雪蓮果為替代寄主植物繁育的麗蚜小蜂對MED煙粉虱生防潛能

趙 悅,臧連生,2,董澤祺,張俊杰,王 晶*,柳冠群

(1. 吉林農業大學生物防治研究所/吉林省生物防治技術工程研究中心,長春 130118;2. 貴州大學綠色農藥與農業生物工程教育部重點實驗室,貴陽 550025;3. 敦化市青溝子鄉綜合服務中心農業技術推廣站,吉林敦化 133700)

煙粉虱Bemisiatabaci(Gennadius)屬半翅目Hemiptera粉虱科Aleyrodidae,主要通過直接刺吸汁液、分泌蜜露和傳播病毒對植物進行危害(Inbar &Gerling,2008;劉佰明等,2021)。目前,世界各地超過100個國家均有煙粉虱的發生與危害,每年造成的直接經濟損失高達數十億美元(Gilbertsonetal.,2015;竇文珺等,2020)。在我國最早在1940年就有關于煙粉虱記載,但直到上世紀90年代才大面積爆發危害(Liuetal.,2007)。煙粉虱是一個復合種(Complex species),已知的隱種已經超過47個,發生危害最為嚴重的隱種主要為MEAM1(B型)隱種和MED(Q型)隱種(Liuetal.,2007;Liuetal.,2012;Boykinetal.,2017;Guoetal.,2021)。在我國MED煙粉虱已經超越MEAM1煙粉虱成為危害優勢種,在全國32個省分均有發生和危害,每年對煙草、棉花和蔬菜等造成巨大的經濟損失(Panetal.,2011)。當下煙粉虱的防控仍以化學防治為主,隨著化學農藥的濫用,煙粉虱的抗性不斷增強,想要利用化學防治實現煙粉虱危害的有效控制變得愈發困難(Desneuxetal.,2007;De Barroetal.,2011;Guedesetal.,2016;Fanetal.,2021)。

近年來隨著政策調控和綠色防控意識的提升,利用寄生性和捕食性天敵昆蟲生物防治煙粉虱取得了理想的防治效果,尤其是利用麗蚜小蜂EncarsiaformosaGahan防治煙粉虱防效最為顯著(Hoddleetal.,1998;李姝等,2014;Wangetal.,2019;竇文珺等,2020)。目前,國內外商品化生產的麗蚜小蜂普遍采用溫室白粉虱Trialeurodesvaporariorum(Westwood)為繁育寄主,煙草為繁育中間寄主植物,但由于煙草培育周期長、病蟲害頻發等限制了麗蚜小蜂的繁育效率和產能(Liuetal.,2015;Zhaoetal.,2021)。篩選更加高效的繁育中間寄主植物,無疑是提升麗蚜小蜂產能的重要途徑之一(Liuetal.,2015;Zhaoetal.,2018a)。近期,本研究團隊發現雪蓮果Smallanthussanchifalius(Poeppig &Endlicher)可以作為替代煙草高效繁育麗蚜小蜂的中間寄主植物,雪蓮果具有培育周期短、植株病蟲害發生較少、葉片面積大等植物學優勢(趙悅等,2018ab)。同時相對于煙草,利用雪蓮果繁育的溫室白粉虱若蟲發育時間更短、個體更大和成蟲產卵量更高;利用雪蓮果繁育的各齡粉虱若蟲讓麗蚜小蜂寄生,麗蚜小蜂寄生率更高、子代發育時間更短;此外,中間寄主植物雪蓮果繁育的單頭麗蚜小蜂對3齡溫室白粉虱若蟲的殺死數量可達279.73頭,相對煙草繁育的麗蚜小蜂具有更高的生防潛能(趙悅等,2018ab;Zhaoetal., 2021)。但中間寄主植物雪蓮果繁育的麗蚜小蜂對煙粉虱的防治效果,尤其對MED煙粉虱的防治效果尚待明確。

