根瘤菌对草地贪夜蛾的趋避作用

任学祥，景茂峰，苏贤岩，迟 雨，陈浩梁，钟永志，叶正和

（1安徽省农业科学院植物保护与农产品质量安全研究所，合肥 230031；2南京农业大学植物保护学院，南京 210095）

0 引言

草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)是联合国粮农组织全球预警的重要迁飞性害虫，具有迁飞距离远、寄主范围广、繁殖能力强的特点，现已扩散至全球100余个国家[1]。2019年1月确认入侵中国云南省普洱市江城县[2]，现已扩散至国内20余个省，并继续向北部扩散，对玉米、小麦等作物生产造成严重危害。研究表明，草地贪夜蛾有与寄主相关的玉米型和水稻型2种生态型[3]，入侵中国的主要是喜食玉米等作物的玉米型草地贪夜蛾[4]。现阶段草地贪夜蛾的防治多采用化学防治，生物防治和物理防治报道较少，吴孔明[5]和梁沛[6]分别报道了中国草地贪夜蛾的防控策略和防治概况，赵胜园等[7]明确了苏云金芽孢杆菌、球孢白僵菌等生物源农药对草地贪夜蛾的室内防效。2019年11月14日，在安徽省涡阳县陈大镇大孙庄发现麦豆轮作田和麦玉轮作田草地贪夜蛾发生情况存在明显差异[8]，可能是麦玉轮作田自生玉米苗导致的，也可能是前茬大豆产生的某种次生物质对草地贪夜蛾产生了驱避作用。大豆等豆科植物通过产生特化的器官根瘤，使得根瘤菌在其中将大气中的分子态氮转化为氨供豆科宿主使用，Richard Murphey Coy[9]报道称用根瘤菌处理狗牙草可以影响草地贪夜蛾的幼虫发育和产卵行为，是否是根瘤菌的作用导致麦豆轮作田和麦玉轮作田草地贪夜蛾发生情况存在明显差异值得探讨。笔者以根瘤菌拌种玉米、小麦，探讨草地贪夜蛾取食处理叶片与空白叶片的差异性，以期明确根瘤菌对草地贪夜蛾的趋避作用。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试草地贪夜蛾2019年10月采自安徽省池州市秋玉米田，室内人工饲料饲养。供试玉米品种为‘隆平203’，供试小麦品种为‘济麦22’。供试根瘤菌剂（哈尔滨工业大学华龙科技发展有限公司）市购，商品名“奥龙奇康”。

1.2 试验方法

1.2.1 玉米盆栽试验 将根瘤菌剂与供试玉米、小麦种子按照1 mL拌种1 kg种子的比例进行均匀拌种，空白对照将根瘤菌剂换成清水，晾干后播种于盛土塑料盆(Φ=18 cm)中，出苗至3～4叶期待用。

1.2.2 草地贪夜蛾对不同处理叶片的选择性 参考李定银等[10]的方法，略有改动。用记号笔在培养皿(Φ=15 cm)中间将其平均划分为2个等面积，一半放未处理作物叶片，一半放处理作物叶片。选取3～4龄幼虫，每皿中心处接入1头幼虫，盖上皿盖，放入光照培养箱（25℃、湿度70%）内，玉米分别在6、22、27 h记录叶片质量及虫体质量，观察幼虫取食差异性；小麦在22 h记录叶片质量及虫体质量，观察幼虫取食差异性。每处理测定10组。

2 结果与分析

2.1 草地贪夜蛾对根瘤菌处理作物的危害选择性

根瘤菌处理后呈现出草地贪夜蛾取食减少的趋势，说明根瘤菌包衣作物种子后对草地贪夜蛾的取食有一定影响。但由于样本处理量小，草地贪夜蛾3～4龄幼虫活动性较大，易发生转移危害，草地贪夜蛾危害根瘤菌处理与对照间差异不大。

2.2 草地贪夜蛾对根瘤菌处理玉米的取食选择性

测定6、22、27 h玉米叶片剩余量，考虑到叶片水分蒸发，通过叶片质量减少量的大小来计算草地贪夜蛾对不同处理叶片的取食量，结果见图1。共10组，1组死亡，故测定9组数据。除处理9外，在3个时间段内，根瘤菌处理种子后草地贪夜蛾取食玉米叶片量均少于空白对照叶片取食量：叶片放置6 h，根瘤菌处理叶片质量平均减少0.1167 g，空白处理叶片质量平均减少0.1744 g；叶片放置22 h，根瘤菌处理叶片质量平均减少0.2622 g，空白处理叶片质量平均减少0.4211 g；叶片放置27 h，根瘤菌处理叶片质量平均减少0.3733 g，空白处理叶片质量平均减少0.5744 g。说明草地贪夜蛾更喜欢取食空白对照玉米叶片。处理9培养皿内未见虫粪，怀疑草地贪夜蛾在内未取食。

