毒死蜱对褐飞虱的亚致死效应研究

2018-07-13 18:14李定银王燕罗群韦治艳王召杨洪金道超

山地农业生物学报 2018年3期

李定银王燕罗群韦治艳王召杨洪金道超

摘要：為探讨毒死蜱（Chlorpyrifos）对褐飞虱Nilaparvata lugens（Stl）的亚致死效应，本文采用稻茎浸渍法，分别以LC10和LC25浓度的毒死蜱胁迫褐飞虱3龄若虫，观察受胁迫后试虫发育历期、存活数、产卵量和雌虫寿命的变化情况，并组建经LC10、LC25浓度处理后F1代种群生命表，为褐飞虱的综合防治提供数据参考。结果表明：以毒死蜱LC10和LC25浓度分别处理褐飞虱3龄若虫，其F0代的孵化率与对照相比明显下降；处理组褐飞虱的种群相对适合度分别仅为0.86 和0.74，表明亚致死浓度毒死蜱可有效抑制褐飞虱种群的增长；通过组建F1代生命表发现，亚致死浓度处理褐飞虱后，能够显著抑制孵化率。另外，处理后褐飞虱的存活率、羽化率、孵化率与对照组相比均有所降低，对褐飞虱的发育历期有轻度延长。根据研究结果推测，将毒死蜱用于防治水稻害虫时，毒死蜱不但对褐飞虱有致死作用，其亚致死浓度胁迫能进一步抑制下一代褐飞虱的种群增长。

关键词：毒死蜱；褐飞虱；亚致死效应；生命表

中图分类号：S435.112.3

文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2018）03-00 -0 国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2018.03.001

Research of the sublethal effect of chlorpyrifos on Nilaparvata lugens （St

？倞 l） [Hemiptera： Delphacidae]

LI Ding-yin1，WANG Yan1，LUO Qun1，WEI Zhi-yan1，WANG Zhao1，3，YANG Hong1，2，JIN Dao-chao1*

（1. Guizhou Key Laboratory for Agricultural Pest Management of Mountainous Region， Institute of Entomology， Guizhou University， Guiyang 550025， China； 2. College of Tobacco Science of Guizhou University， Guiyang 550025， Guizhou Province， China； 3. School of Environment and Life Sciences， Kaili College， Kaili 556011， China）

Abstract：To investigate the sublethal effect of chlorpyrifos on Nilaparvata lugensus （St

？倞 l）， the rice stem dipping method was used in this study and the N. lugensus 3rd instar nymph was treated with the sublethal chlorpyrifos concentrations. Then the change of developmental period， fecundity and female longevity were studied. The time specific life table of F1 generation population was established. The results showed that the hatching rate of the F0 generation of the treatment group was significantly lower than that of the control group. The relative fitness of N. lugens in the treatment group was only 0.86 and 0.74， indicating that the sublethal concentration of chlorpyrifos could effectively inhibit the growth of the population of N. lugens.Through the establishment of the F1 generation life table， we were able to find that exposure to LC10 and LC25 could significantly inhibit the hatching rate of N. lugens. In addition， the survival rate， emergence rate and hatchability of N. lugens after treatments were lower than those of control group. The developmental period of N. lugens was slightly prolonged. The results suggested that chlorpyrifos could not only kill N. lugens but also further inhibit the population growth of the next generation of N. lugens when using it to control rice pests.

Key words：Chlorpyrifos； Nilaparvata lugens （St

l）； sublethal effect； life table

褐飞虱Nilaparvata lugens（Stl），属半翅目Hemiptera、飞虱科Delphacidae，是我国最重要的水稻害虫之一。其成虫和若虫均集中在水稻茎秆或穗基部取食，造成稻株萎焉，严重时整株枯死，成虫还可用产卵器刺破叶鞘产卵造成直接为害[1]，此外，褐飞虱还能传播水稻草矮病毒（Rice grassy stunt virus，GSV）、水稻齿叶矮缩病毒（Rice ragged stunt virus，RRSV）等病害，对水稻造成间接为害[2]，对水稻危害性极大，已成为最有毁灭性的水稻害虫，是我国以及许多亚洲国家当前水稻上的首要害虫[3]。近年来由于不利的气候条件、水稻耕作制度及化学防治等因素，造成褐飞虱大面积暴发成灾，已严重威胁我国的粮食安全[4-5]。

