甘蔗二点螟室内人工继代饲养方法研究

魏吉利,潘雪红,商显坤,黄诚华,李傲梅,马永林

(1. 广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所/广西甘蔗遗传改良重点实验室/农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室,南宁 530007;2. 广西壮族自治区农业科学院植物保护研究所/广西作物病虫害生物学重点实验室,南宁 530007)

甘蔗二点螟ChiloinfuscatellusSnellen又名粟灰螟,属鳞翅目螟蛾科,是一种重要甘蔗蛀茎类害虫,广泛分布于各植蔗国。1890年Snellen首次从印尼爪哇蔗地发现此虫并命名,目前在当地仍有分布(Wijayantietal.,2021)。除此之外,印度、巴基斯坦、缅甸、菲律宾等国甘蔗地均有甘蔗二点螟发生(任大方,1979;蓝艳华,2016)。在我国,二点螟是危害较重的一种蔗螟,在甘蔗各种植区域均有分布(熊国如等,2010;田先娇,2015),1年发生代数与当地气温有很大关系,一般由北到南代数递增,在广西桂北每年可发生4～5个重叠世代(安玉兴和管楚雄,2010;黄诚华和王伯辉,2014),在广西桂南及广东粤西每年发生5～6代(李奇伟,2000;中国农业科学院植物保护研究所和中国植物保护学会,2015)。甘蔗二点螟除危害甘蔗外,还危害粟、糜、高梁、玉米等作物,以幼虫危害甘蔗,苗期形成枯心苗,造成甘蔗缺苗断垄,生长期造成螟害节,影响甘蔗产量,因此二点螟成为甘蔗螟虫防治的主要对象之一(黄诚华和王伯辉,2014)。甘蔗螟虫在甘蔗苗期可造成10%～20%枯心率,严重的高达60%以上;生长中后期螟虫钻蛀危害蔗茎,破坏蔗茎组织,妨碍甘蔗生长,降低产量,可使糖分降低0.93%～3.50%;还会在蛀口部位诱发甘蔗赤腐病,引起更严重的损失(杨友军,2003;黄应昆和李文风,2006;覃振强等,2012;陈立君等,2014)。

为了有效控制甘蔗二点螟的危害,国内外学者对其进行了大量研究。在国外,Punithavalli和Jebamalaimary(2019)研究了蛋白酶抑制剂对二点螟发育特性的抑制活性;Ram和Singh(2021)研究表明氯虫苯甲酰胺对甘蔗二点螟具有较好的防治效果。Khanzada等人(2021)研究了不同甘蔗品种的形态特性对甘蔗二点螟及其寄生蜂种群的影响。在我国,多位学者开展了我国不同省区甘蔗二点螟的发生规律(黄盈,1980;陈社保,1981;胡启灵,1986)、繁殖行为(王艳路,2016)、触角感受器的显微结构(王锦达等,2018)以及测报技术等方面的研究(龙年凤等,1992)。在甘蔗二点螟饲养上,Bhavani(2013)报道了用人工配方饲料饲养甘蔗二点螟,并研究其生物学特性;黄桂凤(1977)报道了以甘蔗苗作为饲料饲养甘蔗二点螟,但未对其存活率等进行描述;李德伟(2018)等用茭白和甜玉米对比饲养甘蔗二点螟,虽然茭白饲养优于玉米,但与取食甜玉米的平均存活率差异不显著,且是否能作为继代饲养以及具体饲养方法等均未说明。目前尚未见其他寄主植物对甘蔗二点螟生长发育影响的研究报道。

针对甘蔗二点螟防治药剂筛选和农药毒理学研究中缺少足够标准化试虫的问题和开展对甘蔗二点螟生物学、生态学等学科深入研究的需要,本研究在室内用新鲜玉米棒继代饲养甘蔗二点螟至12代,在第1,4,7,10代评价其饲养效果,并在第5代用甘蔗苗+甘蔗茎段、玉米棒+甘蔗茎切片做了对比试验,研究其各生长发育指标及生命参数的差异,寻找适合甘蔗二点螟室内继代饲养的方法,旨在解决甘蔗二点螟在室内较难继代饲养的问题,为今后能够在室内规模化且长期饲养奠定基础。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

