检疫性有害生物十一星根萤叶甲研究进展

严 飞,袁雄峰,邓 真,林 毅,宋东晓,张悦琳,林哲炜,陈智明

(1.宁德海关,福建 宁德 352100;2.防城海关综合技术服务中心,广西 防城港 538001;3.榕城海关综合技术服务中心,福建 福州 350015;4.宁德市食品药品检验检测中心,福建 宁德 352100)

十一星根萤叶甲Diabroticaundecimpunctata是美洲地区的重要害虫[1],寄主范围广、危害大、入侵风险高,主要危害禾本科、葫芦科、豆科等多种经济作物,幼虫取食根茎,成虫取食叶片、种子、花等[2-4],还是某些植物病毒和细菌的传播介体[2,3],对农业生产造成巨大危害[5]。佛山口岸曾截获过该虫[6],但目前我国尚无该虫的发生报道,国内相关的介绍也较少,本文搜集整理了相关资料,以期为该虫的检疫和防治提供参考。

1 分类地位与地理分布

十一星根萤叶甲学名为Diabroticaundecimpunctata,拉丁异名为Diabroticasoror,其他中文名有黄瓜点叶甲、黄瓜十一星叶甲[7],隶属于鞘翅目Coleoptera叶甲科Chrysomelidae、萤叶甲亚科Galerucinae、根萤叶甲属Diabrotica[4];该种有4个亚种[2,3](表1),其中报道较多的亚种是D.u.undecimpunctata和D.u.howardi。

D.u.undecimpunctata分布于美国(科罗拉多州、爱达荷州、俄勒冈州、犹他州、华盛顿州、亚利桑那州、加利福尼亚州)、关岛以及墨西哥[2];D.u.howardi广泛分布于美国和加拿大,也分布于墨西哥、萨尔瓦多、危地马拉、尼加拉瓜、关岛[3];D.u.duodecimnotata分布于墨西哥等[8];D.u.tenella分布于美国亚利桑那州、墨西哥北部等[9]。

2 生物学特性

2.1 形态特征

十一星根萤叶甲亚种间的卵、幼虫和成虫形态相似。

卵:椭圆形,橙黄色,直径约0.6 mm,其表面覆盖有微小的六角形凹陷[2]。

幼虫:3龄幼虫体长8～13 mm,白色至黄色,头部呈褐色,第9腹节有一棕色背板[2]。

蛹:白色,长6 mm[2]。

成虫:D.u.undecimpunctata成虫体长4.8～6.9 mm,体宽2.4～3.9 mm[2];头部基本黑色;触角丝状,双色或三色,1～3节黄色(上侧深色),4～11节黑色;前胸背板近方形,黄色或硫黄色;鞘翅绿色,黄色或棕红色,具12个圆形黑斑;腹部黑色,足黑色。D.u.howardi成虫体长5.2～7.5 mm,体宽2.8～3.9 mm[3];头部基本黑色;触角丝状,双色或三色,1～3节硫黄色,4～11节黑色;前胸背板近方形,黄色或硫黄色;鞘翅绿色,黄色或棕红色,具12个圆形黑斑;腹部黄色;足跗节黑色,胫节和股节双色(黄色,1/2到2/3为黑色或棕色)。

十一星根萤叶甲4个亚种成虫的区别主要有3个方面(图1)[3,11]。鞘翅斑点方面:D.u.howardi比D.u.undecimpunctata小,但比D.u.duodecimpunctata和D.u.tenella大;体色方面:D.u.undecimpunctata足完全黑色,D.u.howardi足双色,D.u.duodecimnotata腹部中部黑色;体型方面:D.u.howardi比D.u.tenella粗壮。

