昆蟲(chóng)耐饑餓能力評(píng)估指標(biāo)的計(jì)算與比較

摘要：對(duì)在完全不提供食物條件下褐飛虱不同齡期若蟲(chóng)的饑餓耐受性進(jìn)行了測(cè)定：計(jì)算了昆蟲(chóng)耐受饑餓總時(shí)長(zhǎng)，繪制了各齡若蟲(chóng)隨饑餓時(shí)間延長(zhǎng)的存活率曲線，分析了各齡若蟲(chóng)階段死亡率與饑餓時(shí)間的關(guān)系，并進(jìn)行回歸方程擬合以及計(jì)算對(duì)饑餓反應(yīng)的半數(shù)致死時(shí)間。此外，還采用評(píng)估昆蟲(chóng)耐饑餓能力的指標(biāo)對(duì)其饑餓能力進(jìn)行比較分析。推薦參照農(nóng)藥致死中量的計(jì)算方法，將劑量變量替換為時(shí)間變量，計(jì)算出半數(shù)致死時(shí)間，用于評(píng)估昆蟲(chóng)耐饑餓能力，該計(jì)算方法具有統(tǒng)計(jì)學(xué)理論支撐，且更加方便快捷，易于不同文獻(xiàn)間昆蟲(chóng)耐饑力的相互比較。

關(guān)鍵詞：昆蟲(chóng);耐饑力;半數(shù)致死時(shí)間;褐飛虱

中圖分類號(hào)： S435.112+.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2015）04-0129-02

收稿日期：2014-04-27

基金項(xiàng)目：長(zhǎng)江大學(xué)博士啟動(dòng)基金（編號(hào)：801100010124）。

作者簡(jiǎn)介：常菊花 （1982—），女，陜西榆林人，博士，講師，主要從事農(nóng)藥毒理學(xué)研究。E-mail：Juhua1756@163.com。

食物是昆蟲(chóng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要來(lái)源，是昆蟲(chóng)賴以生存的重要外在條件。如果長(zhǎng)期缺乏食物，會(huì)影響昆蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖，甚至死亡。昆蟲(chóng)在面臨惡劣的自然條件如食物短缺或種群數(shù)量過(guò)多時(shí)，較耐饑餓的昆蟲(chóng)個(gè)體往往會(huì)優(yōu)先生存下來(lái)。一些學(xué)者認(rèn)為，昆蟲(chóng)主要可以通過(guò)3種途徑來(lái)提高耐饑性：（1）儲(chǔ)存更多的能量;（2）在饑餓條件下降低能量的消耗;（3）降低容許存活所需的最低能量水平[1]。耐饑餓特性是昆蟲(chóng)長(zhǎng)期適應(yīng)自然界的結(jié)果。耐饑性昆蟲(chóng)種群往往與其他抗逆性緊密相關(guān)，如耐干旱性、耐氧脅迫性及耐寒性等?，F(xiàn)有報(bào)道中通常采用耐受饑餓總時(shí)長(zhǎng)和半數(shù)致死時(shí)間（也稱致死中時(shí)間，LT50）等指標(biāo)來(lái)評(píng)估昆蟲(chóng)的耐饑餓能力[2-7]。

褐飛虱（Nilaparvata lugens Stl）是我國(guó)及亞洲水稻上的主要害蟲(chóng)之一。褐飛虱為典型的刺吸式害蟲(chóng)，主要通過(guò)口針刺吸韌皮部汁液對(duì)水稻植株造成為害，嚴(yán)重時(shí)呈虱燒現(xiàn)象。隨著吡蚜酮類具有抑制取食導(dǎo)致昆蟲(chóng)饑餓死亡的新型殺蟲(chóng)劑的出現(xiàn)，關(guān)于對(duì)褐飛虱等刺吸式昆蟲(chóng)的耐饑餓能力的研究越來(lái)越受到重視。

現(xiàn)有對(duì)褐飛虱耐饑力測(cè)定的報(bào)道主要是對(duì)褐飛虱成蟲(chóng)進(jìn)行測(cè)定[2，4]，因此本研究對(duì)褐飛虱不同齡期若蟲(chóng)對(duì)饑餓處理的死亡反應(yīng)進(jìn)行了觀察，并基于這些數(shù)據(jù)，對(duì)昆蟲(chóng)耐饑餓能力的各種評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行比較，旨在推薦一種能較準(zhǔn)確反映昆蟲(chóng)耐饑能力，具有統(tǒng)計(jì)意義且方便快捷的指標(biāo)計(jì)算方法。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx(chóng)

采用室內(nèi)長(zhǎng)期飼養(yǎng)褐飛虱品系為供試蟲(chóng)源。采用TN1水稻品種飼養(yǎng)。飼養(yǎng)條件為溫度（26±1） ℃，光-暗周期 16 h-8 h。