甘蔗二点螟采自广西崇左蔗区(107.47°E,22.39°N),在甘蔗苗期,甘蔗二点螟成虫产卵盛期,选择卵块较多的蔗地进行采集。将带有卵块的甘蔗叶片用剪刀剪下,装于保鲜袋中带回实验室。带回后将带有卵块的叶片剪成长约8 cm的叶段,叶片两端用脱脂棉加水保湿,放入养虫盒中,待卵块变黑头时,加入玉米棒供初孵幼虫取食。

1.2 饲料及饲养条件

选用成熟后采收的新鲜且没有喷洒过农药的、无病虫侵害的甜玉米棒饲养甘蔗二点螟幼虫。饲养温度为25～28℃,相对湿度为75%～85%,光周期14 L∶10 D,温度由空调及加热器控制,湿度由加湿器控制。饲养室内每天上午和下午开排气扇0.5 h排气,用温湿度记录仪记录温湿度变化。定期种植甘蔗苗供成虫产卵。甘蔗饲养选用新台糖22号,饲养条件同上。

1.3 饲养方法

1.3.1玉米棒饲养

1.3.1.1 继代饲养方法

将黑头的甘蔗二点螟卵块置入盛有玉米棒(长度约4～6 cm)的养虫盒中,每盒可放入4～5块卵,盖上具有细纱网的透气盒盖,置于养虫架上;甘蔗二点螟幼虫孵化后即可自行取食玉米棒。待玉米棒被幼虫取食殆尽,幼虫便自行爬出,此时更换养虫盒并加入新鲜玉米棒(长度约4～6 cm),每个养虫盒放入30头左右的幼虫,在同样温湿度条件下继续饲养,饲养至幼虫再次自行爬出,便再次更换新鲜玉米棒(长度约3～5 cm),幼虫取食至末龄并进入化蛹阶段。

幼虫化蛹后,将蛹从养虫盒中取出,并将蛹放入铺有4层纱布的无盖培养皿中,用湿棉球保湿,每个培养皿放入约30头蛹,并将蛹放入成虫羽化室的养虫笼内,每天加水保湿。每个笼内放入4个有蛹培养皿,并在笼内放入甘蔗苗叶片,将叶片插入装满水的玻璃瓶中,待成虫羽化后在笼内自由交配,产卵于叶片上,成虫羽化后在养虫笼内放入有10%蜂蜜水的湿棉球,供成虫补充营养。

每天将养虫笼内甘蔗叶片上的卵块带叶剪下,叶片一端用湿脱脂棉花保湿,并将保湿的一端放入装有适量清水的培养皿中保湿,待卵块变黑后,将卵块拿出并依次浸入70%乙醇2 min、0.1%升汞溶液4 min、70%乙醇4 min进行消毒,消毒后用滤纸吸干卵块表面的溶液,并将卵块放入装有新鲜玉米棒的养虫盒中,盖上盒盖,放于养虫架上待其孵化。

幼虫孵化后,重复上述步骤,循环操作继代饲养至12代。

1.3.1.2 饲养效果评价

继代饲养过程中,在饲养的第1、4、7、10代进行抽样检查,观察各生命参数,记录各代发育指标数据,并计算其孵化率、幼虫存活率、羽化率及单雌产卵量。孵化率为孵化幼虫数与总卵粒数相比的百分数,将带有卵块的甘蔗叶片剪下,借助体视显微镜记录每块卵的卵粒数,共记录30块卵,之后将叶片一端用湿脱脂棉保湿放入培养皿中,再将皿放入养虫盒中,幼虫孵化后记录孵化幼虫数;幼虫存活率为幼虫存活数与总幼虫数相比的百分数,将初孵化幼虫接入有玉米棒的养虫盒中,每盒20头幼虫,4次重复,饲养至末龄,记录活虫数;将收集的蛹放入铺有4层纱布的培养皿中,每皿20头蛹,4次重复,皿内放入湿脱脂棉保湿,再将皿放入养虫盒内,每天观察羽化情况并记录羽化数;单雌产卵量为平均每头雌蛾所产的总卵粒数,将雌蛾和雄蛾各10头放入养虫笼中,共设4笼,笼内放入甘蔗苗,使成虫自由交配产卵于甘蔗叶片上,每天查看叶片上的卵块并收集,记录卵粒数。

