草地貪夜蛾種群性誘測報方法研究

和偉 趙勝園 葛世帥 姜玉英 趙新成 吳孔明

摘要 草地貪夜蛾已經成為中國農業生產的重大害蟲，準確地預測預報是指導防治的基礎。本研究采用國產草地貪夜蛾性誘劑誘陷多測試了3種不同類型誘捕器對草地貪夜蛾的田間誘捕效果。結果表明，誘陷多有效期可達60 d以上，3種誘捕器中以桶型誘捕器誘捕量最高。實驗室研究顯示，不同日齡草地貪夜蛾雄蟲精巢長軸長度有顯著性差異，精巢長軸長度隨日齡增加不斷減小。據此規律，制定了按照精巢長軸大小判斷雄蛾日齡的指標，并反演重構了田間雌、雄蟲種群羽化的動態曲線。本研究表明，可以利用性誘到的雄蟲的精巢發育狀況推算田間種群的年齡結構，進而達到通過預測雌蟲產卵與幼蟲孵化動態指導防治的目的。

關鍵詞 草地貪夜蛾; 精巢; 性誘劑; 種群預測

中圖分類號： S 435.132

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2019317

草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda（J.E.Smith）是美洲熱帶和亞熱帶地區周年發生的重要農業害蟲[1]，其寄主數量高達353種，包括玉米、水稻、小麥和高粱等多種經濟作物[2]。根據幼蟲取食的偏好性，草地貪夜蛾可分為玉米型和水稻型兩種基因型[35]。草地貪夜蛾具有極強的繁殖能力和遷飛能力，并且無滯育現象[4，67]。較強的繁殖和遷飛能力使其異地頻繁暴發成災，2016年1月入侵非洲后造成玉米20%～50%的產量損失[8]。目前，草地貪夜蛾已入侵我國多地[9]，對玉米等作物生產構成了嚴重的威脅[10]。

病蟲測報是植物保護工作的基礎，在防控工作中起著信息支撐和決策支持的作用[11]。為了及時有效地監測草地貪夜蛾的發生，國內外學者先后采用了雷達監測、燈誘測報、卵巢解剖等方法[1214]。Wolf等利用昆蟲雷達監測美國德克薩斯州和墨西哥的草地貪夜蛾向美國高緯度平原地區和其他北部地區遷飛[12]，Sparks利用黑光燈誘集草地貪夜蛾并監測其跨海遷飛[13]。相比雷達監測需要大區域進行[15]、燈誘監測受環境影響較大且昆蟲種類難以鑒定[1617]、卵巢解剖需要誘捕大量的雌蟲[18]，性誘測報具有靈敏度高、專一性強、精確度高、使用方便等優點[19]。國內外對棉鈴蟲Helicoverpa armigera （Hübner）、黏蟲Mythimna separata （Walker）、小地老虎Agrotis ipsilon （Rottemberg）等常見農業害蟲的性誘監測均具有良好的效果[1923]。早在20世紀60年代，Sekul和Spark已經初步鑒定出草地貪夜蛾的信息素成分[24]，隨后Tumlinson等進一步對草地貪夜蛾性信息素成分進行了分析和田間試驗，確定了7種化合物[25]，研發的性誘劑已被廣泛應用于北美洲和非洲國家的測報工作[2629]。

由于性誘劑只對雄蛾有吸引作用，通過性誘只能誘捕到雄蛾，而雄蛾生殖系統的發育狀態目前主要根據其單射精管、貯精囊和輸精管的顏色來判斷，如黏蟲[30]、鳳凰木夜蛾Pericyma cruegeri （Butler）[31]、斜紋夜蛾Spodoptera litura等均采用此種方法[32]，但顏色變化區分困難，難以形成標準化的指標準確判斷生殖系統的發育進程。因此，我們在明確國產性誘劑誘捕效果的基礎上，研究了雄蟲生殖系統的發育規律，旨在發展基于性誘劑的草地貪夜蛾種群產卵和幼蟲種群動態的測報新方法。