2.2 寄主植物

十一星根萤叶甲成虫主要取食葫芦科、禾本科、茄科、豆科等植物的叶、花、果实、种子。其中,D.u.undecimpunctata成虫可危害30多个科的植物[2];D.u.howardi成虫可危害40多个科的植物[3],雌虫在寄主植物根部产卵,幼虫取食寄主根茎。十一星根萤叶甲成虫具有较强的飞行能力,在夏季很容易地从一地飞至另一地,还可以随高空气流进行长距离飞行。卵、幼虫和蛹可以附着在寄主植物根部或土壤进行远距离传播[2,3]。

2.3 危害情况

受D.u.howardi危害的玉米植株,通常在植株20～50 cm高时根部会被幼虫取食,表现为植株生长不良、变黄等,幼虫取食根部并钻入茎部,在茎内钻蛀会导致芽穗枯萎和死亡,使玉米株高降低75%[3,12]。成虫为害南瓜,在叶子上留下取食孔,在茎和幼果上留下疤痕[3]。D.u.howardi与玉米根萤叶甲D.virgiferavirgifera、巴氏根萤叶甲D.barberi混合为害,对美国玉米种植者每年在成本和产量方面造成10亿美元的损失[5]。D.u.undimpuncata、D.u.howardi和带斑黄瓜叶甲D.balteata等根萤叶甲害虫危害葫芦科和豆科作物,每年可造成1亿美元的损失[5];此外,D.u.undecimpunctata是南瓜花叶病毒Squashmosaicvirus(SqMV)的传播介体[2],SqMV主要危害黄瓜、甜瓜、西葫芦、哈密瓜等葫芦科植物,危害严重时影响寄主植物品质及产量[13]。D.u.howardi是嗜管欧文氏菌Erwiniatracheiphila的传播介体[3],该菌可引起黄瓜细菌性萎蔫病,可造成大棚黄瓜植株死亡率为30%以上[14]。

十一星根萤叶甲被包括我国在内的多个国家和区域组织列为进境检疫性有害生物,根萤叶甲属Diabrotica昆虫被我国列为检疫性有害生物[15];D.u.howardi和D.u.undecimpunctata被新西兰列为检疫性有害生物[16];D.u.undecimpunctata被韩国列为检疫性有害生物[17];D.u.howardi和D.u.undecimpunctata被欧盟列为境内未分布的检疫性有害生物[18];D.undecimpunctata被欧亚经济联盟列为境内未分布的检疫性有害生物[19,20]。

2.4 生活习性

D.u.undecimpunctata成虫常年生活在美国西部的越冬地区,该亚种不会经历真正的滞育期。在冬季,成虫躲在树木、灌木丛等处落叶堆中越冬。当温度上升到15.6℃以上时,成虫变得活跃,在耕地和非耕地之间迁徙。在田间,雌虫在寄主植物根部的土壤产卵。卵孵化后,幼虫便取食寄主植物根部。在加利福尼亚州一年大约发生三代,但在美国西北太平洋地区只发生一代[2]。

D.u.howardi成虫在北美南部地区越冬,尤其是在靠近农作物的农田附近越冬。越冬成虫处在滞育期,通常在2月打破滞育。成虫春天迁移到新出现的作物中,在靠近寄主植物根部的土壤产卵,尤其是玉米。由于D.u.howardi一年发生多代,其后代每年都会重新入侵美国玉米产区[3]。

2.5 分子检测鉴定

根萤叶甲属近似种、亚种成虫和幼虫在形态上较难区分识别,分子检测技术为鉴定提供了可行的工具。Clark等使用基于COI基因的PCR-RFLP检测技术,可以将包括十一星根萤叶甲、南美叶甲D.speciosa、玉米根萤叶甲等在内的根萤叶甲属12种(含亚种)成虫、7种(含亚种)幼虫进行鉴定识别,并以此构建了二分式检索表[5]。该方法可以鉴定区分D.u.howardi、D.u.undecimpunctata的成虫和幼虫,但不能鉴定区分个别近似种和亚种。雍容婧等使用基于mtDNA COI基因的实时荧光PCR检测技术,可以鉴定区分十一星根萤叶甲、玉米根萤叶甲、巴氏根萤叶甲3种成虫,该方法较为高效、快速、准确,但缺少对亚种和幼虫检测鉴定研究[4]。目前,针对十一星根萤叶甲开展了COI、12S rRNA、16S rRNA、28S rRNA、ITS2测序研究,为分子检测鉴定提供了基础(表2)。

