美國白蛾幼蟲對宿遷地區(qū)常見園林植物的取食選擇

王芳， 張麗華， 韓浩章， 王曉立， 張穎， 李素華

(宿遷學(xué)院，江蘇 宿遷 223800)

美國白蛾HyphantriacuneaDrury屬鱗翅目燈蛾科，是世界檢疫性害蟲，原產(chǎn)于北美地區(qū)，1979 年傳入中國遼寧丹東[1-2]，現(xiàn)已傳播擴(kuò)散到全國13個(gè)省、598個(gè)縣級行政區(qū)[3]。該蟲食性雜、寄主范圍廣，全國林業(yè)有害生物防治信息管理系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，2019 年發(fā)生面積達(dá)到76.89萬hm2[4]，不僅給農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大損失，也嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境。

目前，國內(nèi)外對美國白蛾的研究大多集中在其傳播擴(kuò)散、危害特征、發(fā)生規(guī)律和防控技術(shù)等方面[5-7]，而關(guān)于美國白蛾食性選擇研究較少且看法不一。胡東青等[8]研究表明，美國白蛾幼蟲對不同寄主的取食習(xí)性沒有明顯差異；蔡東章[9]研究表明，美國白蛾幼蟲對桑樹、楊樹、柳樹、懸鈴木、臭椿等的選擇性強(qiáng)，對板栗和榆樹的選擇性弱，不取食楓楊、香樟和大葉女貞。關(guān)于美國白蛾食性選擇機(jī)制的研究更少，王沫等[10]在研究寄主植物不同次生代謝物質(zhì)對美國白蛾幼蟲生長發(fā)育的影響中發(fā)現(xiàn)，幼蟲對寄主次生代謝物具有逐漸解毒適應(yīng)的能力，單寧質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的林木抑制美國白蛾的取食危害。尚未有從葉片理化性質(zhì)方面研究美國白蛾食性選擇的報(bào)道。為此，本研究采用園林常見的紫薇、紫葉李、紫荊、國槐、二球懸鈴木、木槿和櫻花等植物葉片飼養(yǎng)美國白蛾幼蟲，觀察美國白蛾對宿遷地區(qū)園林植物的食性選擇，并通過測定葉片的理化特性探討其食性選擇機(jī)制，為美國白蛾的綜合治理和園林植物抗蟲育種等提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

美國白蛾幼蟲采自宿遷學(xué)院園林試驗(yàn)基地內(nèi)的櫻花樹上，約為3齡初期，饑餓處理48 h后用于測定。供試葉片為采自宿遷學(xué)院園林試驗(yàn)基地內(nèi)，立地條件基本一致的無病蟲害的紫薇、紫葉李、紫荊、國槐、二球懸鈴木、木槿和櫻花樹上當(dāng)年生枝條上前端第4張葉片。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 幼蟲飼養(yǎng)和取食葉面積的測定 將采集的7種植物葉片放置在底部有浸濕濾紙的培養(yǎng)皿中，將饑餓處理后的幼蟲放入培養(yǎng)皿，每皿1頭，每種植物各50皿。室溫為28℃，保持濾紙濕潤，每天上、下午更換或補(bǔ)充葉片。幼蟲飼養(yǎng)24 h后，在每天更換或補(bǔ)充葉片時(shí)用網(wǎng)格法測定取食的葉片面積，統(tǒng)計(jì)分析每個(gè)齡期的取食面積和總?cè)∈趁娣e。

1.2.2 幼蟲體長、齡期和存活率的測定 用螺旋測微尺測定飼養(yǎng)幼蟲第1、4、7、10天的體長。根據(jù)戴氏法則推測幼蟲齡期。以化蛹數(shù)作為幼蟲的存活數(shù)，幼蟲存活率=幼蟲存活數(shù)/幼蟲總數(shù)×100%。

1.2.3 植物葉片理化指標(biāo)的測定 可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)比色法測定[11]?？扇苄蕴呛坎捎幂焱壬y定[11]。脯氨酸含量的測定用磺基水楊酸提取脯氨酸，采用茚三酮顯色法測定[12]。

