7个大蒜品种对葱蝇的抗性及与大蒜素含量的相关性分析

关键词： 大蒜品种； 葱蝇； 抗虫性； 大蒜素； 相关性分析

中图法分类号： S633.4 文献标识码： A 文章编号： 1000-2324（2024）01-0031-07

大蒜（Allium sativum L.）是我国重要的特色蔬菜，在世界范围内种植广泛，中国是世界上大蒜的最大生产国[1-2]。研究表明大蒜及大蒜制品具有抗菌、抗病毒、防衰老、防癌、抗氧化等作用[3-4]，使得大蒜制品被广泛应用于食品、药品、保健品及动物饲料等领域[3，5-6]。因此，大蒜产业在地区农业经济发展中扮演重要的角色，其种植面积也逐渐增加，部分以大蒜为特色种植区域种植面积超过数万亩，例如山东金乡和苍山、河南新乡、中牟和杞县等地[7-8]。大蒜种质资源丰富，仅中国保存的大蒜种质资源就有370 多份，其中主要的栽培品种有十几种[9-10]，丰富的大蒜种质资源为大蒜品种的选育提供了宝贵的资源。

大蒜种植过程中面临多种病虫害的危害，其中根蛆对大蒜的危害最重，在受害率高地块可造成大蒜减产20%-30%，严重时达到50%甚至更高[11-12]。当下，影响大蒜的根蛆主要有两种，分别为葱蝇（俗称蒜蛆）Delia antiqua Meigen 和韭菜迟眼蕈蚊（俗称韭蛆）Bradysia odoriphaga Yanget Zhang，其中前者为优势种[8，13]。近年来，随着地膜大蒜种植技术的推广，大蒜田膜下土壤温湿度适宜，根蛆的危害时间明显的延长[8，14-15]。现阶段施用化学杀虫剂是防治葱蝇的主要方法，但是化学杀虫剂的频繁使用，极易导致害虫抗药性积累加剧，导致大蒜产品农药残留较高，对环境安全及人类健康产生巨大威胁[16-17]。因此，选育对葱蝇的高抗品种成为大蒜种植过程中减少化学药剂的使用的重要途径。

本研究分析了取食不同品种大蒜对葱蝇生命表参数的影响，结合田间调查筛选出抗性较高的品种，并分析了大蒜素含量与抗虫性的相关性，为对葱蝇高抗的大蒜品种选育奠定科学基础。

1 材料方法

1.1 供试材料

1.1.1 供试昆虫 供试葱蝇采自聊城市临清市大蒜种植基地，于聊城大学农学院昆虫生态实验室内采用大葱连续饲养3 代以上。饲养方法参照张云霞报道的方法并略作修改[13]，幼虫于玻璃培养皿（φ=15 cm）中饲养，化蛹后将蛹转移至新的培养皿，成虫羽化后转入养虫笼中（30*30*30 cm），采用10%蜂蜜水和牛奶混合作为饲料，将大蒜瓣切开后切口朝下置于湿润细沙表面以诱集产卵。成虫产卵后，收集卵粒，将卵覆于新鲜大葱段表面并在培养皿中饲养。葱蝇种群保持在人工气候箱，条件为温度21±1 ℃，相对湿度75±5%，光周期为14L∶10D。

1.1.2 供试蒜种 供试7 个品种大蒜信息见表1，均由山东农业大学园艺学院蔬菜学实验室提供。

1.2 试验方法

1.2.1 取食不同品种大蒜苗期蒜母对葱蝇生长发育及繁殖的影响 将不同大蒜种植于花盆中，于出苗10～20 d 后切取大蒜地下部分清洗干净，留取地下部分作为葱蝇幼虫饲料。选取健康活泼的初孵化的1 龄幼虫（1 日龄）作为试虫，将幼虫每20 头一组放入铺有润湿滤纸的玻璃培养皿（φ=9 cm）中，每皿3～4 株大蒜苗地下部分。将培养皿放入培养箱中，每天记录幼虫的存活和蜕皮情况直至幼虫化蛹，幼虫化蛹后将每天所化蛹转移至新的培养皿中，记录每天成虫的羽化情况。成虫羽化后将雌雄成虫配对，置于马灯罩中饲养，每天观察记录成虫的产卵数目及存活情况，直至成虫全部死亡。卵产出后转移至新的放有新鲜大葱段的培养皿中继续培养，记录卵的孵化情况。幼虫化蛹后选取取食不同品种大蒜的雌雄蛹称蛹重，每20头蛹为1个重复，每处理重复3次。

