張起愷，邢振龍，吳圣勇，徐瑞瑞，雷仲仁

三葉斑潛蠅對冷馴化的響應(yīng)及不同種群耐寒性差異

張起愷1，邢振龍2，吳圣勇1，徐瑞瑞1，雷仲仁1

1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所植物病蟲害生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；2河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院作物逆境適應(yīng)與改良國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南開封 475004

研究重大入侵害蟲三葉斑潛蠅（）對快速冷馴化和長時冷馴化的響應(yīng)以及3個地理種群（湖北省武漢市、海南省?？谑泻桶不帐“矐c市）的耐寒性，為明確該蟲在我國高緯度地區(qū)定殖的潛在可能性提供參考。將海南三葉斑潛蠅種群蛹和成蟲在-12、-14、-16、-18、-20、-22和-24℃低溫暴露30 min，選擇存活率為15%—30%的溫度為識別溫度。設(shè)置5℃為快速冷馴化的馴化溫度，12℃為長時冷馴化的馴化溫度，將三葉斑潛蠅蛹和成蟲置于5℃下1—6 h或置于12℃下1—6 d，再置于識別溫度下30 min檢測存活率，未馴化的蛹和成蟲也置于識別溫度下30 min作為對照，比較其冷馴化后低溫存活率的差異。另外，設(shè)置5個靶標(biāo)溫度，分別為0、-5、-10、-15和-20℃，將3個地理種群的三葉斑潛蠅蛹在靶標(biāo)溫度下冷暴露2 h，比較其存活率差異。最后，利用過冷卻點(diǎn)測定儀對3個地理種群蛹的過冷卻點(diǎn)（supercooling point，SCP）進(jìn)行測定。三葉斑潛蠅蛹和成蟲暴露于-20℃下30 min后，其存活率分別為15.0%、19.6%、21.0% (介于15%—30%)，因此將-20℃確定為三葉斑潛蠅的冷馴化識別溫度。短時間的5℃低溫暴露提高了三葉斑潛蠅蛹和成蟲的耐寒性，成蟲對快速冷馴化的響應(yīng)更加積極。1 h和2 h的冷馴化效果最好，隨著暴露時間的延長，其馴化效果會逐漸減弱直至消失。在6 d內(nèi)，不同時長的12℃低溫暴露均會提高三葉斑潛蠅蛹和成蟲的耐寒性且經(jīng)歷不同時長冷馴化后其耐寒性差異較小。在5、0、-5℃的低溫暴露下，海南種群與安徽、湖北種群蛹的存活率差異不顯著，在-10、-15、-20℃的低溫暴露下，海南種群蛹的存活率顯著低于安徽和湖北種群。安徽(-22.19℃)和湖北(-22.19℃) 種群蛹的過冷卻點(diǎn)顯著低于海南種群(-21.06℃)。三葉斑潛蠅的耐寒性可以通過快速冷馴化或長時冷馴化獲得增強(qiáng)，這可能是三葉斑潛蠅逐步向我國高緯度地區(qū)擴(kuò)散的原因之一。湖北和安徽種群表現(xiàn)出的耐寒性較海南種群強(qiáng)。研究結(jié)果有助于預(yù)測三葉斑潛蠅在我國的越冬分布區(qū)域，指導(dǎo)其監(jiān)測預(yù)警及防控。

