番茄潛葉蛾不同發育階段過冷卻點和結冰點的測定

摘 要 旨在明確番茄潛葉蛾（Tuta absoluta）不同發育階段的抗寒能力，為番茄潛葉蛾的越冬條件確定和準確預測預報提供依據。利用昆蟲過冷卻點測定儀分別測定番茄潛葉蛾不同發育階段的過冷卻點和結冰點。結果表明，番茄潛葉蛾1齡幼蟲的平均過冷卻點最低，為-21.63℃，而3齡幼蟲的平均過冷卻點最高，為 -15.97℃，其余蟲態平均過冷卻點依次為-21.40℃（成蟲）＜-19.98℃（4齡幼蟲）＜-19.37℃（蛹）＜-17.96℃（2齡幼蟲）；成蟲的平均結冰點最低，為-19.37℃，3齡幼蟲的平均結冰點最高，為 -12.60℃，其余發育階段平均結冰點依次為-18.93℃（1齡幼蟲）＜-16.32℃（4齡幼蟲）＜-16.16℃（蛹）＜-14.24℃（2齡幼蟲）。可見：番茄潛葉蛾1齡幼蟲和成蟲的抗寒能力相對較強，3齡幼蟲的抗寒能力較弱。該蟲在寧夏冬季露地上難以越冬，溫室可以為其在不利的氣候條件下提供庇護環境，限制 1齡幼蟲及成蟲的蟲口密度是維護早春茬作物產量與品質的關鍵。

關鍵詞 番茄潛葉蛾；過冷卻點；結冰點；耐寒性；越冬

昆蟲是變溫動物，其處于不同發育階段時均會受到溫度的影響，低溫是它們在各種棲息環境中越冬的直接障礙，其抗寒能力的高低與種群的生存及發展息息相關^［1-2］。因此，研究昆蟲的抗寒能力對于明確其在低溫環境下保護身體免受傷害的生態機制及進化至關重要^［3-4］。在北方寒冷地區，昆蟲可利用自身體液過冷卻的機制，避免在冬季氣溫低于冰點時因結冰而受到傷害。盡管很多昆蟲在高于其過冷卻點的亞致死溫度下死亡，這意味著不能將昆蟲的過冷卻點直接視為其生存的溫度下限^［5］，但大多數昆蟲在低于其體液溶點下的過冷卻狀態下死亡，這使得過冷卻點成為界定其抗寒性的一個關鍵原因^［6-8］。

番茄潛葉蛾［Tuta absoluta （Meyrick）］屬鱗翅目麥蛾科（Gelechiidae），是一種起源于南美洲秘魯的世界檢疫性入侵害蟲^［9］。番茄潛葉蛾具較強的擴散能力，截至2017年5月已入侵全球80多個國家^［10］。該蟲主要以幼蟲危害，對包含番茄、茄子、馬鈴薯、西瓜、辣椒等11科50多種植物的生產安全造成了巨大威脅，并且已在許多國家造成了重大的經濟損失^［11］。果實的外觀特征是消費者最為關注的指標之一^［12］，該蟲不但會潛食葉肉造成植株光合作用效率下降，還會鉆蛀到果內繼續危害，使得經濟作物產量、品質下跌^［13］。同時，其在葉片和果實上造成的物理損害是導致植株感染病毒、細菌和真菌病害的間接促進因素^［14］。2017年中國新疆地區首次發現番茄潛葉蛾危害，目前已在中國西北、西南多個地區爆發成災^［15］。研究資料表明番茄潛葉蛾作為侵入中國的遷飛性害蟲，越冬邊界大致沿30°N一帶分布^［16］。

目前，關于番茄潛葉蛾過冷卻點的研究主要集中于尋找該蟲對低溫適應的生理機制。研究發現，番茄潛葉蛾的抗寒能力受到多種因素影響，包括環境溫度、營養狀況、光周期、種群密度和發育階段等。LT₅₀試驗結果表明，成蟲比幼蟲更耐寒^［17］，如Tarusikirwa等^［18］的試驗結果表明幼蟲的低致死溫度（lower lethal tempreture，LLT）為-1～-17℃，持續時間為0.5～4 h，成蟲顯示出比幼蟲更低的溫度活動極限。過冷卻點與番茄潛葉蛾的抗寒能力密切相關，Li等^［19］對于3齡幼蟲、蛹和成蟲的過冷卻點測定結果表明，番茄潛葉蛾的過冷卻點在不同蟲態間有顯著差異，成蟲的過冷卻點最低（-19.47℃），蛹的過冷卻點最高（-18.11℃），雌雄性蛹之間、雌雄性成蟲之間的過冷卻點沒有差異。Van Damme等^［17］調查了西歐種群的3齡幼蟲、蛹和成蟲在0和5℃的過冷卻點和致死時間（lethal time，LT），結果顯示，蛹的過冷卻點明顯高于成蟲和3齡幼蟲，3齡幼蟲和成蟲之間沒有明顯的差異。上述兩項研究均測定的是番茄潛葉蛾3齡幼蟲的過冷卻點，缺乏幼蟲各齡期的相關數據。在中國北方，因地域及環境差異及不同茬口栽培條件下，低溫時番茄潛葉蛾幼蟲可能處于不同的齡期，所以需要了解幼蟲不同齡期的過冷卻點，以便于評估其抗寒性。國內對于番茄潛葉蛾的研究報道多集中于遺傳多樣性、綜合防控等方面，但抗寒能力研究較少。綜上，為進一步探究番茄潛葉蛾的耐寒性，在實驗室條件下測定了番茄潛葉蛾不同發育階段的過冷卻點及結冰點，以期為研究番茄潛葉蛾在中國的越冬分布和相關預測預報提供基礎生物學依據。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

