木薯种质对朱砂叶螨的抗性评价

李迁　卢芙萍　陈青　卢辉　徐雪莲　经福林　李开绵　叶剑秋

摘 要 在建立切实可行的木薯抗螨性评级标准的基础上，对国家木薯种质资源圃227份核心木薯种质进行抗朱砂叶螨的抗性评价，并探讨抗、感性稳定的8份木薯种质对朱砂叶螨生长发育与繁殖的影响。结果表明：227份被评价的核心木薯种质中对朱砂叶螨高抗的种质2份，抗性种质4份，中抗种质116份，感性种质87份，高感种质18份；抗性木薯种质对朱砂叶螨的发育与繁殖具有显著的影响，取食高抗种质C1115和缅甸种叶片后朱砂叶螨雌雄成螨均不能存活，与取食高感种质ZM9066、CM1210-10、瑞士F21和BRA900相比，取食抗性种质哥伦比亚4D和PII167后，朱砂叶螨的发育历期显著延长，平均每雌螨产卵量显著减少，后代卵的孵化率显著降低，雌、雄成螨寿命均显著缩短。本研究结果为深入开展木薯抗螨性机理、抗螨种质的挖掘及其利用研究提供了理论基础。

关键词 木薯种质；朱砂叶螨；抗螨性；鉴定；评价

中图分类号 S533 文献标识码 A

Evaluation of Cassava Germplasms for Resistance to Spider

Mite Tetranychus cinnabarinus（Acari： Tetranychidae）

LI Qian1，2*，LU Fuping2*，CHEN Qing2**，LU Hui2，

XU Xuelian2，JING Fulin2，LI Kaimian3，YE Jianqiu3

1 Collgege of Environment and Plant Protection， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China

2 Environment and Plant Protection Institute， China Academy of Tropical Agricultural Sciences/Laboratory of

Pests Comprehensive Governance for Tropical Crops， Ministry of Agriculture， /Hainan Key Laboratory for

Monitoring and Control of Tropical Agricultural Pests/Hainan Engineering Research Center for

Biological Control of Tropical Crops Diseases and Insect Pests， Haikou， Hainan 571101， China

3 Tropical Crops Genetic Resources Institute， CATAS， Danzhou， Hainan 571737， China

Abstract Tetranychus cinnabarinus（Boisduval）is one of the most important cassava pest mites. For a long time， the control of the mite was mainly depended on chemical acaricide. However， the question of environmental pollution and “3R” has also become more and more serious. The planting of resistance variety to mite is the most effective and direct way to control the spider mite. In the study， on the basis of establishing a feasible cassava mite resistance rating standard， we evaluated the resistance of 227 cassava germplasms to T. cinnabarinus and investigated the influence of 8 resistant and susceptible germplasms to the development and reproduction of T. cinnabarinus. The results showed that： The proposed resistance classification of the 227 cassava germplasms was 2 high resistance（HR）， 4 resistant（R）， 116 moderately resistant（MR）， 87 susceptible（S）and 18 highly susceptible（HS）； The resistance and susceptible cassava germplasms had significant effect on the development and reproduction of T. cinnabarinus. The mites could not survive on the resistance cassava germplasms of C1115 and Myanmar. In compared with the mites on susceptible cassava germplasms（ZM9066， CM1210-10， SwissF21 and BRA900）， the developmental duration significantly prolonged（larva， protonymph and deutonymph prolonged 15 h， 40 h and 40 h， respectively）， the eggs production（decreased 9-22 eggs per female）and the hatchability（decreased 35%-73%）decreased significantly， and the female and male adults lifespan shortened significantly on resistance germplasms（shorten 4-16 d）. It suggested that the resistance cassava germplasms inhibited the development and reproduction of T. cinnabarinus. The results laid a theoretical foundation for further study on the resistance mechanism of cassava germplasms to spider mites as well as the mining and innovative use of resistance cassava germplasms to spider mites.