三葉斑潛蠅；冷馴化；過冷卻點(diǎn)；耐寒性

0 引言

【研究意義】三葉斑潛蠅（）是蔬菜、瓜果和觀賞植物的重要害蟲之一，被許多國家列為檢疫對象[1]。其幼蟲在葉組織中挖掘隧道，雌成蟲在葉組織中穿刺產(chǎn)卵，均可對作物造成危害。另外，斑潛蠅的取食或產(chǎn)卵活動降低了作物光合作用，影響農(nóng)作物產(chǎn)量和觀賞作物經(jīng)濟(jì)價值[2-4]。全球氣候變暖不但使平均溫度上升，而且導(dǎo)致氣溫異常波動[5]。對于不具備滯育、休眠和遷飛等越冬策略的昆蟲，冷馴化反應(yīng)較為重要。探究三葉斑潛蠅對冷馴化的響應(yīng)并明確我國不同地理種群耐寒性的差異，對三葉斑潛蠅種群向我國高緯度地區(qū)擴(kuò)散的監(jiān)測預(yù)警具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】快速冷馴化是幾個小時甚至幾十分鐘內(nèi)發(fā)生的馴化過程，主要應(yīng)對于直接傷害或冷休克[6]。研究表明，黑腹果蠅（）和飛蝗（）在冷暴露前進(jìn)行短時間低溫馴化，其存活率可明顯提高[7-8]。生活在沙漠中的一種甲蟲sp.對日溫變化有顯著的快速冷馴化反應(yīng)以適應(yīng)沙漠晝夜溫差大的環(huán)境[9]。長時間冷馴化過程中昆蟲相對于快速冷馴化所經(jīng)歷的馴化溫度相對較高，馴化的時間長達(dá)數(shù)天乃至數(shù)周[10]，這種馴化主要應(yīng)對于間接冷傷害和結(jié)冰傷害。如Shintani等研究發(fā)現(xiàn)，黃星天牛（）卵經(jīng)長時間冷馴化處理后的存活率顯著提高[11]。在自然條件下，溫帶和寒帶冬季漫長，且日溫變動幅度大。因此，生活在溫帶和寒帶的昆蟲在長期進(jìn)化過程中會形成冷馴化的機(jī)制[12]，進(jìn)而相對于熱帶地區(qū)的同種昆蟲其耐寒性可能增強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)緯度不同的昆蟲種群在耐寒性上存在明顯差異[13-16]。如在16—44°S緯度范圍內(nèi)，黑腹果蠅的耐寒能力存在顯著的種內(nèi)變異性。在澳大利亞（9—44°S）采集的黑腹果蠅種群在遭受2 h冷休克后，其存活率會從25%增至60%[17]。此外，在南美斑潛蠅（）越冬范圍內(nèi)，來自最南端（18°N）種群蛹的過冷卻點(diǎn)（supercooling point，SCP）比來自最北端（34°N）種群蛹的過冷卻點(diǎn)高3.6℃[18]。不同種群美洲斑潛蠅（）蛹的過冷卻點(diǎn)也隨緯度變化產(chǎn)生顯著差異[19]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】美洲斑潛蠅、南美斑潛蠅和三葉斑潛蠅是我國危害最嚴(yán)重的3種潛葉類害蟲[20-21]，我國不同緯度的三葉斑潛蠅耐寒性是否已經(jīng)產(chǎn)生變化還未有相關(guān)報道。三葉斑潛蠅不會進(jìn)入滯育期[22]，但可能能夠適應(yīng)早春和晚秋的低溫，而三葉斑潛蠅能在多大程度上通過冷馴化增強(qiáng)耐寒性來適應(yīng)嚴(yán)寒尚不明確。【擬解決的關(guān)鍵問題】研究快速冷馴化和長時冷馴化對三葉斑潛蠅蛹和成蟲耐寒性的影響，比較海南、湖北、安徽三葉斑潛蠅種群蛹的過冷卻點(diǎn)和低溫存活率，為預(yù)測三葉斑潛蠅種群未來擴(kuò)散趨勢及監(jiān)測預(yù)警提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

三葉斑潛蠅種群于2019年7月采自海南省?？谑校?9°27'36"N，110°13'12"E）、湖北省武漢市（30°35'24"N，114°33'36"E）和安徽省安慶市（30°38'24"N，117°38'45"E），原始寄主為豇豆（）。室內(nèi)飼養(yǎng)寄主為矮生菜豆（），飼養(yǎng)條件為溫度（26±2）℃，相對濕度50%—60%，光周期L﹕D = 14 h﹕10 h[23]。飼養(yǎng)純化3代以上后，1日齡蛹和剛羽化的雌、雄成蟲用于試驗(yàn)（因?yàn)?日齡蛹已經(jīng)發(fā)育成熟且對溫度最為敏感）[22,24]。

1.2 低溫馴化

1.2.1 識別溫度的確定 將海南三葉斑潛蠅種群1日齡蛹和剛羽化的雌、雄成蟲置于指型管中，將指型管暴露于盛有酒精的低溫恒溫槽內(nèi)，溫度從10℃以1℃·min-1的速率降至目標(biāo)溫度。目標(biāo)溫度分別為-12、-14、-16、-18、-20、-22、-24℃，暴露時間為30 min。暴露結(jié)束后，溫度以1℃·min-1的速率升至10℃。將處理過的蛹和成蟲置于26℃人工氣候箱中，10 d后檢查存活率，選擇存活率在15%—30%的溫度作為識別溫度[19]。每個處理30粒蛹或10頭成蟲，重復(fù)5次。

