Q型烟粉虱对不同烟草品种及其挥发物的行为反应

李茂业,　陈德鑫,2,　李世广,　刘　苏,　林华峰*

(1. 安徽农业大学植物保护学院, 合肥　230036; 2. 中国烟草总公司青州烟草研究所, 青岛　266001)



Q型烟粉虱对不同烟草品种及其挥发物的行为反应

李茂业1,陈德鑫1,2,李世广1,刘苏1,林华峰1*

(1. 安徽农业大学植物保护学院, 合肥230036; 2. 中国烟草总公司青州烟草研究所, 青岛266001)

为明确烟草不同品种对Q型烟粉虱[Bemisiatabaci(Gennadius)]抗性水平的差异,在(25±1)℃、RH=80%、L∥D=16 h∥8 h条件下,研究了Q型烟粉虱成虫对20个烟草品种的取食和产卵选择性。结果表明,接虫72 h,‘YY203’和‘K326’两个烟草品种的成虫数和产卵量最少,平均每株有成虫分别为8.25、9.25头,卵分别为31.50、40.75粒,但两个品种间成虫数和产卵量差异均不显著;‘CF226’品种的成虫数和产卵量最多,平均每株有成虫41.25头，卵406.48粒。进一步利用Y形嗅觉仪,测定了Q型烟粉虱对 3 个品种(‘YY203’、‘K326’和‘CF226’)烟草叶片气味及其提取物的嗅觉行为反应,结果表明，‘CF226’叶片及相应的挥发物提取物对烟粉虱成虫均具有显著的引诱作用,而‘YY203’和‘K326’叶片和挥发物提取物的引诱作用均不明显;Q型烟粉虱成虫对烟草挥发物提取物的趋向性比单纯的寄主植物叶片的趋向性强,但总的反应趋势相似。‘YY203’和‘K326’两个品种烟草对Q型烟粉虱有明显抗性。

Q型烟粉虱;烟草;挥发物;行为反应

烟粉虱[Bemisiatabaci(Gennadius)]隶属粉虱科(Aleyrodidae),为入侵性多食性农业害虫,主要分布在热带、亚热带一些温度相对较高的地区,为害的寄主植物目前已超过600种。近几十年来,随着设施农业的发展和现代栽培技术的推广,烟粉虱借助于苗木、花卉等的长距离运输,已经迅速侵入到世界各地并暴发成灾。烟粉虱生物型众多,在我国以B型和Q 型为主。潘慧鹏[1]对20 多个省市多种作物上的烟粉虱种群进行了系统监测,发现烟粉虱入侵我国10多年后,其主要生物型已由B 型转变为 Q 型;最新研究结果表明，在我国大部分地区,如北京、河北、山东、江苏等地,Q型烟粉虱逐渐替代了B型烟粉虱成为蔬菜、棉花等农作物及园林花卉上的优势生物型[2-3]。烟粉虱成虫、若虫和卵均体型微小,再加上各虫态均有普遍的形态变异现象,给室内研究和野外种群鉴定造成了极大的困难。在一些作物上,Q型烟粉虱比B型烟粉虱具有更强的生殖力、更短的发育历期以及更大危害性[4-5]。

昆虫主要靠嗅觉感受器感受外界寄主植物的挥发性物质和昆虫性外激素来觅食求偶和寻找生殖场所。烟粉虱寄主种类多,但在不同寄主植物上产卵数量、种群发生数量和为害程度不同。褚栋等[6]研究B型烟粉虱在我国的入侵机制时发现,在生态环境因子中植物(烟粉虱对寄主植物嗜好性)是其成功入侵的重要影响因素。烟粉虱对植物趋性不同,可能是由寄主植物挥发性气味的引诱作用引起的或短距离的视觉作用[7-8]。Heinz等[9]研究了B型烟粉虱对寄主植物的选择机制,表明植物挥发性气味显著影响烟粉虱对其的趋性。目前,国内外关于Q型烟粉虱对烟草品种的选择机制方面研究较少。