番茄潛葉蛾幼蟲采自寧夏回族自治區石嘴山市平羅縣小興墩村日光溫室（38°51′12″N，106°31′52″E），在寧夏大學實驗室人工氣候箱內飼養，備用。飼養溫度為（27±1）℃，相對濕度為60%±5%，光周期為L/D=16 h/8 h。幼蟲用新鮮番茄葉片飼養至化蛹，成蟲羽化后用5%的糖水蘸濕棉球飼喂。

1.2 儀器設備

智能人工氣候箱（RQX-250型），上海躍進醫療器械有限公司；40通道智能昆蟲過冷卻點測定儀（SUN-V型），北京鵬程電子科技中心；超低溫冰箱（902-ULTS型，-70℃），賽默飛世爾科技（中國）有限公司。

1.3 過冷卻點和結冰點的測定

隨機抽取發育程度相對一致的番茄潛葉蛾 1～4齡幼蟲、蛹和成蟲，測定其過冷卻點和結冰點。先將待測蟲體置于0.2 mL 離心管底部，然后用脫脂棉包裹住熱敏電阻感溫探頭的上端，以探頭伸到離心管內不易脫落為宜，并調整探頭使其與蟲體充分接觸。將連接、固定好的離心管插入泡沫板內，避免蟲體溫度下降過快導致死亡。最后將離心管置于低溫冰箱中進行測定，以無試蟲的離心管作空白對照。蟲體溫度的變化趨勢通過測定儀連接計算機及配套軟件自動記錄與測算，并繪出溫度變化曲線圖，確定過冷卻點和結 冰點。

1.4 氣象資料的獲取

氣象資料來自寧夏回族自治區統計年鑒（https：//www.nx.gov.cn/zwgk/zfxxgk/fdzdgknr /tjxx_40901/tjnj/）。

1.5 數據分析

采用IBM SPSS Statistics 22.0軟件計算試驗數據的平均值及標準誤，并作正態性檢驗與方差齊性檢驗。通過對其方差分析確定是否存在顯著性差異后，采用Duncan氏新復極差法對試蟲各個發育階段過冷卻點和結冰點的差異進行對比分析，采用單一樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗法對試蟲各階段過冷卻點和結冰點進行頻次分布特征分析，并采用Origin 2021繪制頻次分布圖，對結果進行可視化表達。

2 結果與分析

2.1 番茄潛葉蛾不同發育階段過冷卻點的比較

不同發育階段的番茄潛葉蛾的過冷卻點之間存在顯著差異（表1），1齡幼蟲（-21.63± 1.91）℃＜成蟲（-21.40±2.94）℃＜4齡幼蟲（-19.98±4.64）℃＜蛹（-19.37± 4.64）℃＜2齡幼蟲（-17.96±3.83）℃＜3齡幼蟲（-15.97±3.54）℃。1齡幼蟲的過冷卻點顯著低于2、3齡幼蟲和蛹，與成蟲之間無顯著差異；蛹期和4齡幼蟲之間無顯著差異；成蟲和1齡幼蟲之間沒有差異，但和其他蟲齡（態）均有顯著差異。結果表明，番茄潛葉蛾1齡幼蟲的過冷卻點最低，3齡幼蟲的過冷卻點高于其他蟲齡（態）。