蠟質(zhì)含量的測定：將采集的7種植物葉片用清水沖洗干凈，吸干表面水分后剪碎。每種葉片各稱取2 g，置于30 mL氯仿中浸泡 30 s。把溶液過濾到已知重量的蒸發(fā)皿中，放置在通風(fēng)柜至氯仿完全揮發(fā)后再次稱重，減去蒸發(fā)皿重量，統(tǒng)計(jì)蠟質(zhì)含量，每種植物重復(fù)5 次，取平均值[13]。

葉片厚度的測定：用葉片打孔器(d=0.7 cm)沿葉片主脈兩邊對稱位置打孔采樣，用游標(biāo)卡尺測量樣品厚度。每張葉片測量 5個(gè)不同位置，每種植物測量 5張葉片，取其平均值。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入、整理和繪制表格，用SPSS19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性檢測和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 美國白蛾幼蟲取食葉面積

由表1可知，3齡期幼蟲對懸鈴木葉片取食面積最大，顯著高于其他處理；其次為紫葉李、櫻花和紫荊葉片；對木槿、金枝國槐和紫薇葉片的取食面積最小。4齡期幼蟲對懸鈴木和紫葉李的取食面積顯著大于其他處理，紫薇的被取食面積僅為0.32 cm2。5齡期幼蟲對懸鈴木的取食面積最大，其次為紫葉李、櫻花和木槿，再次為木槿和金枝國槐，紫薇的被取食面積最小。6齡期幼蟲對懸鈴木的取食面積為12.84 cm2，顯著高于其他所有處理，其次為紫葉李和櫻花，紫薇的被取食面積最小為0.15 cm2。從總?cè)∈趁娣e上看，懸鈴木的被取食面積最大，顯著高于其他處理；其次為紫葉李、櫻花和紫荊；再次為木槿和金枝國槐；最后為紫薇。

表1 美國白蛾幼蟲取食葉面積

2.2 美國白蛾幼蟲體長和存活率

由表2可知，除紫薇處理組的幼蟲體長下降外，其他6個(gè)處理組的幼蟲體長均成增加趨勢。第1 天取食7種植物葉片的幼蟲體長基本一致。第4 天懸鈴木、紫葉李和櫻花處理組幼蟲體長較長，均大于1.60 cm，其次為紫荊、木槿和金枝國槐處理組的幼蟲體長，紫薇處理組幼蟲體長無增長。第7 天取食懸鈴木的幼蟲體長最長，顯著高于其他處理組，其次為紫葉李、櫻花和紫荊處理組的幼蟲體長，再次為木槿和金枝國槐處理組的幼蟲體長，紫薇處理組幼蟲體長減少。第10 天懸鈴木、紫葉李和櫻花處理組的幼蟲體長顯著高于其他處理組，而金枝國槐和紫薇處理組的幼蟲則全部死亡。

從幼蟲存活率看，懸鈴木、紫葉李和櫻花處理組的幼蟲存活率較高，均大于80%，其次為木槿和紫荊處理組，取食金枝國槐和紫薇的幼蟲在化蛹前全部死亡。

表2 美國白蛾幼蟲體長和存活率

2.3 美國白蛾幼蟲齡期

從表3可以看出，取食紫薇葉片的幼蟲沒有蛻皮，一直處于3齡期，11 d后全部死亡；取食金枝國槐的幼蟲3齡期約7 d，紫葉李、紫荊和木槿處理組幼蟲3齡期約5～6 d，懸鈴木和櫻花處理幼蟲的3齡期約4～5 d。取食金枝國槐的幼蟲第1次蛻皮后約3～4 d全部死亡，其他5個(gè)處理組幼蟲4、5和6齡期之間均無顯著差異。從幼蟲總齡期看，木槿處理組齡期最長，其次為紫荊處理組，懸鈴木、紫葉李和櫻花處理組幼蟲齡期基本一致。

表3 美國白蛾幼蟲齡期

2.4 植物葉片的理化指標(biāo)