Key words Cassava germplasms； Tetranychus cinnabarinus（Boisduval）；Resistance to spider mites；Identification； Evaluation

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.01.024

木薯是全球年产亿吨以上的七大作物之一，是许多热带、亚热带国家日常食品的主要热量来源，亦是能源作物，在热带地区是农民重要的经济收入来源[1-2]。木薯害虫、害螨严重影响木薯产业的发展，由于中国对木薯害虫、害螨防控技术的研究起步较晚，研究力量薄弱，无法应对木薯产业的快速发展[2-3]。

朱砂叶螨（Tetranychus cinnabarinus），又名红蜘蛛，是中国木薯生产中最重要的害螨，主要以口针刺吸植物汁液危害，造成木薯叶片褪绿黄化、枝条干枯，严重时整株死亡。自2005年以来，该螨在广西、广东、海南、云南、江西等地严重为害成灾，导致当地木薯减产20%～30%，严重危害时减产50%～70%，已成为制约木薯产业可持续发展的主要因子之一[3]。目前，各木薯产区对于朱砂叶螨的防治仍依赖于化学药剂，但朱砂叶螨一般于木薯种植后6～8个月暴发成灾，而种植后6～8个月的木薯由于处于生长发育期不宜喷施化学药剂，化防过程中因施药技术落后和药剂难以靶标导致农药有效利用率不足、农药的使用频率及使用剂量不断加大，造成“3R”等问题日趋严重。寻求符合环保要求新的防治策略和防治方法，有效控制朱砂叶螨地发生与危害已成为当前木薯产业发展中亟待解决的重要课题。

植物抗虫性（Plant resistance to insects）是指同种植物在昆虫危害较严重的情况下，某些植株能避免受害（排趋性）、耐害，或虽受害而有补偿能力（耐害性）、对害虫造成毒害，不利于害虫的生长发育（抗生性）的特性[4-6]。而抗虫品种从自身的内因作用和通过改变环境条件以改变作物的营养机制使害虫得到控制[7]。邵正飞等[8]选择3个不同抗虫性的玉米品种，研究玉米品种抗虫性对玉米田节肢动物群落的影响，结果表明抗虫性较高的玉米品种田间益害比明显高于抗虫性较低的玉米品种，说明抗虫性有助于提高玉米田节肢动物群落的稳定性和田地对耗材的自然控制作用。张中润等[9]通过5个不同腰果品系对腰果细蛾抗虫性进行研究结果表明，不同腰果品系的抗虫性是由其相应特性作为基础，营养生长慢，嫩梢期迟的品系抗虫能力强。植物抗虫品种的培育与选用，是利用内因治虫所特有的手段，是改变植物本身特性来影响害虫、控制害虫的最佳措施，是害虫治理系统中的重要组成部分，是植物抗虫性的具体表现，同时其具有较低的成本、对环境无毒害作用、易于掌握的特点，因此利用植物抗虫性来防治害虫被认为是最积极、最有效、最经济的措施[10-16]。也因此，在化学农药的不良后果被揭示之后，抗虫品种的研究与应用得到迅速发展。现今，利用植物本身的抗性来防治害虫已成为国内外公认的一项带有方向性的防治途径[6，16]。

稳定的抗虫（螨）种质能与生物防治和传统的农作物管理措施相兼容，从而减少农药的使用，在国内外已经成为一种非常有效，且环境友好的害虫、害螨防治措施[14]。然而，中国有关木薯抗螨性的相关研究较少，缺乏抗性稳定的参试材料和抗螨性机理系统理论支撑。因此，针对目前国内外木薯抗螨性研究现状及现代木薯产业发展需求，建立切实可行的木薯抗螨性评级标准，对国内外木薯种质的抗螨性进行鉴定和评价，具有重要的理论与实践意义。