褐飞虱具有极高的内禀增长率，对环境具有较强的适应性，在外界条件适宜时易于暴发成灾，在当前的害虫防治策略中，化学防治仍是稻飞虱最有效的防治措施[6-7]。一直以来，杀虫剂对昆虫杀伤作用的研究主要集中在致死剂量方面，即以药剂对昆虫的致死浓度（LC50）来评价杀虫剂的防效。有研究表明田间施用杀虫剂后，随着时间的推移及个体接触药量的差异，低剂量杀虫剂对存活个体的生物学和生态学行为会产生不同程度的影响[8-9]，即产生亚致死效应。杀虫剂对害虫的亚致死效应一方面可以抑制害虫种群扩大，如亚致死浓度毒死蜱能够缩短小麦禾谷缢管蚜成蚜的寿命，降低其繁殖力[10-11]。另一方面能够诱导害虫体内解毒酶系，促使害虫在亚致死浓度的选择压力下有利于抗药性的积累和发展，并刺激害虫的生殖，导致害虫的再猖獗[12-16]。因此，研究杀虫剂对靶标害虫的亚致死效应对指导水稻生产科学用药、制定害虫防控措施以及避免害虫抗药性意义重大。

毒死蜱是一种高效、广谱、中等毒性的有机磷杀虫剂，具有触杀、胃毒和熏蒸作用，可作为取代高毒农药的首推品种[17]。毒死蜱的毒性机理是通过抑制中枢神经系统中的乙酰胆碱酯酶的活性进而阻止神經传导最终导致动物的死亡。最初是作为高毒农药的替代产品被引入稻田防治稻纵卷叶螟等害虫，而在稻田的大量使用则源自近年灰飞虱和褐飞虱的防治需要，特别是2005年褐飞虱对吡虫啉抗性急剧上升后，被大面积用于控制褐飞虱的暴发危害。目前，虽然毒死蜱对褐飞虱亚致死效应的研究有相关报道，但其对褐飞虱的产卵量、卵块数及产卵历期与对照组相比差异不显著[18]；长期大量、单一、持续不合理使用化学药剂，褐飞虱对毒死蜱产生了一定的抗性，且不同地区害虫种群对毒死蜱的抗性发展存在明显差异[19]。

为了明确亚致死浓度的毒死蜱对褐飞虱的控制效应，本文以LC10和LC25浓度的毒死蜱处理褐飞虱3龄若虫，并通过组建其F1代特定时间生命表，研究了毒死蜱对褐飞虱室内种群的亚致死效应，以期为正确评价毒死蜱在水稻害虫防治方面的作用提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 供试虫源

褐飞虱成虫于2014年采自中国贵州省贵阳市花溪区周边水稻田，在室内不接触药剂的情况下用TN1水稻饲养繁殖，饲养条件为：温度（25±1）℃，光照L：D=（14：10）h，相对湿度（70±5）%。试验以大小一致且活动能力强的3龄若虫作为供试虫源。

1.2 无虫水稻的培育

先将TN1水稻种子在室内催芽，待发芽后移栽至直径35 cm、深25 cm的塑料桶内，置于以100目（0.15 mm）纱网自制的防虫网内，以保证水稻无虫侵害。定期对水稻浇水和施肥，以保证水分充足及营养供给，培育至分蘖期待用。

1.3 供试药剂

95.6%毒死蜱原药（有机磷类），广西田园生化股份有限公司。

1.4 实验器具

人工气候箱（4000lx，宁波江南仪器厂）、吸虫器（自制）、电子天平（0.0001 g，上海菁海仪器有限公司）、自制养虫笼（150 cm×150 cm×150 cm）、外罩100目（0.15 mm）自制防虫网，双通玻璃管（内径3 cm，长30 cm）、解剖镜（江西凤凰光学仪器有限公司）、纱布、脱脂棉、笔刷、植物灯、饲养笼、育苗盘、移液枪、200 ml烧杯、量筒等。

