楊 芳， 徐 建

(江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院，樟樹 331200)

B隱種煙粉虱和甜菜夜蛾取食誘導棉花抗蟲性的互作反應

楊 芳， 徐 建

(江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院，樟樹 331200)

研究了B隱種煙粉虱為害的棉株對甜菜夜蛾生長發(fā)育的影響以及甜菜夜蛾為害的棉株對B隱種煙粉虱生長發(fā)育的影響。結(jié)果表明：被40頭/株初孵的煙粉虱1齡若蟲取食6 d后的棉株對甜菜夜蛾3齡幼蟲相對生長率產(chǎn)生顯著負面影響(P<0.05)，而分別被50頭/株和200頭/株煙粉虱初孵若蟲取食至3齡時的棉株對后繼取食的甜菜夜蛾幼蟲存活率沒有顯著影響；始終被2頭/株甜菜夜蛾3齡幼蟲為害的棉株上的煙粉虱3齡齡期、4齡齡期及1齡至成蟲總歷期顯著延長(P<0.05)，且被害棉株對煙粉虱產(chǎn)卵量有極顯著的影響，而對棉株上煙粉虱的存活率無顯著影響，但各齡期存活率都稍降低。

煙粉虱； 甜菜夜蛾； 為害； 棉花； 生長發(fā)育； 互作

B隱種煙粉虱[B-cryptic speciesBemisiatabaci(Gennadius)]屬半翅目、粉虱科，主要刺吸為害棉花、番茄等多種植物。目前與甜菜夜蛾同為棉花重要害蟲，而甜菜夜蛾[Spodopteraexigua(Hübner)]屬鱗翅目、夜蛾科，是一種咀嚼式昆蟲，兩者在取食為害植物的方式上完全不同。

植物在與植食性昆蟲長期協(xié)同進化過程中，已經(jīng)形成了多種多樣的防御機制來抵御害蟲的為害，其中植食性昆蟲誘導的植物抗性已廣泛得到證實[1-3]。目前認為，昆蟲取食誘導植物的防御反應途徑主要有茉莉酸(JA)途徑、水楊酸(SA)途徑、乙烯(ET)途徑、色氨酸途徑及類異戊二烯途徑等[4]。研究表明，植物誘導防御反應類型因昆蟲取食方式不同而異，咀嚼式昆蟲主要誘導植物體內(nèi)JA途徑，另外這種取食方式能導致植株營養(yǎng)成分發(fā)生改變，對隨后昆蟲的取食造成負面影響并導致其生長率和存活率的下降[5-6]。刺吸式昆蟲主要誘導植物產(chǎn)生類似病原菌誘導植物中SA途徑，如蚜蟲、粉虱等[7]。研究表明，依賴于JA、SA、ET的防御途徑之間可以相互影響，主要表現(xiàn)為拮抗和協(xié)同作用[8]。

煙粉虱和甜菜夜蛾為害棉花時期幾乎相同，它們的取食方式又大不相同，此外煙粉虱若蟲(除1齡外)均為固著取食,所以就決定了它們與其他生物通過寄主植物介導產(chǎn)生互作的可能。B隱種煙粉虱取食誘導寄主植物營養(yǎng)發(fā)生改變及產(chǎn)生防御性酶類物質(zhì)如PR蛋白等來影響后來植食性昆蟲的取食及生長發(fā)育[9]，如B隱種煙粉虱為害番茄、煙草和棉花后誘導了PAL、POD、PPO、SOD、CAT活性的增加[10-12]，此外取食棉花還誘導了PI活性,果糖、葡萄糖和蔗糖濃度顯著增加[13-14]。在美國佛羅里達州的桑福德地區(qū)田間發(fā)現(xiàn), 受B隱種煙粉虱為害的植株上擬尺蠖化蛹率、生長速度和對照相比顯著降低。然而, PR蛋白的出現(xiàn)對B隱種煙粉虱的影響卻很小，這可能與B隱種煙粉虱取食的是植物的韌皮部有關(guān)。更有趣的是，相關(guān)研究表明無論防御物質(zhì)是次生代謝物還是蛋白質(zhì), 通常不在韌皮部表達或產(chǎn)生效應, 因而這些防御物質(zhì)往往對咀嚼式昆蟲產(chǎn)生顯著影響。B隱種煙粉虱利用這種保護方式以及誘導植物產(chǎn)生防御物質(zhì)的能力使它在與其他昆蟲的競爭中占據(jù)優(yōu)勢[9,15]。本文主要研究煙粉虱與甜菜夜蛾取食誘導棉花抗蟲性的互作反應。