1 材料与方法

1.1 供试木薯种质及螨

供试的227份木薯种质由中国热带农业科学院热带品种资源研究所国家木薯种质资源圃提供。

供试的朱砂叶螨由中国热带农业科学院植物保护研究所特色热带作物害虫课题组螨类饲养实验室内以新鲜木薯叶片继代饲养。

1.2 田间鉴定和评价方法

木薯种质抗螨性评价方法及评级标准参照中华人民共和国行业标准（NY/T 2445-2013木薯种质资源抗虫性鉴定技术规程）[17]。

1.2.1 为害分级 在朱砂叶螨为害高峰期，采用随机抽样方式，调查木薯种质圃内（管理水平，生态条件一致）朱砂叶螨的危害情况，调查时每个种质分上、中、下3个高度和东、南、西、北4个方位随机抽查1张叶片，调查受害程度，每个品种（系）调查10株，计算螨害指数。根据木薯叶片受螨害程度将其分为0、1、2、3、4 共5级，其标准如下：

0级：叶片未受螨害，植株生长正常；

1级：叶片表面出现黄白色小斑点，受害轻微，黄白色小斑面积占叶片面积的25%以下；

2级：叶面出现黄褐（红）斑，黄褐（红）斑面积占叶片面积的26%～50%；

3级：叶面黄褐（红）斑较多且成片，黄褐（红）斑面积占叶片面积的51%～75%，叶片局部卷缩；

4级：叶片受害严重，黄褐（红）斑面积占叶片面积76%以上，严重时叶片焦枯、脱落。

1.2.2 田间抗螨性鉴定评级标准 根据分级标准按照如下公式计算螨害指数，然后根据鉴定材料的螨害指数，将木薯种质的抗螨性分为免疫、高抗、抗、中抗、感和高感共6级（表1）。

Ⅰ/%=×100

Ⅰ为螨害指数；S为叶片受害级别；Ns为该受害级别叶片数；N为调查总叶片数。

1.3 抗、感木薯种质对朱砂叶螨生长发育及繁殖的影响

选取抗、感特性稳定的木薯种质（4份抗性种质C1115、缅甸种、哥伦比亚4D、PII167和4份感性种质ZM9066、CM1210-10、瑞士F21、BRA900）健康植株，摘取生长一致的中部叶片，在（25±2）℃、RH（75±5）%条件下，将体色和大小一致的朱砂叶螨雌雄成螨按照4 ∶ 1的比例接于叶片背面，每叶40头，24 h后除去成螨，收集卵，每隔8 h观察朱砂叶螨发育状况，记录发育历期、产卵量、后代卵孵化率、性比和成螨寿命。及时更换叶片，以保证叶片新鲜。

2 结果与分析

2.1 木薯种质对朱砂叶螨的抗性评价

田间抗性评价结果表明，227份木薯核心种质中，对朱砂叶螨高抗（HR）的种质2份，抗性（R）种质4份，中抗（MR）种质116份，感性（S）种质87份，高感（HS）种质18份（表2）。

2.2 抗、感木薯种质对朱砂叶螨生长发育与繁殖的影响

2.2.1 抗、感木薯种质对朱砂叶螨发育的影响 取食抗、感木薯种质后朱砂叶螨发育历期存在显著差异；取食高抗种质C1115和缅甸种叶片后朱砂叶螨雌雄成螨均不能存活；与取食高感种质ZM9066、CM1210-10、瑞士F21和 BRA900相比，取食抗性种质哥伦比亚4D和PII167叶片后朱砂叶螨发育历期显著延长，取食高感种质后幼螨、前若螨和后若螨的发育历期分别短于75、50和50 h，而取食抗性种质后幼螨、前若螨和后若螨的发育历期均长于90 h（表3）。上述结果说明抗性种质对朱砂叶螨的发育具有显著抑制作用。

2.2.2 抗、感木薯种质对朱砂叶螨产卵量的影响 取食抗、感木薯种质后朱砂叶螨的产卵量存在显著差异（图1）；取食高抗种质C1115和缅甸种叶片后朱砂叶螨雌雄成螨均不能存活；与取食高感种质ZM9066、CM1210-10、瑞士F21和 BRA900相比，取食抗性种质哥伦比亚4D和PII167叶片后朱砂叶螨的产卵量显著降低，取食高感种质后朱砂叶螨平均每雌产卵量为15～26粒，而取食抗性种质后平均每雌产卵量仅为4～6粒。上述结果说明抗性种质显著抑制朱砂叶螨的产卵，从而降低了其种群数量。

