韭菜遲眼蕈蚊取食習性及趨性行為反應

徐 蕾， 趙彤華， 許國慶， 鐘 濤， 劉培斌

(遼寧省農業科學院植物保護研究所，遼寧沈陽 110161)

韭菜遲眼蕈蚊(BradysiaodoriphagaYang et Zhang)是蔥蒜類蔬菜的重要害蟲，其幼蟲別稱韭蛆，主要聚集在韭菜根部、莖部部進行取食，造成韭菜田缺苗、斷壟甚至成片死亡，嚴重影響著韭菜的產量和品質[1]。韭菜遲眼蕈蚊在我國分布廣泛，寄主植物多，取食范圍較廣，嚴重危害百合科、菊科、十字花科等7科30多種蔬菜，其中以北方保護地韭菜受害最為嚴重且可周年發生，露地韭菜以春、秋兩季危害較重[2]。目前，防治韭蛆普遍采用的是以毒死蜱和辛硫磷為主的有機磷類化學藥劑噴灑或灌根，由此引發的“3R”[抗性(resistance)、殘留(residue)、再猖獗(resurgence)]效應十分嚴峻。

植食性昆蟲的生長發育和種群繁衍與其能否準確找到合適的寄主植物以獲得足夠的營養息息相關，寄主植物的揮發性氣味傳遞著寄主定位、取食、交配產卵等重要行為活動的有效信息[3]。研究發現，取食不同寄主植物不但對韭菜遲眼蕈蚊的生長發育和繁殖產生影響[4]，還影響到韭菜遲眼蕈蚊幼蟲體內的乙酰膽堿酯酶(acetylcholinesterase，簡稱AChE)活性，從而引起其對殺蟲藥劑敏感性產生差異[5]。楊峰山等通過室內試驗統計了培養皿內寄主植物引誘源對采集籠內韭菜遲眼蕈蚊成蟲的吸引，結果表明，試蟲在茄科植物馬鈴薯上產卵量最大，其次為葫蘆科的黃瓜和十字花科的蘿卜[6]。田間罩籠試驗結果表明，韭菜遲眼蕈蚊成蟲對韭菜選擇性最強，其次是大蔥和大蒜，在圓蔥上數量最少[7]。

為探索高效、綠色的韭菜遲眼蕈蚊無公害防治方法，須要結合其取食、嗅覺趨性等行為學特性，從而建立基于行為調控基礎上的綜合防控體系。首次在室內針對韭蛆取食韭菜段的侵入位點進行觀察，另外，前期利用四臂嗅覺儀測定韭菜遲眼蕈蚊雌成蟲對多種味源物的寄主選擇性及行為反應[8]，作為后續研究測試不同味源物鮮質量及測試間隔對雌成蟲引誘率的影響，以期為韭菜遲眼蕈蚊植物源引誘劑或驅避劑的進一步研發奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

2016年3月在遼寧省北鎮市中安鎮韭菜棚(121°58′E，41°36′N)內采集韭菜遲眼蕈蚊幼蟲，將其帶回遼寧省農業科學院植物保護研究所實驗室[溫度為(25±1)℃，濕度為(70±5)%，光—暗周期為14 h—10 h]內，用溫室自栽的無公害韭菜作飼料繼代飼養30代以上作為試驗種群，取特定蟲態做備用種群完成本試驗。

1.2 供試材料

處理味源材料：健康韭菜采自遼寧省農業科學院試驗基地，挑揀并稱取2 g(鮮質量)無病蟲為害的苗株，從近地表處切斷根莖，斷口處用Parafilm封口膜裹緊備用；機械損傷韭菜是選取2 g健康韭菜葉片，用直徑為0.5 cm的打孔器打10個孔，形成機械損傷，每隔30 min更換機械損傷葉片以保證揮發物的持續釋放；浸泡大豆是稱取無病蟲危害的2 g大豆在自來水中浸泡24 h后切成小塊，在沸水中浸泡3 min后取出，用濾紙吸干表面水分，冷卻至室溫[(25±1) ℃]后備用；腐殖質的品名為“無土育苗營養基質”，由沈陽凡宇園藝科技有限公司生產。

1.3 試驗方法

1.3.1 韭菜遲眼蕈蚊幼蟲取食習性觀察 將滅菌后的濾紙平鋪在直徑為9 cm的無菌培養皿內，并在濾紙上滴加適量蒸餾水；選取新鮮健康的韭菜葉片分別剪成長度為5 cm的均勻韭菜段，處理組將斷面用高溫熔化后的蠟油密封以保護傷口，對照組以不封蠟處理使傷口自然裸露；每皿分別放置處理和對照韭菜各3段，各重復4次，用軟毛筆輕輕挑取10頭3齡幼蟲于韭菜段上，在溫度為(25±1)℃條件下飼養，每天定時觀察幼蟲的取食行為，同時記錄幼蟲化蛹、羽化、死亡(用毛筆尖輕觸蟲體，蟲體不動且未見明顯收縮即為死亡)等情況。

