安徽發現草地貪夜蛾為害水稻秧苗

徐麗娜, 陳永田, 徐婷婷, 畢思佳, 佟 強,胡本進, 胡 飛*, 王振營

(1. 安徽省農業科學院植物保護與農產品質量安全研究所, 合肥 230031; 2. 安徽省無為市植保站, 無為 238300;3. 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)

2019年5月17日,草地貪夜蛾Spodopterafrugiperda入侵安徽[1],此后發生范圍迅速擴大,當年即在全省16市89個縣(市、區)發生為害[2],成為危害安徽糧食生產的又一重大害蟲。張磊等根據遺傳結構分析結果,推測入侵我國的草地貪夜蛾群體是一個“水稻型”母本和“玉米型”父本雜交群體的后代,在長期的演化擴散過程中,“玉米型”的核基因組占據了主導地位[3]。2019年針對安徽地區草地貪夜蛾的群體遺傳結構分析與張磊等的結果基本一致。只是在核基因組Tpi基因第174和175位差異單倍型位點除了玉米型和雜合型,還發現11.98%樣本表現為水稻型[4]。說明入侵安徽省的草地貪夜蛾種群存在為害水稻的風險。近年廣西、湖北、福建陸續發現草地貪夜蛾為害水稻成株或秧苗的現象[5-7]。

水稻是安徽省第二大糧食作物,2019年全省水稻種植面積為2 509.04萬 hm2,2019年-2020年的田間調查發現,草地貪夜蛾在安徽省主要為害玉米,部分地區發現為害高粱、小麥、油菜、甘蔗等[2],尚未發現其對當地水稻造成危害。2021年7月21日,筆者在安徽省無為市首次發現草地貪夜蛾為害水稻秧苗,隨即對其為害特點及生物型展開調查研究,以期為更好地開展草地貪夜蛾監測和防控提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 野外調查與采集

2021年7月發現草地貪夜蛾為害的農場位于蕪湖無為市陡溝社區霞秀家庭農場育秧田(117.92°E, 31.30°N),被害秧苗品種為‘中粳糯588’,7月1日播種,秧齡20 d,發現草地貪夜蛾為害時秧苗處于2葉1心期。該批育秧共2 320盤,育苗盤規格為25 cm×60 cm,露天育秧。在育秧盤旁邊有玉米種植田塊,此時大部分玉米已收獲,田間以玉米秸稈為主,但并未完全黃熟(圖1)。

7月21日對被害育秧盤進行了調查,現場隨機調查5點,每點調查秧盤50個,調查有蟲盤數,統計有蟲盤率,同時每點隨機選擇其中一個帶蟲盤,每盤選擇3個點,每點調查秧苗225株,調查其中被害秧苗株數,統計被害株率。

圖1 被害水稻秧苗田間種植情況Fig.1 Planting environment of damaged rice seedling in the field

采集水稻秧苗上的草地貪夜蛾幼蟲20頭,并從黃山、東至和石臺玉米田采集草地貪夜蛾幼蟲34頭,作為生物型分析試蟲。

1.2 草地貪夜蛾生物型分析

分別提取水稻秧苗上采集的20頭草地貪夜蛾幼蟲,以及從黃山、東至和石臺玉米田采集的34頭草地貪夜蛾幼蟲的DNA,進而對線粒體細胞色素C氧化酶亞基Ⅰ基因(cytochrome c oxidase subunit Ⅰ,COⅠ)以及位于Z染色體上的磷酸甘油醛異構酶基因(triose-phosphate isomerase,Tpi)兩個分子標記基因進行擴增,據此對樣品的群體遺傳特征進行分析。

2 結果與分析

2.1 草地貪夜蛾為害水稻秧苗發生情況

對被害育秧盤進行調查發現,有蟲盤率平均為7.64%,平均幼蟲量3.2頭/盤,草地貪夜蛾幼蟲多為5～6齡,部分為3～4齡,秧盤平均被害株率為18.52%(表1)。觀察發現,草地貪夜蛾幼蟲多隱藏在秧苗基部為害,部分秧苗在基部被齊根咬斷,葉片也有明顯被害狀,如葉片出現半透明天窗、孔洞、缺刻、干尖等現象。