2.2.3 抗、感木薯种质对朱砂叶螨后代卵孵化率的影响 取食抗、感木薯种质后朱砂叶螨的后代卵孵化率存在显著差异；取食高抗种质C1115和缅甸种叶片后朱砂叶螨雌雄成螨均不能存活；与取食高感种质ZM9066、CM1210-10、瑞士F21和 BRA900相比，取食抗性种质哥伦比亚4D和PII167叶片后朱砂叶螨的后代卵孵化率显著降低，取食高感种质后朱砂叶螨的后代卵孵化率为88%～98%，而取食抗性种质后后代卵孵化率仅为21%～37%（图2）。上述结果说明抗性种质显著降低朱砂叶螨卵的孵化率，从而降低其种群数量。

2.2.4 抗、感木薯种质对朱砂叶螨后代性比的影响

取食高抗种质C1115和缅甸种叶片后朱砂叶螨雌雄成螨不能存活，但取食抗、感木薯种质对朱砂叶螨的后代性比无显著影响，后代雌性百分率为82%～85%（图3）。

2.2.5 抗、感木薯种质对朱砂叶螨成螨寿命的影响

取食抗、感木薯种质后朱砂叶螨的成螨寿命存在显著差异；与取食高感种质ZM9066、CM1210-10、瑞士F21和BRA900相比，取食抗性种质哥伦比亚4D和PII167叶片后朱砂叶螨的成螨寿命缩短，取食高感种质后朱砂叶螨的成螨寿命为20～24 d，而取食抗性种质后成螨寿命为16～20 d（图4）。

3 讨论与结论

抗性机制等基础理论及生产应用的研究，都必须以鉴定出具有抗性差异的种质作为研究材料[18]。而抗虫（螨）种质的选育，首先要选择具有优良品质的抗源亲本，而理想抗源的获得，就必须从现有的种质资源中进行抗虫（螨）性的筛选与鉴定。植物抗虫（螨）性的筛选与鉴定是一切抗虫（螨）性研究的基础。抗性鉴定的标准化将提高作物种质资源筛选与鉴定的质量及鉴定结果的权威性，有助于加速作物抗虫育种和抗虫基因的挖掘与应用[19]。植物的抗虫（螨）性均具有其自身的特点。因此，针对不同的植物其鉴定方法和评价标准也不尽相同[19]。Yaninek等[13]将木薯单爪螨（Mononychellus tanajoa）对木薯种质的为害分为5个等级，且仅根据叶片为害分级来评价木薯种质的抗螨性级别。Nukenine等[20]根据该评价标准评价11份木薯种质对木薯单爪螨的田间抗性，发现其对木薯单爪螨的抗性随着干、湿季节的变化而存在较大变化，该为害分级相对较粗略，评价结果的稳定性有待提高。在本研究中朱砂叶螨对木薯种质的为害分为5级，采用螨害指数进行评价，建立了更加细致和完善的木薯种质对朱砂叶螨的田间抗螨性鉴定评级标准，鉴定结果稳定，为木薯抗螨性的深入研究奠定了基础。在此基础上，通过对国家木薯种质圃227份核心种质的抗性鉴定，确定2份高抗朱砂叶螨种质，4份抗性种质，占总评价种质的2.6%，低于国际热带农业中心根据Yaninek等[13]的评价标准对木薯单爪螨所鉴定的具有潜在抗性的种质占总种质数6%的调查结果。此外，本研究所评价的227份木薯核心种质中未发现对朱砂叶螨具有免疫的种质，国际热带农业中心评价了43份木薯种质对木薯单爪螨、秘鲁小爪螨和二斑叶螨的抗性，亦没有发现对螨类免疫的品种[14]。本研究结果为中国木薯抗螨育种提供了理论依据和前期工作基础。

