大豆荚发育程度对点蜂缘蝽成虫寿命及生殖力的影响

田鑫月, 胡英露, 李文博, 高 宇, 史树森

(吉林农业大学植物保护学院, 农业农村部大豆病虫害防控重点实验室, 长春 130118)

点蜂缘蝽Riptortuspedestris隶属半翅目(Hemiptera)蛛缘蝽科(Alydidae)，是近年来在我国大豆生产中为害较重的新发害虫之一(Gaoetal., 2018; Lietal., 2019)。国内分布于西北、华北、东北、南方等地区，国外主要分布于日本、韩国、印度等东亚和东南亚国家(Tabuchietal., 2007; Kim and Lim, 2010; Seong and Lee, 2021)。该害虫寄主广泛，以取食豆科作物为主，亦可危害胡麻科、禾本科、葫芦科等多种作物(史树森, 2013)。点蜂缘蝽在黄淮海地区主要以成虫迁入大豆田中为害，刺吸植株豆荚，致使豆荚生长发育不良，荚而不实或形成瘪粒、畸形荚等，严重时导致颗粒无收(Zhangetal., 2016； 李文敬等, 2020; Huangetal.， 2021; Xuetal., 2021)。点蜂缘蝽刺吸为害是导致大豆“症青”现象发生的关键因素之一(高宇等, 2019)。在田间网罩试验中，R4(盛荚期)大豆植株“症青”和产量损失等受害程度显著高于R2(盛花期)和R6(鼓粒期)(Lietal., 2021)。以离体大豆鼓粒荚饲养的点蜂缘蝽若虫可以顺利完成个体发育，脂肪和蛋白质为其生长发育提供必要的营养成分(田鑫月等, 2021)；在适宜的温度条件下实验种群趋势指数可达48.07，具有暴发性的增长潜力(胡英露等, 2022)。大豆嫩果期点蜂缘蝽累积虫日指数与大豆产量显著相关，能准确反映出其对大豆产量的影响(闫秀等, 2021)。而关于刺吸取食大豆生长期鲜豆荚及其发育不同阶段豆荚对点蜂缘蝽成虫寿命、生殖力的影响尚不清楚。点蜂缘蝽以成虫在大豆花荚期开始迁入豆田为害，而大豆开花与结荚时期重叠时间长。本研究采用不同日龄离体鲜豆荚饲养点蜂缘蝽，观察其对点蜂缘蝽成虫寿命、产卵前期、产卵期及产卵量的影响，分析不同日龄豆荚籽粒营养成分含量与点蜂缘蝽主要生物学参数的相关性，进而探讨点蜂缘蝽成虫有效迁入大豆田时间与大豆植株发育时期的关系，为进一步研究大豆田间点蜂缘蝽成灾规律，提高预测预报水平及制定有效防控策略提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试虫、寄主植物和仪器设备

1.1.1虫源:点蜂缘蝽虫源采自云南省嵩明县(24°56′2.54″N, 102°49′20.81″E, 海拔2 676 m)，在吉林农业大学经济作物有害生物防控实验室以大豆为寄主饲养扩繁建立实验种群，饲养条件为：温度24℃±1℃，相对湿度80%±5%，光周期16L∶8D。从实验种群中收集5龄若虫放入养虫笼(50 cm×50 cm×50 cm)内，以大豆植株和水发大豆籽粒饲养至成虫羽化，将新羽化的雌雄成虫配对转入自制养虫管(50 mL塑料离心管)中备用。

1.1.2寄主植物:寄主大豆品种为“吉农38”，播种于直径为28 cm、高18 cm的盆钵中，每盆播种3穴，每穴播种3粒种子，分期播种，正常水肥管理，不喷洒任何化学杀虫药剂，待花冠萎蔫长出豆荚时挂上标签，当豆荚生长到5 d时，即为5日龄豆荚，挂上标签写好日期，以此类推。取长势良好、无其他病虫为害的5, 15, 25, 35和45日龄大豆豆荚备用。

1.1.3仪器设备:智能人工气候箱(RXZ430E型，宁波江南仪器厂)，分光光度计(SP-756P型，上海光谱仪器有限公司)，电子天平(PTX-FA300型，福州华志科学仪器有限公司)，恒温水浴锅(W20M-2型，美国SHELLAB公司)、恒温烘箱(ZXFD-A5250型，郑州南北仪器设备有限公司)等。