1.2.2 大蒜田间葱蝇危害情况调查 将供试7个品种的大蒜种植于聊城大学农业科技创新园区，园区已经连续种植大蒜3年。每一品种小区为30 m²（ 2*15 m），每一品种设置3个重复小区。大蒜于2020 年9 月26 日播种并覆透明地膜，出苗后进行正常的田间水肥管理。为增加田间葱蝇虫量，将室内成虫种群于田间释放500 头，按照棋盘式10点，每点释放50 头成虫。越冬前田间害虫调查于2020年11月10日进行，每小区进行五点随机取样，每点10株大蒜苗，记录葱蝇虫量和被害虫株。返青期田间害虫调查于2021 年4月10日进行。

1.2.3 大蒜素含量测定与葱蝇抗性相关性分析 选取不同品种大蒜苗期蒜母（出苗后20 d）作为测定材料，于研钵中充分研磨，取2g 新鲜研磨样作为供试材料，每一品种重复3 次。将新鲜大蒜研磨样溶解于100 mL 蒸馏水中，37 ℃ 水浴45 min，使样品中硫醚类化合物充分释放。过滤，取上清液，蒸馏水定容至250 mL，作为待测液。大蒜素含量测定：参照Han报道的分光光度法[18]。采用Person 相关分析方法，进行大蒜素含量与大蒜品种对葱蝇抗性的相关性分析。

1.3 数据分析

采用Excel 2016软件进行数据的初步统计整理和作图，采用SPSS19.0进行数据分析，采用Duncan 氏新复极方法进行差异显著性分析（Plt;0.05）和Person 相关分析。

2 结果与分析

2.1 取食不同品种大蒜对葱蝇生长发育及繁殖的影响

2.1.1 取食不同品种大蒜对葱蝇幼虫和蛹的影响 取食不同品种大蒜对葱蝇的发育和存活产生了显著影响（表2）。幼虫的总历期差异最大，取食杞县蒜幼虫总历期最长为18.29 d，取食苍山蒜和四川蒜次之，取食四六瓣蒜和宝坻蒜幼虫历期最短，分别为16.61 d 和16.67 d；幼虫存活率也存在差异，取食四六瓣蒜幼虫存活率最高为83%，宝坻蒜次之（76%），取食苍山蒜和杞县蒜存活率最低，分别为55%和57%。蛹发育历期也受一定的影响，取食苍山蒜蛹期最长为14.71 d，取食四六瓣蒜蛹期最短为13.87 d，两者相差0.84 d；蛹的存活率（成虫羽化率）没有差异。此外，蛹的重量也有显著差异，取食四六瓣蒜、宝坻蒜和杂交蒜雌蛹重较重，分别为11.79、11.34 和10.52 mg/头，取食苍山蒜、杞县蒜和四川蒜雌蛹重较轻，分别为5.81、5.86 和6.19 mg/头。因此，取食不同品种大蒜对幼虫的影响要显著的高于对蛹的影响。

2.1.2 取食不同品种大蒜对葱蝇成虫的影响 由表3 可以看出，取食不同品种大蒜对葱蝇成虫寿命和繁殖力影响较大，取食四六瓣蒜雌雄成虫寿命最长，分别为32.38 d 和34.09 d，取食苍山蒜和杞县成虫寿命最短，分别为28.75 和30.17 d（苍山蒜）、29.20 和30.02 d（杞县蒜）。此外，成虫产卵前期没有显著影响，但繁殖力差异较大。取食苍山蒜和杞县蒜产卵量较低，分别为104.92 和110.10 粒/雌，取食四六瓣和宝坻蒜成虫产卵量最高，分别为142.25 和136.50 粒/雌。再者，后代孵化率也有轻微影响，最高值与最低值相差10.44%，取食苍山蒜和杞县蒜孵化率最低，取食四六瓣蒜和宝坻蒜孵化率最高。

2.2 不同品种大蒜田间葱蝇发生危害情况

通过对田间葱蝇的危害情况调查表明品种间存在抗虫差异（图1），且返青期大蒜被害程度明显重于越冬前。葱蝇对四六瓣、宝坻和杂交蒜危害较重，返青期被害率分别为32.67%、28.67%和25.67%（图1A），虫口数分别为52.33、44.67 和39.67头/50株（图1B）；对苍山蒜和杞县蒜危害最轻，返青期被害率分别为14.33% 和12.67%（图1A），虫口数分别为25.33和28.33头/50株（图1B）。

