼料凝固后，吸取羽化后3 d的50頭黑腹果蠅成蟲（雌雄比為1∶1），分別放入不同醋酸含量的培養瓶中，每處理重復5次。分別于1.5、3、6、12、24 h后進行觀察，并記錄黑腹果蠅死亡數量，統計死亡率。

1.2.2 醋酸對斑翅果蠅成蟲死亡率的影響 根據前期預試驗，醋酸含量為3.0%時，斑翅果蠅成蟲全部死亡，因此，醋酸含量的設定不同于黑腹果蠅。稱量1.5、2.0、3.0 mL 醋酸加入未凝固的人工飼料中，使其最終體積為100 mL，以不加醋酸為對照，即醋酸的含量為0、1.5%、2.0%、3.0%。對斑翅果蠅的其他處理方法同1.2.1。

1.3 數據分析

以醋酸含量和處理時間為因素，利用SPSS 18.0對斑翅果蠅和黑腹果蠅的死亡率進行雙因素方差分析。并對其死亡率進行Probit回歸分析，計算醋酸對兩種果蠅的致死中含量（LC50），顯著水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 黑腹果蠅和斑翅果蠅在醋酸脅迫下死亡率的動態變化

隨著處理時間的延長和醋酸含量的增加，黑腹果蠅和斑翅果蠅的死亡率均逐漸增加（圖1，圖2）。由圖1可知，醋酸含量為2.5%時，黑腹果蠅并沒有受到顯著影響，其死亡率未達到20%；當醋酸含量超過2.5%時，死亡率急劇增加，3.0%醋酸處理黑腹果蠅6 h以上，死亡率穩定在（84.00±2.01）%；4.0%醋酸處理黑腹果蠅3 h，其死亡率達到（97.00±3.76）%。由圖2可知，斑翅果蠅成蟲在2.0%醋酸處理1.5 h后，死亡率為（59.20±5.45）%；處理3 h后，其死亡率已達到（89.80±4.90）%，處理6 h后全部死亡；斑翅果蠅在3.0%醋酸條件下死亡率為100%，其耐受醋酸的能力明顯低于黑腹果蠅。

2.2 醋酸脅迫下黑腹果蠅和斑翅果蠅死亡率影響因素分析

由黑腹果蠅和斑翅果蠅死亡率的雙因素方差分析結果（表1）可知，醋酸含量、處理時間以及兩種因素的交互作用對兩種果蠅的死亡率均有極顯著影響。

2.3 醋酸對黑腹果蠅和斑翅果蠅的致死中含量

由表2可知，隨著處理時間的延長，黑腹果蠅和斑翅果蠅的LC50逐漸降低，但在相同處理時間下，黑腹果蠅的 LC50 明顯高于斑翅果蠅。醋酸處理1.5 h 后，斑翅果蠅的 LC50 為 1.9%，而黑腹果蠅的LC50 為3.3%。 處理6 h后，斑翅果蠅和黑腹果蠅的 LC50均趨于穩定，分別為1.5%和2.6%。

3 討論與結論

本研究發現，黑腹果蠅對醋酸的耐受能力高于斑翅果蠅，表現為黑腹果蠅的LC50明顯高于斑翅果蠅，且在相同醋酸含量、相同處理時間內，斑翅果蠅的死亡率高于黑腹果蠅，這與黑腹果蠅偏愛于酸腐環境的生物學特性相吻合。

長期進化以來，黑腹果蠅在一定程度上形成了適應酸腐環境的機制，其中，與共生菌的相互作用是昆蟲用于平衡營養和適應環境的重要途徑[12，13]。腐爛水果中會滋生大量微生物，Fischer等[14]證明黑腹果蠅趨向于在醋酸菌存在的微生物環境中產卵，因為醋酸菌可以參與果蠅體內乙醇、乙酸的代謝，減少乙醇和乙酸對果蠅造成的危害，產生的次級代謝產物也有利于果蠅的生長發育。高歡歡等[15]也發現在兩種果蠅取食過的葡萄中，微生物多樣性明顯增加，且在黑腹果蠅取食過的葡萄中發現了三種醋酸菌，但斑翅果蠅取食過的葡萄中卻沒有發現，這可能是斑翅果蠅對醋酸耐受性差的原因之一。黑腹果蠅成蟲腸道中微生物群落比較穩定的有十余種，以醋酸菌和乳酸菌為主[16]，是腸道和外界環境共生的細菌，對于黑腹果蠅的共生菌協同進化提供重要依據。但新鮮水果富含糖類和碳水化合物，沒有豐富的蛋白質和微生物[10]，斑翅果蠅如何適應營養缺乏的環境，腸道內的微生物是否可以參與其生長發育、增加適應性，需要做進一步研究。

參 考 文 獻：

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