為了明確中間植物雪蓮果繁育的麗蚜小蜂對MED煙粉虱的防治效果,以及寄生煙粉虱后的麗蚜小蜂子代發育情況,本研究測定了中間寄主植物雪蓮果繁育的麗蚜小蜂對于不同齡期MED煙粉虱若蟲的寄生率、取食數量、殺死數量以及其子代發育情況。旨在為今后田間應用中間寄主植物雪蓮果繁育的麗蚜小蜂防治煙粉虱提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試寄主植物:番茄(瑞琦一號)種子購自西安群星種業有限公司,在育苗缽中育苗,培育到長出4片真葉時移栽至花盆內(花盆直徑為15 cm,容量1 L),在花盆內培育到7～8片真葉時供試。番茄育苗和培育均在吉林農業大學天敵昆蟲產品研發基地設施溫室內進行,培育溫度20～30℃,RH 30%～50%,光照為自然光照。

供試昆蟲:煙粉虱(MED隱種,Q型)于2010年采集于吉林省長春市蓮花山設施溫室,寄主植物為番茄,并進行了隱種鑒定,具體鑒定方法參照Xu等(2010),供試時已在人工氣候室內利用番茄作為寄主植物連續飼養10代以上。供試煙粉虱飼養條件為溫度25±1℃、RH 60%±5%、光周期14 L∶10 D的人工氣候室(南京恒裕公司建造,YCS-20型)。

供試寄生蜂:雪蓮果和煙草為中間寄主植物繁育的麗蚜小蜂(不同中間寄主植物繁育的麗蚜小蜂:雪蓮果或煙草→溫室白粉虱→麗蚜小蜂)均從吉林農業大學生物防治研究所大量生產的麗蚜小蜂產品中獲取,獲取時為未經冷藏即將羽化的黑蛹,獲取時間為6-7月繁育的麗蚜小蜂。供試時,供試蜂種均在兩種寄主植物飼養的溫室白粉虱上穩定繁育10代以上。繁育條件為溫度24～28℃、相對濕度50%～70%、光周期為自然光照。

1.2 方法

1.2.1煙粉虱若蟲與麗蚜小蜂成蜂的獲得

煙粉虱若蟲的獲得:取一盆供試番茄植株,將微蟲籠夾在番茄葉背,微蟲籠參照臧連生等(2005)。利用吸蟲管隨機吸取40頭煙粉虱成蟲,然后吹入夾在葉背的微蟲籠內,讓煙粉虱成蟲產卵,12 h后去除成蟲。將載有粉虱卵的植株移入人工氣候室內的養蟲籠內讓其繼續發育,待發育至供試齡期,每個葉片保留50頭齡期一致的煙粉虱若蟲。試驗共設置1、2、3、4齡期若蟲進行測定。供試時,將載有特定齡期煙粉虱若蟲的番茄葉片進行水培備用,具體方法參照Dai等(2014)(圖1)。

圖1 用來進行水培處理的實驗裝置Fig.1 Experimental device for hydroponics treatment

麗蚜小蜂成蜂的獲得:把帶有即將羽化的麗蚜小蜂黑蛹的寄主植物葉片(雪蓮果葉片或煙草葉片)分別放入單獨的培養皿內,培養皿內用1%瓊脂用來給寄主植物葉片進行保濕,以便麗蚜小蜂的黑蛹進行發育羽化。每20 min觀察一次麗蚜小蜂羽化情況,收集羽化的麗蚜小蜂至試管內(無營養補充),將收集到的麗蚜小蜂作為供試蜂種備用,供試時羽化時間<6 h。