1.2.2 快速冷馴化 我國北方冬季溫室的日最低平均溫度為5℃左右（http://data.cma.cn/），故設(shè)快速冷馴化的馴化溫度為5℃。將海南三葉斑潛蠅種群1日齡蛹和剛羽化的雌、雄成蟲置于馴化溫度下1、2、3、4、5、6 h，將馴化后的蛹置于識別溫度下30 min，降溫與升溫速率均為1℃·min-1。并將未馴化的蛹和雌、雄成蟲作為對照置于識別溫度下30 min。處理和重復(fù)數(shù)同1.2.1。

1.2.3 長時冷馴化 我國北方冬季溫室的日平均溫度為12℃左右[25]，故設(shè)長時冷馴化的馴化溫度為12℃。將海南三葉斑潛蠅種群1日齡蛹和剛羽化的雌、雄成蟲置于馴化溫度下1、2、3、4、5、6 d，其間喂養(yǎng)蜂蜜水作為食物。將馴化后的蛹置于識別溫度下30 min，降溫與升溫速率均為1℃·min-1。并將未馴化的蛹和雌、雄成蟲作為對照置于識別溫度下30 min。處理和重復(fù)數(shù)同1.2.1。

1.3 耐寒性測定

1.3.1 低溫存活率 將3個三葉斑潛蠅種群1日齡蛹置于指型管中，再置于盛有酒精的低溫恒溫槽內(nèi)暴露2 h，暴露低溫為0、-5、-10、-15、-20℃。然后將處理過的蛹置于26℃的人工氣候箱中，10 d后檢查存活率。每個處理30粒蛹，重復(fù)5次。

1.3.2 過冷卻點(diǎn) 選取3個三葉斑潛蠅種群1日齡蛹各60粒，將蛹體固定在涂有白凡士林的智能過冷卻點(diǎn)測定儀的熱敏電阻感溫探頭上。高低溫試驗(yàn)箱以1℃·min-1降溫，當(dāng)達(dá)到4℃時，將粘有蛹的熱敏電阻探頭放入高低溫交變試驗(yàn)箱。蟲體溫度變化通過計(jì)算機(jī)及其配套軟件進(jìn)行自動記錄，實(shí)時繪制出蟲體的溫度變化曲線，根據(jù)回折點(diǎn)確定過冷卻點(diǎn)[26]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)分析和繪圖在R3.6.3中進(jìn)行。所有數(shù)據(jù)利用K-S檢驗(yàn)驗(yàn)證正態(tài)性假設(shè)，利用Bartlett檢驗(yàn)驗(yàn)證方差齊次性假設(shè)。采用單因素方差分析（one-way ANOVA）檢驗(yàn)三葉斑潛蠅蛹和成蟲經(jīng)快速冷馴化和長時冷馴化不同時間后低溫存活率的差異和不同地理種群蛹的過冷卻點(diǎn)差異。采用雙因素方差分析（two-way ANOVA）檢驗(yàn)不同地理種群三葉斑潛蠅蛹的低溫存活率差異。所有方差分析結(jié)果均用Tukey’s HSD多重比較進(jìn)行差異顯著性分析，檢驗(yàn)均設(shè)顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果

2.1 識別溫度

海南三葉斑潛蠅種群蛹和成蟲在不同低溫下暴露30 min后的存活率如圖1所示。在-12℃到-24℃范圍內(nèi)，隨著溫度的降低，其蛹和成蟲的存活也率隨之降低。蛹、雌成蟲、雄成蟲在-20℃的存活率分別為（15.0±1.8）%、（19.6±1.6）%、（21.0±2.5）%。識別溫度為存活率介于15%—30%的溫度，故將識別溫度均定為-20℃。

2.2 快速冷馴化

海南三葉斑潛蠅在不同時長5℃快速預(yù)冷暴露后其耐寒性存在顯著差異（蛹=7.04，蛹＜0.05；雌=82.34，雌＜0.05；雄=112.2，雄＜0.05）。不同時長快速冷馴化后蛹的低溫存活率由大到小依次為1 h（27.6%±3.0%）、2 h（27.2%±1.7%）、3 h（22.8%± 2.3%）、6 h（16.2%±2.6%）、4 h（15.6%±1.6%）、5 h（14.6%±2.0%）。經(jīng)過1 h和2 h的5℃預(yù)冷暴露，其低溫存活率與對照相比均得到顯著提高（＜0.05）（圖2-A）。不同時長快速冷馴化后雌成蟲的低溫存活率由大到小依次為1 h（90.0%±3.5%）、2 h（89.8%±3.2%）、3 h（70.0%±3.5%）、4 h（61.0%± 4.8%）、5 h（34.4%±2.1%）、6 h（25.8%±2.9%）。經(jīng)過1—5 h的5℃預(yù)冷暴露，其低溫存活率與對照相比均得到顯著提高（＜0.05）（圖2-B）。不同時長快速冷馴化后雄成蟲的低溫存活率由大到小依次為1 h（93.4%± 3.7%）、2 h（76.0%±7.0%）、3 h（61.4%± 2.8%）、4 h（42.2%±2.5%）、5 h（33.4%±2.5%）、6 h（23.4%±2.0%）。經(jīng)過1—5 h的5℃預(yù)冷暴露，其低溫存活率與對照相比均得到顯著提高（＜0.05）（圖2-C）。