由表4可知，懸鈴木葉片中可溶性蛋白和可溶性糖含量均顯著高于其他6種植物，金枝國槐和紫薇葉片中可溶性蛋白和可溶性糖含量均最少。紫荊和懸鈴木的葉片厚度最大，其次為櫻花、木槿和紫薇，紫葉李和金枝國槐的葉片厚度最小。金枝國槐的蠟質(zhì)含量顯著高于其他植物，紫薇蠟質(zhì)含量最少。紫薇和金枝國槐葉片脯氨酸含量最高，其次為木槿和櫻花，紫葉李葉片內(nèi)脯氨酸含量最少。

表4 不同植物葉片的理化指標(biāo)

2.5 美國白蛾幼蟲取食面積與葉片理化指標(biāo)的相關(guān)性

由表5可知，懸鈴木、紫葉李和紫薇葉片可溶性蛋白含量與幼蟲取食面積呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)；木槿和金枝國槐葉片可溶性蛋白含量與幼蟲取食面積分別呈顯著和極顯著正相關(guān)。懸鈴木、紫葉李、紫荊和木槿葉片可溶性糖含量與幼蟲取食面積呈正相關(guān)，但木槿葉片可溶糖含量和取食面積相關(guān)性不顯著；櫻花、金枝國槐和紫薇葉片可溶性糖含量與幼蟲取食面積呈負(fù)相關(guān)，僅金枝國槐的達(dá)顯著相關(guān)性。懸鈴木、紫葉李、紫荊和木槿的葉片厚度與取食面積呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)；櫻花和紫薇的葉片厚度與取食面積呈顯著正相關(guān)；金枝國槐的葉片厚度與取食面積呈負(fù)相關(guān)，但不顯著。蠟質(zhì)含量與幼蟲取食面積呈負(fù)相關(guān)，其中懸鈴木、紫葉李、紫荊和木槿達(dá)顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。懸鈴木、紫葉李、櫻花、金枝國槐和紫薇葉片脯氨酸含量與幼蟲取食面積達(dá)顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。

表5 美國白蛾幼蟲取食面積與葉片理化指標(biāo)的相關(guān)性

3 結(jié)論與討論

寄主植物體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的成分和含量影響昆蟲的發(fā)生和為害情況。劉芳等[14]和鄭文靜等[15]研究表明，寄主植物葉片可溶性蛋白質(zhì)含量與昆蟲取食選擇性之間呈正相關(guān)。雒珺瑜等[16]認(rèn)為，棉花葉片中可溶性蛋白質(zhì)含量與綠盲蝽取食選擇呈顯著負(fù)相關(guān)。楊宇暉等[17]認(rèn)為，棉花葉片中蛋白質(zhì)含量與其對綠盲蝽的抗性程度無顯著相關(guān)性。周明強(qiáng)等[18]研究表明,甘蔗抗蚜品種中可溶性糖含量高,而感蚜蟲品種中可溶性糖含量少。王麗麗等[19]認(rèn)為，葡萄葉片中可溶性糖含量和其對綠盲蝽的抗性呈負(fù)相關(guān)。李進(jìn)步等[20]研究也表明棉花葉片可溶性糖含量與田間有蚜株率呈顯著的負(fù)相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，不同植物葉片可溶性蛋白和可溶性糖與美國白蛾幼蟲取食面積之間相關(guān)性不同，懸鈴木、紫葉李和紫薇葉片可溶性蛋白含量與幼蟲取食面積呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)；木槿和金枝國槐葉片可溶性蛋白含量與幼蟲取食面積分別呈顯著和極顯著正相關(guān)，其他植物不存在顯著相關(guān)性。懸鈴木、紫葉李和紫荊葉片可溶性糖含量與幼蟲取食面積呈顯著或極顯著正相關(guān)；金枝國槐葉片可溶性糖含量與幼蟲取食面積呈顯著負(fù)相關(guān)；其他植物不存在顯著相關(guān)性。該結(jié)果可能是因?yàn)椴煌参矬w內(nèi)可溶性糖和可溶性蛋白種類和含量不同，從而對美國白蛾幼蟲的取食造成了不同的影響，具體原因還需進(jìn)一步研究。

