不同抗生素对高粱蚜生长发育的影响

杜军利，武德功，王 银，吕 丽

(安徽科技学院农学院，安徽 凤阳 233100)

高粱蚜(Melanaphissacchari)是危害高粱等作物的重要害虫，是一种世界性害虫，它通过刺吸植物汁液获得营养物质，分泌蜜露影响作物的光合作用等，直接影响高粱等作物的生长发育[1]；它可能还会导致霉污病的发生，同时可传播植物病毒病，最终影响作物的产量和品质[2-3]。蚜虫的生长发育会受到多方面因素影响[4-5]，除了环境因素以外，内共生菌对蚜虫的生长发育也具有一定的影响[6-7]，这类内共生菌存在于蚜虫血腔内的含菌细胞中，蚜虫与胞内共生菌互利共生，胞内共生菌在蚜虫体内可获得需要的营养物质，而胞内共生菌也可为寄主提供多种必须的氨基酸和其他营养物质，直接影响寄主的生长发育[8-9]。研究表明，抗生素可使蚜虫脱共生菌或直接影响蚜虫的生物学特性和生长发育[10-13]，其中利福平对蚜虫的生长发育影响较为明显，直接影响蚜虫的生殖力、发育历期及寿命，主要表现为延长蚜虫的发育历期，使其体重减轻，生殖力下降，寿命缩短[14-17]。目前关于不同抗生素对高粱蚜生长发育影响的相关研究尚未见报道，本研究选择了10种抗生素，通过检测不同抗生素对高粱蚜的发育历期、生殖力、寿命及各项生命参数的影响，可为后续筛选抗生素药剂奠定基础，同时也可了解高粱蚜体内共生菌对高粱蚜生长发育的作用。

1 材料与方法

1.1 供试蚜虫及植株

高粱蚜采自安徽省凤阳县安徽科技学院西区种植园，饲养于智能光照培养箱中，温度为25 ℃，湿度为60%，光周期为14L∶10D，饲养于高粱叶片上(营养钵直径为10 cm，高15 cm)。选择三叶期高粱植株叶片用于试验。

1.2 供试抗生素

供试抗生素包括盐酸土霉素(Oxytetracycline HCl)、利福平(Rifampicin)、四环素(Tetracycline)、硫酸卡那霉素(Kanamycin sulfate)、阿莫西林(Amoxicillin)、阿奇霉素(Azithromycin)、罗红霉素(Roxithromycin)、庆大霉素(Gentamicin)、头孢霉素(Cephalosprin)、盐酸林可霉素(Lincomycin hydrochloride)，以上抗生素为化学纯研究专用抗生素。

1.3 抗生素处理方法

1.3.1高粱蚜初生若蚜获取方法 采用2%的甘油稀释不同抗生素，将不同抗生素配置成浓度为0.25 g·L-1的抗生素溶液，每种抗生素单独处理高粱植株。先取15株三叶期高粱植株，将高粱植株的根部清洗干净，放入抗生素溶液中浸根，12 h后，取5株高粱植株，将叶片剪下，每个直径为9 cm的培养皿中放置1片高粱叶片，并用浸湿的棉花包裹在叶片伤口处(保鲜)，而后在每个叶片上接母蚜5头，重复10次，在12 h后，获得新生若蚜。

1.3.2生命表试验方法 先取30株高度为10 cm的高粱植株，将高粱植株的根部清洗干净，放入抗生素溶液(0.25 g·L-1)中浸根，24 h后，将叶片放入9 cm培养皿，用浸湿棉花包裹伤口，而后将1.3.1试验所获新生若蚜单头单皿接入培养皿中，共50头，并将其放入人工智能光照培养箱中饲养。试验所有处理的温度均设置为(24±1) ℃，相对湿度为(70%±5%)，后期统计数据时每10头一组为一个重复，若蚜期每12 h观察1次，进入成蚜期后每24 h观察一次。若蚜期记录蚜虫的存活情况、蜕皮时间和次数，并将所蜕皮壳移除。成蚜期记录所产仔蚜数量、存活情况，每次检查均需将所产仔蚜移除[18-19]。