1.3.2甘蔗苗+甘蔗茎段、玉米棒+甘蔗茎切片与玉米棒饲养对比试验

用甘蔗苗+甘蔗茎段、玉米棒+甘蔗茎切片与室内用玉米棒饲养至第5代的幼虫进行对比试验,观察甘蔗二点螟的各生长发育指标及生命表参数的差异。

甘蔗苗+甘蔗茎段饲养:将甘蔗二点螟初孵幼虫接入有甘蔗苗的养虫盒内饲养,甘蔗苗需事先剪好,将甘蔗苗上部叶子剪掉,留下10 cm长的段,剪口用湿棉花保温,放入养虫盒中,每盒放5根苗,每盒接入30头初孵幼虫,4次重复,湿棉花处每天加水保湿,5 d更换一次新鲜甘蔗苗,至幼虫3龄后改用甘蔗茎段饲养,将甘蔗茎砍成15 cm长的段,并纵剖开两半,一半的中间挖一个槽,槽刚好可以放1头幼虫,幼虫放好后,将甘蔗两半合起来用皮筋绑好,并将一端插入湿沙中保湿,4 d更换一次新鲜甘蔗段,饲养至化蛹,记录幼虫存活数及幼虫发育历期。化蛹后,将蛹放于有湿滤纸和湿棉花的无盖培养皿内,并将皿放入养虫盒内,待羽化后每天记录羽化数及羽化时间,并将羽化后的成虫雌雄配对(1∶1)放入产卵瓶内,每瓶1对成虫,每天记录成虫产卵数及死亡时间。

玉米棒+甘蔗茎切片饲养:将甘蔗二点螟初孵幼虫接入有新鲜玉米棒的养虫盒内,每盒接入30头初孵幼虫,4次重复,饲养至3龄后,将甘蔗茎砍成5～8 cm长的段,并将段纵剖成约3 mm厚的片,将甘蔗茎切片放入养虫盒中,每盒放4～8片,将3龄幼虫放入有甘蔗切片的盒内饲养,每3 d更换一次新鲜甘蔗茎切片,饲养至化蛹,记录幼虫存活数及幼虫发育历期。蛹及成虫饲养观察同甘蔗苗+甘蔗茎饲养。

玉米棒饲养:将甘蔗二点螟初孵幼虫接入有新鲜玉米棒的养虫盒内,每盒接入30头初孵幼虫,4次重复,幼虫饲养同1.3.1的玉米棒饲养,蛹及成虫饲养观察同甘蔗苗+甘蔗茎饲养。

1.4 数据统计方法

试验数据采用DPS 14.5软件进行统计分析,用Duncan氏新复极差法进行差异显著性检验。

按照Birch(1948)和张孝羲(1997)的方法构建甘蔗苗+甘蔗茎、玉米棒+甘蔗茎切片及玉米棒饲养二点螟实验种群生命表,各参数计算公式如下:

R0=∑lxmx;rm=(lnR0)/T;

T=∑xlxmx/∑lxmx;λ=erm

其中净R0为净增殖率;rm为内禀增长率;T为种群平均世代历期;λ为周限增长率。x为特征年龄,lx为特征年龄存活率,mx为单雌逐日产雌数。

2 结果与分析

2.1 在室内用玉米棒继代饲养甘蔗二点螟

室内继代饲养甘蔗二点螟(见图1),用玉米棒饲养甘蔗二点螟幼虫每代最多更换3次新鲜玉米棒,操作简单,工作量少,1年可饲养6～7代,与蔗田自然条件下的每年4～5代(安玉兴和管楚雄,2010;黄诚华和王伯辉,2014)或5～6代(李奇伟,2000;中国农业科学院植物保护研究所和中国植物保护学会,2015)相比,增加了1～3代,且没有明显的越冬滞育现象,可连续饲养12代。玉米棒在市场购买方便,成本较低,因此,用玉米棒饲养甘蔗二点螟可以在短期内获得大量发育良好的试虫。