1.3.2 利用四臂嗅覺儀進行趨性測試 四臂嗅覺儀是由無色有機玻璃制成的內部為星狀空間的生測裝置，利用一個可移動的玻璃蓋板封閉，中心區是試蟲放口和氣泵接口，其他為4個反應區(對應四臂)，分別與味源瓶或對照瓶相連。測試時，其中2個對角作為處理區，另外2個作為對照區。試驗前用NH4OH和HCl測試并調節氣體流速為300 mL/min。在四臂嗅覺儀的4個反應區上部分別放置4個25 W的臺燈，以消除儀器各個方向的光照差異，并用遮光布覆蓋(留有觀測孔)。在溫度為(25±1)℃，濕度為(70±5)%的實驗室條件下用真空抽氣泵抽取氣體，先經過活性炭裝置過濾，再經蒸餾水加濕后從四臂吹入中心區內，用流量計控制每臂空氣流速均勻一致；測試逐頭進行，每頭試蟲測定時間為10 min，統計滯留于各反應區的試蟲數量(停留4 min及以上計作該試蟲趨向該味源臂，同時終止試驗)。每測試5頭試蟲調換1次嗅覺儀裝置，同時更新味源植物，以此消除客觀因素對試蟲嗅覺選擇行為的影響；每組處理測定結束后，用無水乙醇清潔生測裝置，烘干后待用，以便消除殘余氣味。每種材料測試40頭雌成蟲，10 min內未到達任一臂最終選擇區的試蟲不計入統計數。引誘率=味源管中試蟲數量/供測試蟲總量×100%。

1.4 數據分析

將成蟲趨性反應中的引誘率進行arcsin(y/300)1/2反正弦轉換后，應用SPSS 23.0軟件對同一組數據利用卡方(χ2)檢驗對統計結果進行差異性比較和回歸分析[9]。

2 結果與分析

2.1 韭菜遲眼蕈蚊幼蟲取食侵入位點觀察

通過觀察韭菜遲眼蕈蚊幼蟲對蠟封處理斷面傷口和自然裸露斷面傷口韭菜段的取食行為，結果發現，幼蟲偏好從韭菜自然裸露傷口處侵入取食，斷面未經處理的韭菜段更容易吸引幼蟲取食和定殖。對照組完成幼蟲取食階段所需時間明顯少于蠟封處理組；韭菜斷面經蠟封處理后，幼蟲只能等到植株逐漸破損腐敗后才開始取食，以致在調查開始幾天內處理組幼蟲死亡率遠高于對照組(圖1-a)；在食料未見明顯破損或腐敗時，處理組幼蟲須要耗費更多的時間尋找合適的侵入位點進行取食，因此幼蟲的發育速率受到較大影響，生長發育活動均滯后于對照組，具體表現為幼蟲化蛹率比對照組延后3 d(圖1-b)，蛹羽化率比對照組延后4 d(圖1-d)，且處理組比對照組晚4 d進入老熟幼蟲期(圖1-c)。隨著時間進程的推進，在調查9～15 d期間，由于對照組斷面傷口裸露加速了韭菜的腐敗，因此在調查后期對照組試蟲死亡率明顯高于處理組(圖1-a)，而老熟幼蟲的占比也明顯低于處理組(圖1-c)。

2.2 韭菜遲眼蕈蚊雌成蟲對不同味源的趨性

利用四臂嗅覺儀對韭菜遲眼蕈蚊雌成蟲進行趨性行為反應測試，由圖2可知，當四臂嗅覺儀的處理臂為空氣時，其引誘率與對照臂之間無顯著差異(P>0.05，χ2=0.18)，說明試蟲在無任何氣味源引誘下進入某一臂的行為是隨機的。4種處理味源中，腐殖質對雌成蟲平均引誘量最大，為31頭，極顯著高于空白對照(P<0.01，χ2=11.29)；其次是機械損傷韭菜，對雌成蟲平均引誘量為25頭，極顯著高于空白對照(P<0.01，χ2=9.68)；而浸泡大豆對雌成蟲的引誘力最小，平均引誘量為16頭，低于空白對照的23頭，但兩者差異不顯著(P>0.05，χ2=0.92)。

