番茄褪绿病毒对刀角瓢虫捕食烟粉虱的影响

穆 扬，胡雅辉，张 卓，刘 勇，谭新球，史晓斌*，张德咏，*

(1.湖南大学研究生院隆平分院，长沙 410125; 2. 湖南省农业科学院植物保护研究所，长沙 410125)

烟粉虱Bemisiatabaci，又名小白蛾，属于同翅目粉虱科，是一种植食性刺吸式昆虫，对世界范围内豆类、蔬菜、木薯和棉花等作物的生产造成严重危害(褚栋和张友军，2018)。烟粉虱不仅取食植物的汁液，分泌蜜露造成煤污病，而且是病毒传播的介体(王雨蒙等，2020)。烟粉虱可以传播多种植物病毒(Tomato chlorosis virus,ToCV)并引发植物病毒病，如番茄褪绿病毒(Tomato chlorosis virus,TOCV)和番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl virus，TYLCV)等(Brown and Czosnek，2002; Scholth ofetal.，2011; Gilbertsonetal.，2015)。ToCV主要通过媒介昆虫烟粉虱以半持久非循环方式传播(Polstonetal.，2014; Orfanidouetal.，2016)。ToCV的流行与烟粉虱的发生密切相关(Shietal.，2018)。番茄褪绿病毒病的防治主要从两个方面入手：一方面是控制病毒的来源，另一方面是控制病毒传播的介体-烟粉虱。烟粉虱可通过农药防治，但其繁殖速率快、扩散快、抗性发展迅速。目前，我国的烟粉虱已经对除虫菊酯类、烟碱类、新烟碱类、有机磷类等杀虫剂都产生了一定的抗药性，使得烟粉虱的防治有诸多困难(Chuetal.，2006; Chuetal.，2008；褚栋等，2008；杨鑫等，2014)。烟粉虱的生物防治越来越得到重视，利用天敌控制这类害虫是一种有效生物防治方法，捕食性天敌刀角瓢虫便是其中佼佼者之一(Lietal.，2011; Wangetal.，2011)。

刀角瓢虫Serangiumjaponicum，属于鞘翅目瓢虫科，刀角瓢虫捕食烟粉虱能力强、寿命长、繁殖周期短，食性专一，对靶标害虫具有较好的控制作用(Yaoetal.，2011)。日本刀角瓢虫已广泛分布于我国大部分地区(Lietal., 2011; Wangetal.，2011)。以前对刀角瓢虫的研究多关注于其形态结构以及适应性(姚松林等，2004；胡雅辉等，2016)，但植物病毒对刀角瓢虫捕食烟粉虱的影响研究较少。先前有研究表明，植物感染病毒后，会改变丽蚜小蜂Encarsiaformosa对烟粉虱的寄生(Liuetal.，2018; Dingetal.，2020)。但是捕食性天敌受到植物病毒的影响是否改变对烟粉虱的捕食效果还未见报道。刀角瓢虫捕食烟粉虱通常会受到温度、湿度、光照等因素的影响。为了探究刀角瓢虫是否对感染ToCV番茄上的烟粉虱捕食发生改变以及温度是否会影响刀角瓢虫的捕食，本试验测定了不同温度下，刀角瓢虫对健康和感染ToCV番茄上烟粉虱的捕食效果。

1 材料与方法

1.1 供试材料

刀角瓢虫：由湖南省农业科学院植物保护研究所胡雅辉老师提供，饲养在番茄上，饲养条件为温度26±2℃，相对湿度为70%±5%，光照周期 L ∶D=14 h ∶10 h。以烟粉虱为食来建立稳定的种群，选取刚羽化的雌成虫作为试验材料。

烟粉虱(biotype Q):在湖南省农业科学院植物保护研究所温室以番茄植株饲养，温室内的温度26±2℃，相对湿度为70%±5%，光周期 L ∶D=14 h ∶10 h。选取健康烟粉虱各虫态作为试验材料。

1.2 感染ToCV番茄的制备

用ToCV侵染性克隆接种黄瓜，感染ToCV的黄瓜植株饲喂烟粉虱，用烟粉虱取食接种番茄，接种2 d后，移去烟粉虱。3周后，利用ToCV的特异性引物ToCV-3F / ToCV-3R对接种ToCV 3周后的番茄样品进行RT-PCR检测，得到约450 bp目的条带(图1)。测序结果表明，经BLAST比对，与KC887999.1具有99.0%的同源性，确认番茄感染了ToCV。可用于下一步试验。

图1 接种ToCV的番茄植株检测Fig.1 Detection of tomato plants inoculated with ToCV 注：M， DNA marker；1～10， 番茄样品；P， 阳性对照；N， 阴性对照。Note: M， DNA marker; 1～10， Tomato samples; P， Positive control; N， Negative control.

