黄 俊,钱 诚,吕要斌
(浙江省农业科学院 植物保护与微生物研究所 省部共建农产品质量安全国家重点实验室,浙江 杭州310021)
南方小花蝽(Oriusstrigicollis)是我国南方地区农田生态系统中的优势害虫天敌,捕食能力强,对蓟马、蚜虫、叶螨、粉虱、叶蝉、鳞翅目害虫卵和初孵幼虫均有明显的控制作用,是一类应用前景广阔的捕食性天敌[1-3]。南方小花蝽喜将卵产于植物鲜嫩部位组织内[4],瓜类、豆类等植物的新芽、嫩叶、花苞等材料均可作为其饲养时的产卵基质。目前,国内外已有大量关于捕食性蝽类的产卵基质选择性研究。例如,通过选择性和非选择性试验发现,豆茎秆更适合东亚小花蝽(O.sauteri)产卵[5],而美洲小花蝽(O.insidiosus)则对架菜豆具有产卵选择偏好[6]。在东亚小花蝽对黄豆芽、寿星花等产卵选择性试验中发现,寿星花是其较好的产卵基质[7],而南方小花蝽比较喜好产卵的基质有辣椒和迎春花的嫩茎,前者高着卵量、低存活率,而后者低着卵量、高存活率。本研究团队一直以来以芸豆豆荚饲养蓟马[8-9]及其天敌南方小花蝽,在饲养过程中观察到南方小花蝽喜好在豆荚豆尖的荚缝处产卵,这一现象引起我们的浓厚兴趣。如果通过切取豆尖就能获取南方小花蝽的卵,这一高效取卵或是利用方式或许能够帮助我们今后解决以南方小花蝽卵作为产品的问题。本研究通过明确南方小花蝽在芸豆豆荚上对产卵部位选择的偏好性,进一步探索一种南方小花蝽产卵基质的高效利用方法,为其室内扩繁与产品创制提供科学依据。
供试植物:市售芸豆(Phaseolusvulgaris),用洗洁精漂洗后自然晾干待用。
供试昆虫:南方小花蝽(O.strigicollis),实验室长期继代种群,以蓟马为饲料饲养于人工气候室,温度(26±1)℃,相对湿度(75±5)%,光周期14L∶10D。
1.2.1 南方小花蝽对产卵部位的选择偏好性
试验前产卵缸的设置:产卵缸主体为圆形斜口的玻璃储物罐,长16 cm、宽22 cm、高23 cm,斜口口径为12 cm,罐盖直径为13 cm,体积约4.3 L。产卵缸的塑料盖子做镂空处理,镂空直径为9 cm的圆形,镂空部分用100目的纱网无间隙粘胶。缸子使用前经高温杀菌处理,其底部平铺3 cm厚度的蛭石作为垫料,垫料上平铺一张20 cm×20 cm规格的滤纸,待用。
试验时将自然风干后且大小相对一致的2根芸豆豆荚平铺在产卵缸内的滤纸上,通过吸虫管吹入5头已交配待产卵的南方小花蝽雌成虫,并通过毛笔扫入约200头蓟马作为南方小花蝽的食物,之后立即盖上缸盖。48 h后,回收产卵缸内的芸豆豆荚,取出前需用毛笔扫除豆荚表面的虫体。通过目测将芸豆豆荚平均分为4段,前后2段分别为尖部(tip)和头部(head),中间2部分合为中部(middle),不同分段又根据其方位分为面部(face)和荚缝(seam)。在体视显微镜下观察并记录芸豆豆荚不同部位及其方位上的卵量(卵盖突出表面较易观察)。单根芸豆记为一次生物测定,共设置50次重复。
1.2.2 产卵基质的高效利用方法
切取豆荚尖部,对切口处进行上蜡保鲜,具体操作步骤如下(图1):
1)1 000 mL玻璃烧杯中加入700 mL蒸馏水,称取5 g颗粒固体蜡,并放入烧杯中;然后将烧杯放入数显恒温水浴锅中,温度设定为75 ℃,待温度接近设定温度时,使用玻璃棒在烧杯中顺时针进行搅拌,至烧杯中石蜡完全融化。
2)准备已消毒处理的解剖刀,在靠近豆荚尖端的1/4处,使用解剖刀斜45°横切豆荚,得到豆荚尖部。
a,石蜡溶解;b,切取豆尖;c,上蜡之后的豆尖。a, Paraffin wax dissolved; b, Cut the bean tip; c, Bean tip waxed.