圖1 海南三葉斑潛蠅蛹和成蟲在不同低溫下暴露30 min后的存活率

柱上不同小寫字母表示差異顯著（單因素方差分析，Tukey’s HSD 多重比較，P＜0.05）。圖3、圖5同

2.3 長時冷馴化

海南三葉斑潛蠅在不同時長12℃長時預(yù)冷暴露后其耐寒性存在顯著差異（蛹=16.07，蛹＜0.05；雌=13.15，雌＜0.05；雄=112.2，雄＜0.05）。不同時長長時冷馴化后蛹的低溫存活率由大到小依次為5 d（42.2%±1.9%）、4 d（39.4%±2.1%）、6 d（37.4%± 3.2%）、1 d（34.8%±1.9%）、2 d（33.6%±2.9%）、3 d（29.0%±1.4%）。經(jīng)過1—6 d的12℃預(yù)冷暴露，其低溫存活率與對照相比均得到顯著提高（＜0.05）（圖3-A）。不同時長長時冷馴化后雌成蟲的低溫存活率由大到小依次為5 d（48.4%±1.8%）、6 d（37.6%± 3.7%）、2 d（33.8%±2.2%）、1 d（33.6%±7.6%）、3 d（32.2% ±2.8%）、4 d（30.0%±6.0%）。經(jīng)過1—3、5、6 d的12℃預(yù)冷暴露，其低溫存活率與對照相比均得到顯著提高（＜0.05）（圖3-B）。不同時長長時冷馴化后雄成蟲的低溫存活率由大到小依次為2 d （59.8%± 1.8%）、5 d （48.0%±2.1%）、3 d（41.0%±1.4%）、1 d（35.2%±2.3%）、4 d（33.4%±4.8%）、6 d（30.8%± 5.4%）。經(jīng)過1—6 d的12℃預(yù)冷暴露，其低溫存活率與對照相比得到均顯著提高（＜0.05）（圖3-C）。

圖3 長時冷馴化對不同蟲態(tài)的海南三葉斑潛蠅低溫存活率的影響

2.4 不同地理種群蛹的耐寒性差異

如圖4所示，經(jīng)2 h的低溫暴露后，不同地理種群三葉斑潛蠅蛹的存活率隨著暴露溫度的降低而顯著降低（=470.35，＜0.05），不同地理種群間存活率差異顯著（=11.43，＜0.05），暴露溫度與斑潛蠅種群之間的交互作用顯著（=2.36，＜0.05）。安徽和湖北種群蛹的存活率無顯著差異，在5、0、-5℃的低溫暴露下，海南種群與安徽、湖北種群蛹的存活率差異不顯著，在-10、-15℃的低溫暴露下，海南種群蛹的存活率經(jīng)多重比較顯著低于安徽和湖北種群（＜0.05）。在-20℃的低溫暴露下，海南種群全部死亡而湖北和安徽種群仍有少量蛹存活。

柱上不同小寫字母表示差異顯著（雙因素方差分析，Tukey’s HSD 多重比較，P＜0.05）

2.5 不同地理種群蛹的過冷卻點(diǎn)

由圖5可知，3個地理種群三葉斑潛蠅蛹的過冷卻點(diǎn)分布集中。湖北、安徽和海南三葉斑潛蠅種群的過冷卻點(diǎn)分別為（-22.19±0.16）、（-22.19±0.19）和（-21.06±0.21）℃。湖北和安徽種群的過冷卻點(diǎn)顯著低于海南種群（=11.85，＜0.05），二者經(jīng)多重比較差異不顯著。

圖5 不同地理種群三葉斑潛蠅蛹的過冷卻點(diǎn)