1 材料與方法

1.1 供試材料

所用棉花品種為紅太陽種子系列‘冀668’，在培養(yǎng)箱催芽后, 分期播種于溫室內(nèi),植株生長在普通土∶蛭石為3∶1的混合土中， 置于直徑6 cm, 高10 cm的花盆中, 花盆放置在盆底直徑為12 cm的塑料盆中，待發(fā)芽后，花盆上罩上一自制的紗籠，以免植株受到外界昆蟲的取食。

紗籠為透明軟塑料制成的高55 cm，直徑15 cm的圓筒，圓筒上方用白色紗網(wǎng)封口，圓筒中央前后各開一直徑為10 cm×10 cm的方形窗口，窗口用白色紗網(wǎng)封口。

每天澆水, 待植株長到有6片展開葉時用于試驗。另外，于試驗前用一直徑為15 cm的白紙圍在植株莖基部，以免試驗昆蟲落入盆中，影響試驗結(jié)果。

煙粉虱B隱種采自江蘇省南京市郊外棉田，在實驗室棉花上進行飼養(yǎng)，溫度(21±3)℃，光照L∥D=14 h∥10 h。甜菜夜蛾幼蟲采自南京農(nóng)業(yè)大學江浦農(nóng)場大豆田，應用人工飼料[16]進行飼養(yǎng)，溫度24 ℃，光照L∥D =14 h∥10 h。甜菜夜蛾蛹置于羽化籠中(25 cm×20 cm×40 cm)，并每天更換10%蜂蜜水。

1.2 試驗方法

1.2.1 煙粉虱預處理棉株上甜菜夜蛾存活率觀察

首先選取24株長有6片真葉的棉株，所選棉株生長勢基本一致，設(shè)3個處理，每個處理任選8株棉株。具體試驗設(shè)計如下：對照：棉株未被煙粉虱預為害；處理1：各棉株接入15對煙粉虱成蟲，讓其產(chǎn)卵2 d，移去，每株保留50粒卵并盡量保留在1個葉片上；處理2：各棉株接入30對煙粉虱成蟲，讓其產(chǎn)卵2 d后移去，每株保留200粒卵并盡量保留在2個葉片上。15 d后，各處理煙粉虱大多為3齡若蟲，此時每株棉株接入10頭剛孵化的甜菜夜蛾幼蟲，對于煙粉虱處理的棉株，甜菜夜蛾幼蟲接在沒有煙粉虱的葉片上，兩者盡量遠離；接甜菜夜蛾幼蟲第5天，大多甜菜夜蛾幼蟲已達到2齡，此時統(tǒng)計每棉株上甜菜夜蛾幼蟲的存活情況。室內(nèi)試驗條件為：溫度(24±1)℃，相對濕度70%～80%，光照L∥D=14 h∥10 h。

1.2.2 煙粉虱預處理棉株上甜菜夜蛾相對生長率測定

首先選取10株長勢一致并長有6片真葉的棉株，隨機分為2組，每組5株。具體試驗設(shè)計和方法如下：對照：棉株未被煙粉虱預為害；處理：棉株用煙粉虱作為預為害處理，在每株的第4真葉(自下而上)接40頭初孵的煙粉虱1齡若蟲。6 d后選取20頭甜菜夜蛾3齡幼蟲，10：00-14：00饑餓4 h后稱量體重；然后接在上述所處理的棉株上，每株接2頭。對于處理的棉株，甜菜夜蛾接在沒有煙粉虱的葉片上，兩者盡量遠離。讓其取食16 h，饑餓4 h后稱量體重。計算甜菜夜蛾的相對生長率(RGR)=(取食后體重-取食前體重)/(取食前后蟲體重的均值×取食時間)[17]。試驗的溫、濕度及光照條件同1.2.1。