在227份木薯种质对朱砂叶螨抗性鉴定中，木薯种质MCol 22对朱砂叶螨表现为中抗，而Bellotti等[21]在二斑叶螨种群密度低时所做的研究则表明该品种对二斑叶螨表现为敏感，说明木薯种质对不同害螨具有不同的抗性，因此抗螨性鉴定与评价要以具体害螨为准。其同时也指出，种质抗螨性评价应在该螨的发生区进行才具有实际意义，在叶螨危害已造成较大经济损失的亚洲国家更应该开展木薯对叶螨的抗性研究[14]。目前有关木薯种质对该螨的抗性研究几乎空白，因此针对国内外尚无确定的木薯抗朱砂叶螨品种，十分缺乏木薯抗螨性系统研究理论与技术支撑的实际情况，筛选出抗性种质，不仅可为木薯抗螨分子设计育种提供基因资源与理论依据，而且可为国内外有效地控制木薯朱砂叶螨的发生与为害提供新的防治策略和方法，继而从根本上解决木薯朱砂叶螨防控技术的瓶颈问题。

所筛选的8份具有稳定抗、感性的木薯种质对朱砂叶螨发育与繁殖的比较发现，抗性木薯种质对朱砂叶螨的发育与繁殖具有显著的抑制作用，与感性木薯种质相比，取食高抗种质C1115和缅甸种叶片后，朱砂叶螨雌、雄螨不能存活，说明这2个种质对朱砂叶螨具有良好的抗性，可能与种质体内营养物质与次生代谢物质以及酶学防御效应有关。陈青[6]对抗感程度较稳定的12个辣椒品种叶片进行营养物质和次生代谢物质及相关保护酶同工酶谱进行了测定，结果表明抗蚜品种较感蚜品种叶组织中营养物质、次生代谢物质和保护酶活性均有显著性差异。吴娟[22]采用人工接虫法研究番茄皮瘿螨危害对番茄生理生化指标和保护酶活性的影响，发现可溶性糖含量随危害时间的延长而下降，可溶性蛋白质和相关保护酶活性逐渐增加。陈洋等[23]发现桔全爪螨取食7种不同柑桔种质后体内羧酸酯酶活性有显著差异性。木薯抗性种质对朱砂叶螨发育与繁殖具有显著影响，可能与种质体内营养物质与次生代谢物质的含量以及其体内保护酶活性等相关，具体有待进一步研究。

与取食4个高感种质相比，取食抗性种质PII167和哥伦比亚4D后，朱砂叶螨的发育历期显著延长（各龄期均延长15～40 h），平均每雌产卵量显著减少（9～22粒），后代卵的孵化率显著降低（35%～73%），雌、雄成螨寿命均显著缩短（4～16 d）。说明抗性木薯种质对朱砂叶螨的发育与繁殖具有显著抑制作用。相关研究表明，寄主植物能够通过自身抗性来延长害虫（螨）的发育历期，增加其死亡率等来降低害虫（螨）的种群数量，将害虫控制在经济损失可允许范围之内[14， 24-25]。Byrne等[26]选用木薯敏感品种CMC40和抗性品种MEcu72，MPer611，MEcu64进行木薯单爪螨的产卵选择试验发现木薯单爪螨更加嗜好在感性品种上产卵。与取食敏感木薯品种MColy22相比，取食抗性品种MCol1434后，木薯单爪螨生长发育明显变慢，成螨寿命显著缩短，幼螨死亡率显著增加；取食抗性木薯品种MCol1351后，木薯单爪螨卵的孵化率和幼螨存活率显著低于MCol22[21，27]。Miyazaki等[28-29]研究表明，棉花品种对二斑叶螨的种群动态具有显著影响，抗性品种对二斑叶螨的种群数量具有显著抑制作用，与敏感种质相比，二斑叶螨取食抗性棉花种质后，发育历期延长，幼螨的存活率和成螨的繁殖力均降低。

本研究初步阐明木薯抗螨性的生物学基础，为深入开展木薯抗螨性机理和木薯抗螨种质的挖掘及其利用研究提供了理论基础，也为进一步开展木薯抗螨分子设计育种提供参考。

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