3 討論

北方冬季溫室溫度的波動可能造成昆蟲無法越冬，而昆蟲可以通過快速冷馴化[27]或長時冷馴化[28]來增強(qiáng)對冷暴露的抵抗力。本研究表明，快速冷馴化可增強(qiáng)三葉斑潛蠅蛹和成蟲的耐寒性且成蟲對快速冷馴化的響應(yīng)更加積極，1 h和2 h的5℃預(yù)冷暴露效果最好。1—6 d的長時冷馴化也會提高三葉斑潛蠅蛹和成蟲的耐寒性。另外，本研究中在三葉斑潛蠅定殖區(qū)域內(nèi)緯度較高的兩個種群的耐寒性顯著強(qiáng)于緯度較低的海南種群。

昆蟲在受到冷脅迫之前，在非致命條件下的低溫暴露可增強(qiáng)其對冷脅迫的抵抗力[29]。本研究表明，5℃和12℃的預(yù)冷處理均顯著增強(qiáng)了三葉斑潛蠅蛹和成蟲的耐寒性且成蟲的響應(yīng)更加積極。有研究發(fā)現(xiàn)，昆蟲的快速冷馴化能力在不同生命周期會出現(xiàn)分化[25]。例如，果蠅的幼蟲、蛹、成蟲有快速冷馴化能力而卵沒有[30]。飛蝗和黃星天牛的卵有快速冷馴化能力而其他蟲態(tài)沒有[11,31]。據(jù)報道，斑潛蠅以蛹越冬[22]，且斑潛蠅成蟲也有一定的耐寒能力，一般會在中午發(fā)現(xiàn)斑潛蠅成蟲活動于冬季溫室中的蔬菜上，說明溫室中的斑潛蠅也可能以成蟲藏匿于溫室中越冬。在斑潛蠅的整個生活史中，成蟲是唯一完全活動的階段，可以通過行為策略越冬，如尋找有利的棲息地或小生境來避免低溫。斑潛蠅成蟲也具有對冷馴化響應(yīng)的能力，這可能是其在長期進(jìn)化過程中適應(yīng)環(huán)境脅迫而獲得的一種遺傳特性。

全球氣候變暖為入侵害蟲的動態(tài)擴(kuò)張?zhí)峁┝吮憷?，我國大陸地區(qū)于2005年底首次在廣東省中山市發(fā)現(xiàn)三葉斑潛蠅，現(xiàn)已擴(kuò)散到華北平原[32]，在全球氣候變暖的大趨勢下，三葉斑潛蠅很有可能會繼續(xù)向高緯度地區(qū)擴(kuò)散，有報道稱三葉斑潛蠅最北可擴(kuò)散到我國東北地區(qū)[1]。而較高緯度和海拔地區(qū)的斑潛蠅難免會更加頻繁地經(jīng)歷冷馴化。研究表明，緯度高的種群通常比緯度低的種群更耐寒，這是通過進(jìn)化途徑或自然選擇來適應(yīng)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境壓力[16,18,33-35]。本研究發(fā)現(xiàn)三葉斑潛蠅也有相似規(guī)律，湖北和安徽地處溫帶，年均溫低于海南，湖北和安徽種群的低溫存活率顯著高于海南種群，過冷卻點(diǎn)顯著低于海南種群。據(jù)推測，越冬范圍內(nèi)的種群可能通過逐漸增強(qiáng)耐寒性來應(yīng)對緯度上不斷加劇的寒冷脅迫。除冷馴化之外，種群間的遺傳分化在不同地區(qū)斑潛蠅的耐寒性變化方面可能也較為重要，因?yàn)槿绻N群分化的時間足夠充分，就可能形成不同生物型的斑潛蠅[36]。

耐寒性研究直接關(guān)系到斑潛蠅發(fā)生的預(yù)測和治理[12]。三葉斑潛蠅在由低緯度向高緯度擴(kuò)散的過程中經(jīng)歷了較長時間的馴化和適應(yīng)以及不同地理種群的基因交流，而北方種群的耐寒性也將會不斷提高，并進(jìn)一步向北推進(jìn)其自然種群的分布。北方溫室提供的溫和環(huán)境可能會限制斑潛蠅耐寒性的進(jìn)一步增強(qiáng)[19]。由于野外斑潛蠅有很高的繁殖力和世代重疊，它們有可能很快定殖到周圍的植物，導(dǎo)致高密度的侵害，以及抗寒性等位基因基因頻率的增加[37-38]。研究表明，溫室生境構(gòu)成的封閉結(jié)構(gòu)可以限制斑潛蠅遷移，尤其在寒冷季節(jié)，這可能限制耐寒個體之間的基因流動，甚至在高緯度地區(qū)也可以降低耐寒性[19,38]。然而，遷移是不能完全避免的，特別是在溫和季節(jié)。當(dāng)抗寒個體遷移到冷敏感群體中時，抗寒等位基因的涌入會稀釋冷敏感基因的頻率[38]。因此，控制南方自然種群進(jìn)一步擴(kuò)散，是應(yīng)采取的有效控制三葉斑潛蠅的措施。