图1 二点螟室内人工继代饲养

2.2 继代饲养效果的评价

在第1、4、7、10代分别测定各虫态主要生命参数(见表1),孵化率均在85%以上;羽化率除第10代为81.00%稍低外,其余各代也在85%以上;幼虫存活率各代均在40.00%～60.00%之间,最高在第4代为55.00%;单雌产卵量各代均在25～50粒之间,在第4代最高为49.51粒。从差异显著性来看,孵化率在第1代、第4代和第10代差异不显著;幼虫存活率在第4代、第7代和第10代差异不显著;羽化率和单雌产卵量在第 4代和第7代差异不显著,在第1代和第10代差异显著。各生命参数P值均小于0.05,单雌产卵量的P值最小为0.0001,且F值最大为20.090;其次为羽化率,其P值为0.0003,F值为14.238。虽然各代的生命参数稍有差异,但饲养至第10代时其各发育指标良好,因此采用此方法能够满足甘蔗二点螟室内继代饲养的要求,可以在短期内获得大量生长发育良好的试虫。

表1 甘蔗二点螟室内人工饲养世代生命参数

2.3 甘蔗苗+甘蔗茎段、玉米棒+甘蔗茎切片及玉米棒饲养下的各发育指标观察

从对比结果(表2)来看,玉米棒饲养除羽化率低于用甘蔗苗+甘蔗茎段、玉米棒+甘蔗茎切片饲养外,孵化率、幼虫存活率及单雌产卵量均高于用甘蔗+甘蔗茎段、玉米棒+甘蔗茎切片饲养,且与玉米+甘蔗茎切片饲养差异显著;玉米棒+甘蔗茎切片饲养的孵化率、幼虫存活率及单雌产卵量都较低,3龄后用甘蔗茎切片饲养,更换新鲜甘蔗茎切片次数较多,人为影响严重,不利于幼虫发育;用甘蔗苗+甘蔗茎段饲养其羽化率为97.47%,蛹重为0.0638 g相对较高,且蛹重显著高于玉米棒和玉米棒+甘蔗茎切片,但幼虫存活率仍显著低于玉米棒,且幼虫历期最高为34.66 d,用此饲料饲养幼虫基本属于单头饲养,需要的甘蔗较多,所需的成本及人工量大,因此,在室内继代饲养比较费工费时。用玉米棒饲养的幼虫历期比甘蔗低为28.69 d,且饲养过程简单,成本较低,更适合用玉米棒继代饲养甘蔗二点螟。

表2 二点螟第5代在不同饲料饲养下的发育指标

2.4 甘蔗苗+甘蔗茎段、玉米棒+甘蔗茎切片及玉米棒饲养下的生命参数

甘蔗苗+甘蔗茎段、玉米棒+甘蔗茎切片及玉米棒饲养甘蔗二点螟的实验种群生命参数表见表3。二点螟用玉米棒饲养,其种群净增殖率R0(26.1700)、内禀增长率rm(0.0842)及周限增长率λ(1.0878)均高于甘蔗苗+甘蔗茎段、玉米棒+甘蔗茎切片。玉米棒+甘蔗茎切片的种群净增殖力R0(1.9807)、内禀增长率rm(0.0548)及周限增长率λ(1.0160)最低。从平均世代历期来看,玉米棒(38.7847)比甘蔗苗+甘蔗茎段(45.3066)、玉米棒+甘蔗茎切片(43.1379)饲养的平均世代历期短,因此相比之下增加了世代数。3种饲料的周限增长率均大于1,说明其下一代种群数量呈增长趋势,都可以继代饲养。从净增殖率来看,玉米棒饲养的每一个雌虫经历 1个世代可生产26.1700个雌后代,而玉米棒+甘蔗茎切片仅生产1.9807个雌后代,相比之下,玉米棒+甘蔗茎切片增殖率太低,因此不建议继代饲养。

表3 不同饲料饲养下的二点螟生命参数

3 结论与讨论

本研究用玉米棒饲养甘蔗二点螟幼虫,并通过试验用玉米棒与甘蔗苗+甘蔗茎段、玉米棒+甘蔗茎切片饲养二点螟幼虫进行对比。结果表明,用玉米棒饲养的主要发育指标及生命表参数均优于甘蔗苗+甘蔗茎段、玉米棒+甘蔗茎切片饲养。用玉米棒饲养甘蔗二点螟幼虫存活率高,世代历期短,增加了世代数;玉米棒购买方便,饲养步骤操作简单,适合在室内继代饲养,可以在短期内获得大量生长发育良好的试虫,可以为防治药剂筛选、农药毒理学、生物学、生态学等领域开展深入研究提供大量的虫源。用甘蔗苗+甘蔗茎段饲养,虽然仅次于玉米棒,但所需甘蔗量较大,人工量大,不适合继代饲养。用玉米棒+甘蔗茎切片饲养的幼虫死亡较多,虽然也可以继代饲养,但繁殖率低,且饲养更换甘蔗切片次数较多,工作量大,因此也不适合继代饲养。