1.3 刀角瓢虫雌成虫对健康和感染ToCV番茄上的烟粉虱捕食量的测定

在室内种植的健康和感染ToCV的番茄上分别定量的接入即将产卵的烟粉虱成虫，让其产卵24～48 h，之后将成虫剔除。按照烟粉虱的发育进度，饲养不同虫态的烟粉虱，以健康番茄上饲养的不同虫态的烟粉虱作为对照。发育到各龄若虫时，分别将带有烟粉虱卵和1～4龄若虫的健康和感染ToCV的叶片在体视显微镜下进行观察计数后将其放入培养皿中，每个培养皿放入一头饥饿处理24 h的刀角瓢虫雌成虫，24 h后观察记录被捕食烟粉虱的数量，每个处理重复5次。

1.4 不同温度下，刀角瓢虫雌成虫对健康和感染ToCV番茄上的烟粉虱卵功能反应的影响

将温度设置为5、10、15、20、25、30、35℃，猎物密度设置为100、200、300、400、500、600粒/皿。测定不同温度下刀角瓢虫雌成虫对健康和感染ToCV番茄上的烟粉虱卵的功能反应，24 h后记录被捕食卵数量，每个处理重复5次。

1.5 刀角瓢虫雌成虫对烟粉虱寄主植物的选择性

为了探究刀角瓢虫雌成虫对感染ToCV的寄主植株是否具有偏好性，选择健康的番茄作为对照组，感染ToCV的番茄作为处理组。经烟粉虱取食24 h后，移去烟粉虱。将健康和感染ToCV的番茄分别置于Y形管两端相连的味源瓶，通气一段时间后。取30头刀角瓢虫雌成虫从Y形管底部放入，刀角瓢虫进入到管2/3处即为做出选择，半小时内没有进入各管即为未做选择，观察并记录半小时内的刀角瓢虫的选择性。每组试验重复10次。

1.6 数据处理

捕食功能反应采用Holling II型圆盘方程进行拟合，拟合方程为：NA=(aTN)/(1+aThN)

其中：NA为被捕食的猎物数，N为猎物密度，T为试验用时；a为瞬间搜寻速率，Th为处置时间。根据a和Th,计算出刀角瓢虫对烟粉虱卵的日最大捕食量。数据分析采用SPSS软件进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 刀角瓢虫雌成虫对健康和感染ToCV番茄上的烟粉虱捕食量的测定

刀角瓢虫可以捕食健康和带毒番茄上的烟粉虱各个虫态，均对卵的日捕食量最高，分别为419.8和510.6粒(图2)。刀角瓢虫雌成虫对健康番茄上的烟粉虱1～4龄若虫的日捕食量分别为328.2、198、107.4和67头。刀角瓢虫雌成虫对健康番茄上的烟粉虱卵的日捕食量显著大于1～4龄若虫(F4,20=726.03,P< 0.001)。刀角瓢虫雌成虫对带毒番茄上的烟粉虱1～4龄若虫的日捕食量分别为409、347.4、218和100.6头。刀角瓢虫雌成虫对带毒番茄上烟粉虱卵的日捕食量显著大于1～4龄若虫(F4,20=1459.103,P< 0.001)。刀角瓢虫雌成虫对带毒番茄上的烟粉虱各虫态的捕食量均显著高于健康番茄上的烟粉虱，并且随着健康和带毒番茄上的烟粉虱虫龄的增加，刀角瓢虫雌成虫的日捕食量逐渐减少。