养虫笼(自制)，用尼龙纱网将塑料材质框架(50 cm×50 cm×50 cm)组装在一起；养虫管(自制)，用昆虫针将塑料离心管(50 mL)管壁扎60个通气孔。

1.2 发育历期测定

分别选取供试品种植株上5, 15, 25, 35和45日龄豆荚，用湿润脱脂棉包裹豆荚基部进行保湿，再用回形针夹住豆荚保湿端悬于养虫管内，将新羽化的雌雄成虫配对转入，然后放入人工气候箱内(温度24±1℃，相对湿度80%±5%，光周期16L∶8D)进行离体鲜豆荚饲养点蜂缘蝽成虫，每个处理饲养1对成虫，10次重复。整个试验过程定时(视供试豆荚新鲜程度)更换豆荚，及时清理养虫管内虫体排泄物及蜕皮等杂物，保持养虫管内清洁，饲养至雌雄成虫死亡。每日定时(9:00 am)观察记录成虫存活及产卵情况，统计成虫产卵日期、产卵量以及雌雄成虫死亡时间等。

1.3 豆荚籽粒营养成分含量测定

将不同日龄的豆荚籽粒置于电子天平上称得鲜重，然后在55℃的恒温烘箱中脱水48 h至恒重，研磨大豆豆荚籽粒至粉末状备用。脂肪含量测定采用索氏提取方法，总糖含量测定采用蒽酮比色法(程媛等, 2016)，总蛋白含量测定采用BCA方法(许喆, 2019)，重复3次。

1.4 数据分析

采用IBM SPSS Statistics 21.0软件单因素方差分析Tukey法分析不同日龄豆荚饲养点蜂缘蝽雌雄成虫的寿命、产卵前期、产卵期、产卵量，以及不同日龄大豆荚籽粒总蛋白、脂肪和总糖等主要营养成分含量的差异显著性。逐日统计成虫产卵历期内单雌日产卵量及其累积产卵量，采用一元线性回归法拟合产卵动态模型。采用直线回归方法，对不同日龄大豆荚籽粒主要营养成分含量与饲养点蜂缘蝽成虫寿命、产卵前期、产卵期和单雌产卵量进行相关性分析。采用GraphPad Prism 8.0软件进行绘图。

2 结果

2.1 不同日龄豆荚对点蜂缘蝽成虫寿命的影响

随豆荚日龄的增加，点蜂缘蝽成虫的平均寿命呈先增后降趋势(表1)。以5日龄豆荚饲养的平均寿命最短，雌成虫寿命为9.60±0.75 d，雄成虫寿命为9.50±0.81 d；以35日龄豆荚饲养的平均寿命最长，雌成虫寿命为37.40±5.89 d，雄成虫寿命为56.90±9.47 d；以35日龄豆荚和45日龄豆荚饲养雌成虫的平均寿命显著长于其他日龄豆荚饲养的；以5, 15, 25, 35和45日龄豆荚饲养雌成虫和雄成虫的平均寿命之间均存在显著差异(F雌成虫寿命=4.033,P雌成虫寿命=0.007,df雌成虫寿命=4;F雄成虫寿命=12.402,P雄成虫寿命<0.001,df雄成虫寿命=4)。

表1 不同日龄大豆荚饲养的点蜂缘蝽成虫寿命Table 1 Adult longevity of Riptortus pedestris reared with different day-old soybean pods

2.2 不同日龄豆荚对点蜂缘蝽雌成虫生殖的影响

2.2.1对雌成虫产卵期的影响：随豆荚日龄的增加，点蜂缘蝽雌成虫的产卵前期呈先缩短后增加趋势(表2)。以5日龄豆荚饲养的雌成虫不能产卵；以15日龄豆荚饲养的雌成虫产卵前期最长，为29.00±9.29 d;以35日龄豆荚饲养的雌成虫产卵前期最短，为6.00±0.58 d。 以15, 25, 35和45日龄豆荚饲养的雌成虫产卵前期之间均存在显著差异(F=10.456,P<0.001,df=3)。而随大豆豆荚日龄的增加对雌成虫产卵历期的影响趋势与产卵前期相反，以35日龄豆荚饲养的雌成虫产卵期最长，为29.67±6.61 d;以1日龄豆荚饲养的雌成虫产卵期最短，为10.00±4.36 d。以15, 25, 35和45日龄豆荚饲养的雌成虫产卵期之间亦均存在显著差异(F=5.006,P=0.005,df=3)。

表2 不同日龄大豆荚饲养的点蜂缘蝽雌成虫产卵前期和产卵期Table 2 Pre-oviposition and oviposition periods of female adults of Riptortus pedestris rearedwith different day-old soybean pods

图1 不同日龄大豆荚饲养的点蜂缘蝽雌成虫产卵动态Fig. 1 Egg laying dynamics of female adults ofRiptortus pedestris reared with differentday-old soybean pods

图2 不同日龄大豆荚饲养的点蜂缘蝽雌成虫累积产卵率Fig. 2 Accumulative oviposition rate of female adults ofRiptortus pedestris reared with differentday-old soybean pods