1.4 数据分析

若蚜存活率为蚜虫羽化为成虫数量占初始一龄蚜虫数量的百分比；若蚜期即为若蚜出生到开始产仔之间的时间，即一龄、二龄、三龄、四龄的时间总和。

计算在不同的抗生素处理后的高粱植株上高粱蚜的生命表参数，其中蚜虫的寿命为高粱蚜出生至死亡的时间，生殖力为单头高粱蚜一生所产仔蚜数量。试验数据以Excel 2007进行整理，采用SPSS 17.0软件进行方差分析(ANOVA)，用Duncan氏新复极差法进行多重比较。

净增殖率(R0)：R0=∑lxmx；

平均世代周期(T)：T=∑xlxmx/∑lxmx；

内禀增长率(rm)：rm=lnR0/T；

种群加倍时间(t)：t=ln2/rm；

周限增长率(λ)：λ =erm。

式中：x为高粱蚜特定年龄(d)，lx为高粱蚜在x期开始时的存活率，mx为高粱蚜在x期间平均每头雌蚜产蚜数量。

2 结果与分析

2.1 不同抗生素对高粱蚜发育历期的影响

不同抗生素对高粱蚜的生长发育有一定的影响，与对照相比，不同抗生素处理后高粱蚜的发育历期显著延长或缩短(P<0.05)。经过盐酸土霉素、利福平、四环素处理后的高粱蚜的二龄、三龄、四龄的发育历期显著长于对照(P<0.05)，且高粱蚜的若蚜期显著长于对照(P<0.05)，而经过阿莫西林、阿奇霉素、庆大霉素、头孢霉素处理后的高粱蚜的若蚜期显著短于对照(P<0.05)(表1)。

2.2 不同抗生素处理对高粱蚜生殖力的影响

经四环素处理高粱植株上的高粱蚜的若蚜存活率与对照相比显著下降(P<0.05)，其他抗生素处理的高粱蚜，存活率与对照相比无显著差异(P>0.05)(表2)；盐酸土霉素、利福平、四环素、庆大霉素处理后的高粱蚜的生殖期显著短于对照和其他抗生素处理(P<0.05)；硫酸卡娜霉素、阿莫西林、罗红霉素、头孢霉素、盐酸林可霉素、阿奇霉素处理后的高粱蚜的成蚜期与对照相比显著延长(P<0.05)，盐酸土霉素处理后的高粱蚜的成蚜期显著短于对照(P<0.05)；硫酸卡娜霉素、阿莫西林、罗红霉素、头孢霉素、盐酸林可霉素、利福平、阿奇霉素处理后的高粱蚜的寿命与对照相比显著延长(P<0.05)，而盐酸土霉素、四环素、庆大霉素处理后的高粱蚜的寿命与对照差异不显著(P>0.05)；阿莫西林、阿奇霉素、罗红霉素、头孢霉素、盐酸林可霉素处理的高粱蚜的生殖力显著高于对照(P<0.05)，盐酸土霉素、利福平、四环素、庆大霉素处理的高粱蚜的生殖力显著低于对照(P<0.05)。