1 材料與方法

1.1 國產性誘劑田間誘捕有效性的測試

1.1.1 試驗材料

試驗用草地貪夜蛾性誘劑（誘陷多）、誘捕器以及26號細鐵絲（直徑0.5 mm）、粘蟲板等材料均由深圳百樂寶生物農業科技有限公司生產提供。

1.1.2 試驗方法

試驗于2019年2月24日至4月27日在云南省德宏州瑞麗市勐卯鎮（23°58′35″N，97°48′51″E）玉米田進行。設置船型誘捕器、夜蛾通用誘捕器和桶型誘捕器3個處理，每處理重復3次，隨機區組設計。每個誘捕器配置1枚性誘芯，間距50 m，置于距地面120 cm高度。每日8：00調查記錄各誘捕器誘蟲數量。

1.2 草地貪夜蛾精巢發育與分級觀測

1.2.1 供試蟲源

草地貪夜蛾幼蟲于2019年3月采自云南省德宏州瑞麗市勐卯鎮玉米田，采后在室內養蟲盒（長22 cm，寬15 cm，高8 cm）中用新鮮玉米葉飼養。飼養條件：溫度（26±2）℃，相對濕度75%±10%，光周期L∥D=13 h∥11 h。成蟲羽化后，放置于養蟲籠（長40 cm，寬40 cm，高40 cm）內，每天飼喂10%蜂蜜水。

1.2.2 試驗方法

成蟲精巢解剖：參照徐博[32]對斜紋夜蛾的解剖方法，挑選體型大小一致的草地貪夜蛾成蟲放入75%乙醇內浸泡30 s后取出，用解剖鑷子夾住其胸部固定，再用眼科剪刀剪去翅膀，并從胸腹部連接處剪斷，取腹部置于盛有生理鹽水的培養皿內，在三目體視顯微鏡（TS45-A）下使其背面朝上，用解剖鑷子從斷口處夾住兩側體壁，向尾部方向逐步撕開腹部體壁，然后清除腹腔內多余脂肪粒和腹腔內其他組織器官，找到精巢并分離其周圍多余支氣管，將精巢置于生理鹽水中漂洗2次，放置于測微尺上拍照，用Image J軟件測量其長軸與短軸。

幼蟲精巢解剖：取飼養盒內特定日齡幼蟲，剪去第二腹足以上蟲體，將其余蟲體背面朝上放入盛有生理鹽水的培養皿中，用醫用眼科剪刀從斷口處沿背部中線剪開體壁，用解剖鑷子拉開體壁，清除腹腔內多余脂肪粒和腹腔內其他組織器官，將分離出的精巢用生理鹽水漂洗2次并拍照測量。

蛹解剖：將特定日齡雄蛹置于培養皿內，用醫用眼科剪刀剪去頭胸部棄去，并從腹部中間剪開蛹殼，用解剖鑷子清除腹腔內多余脂肪粒和其他組織器官，將分離出的精巢用生理鹽水漂洗2次并拍照測量。

1.3 田間性誘雄蟲種群日齡結構分析

1.3.1 試驗方法

試驗于2019年5月15日至5月25日在廣西河池市都安縣（23°57′23″N，108°4′38″E）玉米種植區進行。選用桶型誘捕器配合“誘陷多”性誘芯誘捕，共設置9個重復，各誘捕器之間間距50 m，誘捕器距離地面120 cm。每天8：00調查各誘捕器誘集草地貪夜蛾數量，收集全部樣本帶回實驗室解剖測量精巢大小。

1.3.2 日齡劃分標準

參照陳慶華等[33]關于稻縱卷葉螟Cnaphalocrocis medinalis的日齡劃分標準，以兩相鄰日齡成蟲精巢長軸長度的平均值作為劃分兩相鄰日齡的分界點，以此計算不同日齡雄蛾精巢長軸長度范圍。

1.4 數據統計與分析

參照陳慶華等的稻縱卷葉螟日齡反演算法[33]：根據每日性誘到的不同日齡雄蛾所占比例，將不同日齡雄蛾量分別倒推到其羽化日期（1日齡日期），當日羽化雄蛾量等于本日1 日齡雄蛾量，次 1 日的 2日齡雄蛾量、次2日的3日齡雄蛾量直至次8日的9日齡雄蛾量之和，根據每日羽化雄蛾量反演構建其羽化動態曲線。計算公式為：