2.2.3对雌成虫产卵量的影响：不同日龄豆荚饲养的点蜂缘蝽雌成虫，随豆荚日龄的增加，其产卵量亦呈先增后降的趋势(图3)，其中以35日龄豆荚饲养的雌成虫单雌产卵量最高(129.56±36.53粒)，以5日龄豆荚饲养的雌成虫不能产卵。以15, 25, 35和45日龄豆荚饲养的雌成虫单雌产卵量均存在显著差异(F=6.907,P=0.001,df=3)。

图3 不同日龄大豆荚饲养的点蜂缘蝽雌成虫的单雌产卵量Fig. 3 Number of eggs laid per female adult ofRiptortus pedestris reared with soybeanpods at different day-old图中数据为平均值±标准误；柱上不同小写字母表示差异显著(P<0.05, Tukey氏多重比较)。Data in the figure are presented as mean±SE. Different lowercase letters above bars indicate significant difference at the 0.05 level by Tukey’s multiple range test.

2.3 不同日龄豆荚籽粒主要营养成分的含量

除5日龄豆荚(由于籽粒太小，未检测)外，各日龄豆荚籽粒总蛋白、脂肪和总糖含量之间均存在显著差异(F总蛋白=120.108,P总蛋白<0.001,df总蛋白=3;F脂肪=25.488,P脂肪<0.001,df脂肪=3;F总糖=540.200,P总糖<0.001,df总糖=3)。随着豆荚日龄的增加，豆荚籽粒总蛋白含量呈逐渐增加的趋势；而豆荚籽粒脂肪和总糖含量则呈先增加后下降的趋势，其中，35日龄豆荚籽粒脂肪和总糖含量均显著高于其他日龄豆荚的(表3)。

表3 不同日龄大豆荚籽粒中的主要营养成分含量Table 3 Contents of main nutrients in seeds ofdifferent day-old soybean pods

2.4 豆荚籽粒营养成分含量与点蜂缘蝽成虫主要生命特征的相关性

点蜂缘蝽雌雄成虫寿命、雌成虫产卵期、雌成虫产卵前期、产卵量及日均产卵量与大豆荚籽粒的脂肪含量线性方程分别为:y雌成虫寿命=-2.628+0.584x,R2=0.876,P=0.0097;y雄成虫寿命=5.205+0.284x,R2=0.449,P=0.1079;y雌成虫产卵期=8.263+0.313x,R2=0.894,P=0.0274;y雌成虫产卵前期=19.35-0.276x,R2=0.945,P=0.0139;y雌成虫产卵量=12.05+0.053x,R2=0.890,P=0.0282;y雌成虫日均产卵量=13.08+0.057x,R2=0.890,P=0.0516(图4)。雌成虫寿命、雌成虫产卵期及产卵量与大豆荚籽粒的脂肪含量直线方程的斜率均大于0。可见，雌成虫寿命、雌成虫产卵期及产卵量与大豆荚籽粒的脂肪含量呈显著正相关，雄成虫寿命及雌成虫日均产卵量与大豆荚籽粒的脂肪含量呈正相关；雌成虫产卵前期与大豆荚籽粒的脂肪含量直线方程的斜率小于0，可见，产卵前期与大豆荚籽粒的脂肪含量呈显著负相关。

点蜂缘蝽雌雄成虫寿命、雌成虫产卵期、雌成虫产卵前期、产卵量及日均产卵量与大豆荚籽粒的总蛋白含量线性方程分别为：y雌成虫寿命=-7.099+1.444x,R2=0.908,P=0.0061;y雄成虫寿命=4.990+0.684x,R2=0.703,P=0.0380;y雌成虫产卵期=12.75+0.656x,R2=0.563,P=0.1250;y雌成虫产卵前期=36.29-0.601x,R2=0.644,P=0.0986;y雌成虫产卵量=20.29+0.0116x,R2=0.621,P=0.1060;y雌成虫日均产卵量=22.52+0.128x,R2=0.621,P=0.1215(图4)。由此可见，雌雄成虫寿命与大豆荚籽粒的脂肪含量呈显著正相关，雌成虫产卵期、产卵量及日均产卵量与大豆荚籽粒的总蛋白含量呈正相关；产卵前期与大豆荚籽粒的总蛋白含量呈负相关。