3)将已切好的豆尖部分,切口部分朝下,垂直、快速进入水面漂浮的蜡层,然后快速拿出,豆子进出液面过程在1 s内完成。然后再将上好蜡的切口以同样方式放入24 ℃蒸馏水中,使豆尖上的蜡能快速凝结,紧密包裹切口,最终得到南方小花蝽的产卵介质。
1.2.3 不同角度切取芸豆豆尖对上蜡效果的影响
上述1.2.2节的步骤2设计3个不同角度切取芸豆豆尖的方法,即使用解剖刀分别按照垂直90°、斜45°和斜60°切取豆荚,得到豆尖部分,并按1.2.2节的步骤3)进行上蜡,常温保存,并于5 d之后检查切口处的密封性。观察所上蜡层是否紧贴芸豆表面,以及在晃动豆尖情况下所上的蜡是否会脱离。各处理每次切取10根芸豆,重复5次。
1.2.4 不同处理芸豆的保鲜性比较
进一步对上蜡豆尖的保鲜效果进行观察。设置3个处理,分别为上蜡豆尖、不上蜡豆尖、整根芸豆,常温保存,分别于3、5、7 d之后观察并记录其保鲜性。豆尖缩水、萎蔫严重且呈现干枯状则为保鲜性差;如豆尖肉质饱满,色泽未发生明显变化则为新鲜。各处理重复5次。
1.2.5 不同处理芸豆对卵孵化率的影响
准备一批携带南方小花蝽卵的芸豆,均为成虫产卵24 h之后的同一时间获得。并设置2个处理,分别为上蜡豆尖与整根芸豆,试验在人工气候室内进行,温度(27±1)℃,湿度70%±5%,光周期14L∶10D。5 d后观察不同处理上卵盖打开情况,卵盖打开且未见死虫即孵化成功,统计孵化率。各处理15次重复。
采用单因素方差分析比较南方小花蝽在芸豆豆荚不同部位上的产卵比例,以及不同角度切取芸豆豆尖对上蜡效果的影响。采用二因素方差分析比较不同处理方式与处理时间对芸豆保鲜性的影响,采用卡方检验分析比较不同处理芸豆对卵孵化率的影响,数值以平均值±标准误表示。所有数据采用DPS(Data Processing System)软件进行统计分析,对有显著差异的处理采用Duncan新复极差法进行多重比较,采用Excel软件进行作图。
由表1可知,南方小花蝽在芸豆豆荚上的产卵部位具有明显的选择偏好(F=134.09,P<0.001),有90%以上的卵被产在芸豆豆荚的荚缝线处,而且约53%的卵被产在豆荚尖部的荚缝处。
由图2可知,不同角度切取芸豆豆尖对上蜡效果具有显著影响(F=107.29,P<0.001)。垂直90°切取的豆尖上蜡效果最差,5 d之后保持密封的豆尖数仅为2.8根;斜45°和60°切取的豆尖,其5 d之后蜡的密封性差异不显著。
表1 南方小花蝽在芸豆豆荚不同部位上的产卵比例
Table1Oviposition rate ofOriusstrigicollison different parts of kidney bean pod
豆荚方位Bean position豆荚部位Bean part产卵比例Oviposition rate/%荚面Face尖部 Tip1.09±0.54 d中部 Middle0.74±0.34 d头部 Head6.64±1.22 c荚缝Seam尖部 Tip53.44±3.01 a 中部 Middle17.18±1.99 b头部 Head20.91±2.34 b
同列数据后无相同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
Data marked without the same lowercase letter in each column indicated significant differences atP<0.05.