2.2 番茄潛葉蛾不同發育階段結冰點的比較

番茄潛葉蛾不同發育階段的結冰點存在顯著差異（表2），成蟲（-19.37± 2.88）℃＜1齡幼蟲（-18.93±2.71）℃＜4齡幼蟲（-16.32± 4.51）℃＜蛹（-16.16± 4.90）℃＜2齡幼蟲（-14.24±3.43）℃＜3齡幼蟲（-12.60± 3.47）℃。各齡期幼蟲的結冰點之間都存在顯著差異；成蟲和1齡幼蟲之間沒有顯著差異，和其他發育階段均有顯著差異；4齡幼蟲和蛹之間沒有顯著差異，和其他發育階段都有顯著性差異。結果表明：番茄潛葉蛾成蟲的結冰點最低，3齡幼蟲的結冰點高于其他發育階段。

2.3 番茄潛葉蛾不同發育階段過冷卻點的頻次分布

在番茄潛葉蛾的各個發育階段，過冷卻點分布范圍及頻次均存在一定程度的差異，已測得的番茄潛葉蛾各發育階段過冷卻點均服從正態分布（P＞0.05）（圖1）。過冷卻點的下限溫度出現在成蟲階段的個體中，為-29.30℃；在4齡階段幼蟲的個體中出現最高值，為-8.47℃。4齡幼蟲分布范圍最寬，最高值與最低值相差19.55℃； 1齡幼蟲的分布范圍最窄，最高值與最低值相差10.01℃。過冷卻點分布寬度范圍大小為4齡幼蟲＞成蟲＞2齡幼蟲＞蛹＞3齡幼蟲＞1齡幼蟲。4齡幼蟲對低溫的上下浮動適應能力最強，頻次分布多集中于-23～-21℃； 1齡幼蟲對低溫上下浮動的適應能力最弱，頻次分布多集中在 -22～-21℃。

2.4 番茄潛葉蛾不同發育階段結冰點的頻次 分布

在番茄潛葉蛾的各個發育階段，結冰點分布范圍及頻次均存在不同程度的差異，已測得除成蟲的結冰點頻次不符合正態分布以外（P＜0.05），其余各蟲態均服從正態分布（P＞0.05）（圖2）。結冰點的下限溫度出現在4齡階段幼蟲的個體中，為-26.77℃；在蛹的個體中出現最高值，為-4.48℃。4齡幼蟲的分布范圍最寬，最高值與最低值相差19.45℃；1齡幼蟲的分布范圍最窄，最高值與最低值相差13.38℃。結冰點分布寬度范圍大小為4齡幼蟲＞蛹＞3齡幼蟲＞2齡幼蟲＞成蟲＞1齡幼蟲。

2.5 寧夏冬季室外低溫特征

寧夏回族自治區地處北回歸線以北、北極圈以南的北溫帶地區，1月份的平均氣溫較全年最低，故1月份的氣溫高低對番茄潛葉蛾是否能在寧夏區內越冬尤為重要。氣象資料數據顯示，2011-2022年寧夏回族自治區1月份單日最低氣溫見表3，其中2011年1月份平均氣溫最低為-12.7℃，2021年1月份單日最低氣溫為 -27.1℃。

3 結論與討論

在極端的氣候條件下，昆蟲的內部器官及新陳代謝水平都會隨氣溫產生變化，當昆蟲暴露在低溫環境時，其體液會結冰，造成器官的物理損傷，最終導致死亡^［20］。抗凍耐寒能力是生物體對惡劣的低溫棲息環境適應過程中體內生理、生化等多方面相互協調的結果，過冷卻點是用于界定昆蟲抗凍耐寒能力的一個關鍵因素，其高低可以反映出昆蟲對低溫環境的適應程度。抗凍耐寒能力相對較強的昆蟲，其過冷卻點也相對較低。本研究對番茄潛葉蛾不同齡期幼蟲、蛹和成蟲的過冷卻點和結冰點的檢測結果顯示，平均過冷卻點最低值出現在1齡幼蟲，其次為成蟲，3齡幼蟲最高；平均結冰點最低值為成蟲，其次為1齡幼蟲，3齡幼蟲最高。過冷卻點的頻次分布顯示，分布范圍最寬的是4齡幼蟲，其對低溫上下浮動適應能力最強。