表2 十一星根萤叶甲D. undecimpunctata基因片段 GenBank序列号

3 防治方法

除了轮作以及用杀虫剂防治幼虫等常用方法外[22,23],诱集防治、生物防治、转基因作物防治等措施也备受关注。

3.1 诱集防治

从D.u.howardi雌虫分离并鉴定出一种性信息素,据此合成的化合物10-甲基-2-十三烷酮对D.u.howardi、D.u.undecimpunctata、D.u.duodecimnotata的雄虫具有吸引力[8]。研究表明,以藜芦醚、吲哚和苯乙醛为主要成分的引诱剂对D.u.howardi具有较好的诱杀作用[24]。

3.2 生物防治

十一星根萤叶甲的捕食性天敌中,狼蛛、步甲等可以捕食其成虫,捕食螨、蚂蚁等可以捕食其幼虫[25]。病原菌和线虫天敌有绿僵菌Metarhiziumanisopliae、白僵菌Beauveriabassiana[26]、活性紫色细菌Chromobacteriumsubtsugae[27]、斯氏线虫科(Steinernematidae)和异小杆线虫科(Heterorhabditidae)中的致病性线虫[28];寄生昆虫天敌有寄蝇科(Tachinidae)Celatoria属,其中C.compressa分布于墨西哥,可寄生D.u.duodecimnotata;C.diabroticae和C.setosa分布于美国,均可寄生D.u.undecimpunctata和D.u.howardi[28]。

3.3 转基因作物防治

2003年美国和加拿大开始使用转Bt基因玉米防治玉米根萤叶甲等根蛆类地下害虫,但已报道部分玉米根萤叶甲种群对转Bt基因玉米Cry3Bb1、Cry34/35Ab1产生了抗性[29]。目前,从摩氏假单胞菌Pseudomonasmosselii分离物中发现了一种新型杀虫蛋白PIP-47Aa,可以对D.u.howardi、玉米根萤叶甲、巴氏根萤叶甲、南美叶甲有杀虫效果,表达PIP-47Aa的转基因玉米植株对玉米根萤叶甲危害根部表现出显著的保护作用[30]。从D.u.howardi幼虫中肠提取物中的主要蛋白酶被鉴定为半胱氨酸蛋白酶,使用马铃薯半胱氨酸蛋白酶抑制剂-10’(PCPI-10’)能导致D.u.howardi幼虫死亡和生长抑制,将来可用于表达PCPI-10’的转基因玉米来防治根萤叶甲害虫[23]。RNA干扰(RNAi)被认为是一种重要的有害生物防控技术。研究表明,vATPase-A和Snf7双链RNA(dsRNAs)对D.u.howardi具有一定的控制作用[31];美国环境保护局2017年已登记表达Bt毒素聚合的双链RNA的玉米品种,可用来防治玉米根虫[31]。

4 展望

十一星根萤叶甲成虫和幼虫均可为害,又是植物病毒和细菌的传播介体,寄主范围广、危害大、入侵趋势和分布进一步扩散,目前我国尚无该虫的发生报道,但作为农产品进口大国,该虫的传入风险不容忽视,要加强口岸检疫防范其传入。因此,需要关注该虫分布、危害等情况,加强其形态学、生物学等基础信息收集;需要确定各亚种的中文名,以便开展研究工作;需要制定该虫检疫鉴定方法,如形态学方法和分子检测鉴定方法;需要加强绿色防控技术研究,如研发生防制剂等。