昆虫饲料包括天然饲料、人工饲料以及天然+人工合成饲料,饲料的选择取决于昆虫本身的取食习性,用天然饲料饲养是比较简便的方法,且容易被昆虫接受,饲养的昆虫活力高(汪世泽,1993)。甘蔗二点螟不仅危害甘蔗,还危害粟、糜、高梁、玉米等作物(黄诚华和王伯辉,2014),因此,甘蔗二点螟可以选择适合在室内饲养的天然饲料进行饲养,也可用天然+人工合成饲料。李德伟(2018)等用茭白和甜玉米分别饲养甘蔗二点螟幼虫,结果表明取食茭白的幼虫存活率、蛹重略高于玉米,且幼虫历期较短,用茭白较甜玉米更适合其个体的生长发育,虽然如此,但其幼虫存活率也仅为49.30%,与取食甜玉米的平均存活率差异不显著。在室内饲养时,幼虫存活率达75%以上为佳(汪世泽,1993);黄桂凤(1977)以甘蔗苗作为饲料进行了饲养,但未阐明饲养效果。本研究用甘蔗苗、甘蔗茎段和切片做了对比试验,由于甘蔗苗剪下后容易枯,甘蔗茎段和切片容易发酵和发霉,在试验过程中影响幼虫的成活率,反复更换饲料容易使虫受伤,且费工费时,因此不适合在室内继代饲养。Bhavani(2013)参考前人以豆类为主要成分研制的配方饲料饲养甘蔗二点螟,成虫单雌产卵量为376.67粒,显著高于本试验中单雌产卵量(25～50粒)。其主要原因可能是本试验雌雄成虫配对后放入养虫笼内交配产卵,在计算产卵量时,只计算了叶片上的卵块,笼内壁上的卵块未计算在内;在产卵瓶中配对产卵时,由于产卵瓶空间太小,可能影响了成虫的交配产卵,因此产卵量均较低;另外的原因可能是营养成分的不同,配方饲料的营养成分比较全面,完全能够满足甘蔗二点螟对营养的需求,而天然饲料的营养比较单一,影响其生长发育。因此,今后还需要进一步对甘蔗二点螟的饲料营养成分进行研究,可参考Bhavani(2013)报道的饲料配方成分,从天然饲料和人工配方饲料结合入手进行深入研究,以期达到甘蔗二点螟的各项发育指标接近甚至超过其在自然。

在甘蔗二点螟幼虫饲养过程中,生存条件下的各项指标一定要注意控制好室内的温湿度。低龄幼虫取食速度慢,玉米棒容易干,可将湿度相对调高,并用透气孔小的养虫盒盖;3龄后的幼虫取食速度快,玉米棒未及时更换会发霉严重,因此要将湿度相对调低,用透气孔大一点的养虫盒盖,以保证幼虫能顺利地取食。另外,饲养室应每天保持清洁,定期将虫移出室外,对室内进行紫外灯照射,饲养工具在使用前应进行消毒,饲养人员在幼虫更换养虫盒时要用细毛笔刷轻轻地将虫转移,避免使幼虫受伤,同时要及时更换或清理毛笔刷上的霉菌,也要勤洗手勤换手套,避免玉米上的霉菌传染给幼虫。甘蔗二点螟虽然可以在室内用玉米棒继代饲养至12代,但根据室内饲养观察,12代后有退化的现象,其幼虫存活率及成虫产卵率等发育指标均较低,原因可能是长期取食玉米营养需求欠缺,或饲养代数较多近亲繁殖现象明显而引起退化,因此需要寻找解决的办法,可从田间采集甘蔗二点螟,与室内混养来减轻退化现象。另外,在营养需求上,还需要从营养成分上深入探索,以保证饲料成分能够完全满足甘蔗二点螟的生长发育。