点蜂缘蝽雌雄成虫寿命、雌成虫产卵期、雌成虫产卵前期、产卵量及日均产卵量与大豆荚籽粒的总糖含量线性方程分别为：y雌成虫寿命=-0.376+0.066x,R2=0.911,P=0.0058;y雄成虫寿命=0.532+0.031x,R2=0.444,P=0.1096;y雌成虫产卵期=0.807+0.037x,R2=0.658,P=0.0943;y雌成虫产卵前期=2.124-0.033x,R2=0.743,P=0.0691;y雌成虫产卵量=1.155+0.008x,R2=0.998,P=0.0005;y雌成虫日均产卵量=1.291+0.009x,R2=0.998,P=0.0068(图4)。可见，雌成虫寿命、产卵量、日均产卵量与大豆荚籽粒的总糖含量呈显著正相关，雄成虫寿命和雌成虫产卵期与大豆荚籽粒的总糖含量呈正相关；产卵前期与大豆荚籽粒的总糖含量呈负相关。

3 讨论与结论

在长期的协同进化过程中，昆虫与寄主植物之间形成了形式多样、相互联系和相互适应的关系。寄主植物的营养物质种类和含量在昆虫的生长繁殖中起到重要作用，特别对昆虫种群繁殖能力有重要的调节作用(Aqueel and Leather, 2011)。同种寄主植物的不同生长发育阶段营养物质的含量有所不同，由于寄主植物中营养物质发生变化，所以昆虫在取食不同生长发育阶段寄主植物的营养物质后，其生理代谢系统也会随之变化，最终会影响昆虫自身的生长发育或繁殖能力(钦俊德和王琛柱, 2001; 姚苗苗等, 2016; 张同强, 2019)。本研究发现，随着点蜂缘蝽成虫取食豆荚日龄的增加，其平均寿命、产卵期、单雌产卵量呈先增加然后下降的趋势，而产卵前期的变化取食则相反(表1和2)，这与禾谷缢管蚜Rhopalosiphumpadi更趋向取食处于拔节期和抽穗期的谷类植物，而且在这两个生育期的谷物上繁殖速率高于在分蘖期上的结果(Aqueel and Leather, 2011)相类似。

寄主植物所含的糖类、游离氨基酸等营养成分及一些次生物质的含量会因寄主植物的种类、同类植物的不同部位和不同生育期而发生变化(Piyasaengthongetal., 2016; Liao and Chen, 2017)。随大豆荚日龄延续，籽粒脂肪、总糖含量呈逐渐至稳定的趋势，总蛋白含量呈逐渐增加的趋势(表3)。点蜂缘蝽对大豆荚的为害表现为，口针穿过荚皮刺吸籽粒组织，当刺吸豆荚发育前期幼嫩籽粒时可导致其败育或发育异常，造成落荚或瘪荚，进而破坏大豆植株“源-库”关系而发生“症青”现象(Baeetal., 2014; Lietal., 2021)。随着大豆荚发育时间的延续，籽粒的营养积累量逐渐增大，其同等危害程度造成对产量的损失呈现先增加后减少的趋势(李文敬等, 2020; Lietal., 2021)。即在R6(豆荚籽粒已积累完成大部分营养物质)以后，其为害损失逐渐减轻。不同日龄大豆荚籽粒的脂肪、总蛋白和总糖含量存在显著差异(表3)，点蜂缘蝽成虫寿命和生殖力与其取食不同日龄大豆荚籽粒的脂肪和总蛋白含量呈显著正相关，而与总糖含量相关不显著(图4)。以15日龄、25日龄大豆荚饲喂的点蜂缘蝽雌成虫产卵前期显著延长且产卵量显著低于以35日龄、45日龄豆荚饲喂的，而取食35日龄豆荚单雌产卵量最高(表2)。糖类是点蜂缘蝽成虫的主要呼吸代谢消耗物质，豆荚的蛋白质和脂肪是影响寿命和生殖的主要营养源(陈菊红等, 2018; 田鑫月等, 2021)。点蜂缘蝽可以通过刺吸大豆荚、叶、茎、花等器官加以补充(田鑫月等, 2021)。Jauset等(1998)的研究表明，寄主植物含氮(蛋白质)量还是影响植食性昆虫寄主选择的主要因子。温室白粉虱Trialeurodesvaporariorum取食位点的调整与植物叶片幼嫩程度有关，嫩叶由于比老叶具更高的氮含量，而更利于其取食产卵。 Fei等(2017)研究表明大菜粉蝶Pierisbrassicae在营养生长期的野芥上生长发育最好，蛹重增加最快。本研究结果表明，随点蜂缘蝽成虫取食豆荚日龄的增加，其平均寿命、产卵期、单雌产卵量呈先增加然后下降的趋势，而产卵前期则相反，与大豆豆荚籽粒的总蛋白、脂肪等营养成分积累进度显著相关。明确寄主植物大豆主要被害器官豆荚不同生长发育阶段对点蜂缘蝽生殖能力影响，有助于进一步深入研究大豆田间点蜂缘蝽发生危害规律及精准预测预报。