以上所有試驗過程均在氣候條件為:溫度25±1℃、RH 60%±5%、光周期14 L∶10 D的人工氣候室(南京恒裕公司建造,YCS-20型)內進行。

1.2.2麗蚜小蜂生防潛能的測定

將單頭麗蚜小蜂成蜂利用吸蟲管吹入載有特定齡期(1、2、3或4齡)煙粉虱若蟲的透明杯內,每個透明杯內提供的番茄葉片上載有50頭粉虱若蟲,麗蚜小蜂吹入杯內會寄生和取食番茄葉片上的粉虱若蟲,吹入24 h后去除麗蚜小蜂。每個供試齡期重復20次。去蜂后約5～7 d后待被寄生的粉虱若蟲發育至褐色蛹時,統計麗蚜小蜂寄生粉虱數量并計算寄生率;同時,調查麗蚜小蜂取食粉虱數,被取食的粉虱若蟲會出現明顯的干癟,調查方法具體參照Zang等(2008);按照下述公式,計算麗蚜小蜂對各齡煙粉虱若蟲的殺死數量。待被寄生的的黑蛹即將羽化時,每24 h觀察1次,記錄子代蜂羽化情況,并記錄子代的發育時間。發育時間從接入麗蚜小蜂之日開始計算,直至羽化完成。

試驗中所需的計算公式如下:

麗蚜小蜂的寄生率(%)=褐蛹頭數/50×100

麗蚜小蜂殺死煙粉虱若蟲數=被寄生粉虱若蟲數+被取食粉虱若蟲數

麗蚜小蜂子代蜂羽化率(%)=麗蚜小蜂羽化出蜂數/褐蛹頭數×100

以上所有試驗過程均在氣候條件為:溫度25±1℃、RH 60%±5%、光周期14 L∶10 D的人工氣候室(南京恒裕公司建造,YCS-20型)內進行。

1.3 數據分析

試驗數據利用Office Excel(2016)進行初步匯總和整理。隨后將試驗獲得所有的數據進行正態檢驗和方差齊性檢驗。將百分比(寄生率、羽化率)進行反正弦平方根轉換。將不符合正態分布的數據進行平方根轉換,轉換后均符合正態分布。兩種中間寄主植物繁育的麗蚜小蜂對不同齡期煙粉虱若蟲間的寄生率、取食數、殺死數、寄生后子代發育時間及子代羽化率采用Tukey法進行差異顯著性檢驗(P<0.05)。比較兩種中間寄主植物繁育的麗蚜小蜂對同一齡期粉虱若蟲的寄生率、取食數、殺死數、寄生后子代發育時間及子代羽化率時采用Student’st測驗法進行差異性檢驗(P<0.05)。以上所有數據均利用DPS(v13.5)軟件進行分析處理。所有分析結果利用Sigma Plot 12.5繪圖。

2 結果與分析

2.1 兩種寄主植物繁育的麗蚜小蜂對煙粉虱若蟲寄生率的比較

中間寄主植物雪蓮果繁育的麗蚜小蜂對1、2、3、4齡煙粉虱若蟲寄生率分別為6.1%、12.9%、17.2%和15.6%,對3齡若蟲的寄生率量最高(F3,76=240.67,P<0.0001)(圖2)。中間寄主植物煙草繁育的麗蚜小蜂對1、2、3、4齡煙粉虱若蟲寄生率分別為3.8%、11.5%、14.7%和13.0%,同樣,麗蚜小蜂對3齡若蟲的寄生率量最高(F3,76=172.35,P<0.0001)(圖2)。中間寄主植物雪蓮果繁育的麗蚜小蜂對4個齡期煙粉虱若蟲的寄生率均顯著高于中間寄主植物煙草繁育的麗蚜小蜂(1齡:t= 7.5785,df=38,P<0.0001;2齡:t=3.3391,df=38,P=0.0019;3齡:t= 4.0983,df =38,P=0.0002;4齡:t=4.7721,df=38,P<0.0001)。