1.2.3 甜菜夜蛾處理棉株上煙粉虱發(fā)育歷期、存活率、產(chǎn)卵量觀察

選取8株長勢一致并長有6片真葉的棉株，分為2組，設(shè)置對照和處理，各重復4次。對照：棉株未被甜菜夜蛾取食；處理：當天上午9：00，分別在4個籠中棉株的第1葉片(由下至上)接2頭甜菜夜蛾3齡幼蟲；第2天上午9：00分別在對照棉株和帶有甜菜夜蛾3齡幼蟲處理棉株上的第4葉片上(由下至上)接煙粉虱初孵若蟲30頭，(接蟲過程中盡量避免傷害棉葉)，對于處理棉株，煙粉虱接在甜菜夜蛾不為害或為害極少的棉葉上。并每天上午9：00更換新的甜菜夜蛾3齡幼蟲，仍接在第1葉片上，持續(xù)取食棉葉。試驗的溫、濕度及光照條件同1.2.1。

煙粉虱齡期及存活率的觀察：在上述處理棉株接煙粉虱第3天對各棉株第4葉片上的煙粉虱標上記號(在記錄本上畫出棉葉主要葉脈，對照真實棉葉標出各個煙粉虱的位置)，并小心檢查其他葉片是否有煙粉虱，若有就用描筆擦去，每株第4葉片上保留20頭(此時仍均為1齡若蟲)，此后每天上午9：00借助放大鏡觀察記錄煙粉虱的發(fā)育齡期及其存活情況。

煙粉虱產(chǎn)卵量的觀察：待對照和處理棉株上的煙粉虱成蟲都出現(xiàn)以后，開始計時，15 d后，查產(chǎn)卵量。由分析結(jié)果可知處理比對照成蟲羽化時間晚16 h，所以成蟲移出的時間也相應晚16 h，然后根據(jù)每個籠中雌成蟲數(shù)目計算單雌產(chǎn)卵量。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析

所得數(shù)據(jù)應用Excel、SPSS 16.0統(tǒng)計軟件進行方差分析，選用獨立樣本t檢驗(independent-samplettest)和完全隨機區(qū)組單因素方差分析(one-way ANOVA)，百分數(shù)數(shù)據(jù)分析前進行了平方根反正弦轉(zhuǎn)換。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙粉虱取食棉株上甜菜夜蛾的存活率

煙粉虱取食棉株后對同一寄主上的甜菜夜蛾存活的影響試驗結(jié)果表明，對照與煙粉虱預為害處理棉株上甜菜夜蛾的存活率沒有顯著性差異，甜菜夜蛾取食不同密度下煙粉虱預為害棉株，其存活率也沒有顯著性差異(圖1)。

圖1 煙粉虱為害棉花后對甜菜夜蛾存活率的影響Fig.1 Influences of cotton plants infested by Bemisia tabaci on the survival rate of Spodoptera exigua

2.2 煙粉虱取食棉株上甜菜夜蛾相對生長率

試驗結(jié)果表明，短時間內(nèi)，甜菜夜蛾取食未被煙粉虱為害的棉株所得相對生長率比取食被煙粉虱為害的棉株高出近10%，其差異達到顯著水平(P<0.05)(圖2)。

圖2 煙粉虱為害棉花后對甜菜夜蛾相對生長率的影響Fig.2 Influences of cotton plants infested by Bemisia tabaci on the relative growth rate of Spodoptera exigua