1.2 試驗(yàn)方法

在大試管內(nèi)放入濕棉球，接入褐飛虱1～5齡若蟲(chóng)10頭，用紗布封口后移入26 ℃的光照培養(yǎng)箱中，光周期16 h ∶ 8 h。每個(gè)處理重復(fù)6次。每隔6 h調(diào)查1次死亡蟲(chóng)數(shù)，直至全部死亡。褐飛虱平均耐受饑餓時(shí)長(zhǎng)計(jì)算方法：將每管中供試蟲(chóng)的饑餓死亡時(shí)間取平均值，再將6管的平均饑餓時(shí)間取平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SAS軟件的PROC MEANS程序算出試驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤（SE），并用PROC GLM程序采用新復(fù)極差法（DUNCAN）檢驗(yàn)處理間差異的顯著性。采用SigmaPlot 10.0軟件進(jìn)行回歸分析。采用PoloPlus程序，參照農(nóng)藥致死中量的計(jì)算方法，計(jì)算半數(shù)致死時(shí)間LT50和LT95。

2 結(jié)果與分析

2.1 褐飛虱各齡若蟲(chóng)耐受饑餓總時(shí)長(zhǎng)

褐飛虱各齡若蟲(chóng)的平均耐受饑餓時(shí)長(zhǎng)之間存在明顯差異（F=4.80，P=0.005 2），其中5齡若蟲(chóng)的耐受總時(shí)間（34.84 h）為最長(zhǎng)，但與1齡、3齡若蟲(chóng)的耐受總時(shí)間差異不顯著;4齡的若蟲(chóng)的耐受總時(shí)間（28.11 h）為最短，但與2齡、3齡若蟲(chóng)的耐受總時(shí)間差異不顯著。

表1 褐飛虱各齡若蟲(chóng)耐受饑餓總時(shí)長(zhǎng)

齡期

耐受饑餓總時(shí)長(zhǎng)（h）

最小值 最大值 平均值±標(biāo)準(zhǔn)差

1齡 12 48 32.43±1.59a

2齡 12 42 28.34±1.07b

3齡 12 48 31.36±1.52ab

4齡 18 48 28.11±0.87b

5齡 18 72 34.84±1.30a

注：不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平上存在顯著差異。

2.2 褐飛虱各齡若蟲(chóng)隨饑餓時(shí)間延長(zhǎng)的存活率曲線

根據(jù)不同時(shí)間段存活率數(shù)據(jù)繪制褐飛虱各齡若蟲(chóng)在不同饑餓處理時(shí)間下的存活曲線，從圖1中可以看出各齡若蟲(chóng)耐饑餓能力存在明顯差異。各齡若蟲(chóng)在饑餓18 h后存活率開(kāi)始明顯下降，饑餓48 h后1～4齡若蟲(chóng)都已死亡;而5齡若蟲(chóng)較耐饑餓，少量若蟲(chóng)直到饑餓72 h后才死亡。

2.3 褐飛虱各齡若蟲(chóng)階段死亡率與饑餓時(shí)間的關(guān)系

根據(jù)褐飛虱若蟲(chóng)在各個(gè)時(shí)間階段內(nèi)的累積死亡數(shù)，來(lái)計(jì)算階段死亡率，繪制褐飛虱若蟲(chóng)的階段死亡率的時(shí)間變化圖。從圖2中可以看出褐飛虱各齡期若蟲(chóng)不同饑餓處理的階段死亡率變化呈現(xiàn)單峰或雙峰型曲線，在18～24 h時(shí)間段各齡若蟲(chóng)的死亡率均最高，2齡、4齡和5齡若蟲(chóng)的階段死亡率的變化呈單峰狀，而1齡、3齡若蟲(chóng)的死亡率在36～42 h時(shí)間段還有一個(gè)小的峰值。

2.4 褐飛虱各齡若蟲(chóng)階段死亡率與饑餓時(shí)間的回歸方程

圖2中褐飛虱各齡若蟲(chóng)階段死亡率的時(shí)間變化具有正態(tài)分布的特點(diǎn)，將階段死亡率轉(zhuǎn)換成概率值，將饑餓時(shí)間轉(zhuǎn)換成自然對(duì)數(shù)值，可將圖2的階段死亡率變化曲線擬合成直線，并算出擬合的直線回歸方程（表2）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)階段褐飛虱各齡若蟲(chóng)的階段死亡率概率值和饑餓時(shí)間對(duì)數(shù)值的直線相關(guān)性非常高，卡平方值都在0.95以上。本次試驗(yàn)中褐飛虱4齡若蟲(chóng)的階段死亡率概率值和饑餓時(shí)間對(duì)數(shù)值的回歸斜率最高，說(shuō)明4齡褐飛虱對(duì)饑餓處理的反應(yīng)均一性較好。endprint