2.3 不同抗生素对高粱蚜种群参数的影响

经盐酸土霉素、利福平、四环素处理的高粱植株上的高粱蚜的内禀增长率显著低于对照(P<0.05)，庆大霉素处理高粱植株上的高粱蚜的内禀增长率显著高于对照(P<0.05)(表3)；盐酸土霉素、利福平、四环素、庆大霉素处理后高粱蚜的净增殖率与对照相比显著降低(P<0.05)，阿莫西林、阿奇霉素、罗红霉素、头孢霉素、盐酸林可霉素处理后高粱蚜的净增殖率显著高于对照(P<0.05)；盐酸土霉素、利福平、四环素处理高粱植株后高粱蚜的平均世代周期显著长于对照(P<0.05)；盐酸土霉素、利福平、四环素处理高粱植株后高粱蚜的周限增长率显著低于对照(P<0.05)，庆大霉素处理高粱植株后高粱蚜的周限增长率显著高于对照(P<0.05)；四环素处理高粱植株后高粱蚜的种群加倍时间显著长于对照及其它抗生素处理，其它9种抗生素处理高粱植株后高粱蚜的种群加倍时间与对照相比无显著差异(P>0.05)。

表1 不同抗生素对高粱蚜发育历期的影响Table 1 Effect of different antibiotics on mean developmental times of Melanaphis sacchari different antibiotics d

同列不同小写表示不同抗生素处理间差异显著(P<0.05)。下同。

Different lowercase letters within the same column indicate significant difference at the 0.05 level; similarly for the following tables.

表2 不同抗生素对高粱蚜生殖力的影响Table 2 Effect of different antibiotics on mean fertility of Melanaphis sacchari

表3 不同抗生素对高粱蚜生命参数的影响Table 3 Effect of different antibiotics on life table parameters of apterous Melanaphis sacchari

3 讨论与结论

高粱蚜作为主要的农业害虫，由于生物防治、物理防治、农业防治的效果低，见效慢等缺点，在生产中主要采用在高粱蚜的盛发期喷洒化学杀虫剂的方法来杀灭高粱蚜，但由于长期高浓度、重复使用杀虫剂，造成严重的“3R”问题[20]。根据有害生物综合防治理论，害虫防治不是将害虫种群的所有个体都消灭，而是将害虫数量控制在经济阈值以下[21]。本研究通过探素不同抗生素对高粱蚜生长发育的影响，拟筛选干扰抑制高粱蚜生长发育及繁殖的抗生素，为田间高粱蚜的综合防治提供理论依据。结果表明，盐酸土霉素、利福平、四环素对高粱蚜产生了明显的抑制干扰作用，延长了高粱蚜的发育历期，缩短了高粱蚜的生殖期，降低了高粱蚜的生殖力，内禀增长率显著降低，说明土霉素、利福平、四环素对高粱蚜的生长发育具有显著的干扰抑制作用。其中土霉素的研究结果与Jayaraj等[10]的研究结果相符，但四环素的结果与Jayaraj等[10]的研究结果不同，与Noda等[22]使用四环素处理黑尾叶蝉的结果趋于一致。任素丽等[23-24]研究表明，利福平延长了烟粉虱的发育历期，吕宁等[12-14]研究表明，利福平对豌豆蚜的生长发育影响最大，延长了豌豆蚜的发育历期，并降低了豌豆蚜的生殖力；利福平对高粱蚜生长发育的影响与以上多个研究结果相似。

本研究中经过阿莫西林、阿奇霉素、罗红霉素、头孢霉素、盐酸林可霉素处理后高粱蚜的生殖力和净增殖率显著高于对照，其中部分抗生素处理后饲养的高粱蚜的发育历期与对照相比显著缩短，与王玮玮[25]利用利福平处理美洲棘蓟马的结果相似，美洲棘蓟马脱共生菌的雌虫的产卵量高于对照，且产卵历期相对较长，说明部分抗生素适量处理，可促进昆虫的生长发育及繁殖。由于蚜虫的口器为刺吸式，主要取食叶片内汁液，因此本研究采用抗生素浸根法，与吕宁[26]研究抗生素对豌豆蚜的试验方法一致。同时盐酸土霉素、利福平、四环素的作用延长了高粱蚜的若蚜期，缩短了生殖期，降低了高粱蚜的生殖力，且高粱蚜内禀增长率和净增殖率也显著降低，因此，盐酸土霉素、利福平、四环素可作为后续高粱蚜田间综合防治的备选抗生素。