式中，A為雄蛾數量，其下標為日期，其上標為日齡。

采用R語言3.4.3計算相關數據，所有數據均采用平均值±標準誤來表示，對各日齡精巢長軸長度采用Tukey法進行統計分析和函數擬合（P<0.05）。

2 結果與分析

2.1 國產性誘劑對草地貪夜蛾的田間誘捕效果

從圖1可見，船型誘捕器、夜蛾通用誘捕器和桶型誘捕器試驗期間日均誘蛾量分別為（5.38±4.40）、（0.42±0.41）和（7.33±4.28）頭/誘捕器，方差分析表明三者之間存在顯著差異（F=59.724，df=2，P<0.05）。其中船型誘捕器和桶型誘捕器誘捕效果沒有顯著差異，但二者顯著優于夜蛾通用誘捕器。船型誘捕器和桶型誘捕器誘蛾動態基本一致，誘蛾高峰均出現在3月28日到3月30日之間，而夜蛾通用誘捕器則沒有出現誘蛾高峰。綜合比較，草地貪夜蛾性誘監測應選擇桶型誘捕器為佳。

2.2 草地貪夜蛾雄性生殖系統形態結構

草地貪夜蛾的雄蛾內生殖系統包括精巢、輸精管、貯精囊、附腺和射精管。精巢與貯精囊相連，貯精囊再連接輸精管，再依次連接射精管和附腺，組成一套完整的生殖系統（圖2）。雄性成蟲精巢位于雄蟲腹中部近背面，為一黃色近球形結構。貯精囊：兩根相互交叉、中部膨大的管狀結構與精巢相連，末端延伸成輸精管;輸精管：兩根細小、柔軟的管道，上端連接貯精囊，下端與雙射精管相接，成熟精子由此進入雙射精管;雙射精管：前端連接單射精管，末端連接附腺，中部通過輸精管與一對殘月形管狀囊相連，管狀囊內含成熟精子和附腺分泌物;單射精管：一條細長透明管道，折疊于腹腔內，上、下端分別連接雙射精管和陽莖，管內有成熟精子和附腺分泌物，交配時可注入雌蟲交配囊。

2.3 草地貪夜蛾精巢發育規律與分級

草地貪夜蛾同其他夜蛾科害蟲精巢發育過程相似（圖3），在幼蟲期具有一對乳白色腎形精巢，隨著蟲體發育其顏色逐漸變黃，其精巢融合發生在前蛹期，蛹期第5天精巢融合已經完成，兩個腎形精巢融合成一個不可分離的近球形黃色精巢，此后至成蟲期其精巢保持單一融合精巢狀態。

從室內實驗種群中選取體型相近的雄蛾進行逐日解剖，共解剖150頭。解剖測量后發現，草地貪夜蛾羽化后精巢長軸長度隨日齡增加呈下降趨勢（圖4）。羽化第1天精巢長軸長度為（2 458.94±33.92） μm，羽化第3天降至（1 956.46±39.45）μm，羽化第9天為（1 327.44±20.18）μm，相比第1天衰減了46%，各日齡精巢長軸長度存在顯著差異（F=184.210，P<0.05）。對成蟲精巢長軸長度和日齡進行函數擬合，得到擬合方程Y=2 752e-0.085X（R2=0.952，P<0.01，Y：精巢長軸長度，X：羽化日齡）。根據各日齡精巢長軸長度的差異顯著性，可劃分草地貪夜蛾不同日齡精巢長軸的長度范圍（表1）。

2.4 田間性誘雄蟲日齡組成以及羽化動態反演

對廣西河池市都安縣性誘雄蛾精巢解剖得到185個精巢長軸長度有效數據。根據精巢長軸長度范圍劃分日齡，結果表明，3～ 4日齡雄蟲占比10.81%，1～2日齡、5～6日齡、7～ 8日齡、9日齡以上占比相對均衡，分別為20.00%、17.84%，25.95%、25.41%。從（圖5）可以看出，都安縣5月20日、21日為草地貪夜蛾發生的高峰期，誘捕器誘集蟲量突增。反演重構草地貪夜蛾雄蛾羽化動態曲線高峰期為5月15日。根據室內（26±2）℃飼養羽化規律，雌蟲羽化時間要比雄蟲提前大約2 d，據此我們推測了雌蛾的羽化動態曲線，其高峰期在5月13號左右。