表2 褐飛虱各齡若蟲(chóng)的階段死亡率概率值和

饑餓時(shí)間自然對(duì)數(shù)值的直線回歸擬合

齡期 擬合方程 r F值 P值

1齡 y=-4.04+6.24x 0.992 1 251.5 <0.000 1

2齡 y=-4.39+6.75x 0.994 7 281.5 0.000 5

3齡 y=-3.53+5.97x 0.980 7 100.5 0.000 6

4齡 y=-7.89+9.27x 0.996 1 387.0 0.000 3

5齡 y=-2.72+5.26x 0.985 2 231.5 <0.000 1

2.5 褐飛虱各齡若蟲(chóng)的半數(shù)致死時(shí)間的計(jì)算

根據(jù)“2.3”和“2.4”節(jié)中對(duì)階段死亡率和饑餓時(shí)間的關(guān)系分析，發(fā)現(xiàn)這種關(guān)系類似于農(nóng)藥處理后昆蟲(chóng)死亡率與藥劑劑量的關(guān)系（死亡率概率值和劑量對(duì)數(shù)的直線回歸）。Robertson 等提出如果昆蟲(chóng)死亡率和時(shí)間之間也存在這種回歸關(guān)系，可以參照農(nóng)藥致死中量的計(jì)算方法，將劑量變量替換為時(shí)間變量，采用Polo軟件計(jì)算致死時(shí)間（如LT50和LT95等）[8]。采用該方法，對(duì)本試驗(yàn)饑餓反應(yīng)數(shù)據(jù)的致死時(shí)間及其相對(duì)倍數(shù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3。如果相對(duì)倍數(shù)的95%置信區(qū)間包括數(shù)值1，這表明2者間差異不顯著。依據(jù)LT50的相對(duì)倍數(shù)的95%置信區(qū)間，1齡若蟲(chóng)的LT50值與3齡和4齡若蟲(chóng)的LT50值差異不顯著，與2齡和5齡的LT50值差異顯著。而1齡若蟲(chóng)的LT95值與2齡、3齡和4齡若蟲(chóng)的LT95值都差異不顯著，5齡的LT95值顯著高于1～4齡若蟲(chóng)。

表3 褐飛虱各齡若蟲(chóng)受饑餓脅迫后的半數(shù)致死時(shí)間（LT50）和95%致死時(shí)間（LT95）

齡期 LT50（95%FL）

（h） LT50的相對(duì)倍數(shù)（95%FL）

（h） LT95（95%FL）

（h） LT95的相對(duì)倍數(shù)

（95%FL）

1齡 28.14 （26.06～30.22） 48.04 （42.99～56.67）

2齡 25.86 （24.37～27.36） 0.92 （0.85～0.99） 48.04 （43.45～55.08） 1.00 （0.86～1.16）

3齡 27.80（25.82～29.78） 0.99 （0.92～1.06） 51.64 （46.07～60.76） 1.08 （0.93～1.24）

4齡 27.29 （24.38～30.09） 0.97 （0.90～1.05） 51.35 （44.16～65.92） 1.07 （0.93～1.23）

5齡 31.20 （29.26～33.09） 1.11 （1.02～ 1.20） 71.82 （65.45～80.59） 1.49 （1.30～1.72）

3 討論

不同種類昆蟲(chóng)對(duì)饑餓的忍受力不同，同種昆蟲(chóng)不同環(huán)境條件下耐饑餓能力不同，在同種環(huán)境下同種昆蟲(chóng)的不同發(fā)育階段的耐饑餓能力也不同?，F(xiàn)有報(bào)道中通常采用耐受饑餓總時(shí)長(zhǎng)和半數(shù)致死時(shí)間（也稱致死中時(shí)間，LT50）等指標(biāo)來(lái)評(píng)估昆蟲(chóng)的耐饑餓能力[2-7]。有些研究是根據(jù)昆蟲(chóng)在不同饑餓處理的階段死亡率的正態(tài)分布曲線方程的擬合來(lái)計(jì)算LT50[4]，而本研究參照農(nóng)藥對(duì)昆蟲(chóng)的致死中量的計(jì)算方法，將劑量變量替換為時(shí)間變量，計(jì)算出半數(shù)致死時(shí)間。用計(jì)算農(nóng)藥致死中量的方法來(lái)計(jì)算昆蟲(chóng)對(duì)饑餓反應(yīng)的半數(shù)致死時(shí)間，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)理論依據(jù)，并且方便快捷，易于不同文獻(xiàn)間的相互比較。采用Polo軟件對(duì)死亡率隨時(shí)間變化模型的半數(shù)致死時(shí)間進(jìn)行計(jì)算在國(guó)際上已被普遍采用[9-10]。通過(guò)Polo軟件除了能計(jì)算出半數(shù)致死時(shí)間參數(shù)，還可以計(jì)算出5%、90%、95%等致死時(shí)間（LT5、LT90和LT95等），可以用于比較不同處理間的半數(shù)致死時(shí)間的差異顯著性。因此，本研究推薦采用Polo軟件來(lái)對(duì)昆蟲(chóng)耐受饑餓的致死時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。

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