據(jù)調(diào)查，三葉斑潛蠅在我國東南沿海地區(qū)已經(jīng)定殖，最北擴(kuò)散到河北（邯鄲），山東（濟(jì)寧、青島、濰坊、聊城、德州）[32]。本文僅證實(shí)北緯19°和30°的種群已經(jīng)產(chǎn)生耐寒性差異，其他種群是否也已經(jīng)產(chǎn)生差異還不明確。另外，雖然溫室中的斑潛蠅能通過冷馴化提高耐寒性，但是有研究發(fā)現(xiàn)，田間種群的馴化比室內(nèi)種群更能提高其存活率，這表明田間種群的斑潛蠅更能觸發(fā)耐寒性機(jī)制[34]。要真正明確冷馴化對其影響還需利用野外種群進(jìn)行研究。

4 結(jié)論

三葉斑潛蠅蛹和成蟲均可以通過一定時長的快速冷馴化或長時冷馴化提高自身耐寒性，成蟲對冷馴化的響應(yīng)程度更高。不同地理種群的三葉斑潛蠅已經(jīng)產(chǎn)生耐寒性的差異，湖北和安徽三葉斑潛蠅種群耐寒性強(qiáng)于海南種群。研究結(jié)果可為預(yù)測三葉斑潛蠅種群未來擴(kuò)散趨勢及開展精準(zhǔn)防控提供參考。

[1] 雷仲仁, 姚君明, 朱燦建, 王海鴻. 三葉斑潛蠅在中國的適生區(qū)預(yù)測. 植物保護(hù), 2007, 33(5): 100-103.

LEI Z R, YAO J M, ZHU C J, WANG H H. Prediction of suitable areas for(Burgess) in China. Plant Protection, 2007, 33(5): 100-103. (in Chinese)

[2] JOHNSON M W, WELTER S C, TOSCANO N C, TING I P, TRUMBLE J T. Reduction of tomato leaflet photosynthesis rates by mining activity of(Diptera: Agromyzidae)Journal of Economic Entomology, 1983, 76(5): 1061-1063.

[3] PARRELLA M P, JONES V P, YOUNGMAN R R, LEBECK L M. Effect of leaf mining and leaf stippling ofsppon photosynthetic rates ofAnnals of the Entomological Society of America, 1985, 78(1): 90-93.

[4] REITZ S R, TRUMBLE J T. Interspecific and intraspecific differences in twoleafminer species in California. Entomologia Experimentalis et Applicata, 2002, 102(2): 101-113.

[5] 王憲輝, 齊憲磊, 康樂. 昆蟲的快速冷馴化現(xiàn)象及其生態(tài)適應(yīng)意義自然科學(xué)進(jìn)展, 2003, 13(11): 1128-1133.

WANG X H, QI X L, KANG L. The phenomenon of rapid cold acclimation of insects and its significance of ecological adaptation. Progress in Natural Science, 2003, 13(11): 1128-1133. (in Chinese)

[6] KIM Y, KIM N. Cold hardiness in(Lepidoptera: Noctuidae)Environmental Entomology, 1997, 26(5): 1117-1123.

[7] OVERGAARD J, MALMENDAL A, S?RENSEN J G, BUNDY J G, LOESCHCKE V, NIELSEN N C, HOLMSTRUP M. Metabolomic profiling of rapid cold hardening and cold shock in. Journal of insect physiology, 2007, 53(12): 1218-1232.

[8] Wang X H, KANG L. Rapid cold hardening in young hoppers of the migratory locustL. (Orthoptera: Acridiidae)Cryo Letters, 2003, 24(5): 331-340.

[9] SINCLAIR B J, CHOWN S L. Rapid cold-hardening in a Karoo beetle,sp. Physiological Entomology, 2006, 31(1): 98-101.

[10] KANG L, CHEN B, WEI J N, LIU T X. Roles of thermal adaptation and chemical ecology indistribution and control. Annual review of entomology, 2009, 54: 127-145.

[11] SHINTANI Y, ISHIKAWA Y. Relationship between rapid cold- hardening and cold acclimation in the eggs of the yellow-spotted longicorn beetle,Journal of Insect Physiology, 2007, 53(10): 1055-1062.