圖2 雪蓮果和煙草繁育的麗蚜小蜂對煙粉虱若蟲寄生率的比較(±SE)Fig.2 Comparison of parasitism rate of Bemisia tabaci nymphs parasitized by Encarsia formosa reproduced by yacon and tobacco注:圖中數據為均值±標準誤。大、小寫字母不同表示同種寄主植物繁育的麗蚜小蜂對不同齡期煙粉虱寄生率經Tukey’s HSD法檢驗在P<0.05水平差異顯著;“**”表示寄主植物種類間經Student’s t法檢驗在P<0.01水平差異顯著。下圖同。Note:Data were mean±SE. Different uppercase letters above the black bars indicated significant differences in parasitism on different-instar nymhps by E. formosa reared by yacon as host plant (P<0.05, Tukey’s HSD test). Different lowercase letters above the grey bars indicated significant differences in parasitism on different-instar nymhps by E. formosa reared by tobacco as host plant (P<0.05, Tukey’s HSD test). The paired bars with two asterisks indicated significant difference in means (P<0.01, Student’s t test). The same as below.

2.2 兩種寄主植物繁育的麗蚜小蜂取食煙粉虱數量的比較

中間寄主植物雪蓮果繁育的麗蚜小蜂取食煙粉虱1、2、3和4齡若蟲數量分別為2.7、2.0、1.9和1.7頭,對1齡期若蟲取食數量顯著高于其他3個齡期的若蟲(F3,76=19.89,P<0.0001)(圖3)。煙草為中間寄主植物時,麗蚜小蜂取食煙粉虱1、2、3和4齡若蟲數量分別為2.2、1.5、1.3和1.2頭,對1齡期若蟲取食數量顯著高于其他3個齡期的若蟲(F3,76=17.81,P<0.0001)(圖3)。中間植物雪蓮果繁育的麗蚜小蜂對煙粉虱4個齡期若蟲的取食數量均顯著高于中間寄主植物煙草繁育的麗蚜小蜂(1齡:t=3.1791,df=38,P=0.0029;2齡:t=3.5838,df=38,P=0.0009;3齡:t=4.1267,df=38,P=0.0002;4齡:t=3.5830,df=38,P=0.0010)。

圖3 雪蓮果和煙草繁育的麗蚜小蜂取食煙粉虱數量的比較(±SE)Fig.3 Comparison of the number of Bemisia tabaci host feeding by Encarsia formosa reproduced by yacon and tobacco

2.3 兩種寄主植物繁育的麗蚜小蜂殺死煙粉虱數量的比較

中間寄主植物雪蓮果繁育的麗蚜小蜂殺死煙粉虱1、2、3和4齡若蟲數量分別為5.8、8.5、10.5和9.5頭,其中對3齡若蟲的致死數量最高(F3,76=103.27,P<0.0001)(圖4)。中間寄主植物煙草繁育的麗蚜小蜂殺死煙粉虱1、2、3和4齡若蟲數量分別為4.1、7.2、8.7和7.7頭,同樣麗蚜小蜂殺死3齡若蟲數量最高(F3,76=82.14,P<0.0001)(圖4)。雪蓮果為中間寄主植物繁育的麗蚜小蜂對每個齡期煙粉虱若蟲的殺死數量均顯著高于煙草(1齡:t=7.6778,df=38,P<0.0001;2齡:t=4.4377,df=38,P=0.0001;3齡:t=5.2019,df=38,P<0.0001;4齡:t=5.6043,df=38,P<0.0001)。

圖4 雪蓮果和煙草繁育的麗蚜小蜂殺死煙粉虱數量的比較(±SE)Fig.4 Comparison of the number of Bemisia tabaci host killing by Encarsia formosa reproduced by yacon and tobacco

2.4 兩種寄主植物繁育的麗蚜小蜂子代蜂發育時間的比較

中間寄主植物雪蓮果繁育的麗蚜小蜂寄生1、2、3、4齡粉虱若蟲子代蜂發育時間分別為21.2、16.0、13.9和13.4 d,寄生煙粉虱4齡若蟲的麗蚜小蜂子代蜂發育時間顯著短于1、2和3齡(F3,471=3126.00,P<0.0001)(圖5)。中間寄主植物煙草繁育的麗蚜小蜂寄生1、2、3、4齡粉虱若蟲子代蜂發育時間分別為21.6、16.7、14.5和13.9 d,寄生煙粉虱4齡若蟲的麗蚜小蜂子代蜂發育時間顯著短于其他齡期(F3,384=1737.08,P<0.0001)(圖5)。與中間寄主植物煙草繁育的麗蚜小蜂子代相比較,中間寄主植物雪蓮果繁育的麗蚜小蜂子代在各齡煙粉虱上的發育時間更短(1齡:t=2.7498,df=78,P=0.0074;2齡:t=7.7611,df=219,P<0.0001;3齡:t=8.9368,df=295,P<0.0001;4齡:t=9.9461,df=267,P<0.0001)。