2.3 不同品种大蒜苗期大蒜素含量与抗虫性相关性分析

2.3.1 不同品种大蒜素含量差异 由图2可知，大蒜不同品种间大蒜素含量差异明显，以杞县蒜、苍山蒜和四川蒜大蒜素含量较高，分别为22.70、20.27和21.40μmol/g；而四六瓣、宝坻和杂交蒜大蒜素含量较低，分别为13.87、15.87和18.20μmol/g。

2.3.2 大蒜素含量与抗虫性相关性 由图3 可知，大蒜中大蒜素含量与抗虫性指标存在明显的相关性，具体表现为随大蒜素含量的升高幼虫发育历期延长（R²=0.760 9），幼虫存活率下降（R²=0.728 3），成虫繁殖力下降（R²=0.7730），田间虫量下降（R²=0.782 9）。综上，大蒜素含量越高抗虫性越明显。

3 讨论与结论

寄主植物含有的营养物质或次生代谢物的差异，会影响昆虫的生长发育及繁殖[19-20]，部分植物次生代谢物与抗虫性有明显的相关性。一般而言，当昆虫取食某一寄主发育历期越短，存活率、繁殖量越高，昆虫对寄主的适应性越强，反之寄主植物对昆虫的抗性越强[20-21]。本研究中，取食不同品种大蒜对葱蝇生命参数产生了显著的影响，取食苍山蒜和杞县蒜，幼虫发育历期明显长于取食其他品种，极差达到1.68 d，幼虫存活率也明显低于取食其他品种，极差达到28%，成虫繁殖力明显低于其他品种，极差为35.58%，此外，蛹的重量也明显减轻，成虫寿命缩短，说明上述两个品种大蒜对葱蝇的抗性较强。与之相对的，取食四六瓣蒜和宝坻蒜葱蝇的生命参数均较取食其他品种提高，说明葱蝇对这两个品种适应性较强，同样四六瓣蒜和宝坻蒜对葱蝇抗性最低。此外，不同品种大蒜对葱蝇幼虫存活率影响最大，其次是成虫繁殖力，对蛹的影响相对较小。研究也发现取食杞县蒜和苍山蒜对另一种大蒜根蛆—韭菜迟眼蕈蚊的生命参数的抑制效果显著的高于取食四六瓣蒜、宝坻蒜和杂交蒜，两项研究结果共同证实大蒜品种对根蛆的相同的抗性趋势[16]。田间危害调查发现，供试7 个品种中，苍山蒜、杞县蒜和紫皮蒜葱蝇危害程度显著轻于四六瓣蒜、宝坻蒜和杂交蒜。田间调查结果与室内生测结果证实不同品种大蒜的抗虫性趋势一致，均是苍山蒜和杞县蒜抗性水平较高，四六瓣蒜和宝坻蒜抗性水平较低。王海平等[22]也曾报道苍山蒜（蒲棵蒜）对葱蝇的田间抗性较强，四六瓣蒜抗性较弱。

植物抗虫性通常与次生代谢物的种类和含量有关，薛明等[23]和张云霞等[13]研究指出百合科葱属蔬菜对韭菜迟眼蕈蚊和葱蝇的不利影响与硫醚类化合物含量有关，并推断硫醚类化合物是大蒜具有杀虫活性的关键物质。大蒜素是硫醚类化合物的典型代表，品种间差异较大，是大蒜品质的重要指标[10，22]。本研究发现，苍山和杞县蒜大蒜素含量高，四六瓣和宝坻蒜含量较低。采用Person 相关分析法证实品种间大蒜素含量与对葱蝇的抗性显著相关，含量越高，抗性越显著。王海平等[22]和Zhu et al[16]也曾报道大蒜品种对葱蝇和韭蛆的抗性与大蒜素含量相关，从高大蒜素含量的大蒜资源中筛选抗葱蝇的种质可能性更大。此外，大蒜油的杀虫活性近年来也深受重视[24-26]，我们推测大蒜素可作为植物源杀虫活性物质进行深入开发。

综上所述，经过室内生测和田间调查证实，苍山蒜和杞县蒜对葱蝇的抗性水平最高，四六瓣蒜和宝坻蒜抗性最弱，并且大蒜抗虫性与大蒜素含量存在明显的相关性，大蒜素含量越高，对葱蝇的抗性越显著。因此，选育含高大蒜素的大蒜品种对于提高大蒜品质和减轻根蛆危害有积极作用。