植物的組成型防御包括物理防御和化學(xué)防御。植物葉片的外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)對害蟲為害有物理屏障的功能，如葉片顏色、葉片厚度、絨毛、蠟質(zhì)和木質(zhì)素等，干擾害蟲對寄主的選擇、取食、活動(dòng)、消化及產(chǎn)卵等活動(dòng)。關(guān)于害蟲取食選擇性與葉片厚度之間關(guān)系的觀點(diǎn)不一。BODNARYK[21]認(rèn)為，葉片越厚的甘蔗對甘蔗蚜蟲的遮蔽性越強(qiáng)，越適宜甘蔗蚜蟲生長。黃保宏等[22]和曹春玲等[23]也認(rèn)為，葉片厚度與害蟲對寄主的選擇性成正比。但黃亞輝等[24]研究表明，茶樹葉片厚度對麗紋象甲感抗程度表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)。范鴻雁等[25]認(rèn)為，荔枝蝽的口器較難刺吸表皮較厚的荔枝品種。還有研究認(rèn)為，害蟲的寄主選擇性與葉片厚度無相關(guān)性[26-27]。本研究表明，懸鈴木、紫葉李、紫荊和木槿的葉片厚度和取食面積呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)；櫻花和紫薇的葉片厚度和取食面積呈顯著正相關(guān)。這可能是由于不同植物葉片內(nèi)其他物質(zhì)含量存在顯著差異，而對美國白蛾幼蟲取食選擇性作用更大。植物葉片蠟質(zhì)含量對害蟲的寄主選擇性也有著較大的影響，眾多研究表明蠟質(zhì)含量與害蟲對寄主的選擇性呈負(fù)相關(guān)[23,28-31]。本研究結(jié)果表明，蠟質(zhì)含量與美國白蛾幼蟲取食選擇性呈負(fù)相關(guān)。這可能是植物葉片表面蠟質(zhì)的某種組成成分能夠抑制害蟲對寄主植物的選擇，如單松烯類物質(zhì)能夠影響食心蟲對云杉的取食[32]，烷烴類和酯類物質(zhì)能夠影響螨類對棉花的取食[33]。

陳青[34]研究發(fā)現(xiàn)，辣椒葉片中脯胺酸含量與辣椒抗蚜性呈顯著負(fù)相關(guān)。陳青等[35]研究認(rèn)為，西瓜葉片中脯氨酸含量與西瓜抗蚜性呈顯著負(fù)相關(guān)。但也有研究認(rèn)為，植物體內(nèi)脯氨酸含量與植物對環(huán)境脅迫的耐受能力呈正相關(guān)[36]，抗性強(qiáng)的植物體內(nèi)脯氨酸含量明顯高于抗性弱的植物[37]。姜玉萍等[38]研究認(rèn)為，黃瓜可以通過增加體內(nèi)脯氨酸含量來抵抗茶黃螨侵害。本研究發(fā)現(xiàn)懸鈴木、紫葉李、櫻花、金枝國槐和紫薇葉片脯氨酸含量越高美國白蛾幼蟲取食面積越小，即抗蟲性越強(qiáng)。脯氨酸是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可通過調(diào)節(jié)植物細(xì)胞質(zhì)的滲透壓，保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，提高植物抗逆性，脯氨酸含量越高，植物抗性越強(qiáng)。

本研究結(jié)果表明，美國白蛾幼蟲對宿遷地區(qū)懸鈴木、紫葉李、櫻花和紫荊的選擇性較強(qiáng)，對木槿、金枝國槐和紫薇的選擇性弱，取食選擇性與葉片中蠟質(zhì)和脯氨酸含量呈負(fù)相關(guān)，與葉片中可溶性糖、可溶性蛋白和葉片厚度的相關(guān)性因植物種類而異，不同植物的抗性機(jī)制還需進(jìn)一步研究。