2.3 對照與甜菜夜蛾預為害棉株上煙粉虱各齡發(fā)育歷期比較

試驗結(jié)果表明，3齡甜菜夜蛾為害的棉株和未為害的棉株上煙粉虱1齡和2齡歷期沒有顯著差異， 3齡、4齡及1齡至成蟲總歷期有顯著性差異(P<0.05)(表1)。

表1 甜菜夜蛾為害棉株對煙粉虱發(fā)育歷期的影響1)Table 1 Influences of cotton plants infested by S. exigua on the developmental duration of B.tabaci

1) 對照:未被甜菜夜蛾為害的棉株;處理:被甜菜夜蛾為害的棉株;不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。
Control：Non-infested byS.exigua;Treatment： Infested byS.exigua; Different lowercase letters indicate significant difference among treatments at 0.05 level.

2.4 對照與甜菜夜蛾預為害棉株上煙粉虱各齡存活率比較

試驗結(jié)果表明，3齡甜菜夜蛾為害的棉株和未為害的棉株上煙粉虱各齡存活率均無顯著性差異，但煙粉虱取食甜菜夜蛾為害棉株的存活率在各發(fā)育階段中都低于對照處理(表2)。

表2 甜菜夜蛾為害棉株對煙粉虱不同齡期存活率的影響1)Table 2 Influences of cotton plants infested by S. exigua on the survival rate of different instars of B.tabaci

1) 對照：未被甜菜夜蛾為害的棉株;處理：被甜菜夜蛾為害的棉株;不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。
Control：Non-infested byS.exigua; Treatment： Infested byS.exigua; Different lowercase letters indicate significant difference among treatments at 0.05 level.

2.5 對照與甜菜夜蛾預為害棉株上煙粉虱單雌產(chǎn)卵量的比較

試驗結(jié)果表明，煙粉虱取食被甜菜夜蛾為害的棉株后，產(chǎn)卵量相比對照降低近1倍，兩者存在極顯著差異(P<0.01)(圖3)。

圖3 甜菜夜蛾為害棉株后對煙粉虱單雌產(chǎn)卵量的影響Fig.3 Influences of cotton plants infested by S. exigua on the egg number oviposited by single female adults of B.tabaci

3 討論

昆蟲取食植物后，植物通過自身體內(nèi)營養(yǎng)成分的改變或防御性物質(zhì)的產(chǎn)生來抵御危害，這種預為害的植株誘導產(chǎn)生的抗蟲性有可能會影響到后取食害蟲。在B隱種煙粉虱為害后的寄主植物對競爭性昆蟲影響的研究中發(fā)現(xiàn)，B隱種煙粉虱能通過誘導植物產(chǎn)生多種防御途徑對競爭性昆蟲的生長發(fā)育及繁殖產(chǎn)生影響。在B隱種煙粉虱與斜紋夜蛾互作研究中，斜紋夜蛾成蟲在B隱種煙粉虱為害后的煙草上落卵量顯著降低，幼蟲取食面積顯著減少，相對發(fā)育速率顯著降低，蛹重顯著降低，雌蟲壽命明顯縮短，并且斜紋夜蛾總發(fā)育歷期顯著延長[18-19]。本文研究表明，甜菜夜蛾取食B隱種煙粉虱為害過的棉花后所得相對生長速率比對照低10%，達到顯著水平，甜菜夜蛾存活率略低于對照，但兩者沒有顯著差異。這說明B隱種煙粉虱取食棉花后對后取食的咀嚼式昆蟲產(chǎn)生負面影響，其機理可能是由于B隱種煙粉虱誘導棉花體內(nèi)一些防御性物質(zhì)比如PAL、POD、PPO、SOD、CAT、PI活性的增加或者營養(yǎng)物質(zhì)果糖、葡萄糖和蔗糖濃度的變化所致。另外B隱種煙粉虱還可能產(chǎn)生PR蛋白來影響后取食昆蟲的生長發(fā)育[9，20]。B隱種煙粉虱誘導植物防御途徑因寄主植物不同而異，更多研究表明煙粉虱取食植物后主要誘導SA信號途徑，不同寄主植物SA與JA信號途徑表現(xiàn)出拮抗、不相關(guān)及協(xié)同作用[5，21-22]。