本文研究了Q 型烟粉虱对20个不同烟草品种的选择性,并利用Y形嗅觉仪测定了Q 型烟粉虱对烟草挥发物的行为反应,以期探究和明确Q 型烟粉虱对寄主选择机制。为烟草抗性品种的筛选和烟粉虱的综合防治提供理论基础。

1　材料与方法

1.1供试昆虫

供试烟粉虱由中国农业科学院烟草研究所提供,经mtDNACOI基因序列测序鉴定为Q型烟粉虱,并在安徽农业大学植保学院智能人工气候培养室内，(25±1)℃、RH=80%、L∥D=16 h∥8 h条件下,用含5～7片展开叶的烟草苗(品种为 ‘NC95’,中国农业科学院烟草研究所提供)群体饲养10代以上。在行为测试前,将烟粉虱成虫转移到0.5 mL离心管中(10 头/管),饥饿 5 h 备用。

1.2供试植物

将中国农业科学院烟草研究所提供的20个烟草品种(‘YY85’、‘YY97’、‘YY203’、‘CY96’、‘CY97’、‘CY98’、‘ZY14’、‘ZY98’、‘ZY102’、‘K326’、‘K346’、‘GY2’、‘GY3’、‘G80’、‘CF220’、‘CF225’、‘CF226’、‘MY7’、‘MY38’、‘MY57’)播于人工气候室内经甲基硫菌灵消毒的育苗盘上,待幼苗长至2～3 片真叶时移植于直径120 mm,高100 mm的营养钵中。营养钵内装配方营养土(泥炭、蛭石、有机肥按6∶1∶1体积比混合)，置于塑料盆中。幼苗在温室内培养至5～7片叶时,备用。

1.3Q型烟粉虱成虫对20个烟草品种的选择性

参考Butler等的方法[10],根据实际情况作了改进。选含5～7片真叶的供试无虫烟苗2盆,摘除下部叶片及顶叶,只保留倒数第2～3片叶,并使每株所留叶片的叶面积大致相同,所留叶片均用无菌纯水洗涤,以除去叶片上的杂质。每个品种各1盆放入笼中(长×宽×高:2 m×2 m×0.8 m),用自制吸虫器取供试的Q型烟粉虱成虫400头(雌雄各200头)释放到笼内任其自由扩散。接虫后紧闭笼门,以防成虫逃逸。分别记录每株植物上24、48、72 h的成虫数量以及72 h产卵量。试验重复3次。

1.4Q型烟粉虱成虫对寄主植物的趋性行为测定

1.4.1行为测定装置

Y形嗅觉仪的制作参考Honda 等[11]和曹凤勤等[12]的方法并在设计方面有所改进。其基本组成为:真空抽气泵—烟粉虱释放管—Y形玻璃管—味源瓶—流量计—蒸馏水加湿装置—空气过滤(活性炭)装置,各部件之间用硅胶管(聚四氟乙烯管)连接。在Y形嗅觉仪的正上方50 cm 处放置一盏15 W荧光灯(光照强度为300 lx),Y形管两臂的气流量控制在1.0 mL/min,室内温度控制在(25±1)℃,相对湿度40%。测试前,取长势大致相同的烟草叶片 4片,用蘸无菌纯水的脱脂棉包裹叶片的叶柄处,分别置于500 mL 的味源广口瓶中,用封口膜封口。然后将真空泵电源接通,通气10 min,使气味均匀充满管道,以保证测试结果准确。试验前,将60头烟粉虱成虫饥饿5 h,并分为6小组,每组10头,每次将1头接入嗅觉仪Y形管中,观察其 4 min(即从释放开始计时到进入两臂的时间) 内的行为反应,并记录选择时间(成虫越过某臂1/3 处所用时间)、所在臂气味区域中停留的烟粉虱数量。每处理组每次测试后,用95%乙醇擦洗Y形管的内、外壁,烘干后调换对称的两臂与味源瓶连接的位置(处理组中有对照瓶无需调换),以消除误差。