3 結論與討論

精巢發育進度對昆蟲種群繁衍有著重要的作用。前人已對夜蛾科害蟲的精巢發育規律做了許多研究，夜蛾科昆蟲通常在幼蟲期具有左右對稱的兩個精巢，在預蛹期或蛹前期兩個精巢融合成為一個近球形精巢，此后保持單一融合精巢直到成蟲死亡[34]。國內學者對黏蟲[30]、棉鈴蟲[35]和斜紋夜蛾[32]等夜蛾科害蟲精巢發育的研究結果表明，在預蛹期或蛹前期都存在精巢融合的過程，并觀察到成蟲期的融合精巢會隨日齡增加而減小的規律。Milonas等對歐洲玉米螟Ostrinia nubilalis精巢發育規律進行研究，結果表明，其精巢大小隨日齡增加而縮減，9日齡相比1日齡雄蟲精巢尺寸減小70%以上[36]。陳慶華等根據稻縱卷葉螟精巢隨日齡縮減的現象，劃分了不同日齡精巢大小的范圍標準，進而推測野外雄蟲的日齡分布[33]。

本文通過對室內不同發育時期的草地貪夜蛾進行解剖，發現其幼蟲期具有一對黃色半透明腎形精巢，蛹前期發生融合，蛹后期至成蟲期精巢保持為單一融合精巢狀態，這與棉鈴蟲等夜蛾科害蟲精巢發育進程相似。并且其精巢大小隨著羽化天數的增加而減小，9日齡精巢長軸長度相比1日齡減小了46%，這與前人對其他昆蟲的研究結果相似。我們通過曲線擬合發現草地貪夜蛾精巢大小縮減具有規律性，且不同日齡精巢大小具有顯著差異，因此確定了不同日齡精巢長軸的長度范圍。影響精巢大小的因素有很多，包括成蟲的營養、體長、溫度以及交配次數等[32，3738]，但這些因素影響相對較小。例如達氏曲突眼蠅Cyrtodiopsis dalmanni的交配次數對精巢大小影響不大[39]，黃糞蠅Scathophaga stercoraria的精巢大小與體長無相關性[40];稻縱卷葉螟的體長對精巢大小有一定影響，但日齡仍是主要的影響因子[33];因此利用精巢大小范圍的標準，去判別同類或近似環境草地貪夜蛾雄蛾的日齡是可行的。在測報工作中，可以建立不同代別、不同地區的分級標準，通過控制誤差而實現對野外雄蟲日齡精準劃分的目的。通過反演雄蛾羽化動態曲線，我們有效消除了老年失去性能力的雄蛾對測報的影響，根據雌蟲的羽化動態和雄蟲有密切的同步性，我們基于雄蟲種群動態預測雌蟲種群動態，并進一步預測雌蟲產卵動態和幼蟲孵化動態。除了精巢發育，我們還觀察了草地貪夜蛾雄性內生殖系統結構，其內生殖系統由精巢、輸精管、貯精囊、附腺和射精管組成，結構與小地老虎[41]、黏蟲[30]、斜紋夜蛾[32]等常見害蟲十分相似。

前人關于草地貪夜蛾性誘劑誘捕試驗已經做了很多。Mitchell等測試了誘捕器顏色對誘捕效果的影響，結果表明多顏色的桶型誘捕器誘蟲量顯著高于純色的桶型誘捕器[42]。我們的研究表明，國產性誘劑誘陷多對草地貪夜蛾有高效穩定的誘集作用，持效期長于60 d。同時，對船型誘捕器、桶型誘捕器和夜蛾通用誘捕器誘捕效應的比較顯示，桶型誘捕器對草地貪夜蛾的誘捕效果最好。因此，測報工作中可利用性誘技術結合精巢解剖分析成蟲年齡結構的方法，預測下一代種群發生動態。

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（責任編輯：楊明麗）