1.5 试验方法

1.5.1 毒死蜱对褐飞虱室内毒力测定

参照庄永林和沈晋良[20]报道的稻茎浸渍法，连根拔起分蘖期的水稻，每组3株洗净，晾干后待用；用丙酮将药剂先配成母液，再用等比法稀释成5个浓度，将3株一组的稻株分别在不同浓度的药液中浸泡处理30 s，以蒸馏水为对照。待自然晾干稻株后，用脱脂棉包裹住稻株根部，再将处理好的稻株移入两通玻璃管内；随后用吸虫器取20头3龄若虫，移入处理过的稻株中饲养，所有处理重复5次。处理后的褐飞虱一并移至人工气候箱中，饲养条件为：温度（25±1）℃，光照L：D=（16：8） h，相对湿度（70±5）%；24 h、48 h和72 h 后分别检查并记录死亡虫数；最后用SPSS 20.0软件的Probit模块拟合毒力回归方程，并确定杀虫剂处理72 h后的亚致死浓度（LC10、LC25），用于后续实验。

1.5.2 毒死蜱对褐飞虱的亚致死效应

1.5.2.1 毒死蜱亚致死浓度对褐飞虱F0代的影响

根据毒死蜱对褐飞虱的毒力测定结果，采用稻茎浸渍法，分别以LC10、LC25、CK（蒸馏水）处理过的水稻饲养褐飞虱3龄若虫（每处理各200头）；72 h后，将存活的褐飞虱移入到干净两通玻璃试管中以新鲜稻苗饲养，每管10头，每天观察一次，每两天更换一次新鲜稻苗，记录3龄到5龄的存活率、羽化率（饲养条件：温度：25±1℃，光照：14：10 h）；待褐飞虱5龄若虫羽化后，收集成虫雌雄配对置于有健康稻苗的玻璃管中单对饲养，每处理10对（注：由于在褐飞虱自然种群中短翅型比例很大，故本实验中褐飞虱选用短翅型）；雌雄成虫配对后，每2天换一次新鲜稻苗，记录雌虫单雌产卵量，孵化率，寿命并收集初孵若虫。重复5次。

1.5.2.2 毒死蜱亚致死浓度对褐飞虱F1代的影响

收集经过亚致死浓度处理的F0代褐飞虱产生的初孵若虫各100头（N0），即F1代试虫，分别置于有新鲜稻苗的两通玻璃管中饲养，每管10头，即每处理各10管；每天对其进行观察，每2 d更换一次新鲜稻苗，并记录1龄到3龄成活率（Sr1）以及3龄到5龄的成活率（Sr2）及发育历期；5龄以后每天收集雌雄成虫，统计羽化率（Er）、雌虫比例（雌虫数与总成虫数的百分比）；将收集到的初羽化雌雄成虫配对后置于有新鲜稻苗的试管中单对饲养，每2 d更换一次新鲜稻苗，从F2代初孵若虫出现起，每天记录初孵若虫数，10 d后解剖换出的稻苗，记录尚未孵化的卵，直至F1代雌成虫死亡，统计单雌产卵量（初孵若虫数与未孵化卵量之和）、孵化率（初孵若虫数与单雌产卵量之比）、雌雄虫寿命等。每组试验重复5次。参照杨航等[21]的方法构建褐飞虱经 LC10、LC25剂量处理后的生殖力生命表。

1.6 生命表参数的计算

分别按照公式（1）至（3）计算种群增长趋势指数（I）及相对适合度（relative fitness）。

N=N0×Sr1×Sr2×Er×Fr×Cr×Fd×Ha（1）

I=N/N0（2）

relative fitness=It/I（3）

式中，N0为初始种群个体数量，N为下一代种群个体数量，It为处理后种群增长趋势指数，Ic为对照种群增长趋势指数。

1.7 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2010 进行整理，通过SPSS 20.0进行单因素方差分析，拟合毒力回归方程，并计算相关系数、致死中浓度（LC50）及其95%置信区间。百分数进行反正弦转换后再进行方差分析，当方差具有齐次性时，采用新复极差法（Duncan）进行多重比较分析；当方差不具有齐次性时，采用Tamhane’s T2进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 毒死蜱對褐飞虱的毒力测定

采用稻茎浸渍法测定亚致死浓度毒死蜱对褐飞虱的毒力结果如表1所示，根据回归方程可看出，毒死蜱浓度与褐飞虱死亡数呈正相关，即随着毒死蜱浓度的增加，褐飞虱死亡数增加，本实验选择处理后72 h的结果，LC10、LC25、LC50值分别为0.599、1.130、2.287mg/L，回归方程为y=2.203x-0.792。