柱上无相同小写字母表示差异显著(P<0.05,单因素方差分析)。Data on the bars marked without the same lowercase letter indicated significant difference at the 0.05 level (one-way ANOVA).
由图3可知,不同处理方式(上蜡、不上蜡、整根芸豆)对芸豆的保鲜性具有显著影响(F2,32=29.98,P<0.01),不上蜡的芸豆豆尖保鲜性差,放置3~7 d后新鲜芸豆数量显著少于豆尖上蜡和整根芸豆处理,而豆尖上蜡与整根芸豆处理之间差异不显著。不同处理时间对芸豆的保鲜性影响不大(F2,32=2.05,P=0.244),但是上蜡豆尖在7 d时保鲜性有所下降。不同处理方式与处理时间的交互作用非常显著(F4,32=13.92,P<0.001)。
由图4可知,上蜡豆尖与整根芸豆上南方小花蝽卵的孵化率差异不显著,分别为79.7%和80.4%(χ2=1.48,自由度=14,P=0.77)。由此可见,放置5 d,上蜡的豆尖既能保持新鲜又不影响南方小花蝽卵的正常孵化。
同一系列上无相同小写字母或者不同系列上无相同大写字母表示差异显著(二因素方差分析,P<0.05)。Different lowercase letters on the same series or different capital letters on different series indicated significant difference in treatment time at the 0.05 level (two-way ANOVA).
ns表示处理之间无显著差异(卡方检验)。ns on the bars indicated no significant difference at the 0.05 level, chi-square test.
产卵基质的适宜性直接影响捕食性小花蝽的产卵量与孵化率,进而影响其大量扩繁[7,10]。近年来,国内外学者对捕食性小花蝽的产卵基质做了大量研究,包括植物性产卵基质和人造产卵基质,且在植物性产卵基质上的研究较为成熟,如发芽的菜豆和蚕豆[5,11-12]、迎春花、辣椒嫩茎[4,7]等均已被广泛应用。在人造产卵基质方面,仅见一种用石蜡包裹的氯化钾角叉藻盐制成的产卵基质[12]。芸豆豆荚也是一种较适合的捕食性小花蝽产卵基质[13],其保鲜性好,能克服其他植物性产卵基质易干枯、易被细菌感染而腐烂等问题,并且捕食性小花蝽在豆荚上的孵化率要显著高于在芸豆的茎与嫩芽上[14],因此目前该产卵基质已逐渐受到关注。
在前期观察的基础上,我们通过切取芸豆豆尖以达到高效取卵的目的。为此,首先要明确如何对切取的芸豆豆尖进行保鲜。本研究表明,对豆尖切口处进行石蜡包裹能够解决其保鲜问题,5 d之内上蜡豆尖与整根豆荚的新鲜度无显著差异;斜45°和斜60°切取的豆尖上蜡后,5 d内切口处的密封性保持良好。但是,斜60°切取会导致切口截面面积与孔洞均较大,所需石蜡较多,且上蜡操作难度加大。综合考虑,以斜45°切取的方式最优。有研究表明,南方小花蝽卵的孵化期为4~5 d[15],因此上述石蜡包裹的芸豆豆尖的新鲜度可以满足南方小花蝽卵孵化需要。此外,我们还发现,上蜡豆尖不会对南方小花蝽卵的孵化造成负面影响,放置5 d卵的孵化率将近80%,这与南方小花蝽在迎春花嫩茎上的卵的孵化率基本相当,而迎春花嫩茎是已有报道中较为理想的植物性产卵介质[4]。综上所述,该高效取卵与产卵基质的高效利用方法是切实可行的。而且,在实际应用过程中我们逐渐发现,上蜡豆尖较整根豆荚在个体上具有明显优势,例如在其冷藏与产品包装上,上蜡豆尖更为轻巧,可节约空间与成本。今后还需对上述优劣对比进行科学论证,并深入研究其野外释放技术和控害效果,为后期南方小花蝽卵产品创制的实现奠定基础。