咀嚼式昆蟲誘導植物抗蟲性研究報道的比較多，主要誘導植物體內(nèi)JA途徑，這在植物抵御咀嚼式昆蟲中發(fā)揮著重要作用，另外這種取食方式能導致植株營養(yǎng)成分發(fā)生改變，負面影響隨后昆蟲的取食并導致隨后昆蟲生長率和存活率的下降[5-6]。甜菜夜蛾取食棉花、玉米等多種植物的口腔分泌物中都能分離到volicitin激發(fā)子，該激發(fā)子激發(fā)植物體內(nèi)JA信號途徑抵御害蟲[23-24]。這些植物揮發(fā)物通過吸引害蟲天敵及導致昆蟲拒絕取食等發(fā)揮重要作用。但是煙粉虱取食棉花后并不能誘導產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)，不過取食棉花后確實降低了甜菜夜蛾誘導揮發(fā)物的釋放量[25]，這應該也是煙粉虱對抗同寄主昆蟲的一種策略。本文研究表明，3齡甜菜夜蛾為害的棉株對棉株上煙粉虱3齡、4齡及1齡至成蟲總歷期有顯著負面影響，并對煙粉虱產(chǎn)卵量有極顯著性影響而對棉株上煙粉虱各齡及其1齡至成蟲的存活率無顯著性影響，但各齡期存活率都比對照稍低。這說明在煙粉虱—棉花—甜菜夜蛾互作過程中的某些防御途徑有可能協(xié)同表達，導致它們相互干擾，或者由于兩者取食方式不同導致棉花體內(nèi)產(chǎn)生不同防御物質(zhì)從而相互干擾，這可能也是棉花同時抵御多種害蟲的一種防御策略，還有待于進一步的研究。

[1]Haukioja E.Induction of defenses in trees[J]. Annual Review of Entomology, 1990, 36:25-42.

[2]婁永根，程家安.植物的誘導抗蟲性[J]. 昆蟲學報，1997, 40(3)：320-331.

[3]秦秋菊，高希武. 昆蟲取食誘導的植物防御反應[J]. 昆蟲學報，2005，48(1)：125-134.

[4]Dicke M. Are herbivore-induced plant volatiles reliable indicators of herbivore identity to foraging carnivorous arthropods?[J].Entomologia Experimentalis et Applicata, 1999, 91:131-142.

[5]Walling L L. The myriad plant responses to herbivores[J]. Journal of Plant Growth Regulation, 2000, 19:195-216.

[6]Bostock R M, Karban R, Thaler S J, et al. Signal interactions in induced resistance to pathogens and insect herbivores[J]. European Journal of Plant Pathology, 2001, 107:103-111.

[7]Moran P J, Thompson G A.Molecular responses to aphid feeding in arabidopsis in relation to plant defense pathways[J]. Plant Physiology, 2001, 125:1074-1085.

[8]Kunkel B N, Brooks D M. Cross talk between signaling pathways in pathogen defense[J]. Current Opinion in Plant Biology,2002, 5:325-331.

[9]Inbar M, Doostda R H, Mayer R T. The effects of sessile whitefly nymphs(Homoptera:Aleyrodidae) on leaf chewing larvae(Lepidoptera:Noctuidae)[J]. Environmental Entomology, 1999, 28, 353-357.

[10]姜濤，褚棟，姜德鋒，等. 轉(zhuǎn)BT+CpTI基因棉對煙粉虱種群動態(tài)影響及其幾丁質(zhì)酶和β-1,3-葡聚糖酶活性變化[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學，2009(9)：42-47.

[11]李慶亮. B型煙粉虱為害對煙草生理生化的影響及其誘導的防御反應[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學，2009.

[12]孫亞萍.煙粉虱危害對番茄品質(zhì)及生理生化影響[D].揚州：揚州大學，2008.

[13]張帆.棉花防御與煙粉虱反防御的交互作用[D].烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學，2009.