1.4.2处理设置

Q 型烟粉虱对不同烟草品种叶片(为1.3筛选获得的对Q 型烟粉虱高抗、中抗和易感品种)趋性的处理组合分别为:高抗(‘YY203’)-对照(空气),中抗(‘K326’)-对照(空气)和易感(‘CF226’)-对照(空气);高抗(‘YY203’)-中抗(‘K326’),中抗(‘K346’)-易感(‘CF226’)和高抗(‘YY203’)-易感(‘CF226’)。每处理重复3次。

1.5Q型烟粉虱成虫对寄主植物挥发物粗提物的趋性行为测定

1.5.1烟草挥发物提取

收集装置:参考Turlings等[13]和白树雄等[14]的方法制作,其基本组成为:空气过滤(活性炭)装置—加湿装置—味源瓶—U形玻璃管的液氮罐(管内有吸附剂)—流量计—真空抽气泵。U形玻璃管吸附管(直径0.5 cm,臂长8.0 cm)内装Super-Q吸附剂(80～100目,美国Supleco公司)150 mg。收集方法:采集烟草植株上部相同叶位的嫩叶置于1 L的三角瓶中。在真空气泵的抽气拉动下,空气从进气口进入,分别通过硅胶及活性炭柱的吸附过滤后,纯净空气带动供试烟草叶片组织的挥发物通过置有U形玻璃管的液氮罐,在液氮的低温作用下,挥发性物质在U形管内凝结。提取时每样品持续抽气3～4 h,流速保持在300 mL/min。每次抽提完后用1 mL的二氯甲烷(CH2Cl2)对凝结物和吸附剂进行洗脱,洗脱液即为挥发物粗提物样品,将其溶于液体石蜡油，置于5 mL的小玻璃瓶中,保存于-20℃冰箱备用。

1.5.2处理设置

各烟草品种挥发物粗提物与对照(二氯甲烷+液体石蜡油)的处理设置参照1.4.2。

1.5.3行为测定方法

行为测定装置同1.4.1。每次取30 μL挥发物粗提液滴在味源瓶内的滤纸上,每张滤纸测试时间为30 min,30 min 后更换滤纸,继续测试直至一组处理测试完毕。

1.6数据分析

Q 型烟粉虱对不同寄主植物气味嗅觉反应的试验数据用DPS系统软件进行方差分析(ANOVA),并采用LSD进行多重比较和χ2检验。

2　结果与分析

2.1Q型烟粉虱对不同烟草品种的选择性

烟草品种对其植株上Q型烟粉虱成虫数量及其产卵量影响显著,这表明烟粉虱成虫对不同烟草品种存在一定的选择趋性(F19,40=859.19,P<0.001)和产卵选择性(F19,40=1 433.67,P<0.001)。

由表1可以看出,20个烟草品种中 ‘CF226’ 烟草上在24、48和72 h时成虫数量和72 h产卵数量均显著高于其他品种;‘YY203’ 和 ‘K326’ 烟草上成虫数量和产卵数量均显著低于其他品种,其中以 ‘YY203’ 上成虫数量最低。‘YY203’ 和 ‘K326’ 烟草品种表现出对烟粉虱的相对抗性,而 ‘CF226’ 烟草为烟粉虱相对易感品种。

2.2Q型烟粉虱成虫对3种烟草叶片的趋性行为

从图1可以看出,烟草品种 ‘CF226’、‘K326’ 和 ‘YY203’ 对Q型烟粉虱引诱作用与对照相比差异显著,Q型烟粉虱对这3个烟草品种的趋性选择强弱顺序为‘CF226’>‘K326’>‘YY203’;与对照相比,Q型烟粉虱对烟草品种 ‘CF226’ 叶片表现明显的趋向性,对烟草品种 ‘YY203’ 叶片趋向率最低,仅为59.6%,说明其在3个烟草品种中对Q型烟粉虱的抗性最强;Q型烟粉虱对烟草品种 ‘YY203’ 和 ‘CF226’ 叶片的趋向性差异显著,但对 ‘YY203’ 和 ‘K326’ 烟草植株叶片的趋向性无显著性差异。

图1　不同烟草品种对烟粉虱成虫的引诱作用Fig.1　Responses of Q-Bemisia tabaci adults to odor sources of tobacco varieties