图2 刀角瓢虫雌成虫对健康和带毒番茄上的烟粉虱各虫态的日捕食量Fig.2 Numbers of different stages of Bemisia tabaci feeding on uninfected(H)and infected(V)tomato plants preyed by female adult Serangium japonicum per day

2.2 不同温度下，刀角瓢虫雌成虫对健康和感染ToCV番茄上的烟粉虱卵功能反应的影响

室温下，刀角瓢虫雌成虫对健康和带毒番茄上的烟粉虱的捕食功能反应模型均属于Holling II型(图3，图4)。利用刀角瓢虫雌成虫日捕食量与烟粉虱密度的数据进行拟合，得到反应方程分别为NA=0.9650N/1+0.0007N(R2=0.9894)和NA=0.9866N/1+0.0006N(R2=0.9819)。

图3 刀角瓢虫雌成虫对健康番茄上的烟粉虱卵的功能反应Fig.3 Functional response of female adult Serangium japonicum on Bemisia tabaci eggs feeding on uninfected(H)tomato plants

图4 刀角瓢虫雌成虫对感染ToCV番茄上的烟粉虱卵的功能反应Fig.4 Functional response of female adult Serangium japonicum on Bemisia tabaci eggs feeding on infected(V)tomato plants

不同的温度下，刀角瓢虫雌成虫对健康和带毒番茄上的烟粉虱卵的功能反应都符合Holling II型模型，并且随着温度的变化呈现不同的曲线(图5，图6)。在5～30℃之间，刀角瓢虫雌成虫对健康番茄上烟粉虱的a(瞬时搜寻速率)随着温度的升高而增加，在35℃时又开始下降。5～30℃，处理时间Th则随着温度的升高而降低，在35℃时又开始升高。在5～35℃之间，刀角瓢虫对带毒番茄上烟粉虱的a随着温度的升高而升高，Th随着温度的升高则降低。刀角瓢虫雌成虫对健康番茄上烟粉虱的控制能力随着温度的升高而升高，在30℃达到最大值，随后随着温度的升高，控制能力减弱；刀角瓢虫雌成虫对带毒番茄上烟粉虱的控制能力随着温度的升高而升高，在35℃时达到最高值(表1)。总体而言，刀角瓢虫雌成虫对带毒番茄上烟粉虱的控制能力强于健康番茄上烟粉虱，高温下刀角瓢虫雌成虫对健康和带毒番茄上的烟粉虱的控制能力均高于低温下的控制能力。

图5 不同温度下刀角瓢虫雌成虫对健康番茄上的烟粉虱卵的功能反应Fig.5 Functional response of female adult Serangium japonicum on Bemisia tabaci eggs feeding on uninfected(H)tomato plants at different temperatures

图6 不同温度下刀角瓢虫雌成虫对带毒番茄上的烟粉虱卵的功能反应Fig.6 Functional response of female adult Serangium japonicum on Bemisia tabaci eggs feeding on infected(V)tomato plants at different temperatures

表1 不同温度下刀角瓢虫雌成虫对烟粉虱卵的功能反应参数

2.3 角瓢虫雌成虫对烟粉虱寄主植物的选择性

刀角瓢虫雌成虫对感染ToCV番茄的选择数量显著高于健康番茄(F1,18=59.570,P<0.001)。当番茄感染ToCV后，其选择数量为21，为健康番茄的2.3倍(图7)。

图7 刀角瓢虫雌成虫对烟粉虱取食的寄主植株的选择行为Fig.7 Preference of female adult Serangium japonicum to host plants infested by Bemisia tabaci注：H，健康番茄；V，感染ToCV番茄。Note:H,uninfected tomato plants;V,ToCV-infected tomato plants.