[14]Lin T B, Wolf S, Schwartz A, et al. Silverleaf whitefly stress impairs sugar export from cotton source leaves[J]. Physiologia Plantarum, 2000, 109(3):291-297.

[15]Inbar M, Doostda R H, Leibee G L, et al. The role of plant rapidly induced responses in asymmetric interspecific interactions among insect herbivores[J]. Journal of Chemical Ecology, 1996, 25:1961-1979.

[16]黃春霞，朱麗梅，倪玨萍，等. 甜菜夜蛾的飼養(yǎng)方法介紹[J]. 昆蟲知識，2002, 39(3)：229—231.

[17]Gordon H T. Quantitative aspects of insect nutrition[J]. Integrative and Comparative Biology,1968, 8(1):131-138.

[18]王洪濤，薛明，陳會娜，等. B型煙粉虱為害煙草后對斜紋夜蛾成蟲產(chǎn)卵和幼蟲取食行為的影響[J]. 應用生態(tài)學報, 2011, 22(5):1302-1308.

[19]王洪濤，薛明，李慶亮，等. B型煙粉虱取食誘導的煙草對斜紋夜蛾生長發(fā)育和繁殖的影響及機制探討[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2011, 44(22):4600-4609.

[20]Mayer R T, Inbar M, McKenzie C L, et al. Multitrophic interactions of the silverleaf whitefly, host plants,competing herbivores, and phytopathogens[J]. Archives of Insect Biochemistry and Physiology, 2002, 51(4):151-169.

[21]Zarate S I, Kempema L A, Walling L L. Silverleaf whitefly induces salicylic acid defenses and suppresses effectual jasmonic acid defenses[J]. Plant Physiology, 2007, 143:866-875.

[22]Pieterse C M, van Loon L C. Salicylic acid-independent plant defence pathways[J].Trends in Plant Science,1999,4(2):52-58.

[23]Albom H T, Turlings T C J, Jones T H, et al. An elicitor of plant volatiles form beet armyworm oral secretion[J]. Science, 1997, 276:945-949.

[24]Merer A, Miersch O, Buttner C, et al. Occurrence of the plant growth regulator jasmonic acid in plants[J]. Journal of Plant Growth Regulation, 1984, 3:1-8.

[25]Rodriguez-Saona C，Crafts-Brandner S J, Caas L A.Volatile emissions triggered by multiple herbivore damage:beet armyworm and whitefly feeding on cotton plants[J]. Journal of Chemical Ecology, 2003, 29(11):2539-2550.

InteractionbetweenB-crypticspeciesofBemisiatabaciandSpodopteraexiguafeedinginducedresistanceofcotton

Yang Fang, Xu Jian

(JiangxiAgriculturalEngineeringCollege,Zhangshu331200,China)

The effects of cotton plants infested by B-cryptic species ofBemisiatabacion the growth and development ofSpodopteraexigua, andviceversa, were studied. The results showed that the effect of cotton plants after infested by 40 1st-instar nymphs ofB.tabaciper plant for 6 days on the relative growth rate of 3rd-instar larvae ofS.exiguawas significantly negative(P<0.05); the effect of cotton plants after infested by 50 and 200 newly hatched nymphs ofB.tabaciper plant till 3rd-instar larval stage on the relative growth rate ofS.exiguathat subsequently fed on the plant was not significantly negative. The cotton plants infested by 3rd-instar larvae ofS.exiguasignificantly delayed the developmental duration of 3rd-instar larvae and 4th-instar larvae ofB.tabaciand the overall duration from the 1st-instar to adult(P<0.05); the egg number oviposited byB.tabaciadults on the infested plants decreased significantly, and the survival rate ofB.tabaciwas reduced, but not significantly.

Bemisiatabaci;Spodopteraexigua; infestation; cotton; growth and development； interaction

2013-12-15

：2014-04-02

Q 968.1

：ADOI：10.3969/j.issn.0529-1542.2014.06.015

聯(lián)系方式 E-mail:253582522@qq.com