从图2 可以看出,Q型烟粉虱对3种烟草叶片与对照的选择时间差异显著(P=0.0036),对 ‘YY203’ 的平均选择时间为88.6 s,除对照外明显长于其他两个烟草品种。Q型烟粉虱对烟草品种的选择时间随趋性的增强而减少(图1、2),也说明选择时间长,品种对其抗性也强。

表1　Q型烟粉虱成虫对20个烟草品种的定向选择行为1)Table 1　Directional selective behavior of Q-Bemisia tabaci adults to 20 different tobacco varieties

1) 表中数据为平均值±标准偏差;根据最小显著差异检测法,同列中相同小写字母表示0.05水平上无显著差异。

Data in the table are mean±standard error; values followed by the same letters in the same column are not significantly different according to LSD’s test (P≤0.05).

图2　Q型烟粉虱成虫对不同烟草品种的选择时间Fig.2　Selecting time of Q-Bemisia tabaci adults to the odors of different tobacco varieties

2.3Q型烟粉虱成虫对3种烟草挥发物提取物的趋性反应

图3显示,3个烟草品种挥发物提取物与对照处理组合中,‘CF226’对Q型烟粉虱具有明显的引诱作用,趋向选择反应率为76.3%(P=0.000 2);而Q型烟粉虱对‘YY203’挥发物提取物趋向选择反应率最低,为60.4%,明显低于‘CF226’品种。对不同烟草挥发物提取物之间趋性差异的两两比较时,‘CF226’与‘YY203’挥发物提取物相比差异显著(P=0.039 0)。

图3　Q型烟粉虱成虫对不同烟草挥发物 提取物的行为反应Fig.3　Responses of Q-Bemisia tabaci adults to extract of volatiles from different tobacco varieties

综合图1和图3可以看出,Q型烟粉虱雌成虫对烟草的挥发物粗提物的趋向性比单纯的寄主植物的趋向性强,且总的反应趋势相似。

3　讨论

同种生物型烟粉虱在同一寄主不同品种上生物学特性存在差异。孔海龙等[15]研究Q型烟粉虱对20个茄子品种的选择性,结果表明茄子品种对Q型烟粉虱成虫选择性、产卵趋性及卵至成虫的发育历期、存活率影响显著。本试验与上述研究结果一致,接虫72 h,烟草品种‘CF226’ 单株平均有成虫 41.25头，卵406.48粒;而‘YY203’平均有成虫8.25头，卵31.50粒,说明20个烟草品种对Q型烟粉虱成虫选择性和产卵趋性影响显著。

烟粉虱对寄主植物气味有趋向性,且对不同寄主植物的选择行为存在差异。Costa 等[7]、Heinz等[9]以及Mound[16]研究认为烟粉虱对寄主植物的识别机制是其短距离的视觉作用或是寄主植物挥发性气味的引诱作用。曹凤勤等[12]研究B型烟粉虱对寄主植物叶色及挥发物的行为反应发现,挥发性物质在其选择寄主植物时具有重要的行为导向作用。Jing 等[8]研究烟粉虱对不同寄主植物的定向行为,认为寄主植物气味显著影响烟粉虱对寄主的选择和定位。林克剑等[17]对B型烟粉虱触角感受器的超微结构及对寄主植物气味的嗅觉行为反应进行研究,发现烟粉虱的触角上有与嗅觉相关的化学感受器。这也与B型烟粉虱田间种群为害时的实际嗜好性相一致[18]。但也有学者认为植物气味在烟粉虱的寄主定位中作用不大[19]。本试验中,Q型烟粉虱对不同烟草品种选择性存在差异,进一步利用Y形嗅觉仪测定了其对3个烟草品种的定向行为,结果发现烟草叶片气味对Q型烟粉虱有明显的引诱作用,且差异达显著水平。至于挥发性气味中具体是单种物质还是多种物质联合作用还需进一步研究。

[1]潘慧鹏. 烟粉虱Q型替代B型的生态学机制研究[D]. 北京: 中国农业科学院, 2012.