3 结论与讨论

刀角瓢虫对健康和感染番茄褪绿病毒番茄上的烟粉虱的卵和1～4龄若虫均可以捕食，对卵的捕食量最大，刀角瓢虫对健康番茄上的烟粉虱捕食效果与先前报道对健康甘薯、茄子甘蓝上的烟粉虱的捕食效果差异不大(荆英等，2003；姚凤銮等，2018；马丽君等，2018)。本试验中刀角瓢虫雌成虫对感染ToCV番茄上烟粉虱捕食量较健康番茄上烟粉虱大。推测可能是感染ToCV番茄上烟粉虱的营养状况发生变化，从而使得刀角瓢虫的捕食量增大，具体原因有待进一步探究。丽蚜小蜂对感染ToCV番茄上烟粉虱寄生率的文献还未见报道，推测丽蚜小蜂可能和刀角瓢虫对烟粉虱的捕食量差异不大，丽蚜小蜂通过寄生在烟粉虱若虫体内并摄取其体液将其杀死(郭义等，2007)，而刀角瓢虫则是直接对烟粉虱进行捕食(姚松林等，2005)，所以当ToCV病毒粒子被烟粉虱摄入时，前期对丽蚜小蜂的影响可能比刀角瓢虫大。有研究表明，长期饲养下，丽蚜小蜂对感染ToCV番茄上烟粉虱寄生率较感染TYLCV和健康番茄降低(Lietal., 2020)。当刀角瓢虫长期在感染ToCV的番茄上以烟粉虱为食时，其后的发育历期、存活率、产卵量以及种群内禀增长率是否和丽蚜小蜂一样有待进一步研究。

当植物感染病毒后，会增强烟粉虱对其的取食(Morenoetal., 2013; Luetal., 2019)，当番茄感染TYLCV后会改变挥发物的种类，从而使被感染的番茄比未被感染的番茄对烟粉虱更有吸引力(Fangetal., 2013)。也有大量研究表明，引诱天敌寻找寄主的主要信息来源是植食性昆虫为害寄主植物所产生的挥发性物质(魏建荣等，2007)。研究发现在花椰菜的根和芽喷施茉莉酸，诱导花椰菜产生的挥发物对丽蚜小蜂和刀角瓢虫都有吸引力(Lietal., 2014)。此外，也有研究发现当植物感染病毒时也会吸引天敌前来捕食，曾有报道当番茄植株感染TYLCV后，其挥发物更加吸引丽蚜小蜂 (Liuetal., 2014; 曹增等，2015；Liuetal., 2018)。本试验中Y形管选择试验表明，刀角瓢虫雌成虫对感染ToCV的植株具有明显的偏好性，所以当番茄感染ToCV后，可能也会改变自身挥发物的种类，从而使得对烟粉虱更具有吸引力(Shietal., 2018)。具体是哪一种物质在发挥中起作用有待进一步探究。当刀角瓢虫对烟粉虱进行搜寻时，会利用感染ToCV番茄的挥发物捕食更多的烟粉虱。所以当番茄感染番茄褪绿病毒后不仅会影响烟粉虱的取食，而且对刀角瓢虫捕食烟粉虱也有影响。

刀角瓢虫雌成虫对健康和带毒番茄上的烟粉虱卵的捕食反应均符合Holling II型模型。可以看出烟粉虱密度高的时候，成功搜寻的概率也降低了，用于非搜寻的时间增加了。温度不会影响刀角瓢虫雌成虫对健康和带毒番茄上的烟粉虱卵的功能反应形式，但能影响相关的参数(荆英等，2003)。随着温度的升高，刀角瓢虫对烟粉虱的控制能力增强，刀角瓢虫对健康和带毒番茄上的烟粉虱的控制能力最强的温度分别为30℃和35℃，总体上高温下的控制能力高于低温下的控制能力，可能是由于刀角瓢虫在高温下的活动能力比低温下强(易胜等，2014)。刀角瓢虫在长沙5-11月均可见(胡雅辉等，2016)，夏季活动比较强，因此可以在温度较高天气晴朗的时候释放刀角瓢虫，用以控制烟粉虱的种群数量，从而达到压低虫口密度的目的(罗宏伟等，2005)，减少ToCV的传播。

刀角瓢虫对健康和感染ToCV番茄上烟粉虱都具有良好的捕食效果。本研究从烟粉虱-番茄褪绿病毒-刀角瓢虫互作的角度出发，研究了刀角瓢虫对烟粉虱的捕食效果，表明了温度和番茄褪绿病毒对刀角瓢虫捕食烟粉虱存在影响，试验结果可以为烟粉虱的生物防治提供合理依据，从而更好地发挥刀角瓢虫在烟粉虱生物防治中的作用。