對韭菜遲眼蕈蚊雌成蟲具有極顯著引誘作用的味源物(機械損傷韭菜和腐殖質)分別設置5、20、40、60、120、160、200、220、250、300 min共計10個時間間隔進行調查，測試試蟲對處理味源的行為反應，通過相關性分析，結果表明，在以機械損傷韭菜做味源(圖3)時，測試時間間隔與雌成蟲引誘率呈極顯著的正相關關系(r=0.930 8**)；在以腐殖質做味源(圖4)時，測試時間間隔與雌成蟲引誘率存在一定的正相關關系，但不顯著(r=0.370 7ns)。表明隨著測試時間間隔的延長，機械損傷韭菜對雌成蟲的引誘作用隨之顯著增強，而對腐殖質的引誘效果則無顯著影響。

對機械損傷韭菜和腐殖質分別設置2、4、6、9、12、15、18、20 g共計8個鮮質量梯度，測試味源物質量對試蟲趨性行為反應的影響。由圖5可知，當機械損傷韭菜鮮質量為12 g時，對試蟲的引誘率最高，達到92.52%，與空氣對照(6.94%)相比差異極顯著(P<0.01，χ2=17.29**)；當腐殖質鮮質量為9 g時對試蟲的引誘率最高，達到90.19%，與空氣對照(9.49%)相比差異極顯著(P<0.01，χ2=18.54**)。但當味源材料鮮質量達到峰值后，處理味源對試蟲的引誘作用就不再明顯，引誘能力隨著鮮質量的增加而下降。根據觀察數據間的統計關系并進行回歸分析，機械損傷韭菜和腐殖質的鮮質量(x)與試蟲引誘率(y)之間存在極顯著的二次多項式逐步回歸關系，模型參數及表達式如表1所示，2個回歸模型的判定系數分別達到0.817、0.806，回歸顯著概率分別為0.014、0.017，由此說明模型逐步回歸的擬合程度較高。

3 結論與討論

昆蟲在對寄主植物和產卵場所的選擇過程中，通過嗅覺感知來自味源物的揮發性氣味，從而表現出趨性行為反應[10]。本研究通過對韭蛆在寄主植物上侵入位點的觀察發現，韭菜段假莖、葉片由于完整表皮的保護，可有效阻擋韭蛆的危害；相反，如果韭菜植株體表有明顯的腐敗或創口則有利于甚至加速韭蛆的侵襲和種群發展。韭菜收割后揮發性含硫氣味濃度會大幅升高，因此容易吸引大批韭菜遲眼蕈蚊成蟲前來產卵[11]。北方地區冬季溫室大棚內密閉環境下易發病害，韭菜長勢弱，當韭菜植株出現腐敗或機械傷口時，韭蛆趁機侵入取食，進而加劇韭菜衰敗死亡。因此，遼寧地區防治韭蛆危害可以針對多年韭菜棚的管理，嚴控病害發生，促進韭菜生長，保健栽培，培育壯株，以此達到針對韭菜遲眼蕈蚊幼蟲期防控減災的目的。

表1 機械損傷韭菜和腐殖質鮮質量與韭菜遲眼蕈蚊雌成蟲引誘率的二次回歸分析結果

本研究首次對韭蛆趨性較強的2種味源物腐殖質和機械損傷韭菜進行鮮質量和調查時間的梯度設定，分別得到其與引誘率之間的量化回歸關系，其中，2種味源物鮮質量與引誘率之間存在顯著的多元回歸關系。對重要寄生蜂類天敵黑刺粉虱細蜂(AmitushesperidumSilvestri)的行為反應進行研究發現，隨著黑刺粉虱(AleurocanthusspiniferusQuaint)蟲體密度和受害茶樹葉片質量的增加，天敵細蜂的引誘率有所加強，但當味源揮發物達到一定量后，引誘作用開始逐漸下降，而趨性與受害葉片質量及粉虱密度之間也存在二次回歸關系[12]，本研究結果與之相一致。對赤擬谷盜(TriboliumcastaneumHerbst)進行觸角電位(electroantennography，簡稱EAG)反應測試發現，赤擬谷盜對不同刺激物的EAG反應值差別較大，其中，當水楊酸甲酯質量濃度大于5 μg/μL時，EAG反應值開始下降[13]，本研究的結果與之相似。

形成植物氣味特征的主體是植物體釋放出的揮發性化學物質，研究植物揮發性信息物質對昆蟲侵入取食以及寄主選擇有著重要作用。未來的工作可以通過分離、提純和鑒定昆蟲趨向揮發性次生物質的組分和生物活性，從化學生態學的角度深入揭示韭菜遲眼蕈蚊的嗅覺選擇機制，為進一步開發信息素誘捕或驅避劑忌避的研究奠定基礎，從而實現對韭菜遲眼蕈蚊的早期監測和綠色防控。