图1 不同时间段草地贪夜蛾取食不同玉米叶片差异性

2.3 草地贪夜蛾生长量变化

通过图2可以看出，除处理3外，其余处理27 h后虫体质量都呈现出一定程度的下降。

图2 草地贪夜蛾取食玉米叶片虫重变化趋势

2.4 草地贪夜蛾对根瘤菌处理小麦的取食选择性

测定22 h小麦叶片剩余量（6 h几乎未取食不做统计，27 h小麦叶片水分蒸发严重），通过叶片质量减少量计算草地贪夜蛾对不同处理叶片的取食量，共10组。通过图3可以看出，除处理4外，根瘤菌处理种子后草地贪夜蛾取食小麦叶片量均少于空白对照叶片取食量：根瘤菌处理叶片质量平均减少0.3102 g，空白处理叶片质量平均减少0.3503 g。说明草地贪夜蛾更喜欢取食空白对照小麦叶片。

图3 草地贪夜蛾取食不同小麦叶片差异性

2.5 草地贪夜蛾生长量变化

通过图4可以看出，处理22 h后虫体质量呈现出一定程度的下降。

图4 草地贪夜蛾取食小麦叶片虫重变化趋势

3 结论与讨论

农作物在生长过程中对害虫的危害可形成多种防御机制，而次生代谢物质作为植物抗虫性的主要生理生化基础，已成为抗虫性研究的一项重要内容[11]。沈阳农业大学植物线虫研究室首次报道了利用大豆根瘤菌防治大豆孢囊线虫，探明了大豆根瘤菌内生菌对大豆孢囊线虫的效果[12]；李海燕[13]、段玉玺[14]等报道了大豆根部提取物对大豆孢囊线虫的抑制作用。

根瘤菌是能促使植物异常增生的一类革兰氏染色阴性需氧杆菌，与寄主共生，在寄主根部形成根瘤，可为寄主提供生长所需的部分氮素，同时也从寄主体内获得足够的营养[15]。豆科植物根围存在大量的根瘤菌，根瘤菌已经成为豆科植物根际微生态系统的天然组成成分。使用根瘤菌减轻作物病害有很多报道[16-17]，Chakrabortry[18]试验用根瘤菌种子包衣后，豌豆根腐病的病情指数明显降低。根瘤菌的应用不仅可以降低豆科作物病害发生，还可以减轻非豆科作物上的病害[19]。Midega[20]报道了玉米和绿叶山蚂蝗间作可以有效减少草地贪夜蛾的数量，Hailu等[21]报道了玉米和大豆间作可以有效减轻草地贪夜蛾的危害，这些充分证明了可能存在某种物质会对草地贪夜蛾有一定的趋避或杀灭作用。本研究室内试验初步证实了根瘤菌处理玉米种子后，能够减轻草地贪夜蛾对玉米危害。可能是根瘤菌处理后，玉米植株产生了某种物质。而且本研究发现试虫体重明显呈下降趋势，这可能是根瘤菌处理让草地贪夜蛾的取食减弱，这将在以后的试验中进一步验证。

草地贪夜蛾是国内“北迁南回，周年循环”的重大迁飞性害虫[22]，安徽地处南北交界处，是其北进的必经之地和主要的降落地，玉米收获后草地贪夜蛾往往会危害小麦等作物[23]，安徽小麦轮作模式主要分为麦玉、麦豆、麦油和麦稻4种，麦油、麦稻轮作主要在淮河以南，小麦种植时间晚，不符合草地贪夜蛾回迁危害时期，现在发现的草地贪夜蛾危害小麦多为麦玉轮作田，安徽麦玉轮作田面积较大，这为草地贪夜蛾的转移危害提供了便利条件，麦豆轮作田危害鲜有报道，本研究初步证实根瘤菌对草地贪夜蛾危害有一定的趋避作用，这将为以后草地贪夜蛾的防治提供一定的理论基础。

化学药剂是防治草地贪夜蛾等爆发性、突发性病虫害的主要手段[24-25]，但草地贪夜蛾对常用杀虫剂的抗性问题十分突出[26-28]。赵胜园等[29]研究表明，大多数常用杀虫剂对草地贪夜蛾防治效果不理想，在美国波多黎各草地贪夜蛾对氯虫苯甲酰胺的抗性倍数为160[30]，这为化学药剂的使用敲响了警钟。改变玉米播期、释放天敌等措施难度大，与种植实际差距大，种植Bt玉米来防治草地贪夜蛾仍需进一步验证，本研究发现，根瘤菌处理玉米、小麦种子后能够很好地减轻草地贪夜蛾对叶片的危害，同时可以减轻虫体体重，这为草地贪夜蛾的防治提供了新思路。在适当条件下，麦玉轮作可以替换为麦豆轮作，或者使用根瘤菌处理玉米、小麦种子，以减轻草地贪夜蛾的发生危害。当然，该项研究还需要在大田试验中不断验证，具体机理研究及监测试验也将在实验室内持续开展。