[12] 孔璐, 郭建英, 周忠實(shí), 萬方浩. 昆蟲冷馴化機(jī)制研究進(jìn)展應(yīng)用昆蟲學(xué)報, 2012, 49(6): 1664-1669.

KONG L, GUO J Y, ZHOU Z S, WAN F H. Progress in research on cold hardening in insects. Chinese Journal of Applied Entomology, 2012, 49(6): 1664-1669. (in Chinese)

[13] TURNOCK W J, BOIVIN G, RING R A. Interpopulation differences in the coldhardiness of(Diptera: Anthomyiidae). The Canadian Entomologist, 1998, 130(2): 119-129.

[14] SHINTANI Y, ISHIKAWA Y. Geographic variation in cold hardiness of eggs and neonate larvae of the yellow-spotted longicorn beetle. Physiological entomology, 1999, 24(2): 158-164.

[15] TANAKA K. Cold tolerance in the house spider,(Araneae: Theridiidae). Entomological science, 1999, 2(4): 597-604.

[16] JING X H, KANG L. Geographical variation in egg cold hardiness: a study on the adaptation strategies of the migratory locustL. Ecological Entomology, 2003, 28(2): 151-158.

[17] OVERGAARD J, HOFFMANN A A, KRISTENSEN T N. Assessing population and environmental effects on thermal resistance inusing ecologically relevant assays. Journal of Thermal Biology, 2011, 36(7): 409-416.

[18] CHEN B, KANG L. Variation in cold hardiness of(Diptera: Agromyzidae) along latitudinal gradients. Environmental Entomology, 2004, 33(2): 155-164.

[19] CHEN B, KANG L. Can greenhouses eliminate the development of cold resistance of the leafminers? Oecologia, 2005, 144(2): 187-195.

[20] 相君成, 雷仲仁, 王海鴻, 高玉林. 三種外來入侵斑潛蠅種間競爭研究進(jìn)展. 生態(tài)學(xué)報, 2012, 32(5): 1616-1622.

XIANG J C, LEI Z R, WANG H H, GAO Y L. Interspecific competition among three invasivespeciesActa Ecologica Sinica, 2012, 32(5): 1616-1622. (in Chinese)

[21] WAN F H, YANG N W. Invasion and management of agricultural alien insects in China. Annual Review of Entomology, 2016, 61: 77-98.

[22] PARRELLA M P. Biology of. Annual review of entomology, 1987, 32: 201-224.

[23] XING Z L, LIU Y Q, CAI W Z, HUANG X Z, WU S Y, LEI Z R. Efficiency of trichome-based plant defense independs on insect behavior, plant ontogeny, and structure. Frontiers in Plant Science, 2017, 8: 2006.

[24] ZHAO Y X, KANG L. Cold tolerance of the leafminer(Dipt., Agromyzidae). Journal of Applied Entomology, 2000, 124(3/4): 185-189.

[25] WANG H H, LEI Z R, LI X, OETTING R D. Rapid cold hardening and expression of heat shock protein genes in the B-biotype. Environmental Entomology, 2011, 40(1): 132-139.

[26] 張智, 鄭喬, 張?jiān)苹? 劉杰, 殷新田, 湯清波, 李靜, 袁源, 李祥瑞, 朱勛. 草地貪夜蛾室內(nèi)種群抗寒能力測定植物保護(hù), 2019, 45(6): 43-49.

ZHANG Z, ZHENG Q, ZHANG Y H, LIU J, YIN X T, TANG Q B, LI J, YUAN Y, LI X R, ZHU X. Cold hardiness of laboratory populations ofPlant Protection, 2019, 45(6): 43-49. (in Chinese)

[27] CHEN C P, DENLINGER D L, LEE JR R E. Cold-shock injury and rapid cold hardening in the flesh fly. Physiological Zoology, 1987, 60(3): 297-304.

[28] DANKS H V. The wider integration of studies on insect cold- hardiness. European Journal of Entomology, 1996, 93: 383-404.

[29] RAKO L, HOFFMANN A A. Complexity of the cold acclimation response in. Journal of insect physiology, 2006, 52(1): 94-104.

[30] JENSEN D, OVERGAARD J, S?RENSEN J G. The influence of developmental stage on cold shock resistance and ability to cold-harden in. Journal of Insect Physiology, 2007, 53(2): 179-186.

[31] WANG X H, KANG L. Differences in egg thermotolerance between tropical and temperate populations of the migratory locust(Orthoptera: Acridiidae). Journal of Insect Physiology, 2005, 51(11): 1277-1285.