圖5 麗蚜小蜂寄生煙粉虱若蟲發育歷期比較(±SE)Fig.5 Comparison of developmental times of Encarsia formosa on Bemisia tabaci nymphs

2.4 兩種寄主植物繁育的麗蚜小蜂子代蜂羽化率的比較

中間寄主植物雪蓮果繁育的麗蚜小蜂寄生1、2、3和4齡粉虱若蟲子代蜂羽化率分別是:82.9%、91.9%、94.5%和93.2%,寄生1齡若蟲子代蜂的羽化率顯著低于其他3個齡期(F3,76=5.59,P=0.0016)(圖6);中間寄主植物煙草繁育的麗蚜小蜂寄生1、2、3和4齡粉虱若蟲時子代蜂的羽化率分別是:81.7%、90.3%、92.4%和92.9%,各齡期間不存在顯著影響(F3,76=2.49,P=0.0664)(圖6)。繁育中間寄主植物并未對麗蚜小蜂子代的羽化率產生顯著差異(1齡:t=0.1834,df=38,P=0.8554;2齡:t=0.5397,df=38,P=0.5925;3齡:t=1.0774,df=38,P=0.2881;4齡:t=0.1096,df=38,P=0.9133)。

圖6 麗蚜小蜂寄生煙粉虱若蟲羽化率比較(±SE)Fig.6 Comparison of emergence rate of Encarsia formosa parasitizing Bemisia tabaci nymphs

3 討論與結論

麗蚜小蜂的寄生能力往往受到寄主植物、寄主類別及寄主齡期的影響(Wangetal.,2015;Liuetal.,2016;Zhaoetal.,2018a)。本研究測定了兩種寄主植物繁育的麗蚜小蜂對番茄上MED煙粉虱4個齡期若蟲的寄生率。前期研究結果發現,雪蓮果繁育的麗蚜小蜂寄生溫室白粉虱的能力顯著高于煙草繁育的麗蚜小蜂(Zhaoetal.,2021)。本研究結果也發現,雪蓮果植物繁育的麗蚜小蜂對MED煙粉虱的寄生能力顯著高于煙草繁育的麗蚜小蜂(圖2),對于這一結果可能與雪蓮果繁育的寄生蜂獲得了更多的營養物質,所載總卵子數和成熟卵更高有關(Zhaoetal.,2021)。多個研究結果顯示,麗蚜小蜂對煙粉虱的高齡若蟲存在明顯的寄生偏好(Liuetal.,2016;Heetal.,2019)。本研究同樣發現兩種寄主植物繁育的麗蚜小蜂存在這一現象。

麗蚜小蜂不僅會寄生粉虱若蟲,而且與多數粉虱寄生蜂一樣對粉虱若蟲存在寄主取食(Host-feeding)行為,寄主取食行為往往會提高害蟲的防治效果和寄生蜂寄生數量(Hoddleetal.,1998;Daietal.,2013;Zang &Liu,2008;Liuetal.,2016)。本研究發現,雪蓮果繁育的麗蚜小蜂對MED煙粉虱各齡若蟲的取食數量顯著高于煙草繁育的麗蚜小蜂(圖3),這與前期在溫室白粉虱上的結果較為一致(Zhaoetal.,2021)。雪蓮果繁育的麗蚜小蜂寄生數量更多,寄生蜂個體更大,進而需要補充更多的營養來補充卵子發育所需營養,這可能是造成雪蓮果繁育的麗蚜小蜂對粉虱若蟲取食數量更高的主要原因。粉虱寄生蜂寄生和取食粉虱若蟲均會造成其死亡,通過比較殺死若蟲的數量可以更加直觀準確的評價粉虱寄生蜂對粉虱類害蟲的控害能力(Xuetal.,2018;Zhaoetal.,2021)。近期研究結果發現,雪蓮果繁育的麗蚜小蜂對溫室白粉虱的凈殺數量顯著高于煙草繁育的麗蚜小蜂(Zhaoetal.,2021)。本研究也發現,雪蓮果繁育的麗蚜小蜂對MED煙粉虱的殺死數量顯著高于煙草繁育的麗蚜小蜂(圖4)。總的來看,相對于煙草繁育的麗蚜小蜂,雪蓮果繁育的麗蚜小蜂對MED煙粉虱具有更好的寄生、取食以及殺死能力。