本試驗中1齡幼蟲、2齡幼蟲、4齡幼蟲的過冷卻點常處于-20℃以下，而Li等^［19］的研究認為，幼蟲的過冷卻點在-18.42℃左右，因其在對幼蟲進行過冷卻點的測定過程中，僅以3齡幼蟲為試驗對象，而番茄潛葉蛾幼蟲體長分布范圍為0.80～7.32 mm^［21］，不同齡期幼蟲體型差異相對較大，且體內脂肪、蛋白質和水等物質含量不同，對極端低溫的抵抗能力也不同，單一齡期幼蟲的過冷卻點無法代表整個幼蟲階段。本研究中，處于1齡階段的幼蟲過冷卻點為-21.63℃，這意味著1齡幼蟲相較于3齡幼蟲更能適應極端低溫。4齡幼蟲與蛹的過冷卻點差異不大，推測處于4齡階段的幼蟲即將面臨蛹期分化，與蛹體內的物質組成與含量存在相似性。在蛹期和成蟲期，本試驗的測量結果略低于Li等^［19］的測量結果，蛹期的過冷卻點分別為-19.37℃和 -18.11℃，成蟲期的過冷卻點分別為 -21.40℃和-19.47℃。在于很多因素會對昆蟲自身過冷卻點和體液結冰點產生影響，如氣溫的季節性變化、蟲源地區的緯度與海拔、昆蟲的滯育性等^［22］。本研究結果顯示，番茄潛葉蛾蛹期的過冷卻點顯著高于幼蟲期與成蟲期，這與Van Damme等^［17］的研究結果一致。而草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda、小菜蛾Plutella xylostella以及南美斑潛蠅Liriomyza huidobrensis等的蛹期的過冷卻點低于其他發育階段^［23-25］。昆蟲過冷卻點之間的差異與昆蟲本身對低溫環境的適應性及其機體內生化物質含量和相關保護酶的活性有著密切聯系^［26］，需待進一步探索。

劉孝賢等^［16］基于連續低溫天數統計、CLIMEX和MaxEnt模型的預測結果顯示，秦嶺-淮河一線為番茄潛葉蛾在中國的主要越冬北界，該蟲在中國北方大部份地區有著較高的生長指數。番茄潛葉蛾在5℃時已無法完成正常的發育周期，并出現大量死亡的現象^［27］。以地處西北的寧夏為例，1月平均最低氣溫均低于5℃，番茄潛葉蛾在露地自然條件下無法正常越冬。寧夏各地存在大量溫室大棚，且番茄為秋冬茬口常見種植作物，因此當地溫室大棚為番茄潛葉蛾提供了良好的越冬場所和食物源。另外，通過分析番茄潛葉蛾不同發育階段的過冷卻點和體液結冰點，相較于幼蟲和蛹，成蟲在低溫的條件下可以存活得更久，即便沒有嗜食寄主的情況下，成蟲可以在溫室安全越冬，成為下一茬口的重要蟲源。因此，在溫室大棚番茄生長季節結束時有效地控制害蟲種群，對于防止下一季節的早期種群數量基數上升至關重要。同時，還應在番茄潛葉蛾危害期進行蟲情調查，并結合當地氣候條件對其發生規律作進一步分析，以期為今后番茄潛葉蛾的預測預報提供數據支撐。

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Determination of Supercooling and Freezing Points of Tuta absoluta at Different Development Stages

DING Jiaxin¹ ， LIU Yuan² and WANG Xinpu¹

（1.School of Agriculture， Ningxia University， Yinchuan 750021， China; 2.Ningxia Agricultural Technology Extension Station， Yinchuan 750001， China）

Abstract This study aimed to investigate the cold tolerance of Tuta absoluta at different developmental stages， providing a basis for establishing overwintering conditions and forecasting the pest’s survival in differing climates.The supercooling and freezing points of larvae， pupae and adults of T.absoluta were measureed using an insect supercooling point tester. The results showed that the average supercooling point was lowest in first-instar larvae （-21.63℃） and highest in third-instar larvae （-15.97℃）， while values for other stages followed in descending order：adults （-21.40℃） lt; fourth-instar larvae （-19.98℃） lt; pupae （-19.37℃） lt; second-instar larvae （-17.96℃）.The average freezing point was lowest in adults （-19.37℃） and highest in third-instar larvae （-12.60℃）， with other developmental stages ordered as follows：first-instar larvae （-18.93℃） lt; fourth-instar larvae （-16.32℃） lt; pupae （-16.16℃） lt; second-instar larvae （-14.24℃）.These findings indicate that first-instar larvae and adults of T.absoluta exhibit a high cold resistance， whereas the third-instar larvae display relatively lower tolerance.T.absoluta is unlikely to overwinter in open field conditions in Ningxia， although the greenhouse may provide protective environments for survival under adverse climates. Controlling the population density of is critical for preserving the yield and quality of early spring crops.

Key words Tuta absoluta; Supercooling point; Freezing point; Hardiness; Overwintering

Received 2023-05-30

Returned 2023-10-06

Foundation item Key Research and Development Plan of Ningxia Hui Autonomous Region（No.2023BCF01045）.

First author DING Jiaxin， female， master student.Research area：agricultural insects and pest control.E-mail：nxudjx122@163.com

Corresponding author WANG Xinpu， male， professor.Research area：insect systematics and diversity.E-mail：wangxinpu@nxu.edu.cn

（責任編輯：郭柏壽 Responsible editor：GUO Baishou）