[32] 邢振龍. 三葉斑潛蠅在我國的入侵?jǐn)U散及其與美洲斑潛蠅的競爭取代[D]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué), 2018.

XING Z L. Range expansion of(Burgess) and competitive displacement with its’ congener species,Blanchard, in China[D]. Beijing: China Agricultural University, 2018. (in Chinese)

[33] CHEN B, KANG L. Implication of pupal cold tolerance for the northern over-wintering range limit of the leafminer(Diptera: Agromyzidae) in China. Applied Entomology and Zoology, 2005, 40(3): 437-446.

[34] MASAKI S. Geographical variation of life cycle in crickets (Ensifera: Grylloidea). European Journal of Entomology, 1996, 93: 281-302.

[35] KIMURA M T. Cold and heat tolerance of drosophilid flies with reference to their latitudinal distributions. Oecologia, 2004, 140(3): 442-449.

[36] MORGAN D J W, REITZ S R, ATKINSON P W, TRUMBLE J T. The resolution of Californian populations ofand(Diptera: Agromyzidae) using PCR. Heredity, 2000, 85(1): 53-61.

[37] FULLER S J, CHAVIGNY P, LAPCHIN L, VANLERBERGHE- MASUTTI F. Variation in clonal diversity in glasshouse infestations of the aphid,Glover in southern France. Molecular Ecology, 1999, 8(11): 1867-1877.

[38] HOFFMANN A A, HERCUS M J. Environmental stress as an evolutionary force. Bioscience, 2000, 50(3): 217-226.

Response ofto cold acclimation and differences of cold tolerance among different populations

ZHANG QiKai1, XING ZhenLong2, WU ShengYong1, XU RuiRui1, LEI ZhongRen1

1State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193;2State Key Laboratory of Crop Stress Adaptation and Improvement, School of Life Sciences, Henan University, Kaifeng 475004, Henan

The response of the major invasive pestto cold acclimation and the cold tolerance of three geographical populations (Wuhan City, Hubei Province; Haikou City, Hainan Province; Anqing City, Anhui Province) were studied to provide references for the potential colonization ofin high latitudes of China.The pupae and adults ofpopulation in Hainan were exposed to low temperatures of -12, -14, -16, -18, -20, -22 and-24℃ for 30 min, and the temperature with a survival rate of 15%-30% was selected as the recognition temperature. Thepupae and adults were put at 5℃ for 1-6 h or 12℃ for 1-6 d, and then put at the recognition temperature for 30 min to detect the survival rate. The undomesticated pupae and adults were also placed at the recognition temperature for 30 min as a control, and the difference in low-temperature survival rate after cold acclimation was compared. Besides, five target temperatures were set at 0, -5, -10, -15, and -20℃, respectively, and the pupae of three geographical populations were exposed to the target temperatures for 2 h, the difference of survival rate was studied. Finally, the supercooling point (SCP) of pupae of three geographical populations was measured by supercooling point tester.When thepupae and adults were exposed to -20℃ for 30 min, the survival rates were 15.0%, 19.6%, and 21.0%, respectively.Therefore, -20℃ was determined as the cold acclimation recognition temperature of. The cold tolerance ofpupae and adults was improved after rapid cold acclimation at 5℃, and the adults responded more positively to rapid cold acclimation. The effect of cold acclimation for 1 h and 2 h was the best, and the effect of rapid cold acclimation decreased gradually until disappeared with the extension of exposure time. Within 6 days, the cold tolerance ofpupae and adults was improved by low-temperature exposure at 12℃ for different periods, and there was little difference in cold tolerance after cold acclimation for different periods. Besides, under the low-temperature exposure of 5, 0 and-5℃, there was no significant difference in the survival rate of pupae between the Hainan population and Anhui, Hubei populations, but under the low-temperature exposure of-10, -15 and-20℃, the pupa survival rate of Hainan population was significantly lower than that of Anhui and Hubei populations. The SCP of pupae in the Anhui and Hubei populations was significantly lower than that in the Hainan population.The cold tolerance ofcan be enhanced by cold acclimation, which may be one of the reasons whygradually spread to high latitudes in China. The cold tolerance of the Hubei and Anhui populations is stronger than that of the Hainan population. The results are helpful to predict the overwintering distribution area ofin China and guide its monitoring, early warning, and prevention and control.

; cold acclimation; supercooling point; cold tolerance

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.13.008

2020-10-16；

2020-12-14

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFD0200900）、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-23-D-08）

張起愷，E-mail：18810521205@163.com。通信作者雷仲仁，E-mail：leizhr@sina.com

（責(zé)任編輯 岳梅）