較短的發育時間有利于粉虱寄生蜂在較短的時間內實現最大的種群增長,進而對粉虱害蟲起到更好的防治效果(Xuetal.,2018;Zhaoetal.,2021)。前期研究發現,雪蓮果繁育麗蚜小蜂羽化成蜂所需發育時間更短,在釋放時15頭雪蓮果繁育的麗蚜小蜂14日齡黑蛹30 d后的成蜂種群數量和殺死白粉虱數量分為4 005頭和33 130頭,顯著高于煙草繁育的麗蚜小蜂的成蜂種群數量和殺死白粉虱數量1 444頭和10 103頭(Zhaoetal.,2021)。本研究發現,雪蓮果繁育的麗蚜小蜂子代在MED煙粉虱上的發育時間均顯著短于煙草(圖5),較短的發育時間有利于雪蓮果繁育的麗蚜小蜂在短時間內擴大種群數量和殺死更多的粉虱若蟲。因此,從更短的發育時間來看雪蓮果繁育的麗蚜小蜂對MED煙粉虱的生防潛能高于煙草繁育的麗蚜小蜂。雖然兩種寄主植物繁育的麗蚜小蜂子代的羽化率不存在顯著差異,但雪蓮果繁育的麗蚜小蜂子代羽化率略高于煙草繁育的麗蚜小蜂(圖6)。而且兩種寄主植物繁育的麗蚜小蜂寄生1齡若蟲的子代蜂羽化率均顯著低于其它3個齡期,這與之前報道較為一致(Liuetal.,2016)。

雖然淺黃恩蚜小蜂Encarsiasophia(Girault &Dodd)、海氏槳角蚜小蜂Eretmocerushayati及蒙氏槳角蚜小蜂Eretmocerusmundus等蚜小蜂也被視為防治煙粉虱的潛在優勢蜂種,但在防治效果、生產技術、生產成本上還存在一些問題,這些問題暫時限制了這些優勢寄生蜂的應用與推廣(Liuetal.,2015;Xuetal.,2018;郭夢然等,2021;Zhaoetal.,2022)。截止目前,麗蚜小蜂仍是粉虱害蟲,特別是煙粉虱防治中應用范圍最廣和防治效果最好的寄生蜂之一(Heetal.,2019;Wangetal.,2019;Fanetal.,2021;Zhaoetal.,2021)。綜合兩種中間寄主植物繁育的麗蚜小蜂對MED煙粉虱若蟲的殺死能力和寄生蜂子代發育情況的研究結果來看,中間寄主植物雪蓮果繁育的麗蚜小蜂對MED煙粉虱的生防潛能顯著高于中間寄主植物煙草繁育的麗蚜小蜂,這為今后利用雪蓮果為中間寄主植物繁育的麗蚜小蜂防治MED煙粉虱提供了理論依據,也為進一步提高粉虱害蟲的防治效率提供了新的可能。本研究僅測定了中間寄主植物雪蓮果繁育的麗蚜小蜂對MED煙粉虱生防潛能,在今后實際釋放中麗蚜小蜂的飛行擴散能力以及定殖能力還待進一步明確。