[2]Teng Xi, Wan Fanghao, Chu Dong.Bemisiatabacibiotype Q dominates other biotypes across China [J]. Florida Entomologist, 2010, 93(3): 363-368.

[3]Pan Huipeng, Chu Dong, Ge Daqing, et al. Further spread of and domination byBemisiatabaci(Hemiptera: Aleyrodidae)biotype Q on field crops in China [J]. Journal of Economic Entomology, 2011, 104(3): 978-985.

[5]Nombela G, Beitia F, Muiz M.A differential interaction study ofBemisiatabaciQ-biotype on commercial tomato varieties with or without theMiresistance gene, and comparative host responses with the B-biotype [J]. Entomologia ExperimentalisetApplicata, 2001, 98(3): 339-344.

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[7]Costa H S, Brown J K, Byrne D N.Host plant selection by the whitefly,Bemisiatabaci(Gennadius), (Hom., Aleyrodidae) under greenhouse conditions [J]. Journal of Applied Entomology, 1991, 112(2): 146-152.

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[16]Mound L A.Studies on the olfaction and colour sensitivity ofBemisiatabaci(Genn.)(Homoptera, Aleyrodidae)[J]. Entomologia Experimentalis et Applicata, 1962, 5(2): 99-104.

[17]林克剑, 吴孔明, 张永军, 等. B型烟粉虱触角感受器的超微结构及对寄主植物气味的嗅觉行为反应[J]. 植物保护学报, 2007, 34(4): 379-386.

[18]林克剑, 吴孔明, 张永军, 等. 利用诱集寄主苘麻防治B型烟粉虱的研究[J]. 中国农业科学, 2006, 39(7)：1379-1386.

[19]Mellor H E, Anderson M.Antennal sensilla of whiteflies:Trialeurodesvaporariorum(Westwood), the glasshouse whitefly,Aleyrodesproletella(Linnaeus), the cabbage whitefly, andBemisiatabaci(Gennadius), the tobacco whitefly (Homoptera: Aleyrodidae) Part 1: External morphology [J]. International Journal of Insect Morphology and Embryology, 1995, 24(2): 133-143.

(责任编辑：田喆)

Behavioral responses ofBemisiatabaci(Hemiptera: Aleyrodidae) to tabacco varieties and its volatiles

Li Maoye1,Chen Dexin1,2,Li Shiguang1,Liu Su1,Lin Huafeng1

(1. School of Plant Protection, Anhui Agricultural University, Hefei230036, China;2. Qingzhou Tobacco Research Institute, China National Tobacco Corporation, Qingdao266001, China)

The selectivity of foraging and oviposition of Q-Bemisiatabaciadults to 20 kinds of tobacco cultivars were investigated under the conditions of (25±1)℃, RH=80%, L∥D=16 h∥8 h to define the resistance levels of different tobacco varieties to Q-B.tabaci. The results showed that there were the least amount of adults (8.25, 9.25 adults per plant) and eggs (31.50, 40.75 eggs per plant) on the two varieties, ‘YY203’ and ‘K326’, respectively, at 72 h after treatment. However, the quantities of adults and eggs on the two varieties had no significant difference. The numbers of adults and eggs on the ‘CF226’ were largest, 41.25 adults and 406.48 eggs per plant, respectively. The behavioral responses of Q-B.tabacito three varieties (‘YY203’, ‘K326’ and ‘CF226’) were observed with a Y-tube olfactometer. The leaves and extract of ‘CF226’ had obvious attractive effects on the adults of Q-B.tabaci, but ‘YY203’and ‘K326’ had no such effects. The adults of Q-B.tabacishowed stronger propensity to tobacco leaf extract than tobacco leaves, but the trends were similar. The two varieties ‘YY203’ and ‘K326’ had obvious resistance to Q-B.tabaci.

Q-Bemisiatabaci;tobacco;volatile;behavioral response

2014-09-22

2014-11-18

中国烟草总公司科技重点项目(110201202003)；安徽省自然科学基金(1408085QC52)；烟草行业烟草病虫害监测与综合治理重点实验室项目(IPM-201411)

E-mail:hf.lin@163.com

S 435.72

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2016.01.010