表1 無為市陡溝水稻秧苗被草地貪夜蛾為害情況

2.2 草地貪夜蛾生物型

通過對COⅠ基因序列進行比對分析發現,在采集到的54個草地貪夜蛾樣本中鑒定出“玉米型”和“水稻型”兩種基因型,二者的比例分別為48.15%和51.85%;而在無為的水稻秧苗上采集的草地貪夜蛾樣本,90.00%為“玉米型”,僅有10.00%為“水稻型”(表2)。

圖2 草地貪夜蛾為害水稻的癥狀Fig.2 Symptoms on rice damaged by Spodoptera frugiperda

對本次采集的54頭草地貪夜蛾幼蟲的Tpi基因序列進行分析,針對“玉米型”和“水稻型”的差異單倍型位點進行比對,發現本次采集的草地貪夜蛾樣本Tpi基因第174位和175位差異單倍型位點存在玉米型單倍型(AT)、水稻型單倍型(GA)和玉米水稻雜合型(AT/GA)3種類型(表3)。根據已有文獻報道，10個差異單倍型位點中若有7個表現為“玉米型”即可被認為是該類型[8],因此,根據Tpi序列分析，本次所有草地貪夜蛾樣品仍為“玉米型”。

表2 基于COⅠ基因片段鑒定草地貪夜蛾樣品的分型結果

表3 Tpi基因第174位和175位差異單倍型位點類型

3 討論

2019年草地貪夜蛾入侵我國后,雖然主要為害玉米,但水稻被害的現象也時有報道,2019年廣西欽州市靈山縣武利鎮、2020年福建漳州云霄和湖北武穴均發現草地貪夜蛾為害水稻[6-7]。室內研究發現,水稻雖不是目前侵入我國的草地貪夜蛾的嗜食寄主,但其可以通過取食水稻幼苗正常生長發育并完成生活史[9]。本次調查發現草地貪夜蛾為害水稻秧苗的農場位于安徽省無為市,該地位于安徽省中部,長江中下游沿江北岸,常年玉米種植面積約8 000 hm2,按播期可分為春、夏、秋玉米[10]。2021年5月8日,當地首次性誘監測到草地貪夜蛾成蟲,5月31日,發現幼蟲為害玉米。本次發現被草地貪夜蛾為害的水稻秧田旁即有玉米種植,此時玉米已經進入收獲期,田間以秸稈為主,推測水稻秧苗上出現的草地貪夜蛾幼蟲,可能是在玉米成熟后,轉移至附近秧盤為害。近年來水稻集中育秧發展迅猛,育秧素質的好壞直接關系到機插秧的成敗和水稻產量高低。水稻秧苗被草地貪夜蛾為害后造成的葉片缺刻,甚至缺苗斷株,將嚴重影響到機插秧的質量,嚴重的將直接導致育秧盤無法成功移栽。建議位于草地貪夜蛾遷飛過渡區,同時有玉米和水稻種植的區域,在進行水稻集中育秧時應盡量遠離玉米田塊,避免草地貪夜蛾轉移為害。

根據COⅠ基因序列比對結果發現,在本次采集的54個草地貪夜蛾樣本中,“玉米型”和“水稻型”的比例分別為48.15%和51.85%,與2019年對安徽省草地貪夜蛾進行遺傳分析的結果相比,“玉米型”占比明顯上升;同時,針對Tpi基因“玉米型”和“水稻型”的差異單倍型位點比對中,僅在東至地區采集的2頭草地貪夜蛾樣本中發現了第174位和第175位差異單倍型位點為水稻型單倍型(GA),僅占所有樣品的3.70%,而2019年的分析中這一比例達到16.95%[3]。推測入侵安徽的草地貪夜蛾遺傳結構可能已經發生了變化,需要進一步擴大樣本數量對其進行深入研究。