2.2 毒死蜱对褐飞虱F0代的亚致死效应

采用亚致死浓度毒死蜱处理褐飞虱F0代3龄若虫后，试虫生物学特性变化情况见表2。其中，以LC10浓度处理后，5龄若虫发育历期及总历期显

著缩短（P<0.05），但其4龄若虫发育历期及试虫孵化率与对照无显著差异；经亚致死浓度处理后，各龄期试虫的发育历期、总历期及试虫孵化率与对照相比均有显著差异，实验组表现为降低；此外，无论是LC10还是LC25浓度处理后，雌虫寿命、羽化率、存活率与对照相比均有所下降。

2.3 亚致死浓度毒死蜱对褐飞虱F1代发育历期的影响

采用LC10的毒死蜱处理F0代褐飞虱3龄若虫后，其F1代发育总历期延长0.96 d，采用LC25浓度处理的F0代褐飞虱3龄若虫其F1代发育总历期则无明显延长。LC10浓度处理组F1代1～5龄历期与对照相比差异均不显著，而LC25浓度处理后，F1代1 龄历期比对照缩短了0.52 d，且差异显著（P<0.05）。

2.4 亚致死浓度毒死蜱对F1代生命表参数的影响

根据褐飞虱F1代各发育阶段的存活率和成虫的繁殖力，组建了不同浓度处理后F1代的特定时间生命表（表4）。结果表明：经LC10和LC25浓度的毒死蜱处理后，褐飞虱F1代的存活率（Sr）、羽化率（Er）、雌虫比例（Fr）、交尾率（Cr）及繁殖力（Fd）与对照组均无显著差异；但其孵化率（Ha）比对照组分别降低了4.81%和4.26%，从而导致其预测的后代数量（N）及种群增长趋势指数（I）低于对照组。此外，LC10和LC25浓度处理组褐飞虱的种群相对适合度分别为0.86 和0.74。表明亚致死浓度毒死蜱可有效抑制褐飞虱种群的增长。

3 结论与讨论

农药是影响害虫防治效果重要的因素之一，不同剂量的农药对害虫的影响差异很大，表现为低浓度达不到抑制效果，高浓度易造成害虫的再猖獗和次要害虫大爆发，且高浓度的农药对环境的危害极大。亚致死浓度则是综合考虑上述情况选择的最好农药使用剂量。本文使用稻茎浸渍法对褐飞虱进行毒力测定，通过以LC10和LC25浓度的毒死蜱分别处理褐飞虱3龄若虫，其F0代的雌成虫产卵量比对照相比略有增加，这与顾中言[22]研究的毒死蜱处理灰飞虱后促进生殖和汤爱兵[23]以亚致死浓度的溴氰菊酯（deltamethrin）处理褐飞虱3龄若虫后，其F0代单雌产卵量显著增加的结果相似，但与杨洪等[24-25]采用亚致死浓度氯虫苯甲酰胺（chlorantraniliprole）胁迫白背飞虱和褐飞虱后，其F0代表现为产卵量均低于对照组的研究结果不同，分析原因主要是：一方面与杀虫剂本身的性质、杀虫效果及作用机理等存在差异，另一方面可能与供试昆虫有关，室内扩繁后，仍具有一定的抗药性，且不同地区昆虫抗药性不同[19]。通过组建F1代生命表发现，处理后褐飞虱的存活率、繁殖力及孵化率均有下降趋势，且亚致死浓度处理后的褐飞虱，其F0代高龄若虫数明显降低，F1代种群数也有所降低，这与杨燕涛等[26]研究的毒死蜱、噻嗪酮能在短期内控制褐飞虱的结果相似。同时，亚致死浓度的毒死蜱对褐飞虱的总发育历期有明显延长，试虫的适合度明显下降，没有刺激靶标害虫繁殖引起再猖獗的潜在危险。故推测，将毒死蜱用于防治水稻害虫时，毒死蜱不但对褐飞虱有致死作用，其亚致死浓度胁迫能进一步抑制下一代褐飞虱的种群增长，因而对其种群增长具有持续控制的作用，可达到长期控制的效果。以上研究结果可作为大田防治褐飞虱时的用药参考。

此外，本研究通过建立种群生命表的方式，考察了亚致死浓度毒死蜱处理褐飞虱3龄若虫后对其F0及F1代繁殖力等生物学特性的影响。但有关亚致死浓度毒死蜱胁迫对褐飞虱体内生化体系的影响及其机制尚不明确，有待进一步研究；此外，由于褐飞虱属迁飞性害虫，因此亚致死浓度毒死蜱对其F0及F1代成虫迁飞能力的影响也需要进一步研究。

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