趙 瑞, 牛 越, 王雅麗, 王 美, 趙萌萌, 張曉晨,焦麗亞琳, 韓淵懷, 李 銳,*

(1. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院, 山西太谷 030801; 2. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 山西太谷 030801)

地紅蝽Pyrrhocoristibialis屬節(jié)肢動(dòng)物門昆蟲綱(Insecta)半翅目(Hemiptera)紅蝽科(Pyrrhocoridae)，是一種重要的農(nóng)業(yè)植食性害蟲，具刺吸式口器，其在國(guó)內(nèi)分布范圍甚廣，在田間通常刺吸取食種子和植物汁液，寄主范圍較廣，主要包括有谷子、糜子、玉米、綠豆、大豆等多種植物(劉晨等, 2013)。

植食性昆蟲寄主選擇行為對(duì)于昆蟲的行為適應(yīng)以及存活都極其重要(Fujiwaraetal., 2000; Sequeiraetal., 2001)。植食性昆蟲只有找到合適的寄主植物并對(duì)寄主植物中化合物做出接受和定居反應(yīng)才能得以存活并完成其正常的生長(zhǎng)發(fā)育和種群繁衍(Facknath and Lalljee, 2005)。深入研究植食性昆蟲的寄主選擇行為，可以通過調(diào)控害蟲行為以及培育抗蟲品種從而減少寄主植物被害蟲選擇及危害(陸宴輝等, 2008)。

昆蟲對(duì)不同植物的取食選擇主要與植物的理化特性及昆蟲感受器有關(guān)，同時(shí)天敵、選擇壓力、自然環(huán)境等因素也會(huì)對(duì)其造成一定的影響(Berdegue and Trumble, 1996; 欽俊德, 1996, 2003; Berdeguéetal., 1998)。植物固有的物理特性是昆蟲取食植物的首要防御屏障(謝輝等, 2012)。植物表面物理結(jié)構(gòu)直接影響昆蟲寄主選擇行為，包括葉片的顏色、大小、厚度、葉脈維管束埋深、葉表面茸毛密度及長(zhǎng)度等(高俊平等, 2006; 戴小華等, 2011)。研究發(fā)現(xiàn)，煙粉虱Bemisiatabaci寄主選擇性與辣椒葉片茸毛密度、維管束埋深及顏色有關(guān)；棉蚜Aphisgossypii種群趨勢(shì)指數(shù)與黃瓜葉片茸毛密度、維管束埋深、表面蠟質(zhì)含量存在顯著相關(guān)性(任佳等, 2014; 何菁等, 2016)。而植物體內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)則是昆蟲選擇植物的又一障礙，其對(duì)昆蟲繁育及植物抵御蟲害至關(guān)重要(朱麟等, 1998)。其中，植物營(yíng)養(yǎng)因子是較為重要的一部分，其不但能夠滿足昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育，并且寄主植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量也會(huì)發(fā)生應(yīng)激變化來抵御昆蟲的取食脅迫(盧偉, 2007; 凌夢(mèng)沁, 2015)。研究發(fā)現(xiàn)，南美斑潛蠅Liriomyzahuidobrensis幼蟲為害程度與黃瓜葉片可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)；綠盲蝽Apolyguslucorum取食葡萄葉片會(huì)誘導(dǎo)葉片氨基酸和蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)發(fā)生變化(孫興華等, 2012; 高佳敏等, 2019)。

如今，國(guó)內(nèi)外關(guān)于地紅蝽對(duì)寄主植物取食偏好性方面的研究均未見報(bào)道。影響地紅蝽與寄主植物間相互關(guān)系的因素很多，其中寄主植物的理化因子可能會(huì)影響地紅蝽的寄主選擇，從而導(dǎo)致地紅蝽對(duì)其造成不同程度的危害。本研究通過田間觀察，選取地紅蝽在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)雜糧基地的田間寄主谷子、綠豆、大豆、高粱和玉米這5種寄主植物作為供試植物，測(cè)定地紅蝽成蟲對(duì)不同植物葉片的選擇性，同時(shí)進(jìn)一步檢測(cè)地紅蝽成蟲對(duì)植物氣味源的趨向反應(yīng)，綜合分析地紅蝽成蟲的取食選擇行為，并將其與寄主植物葉片物理性狀和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量進(jìn)行相關(guān)性分析，以期從寄主理化性狀的角度探討地紅蝽寄主選擇行為機(jī)制，為指導(dǎo)作物抗蟲育種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1供試蟲源：地紅蝽采集于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田(37°25′25″N，112°34′47″E，海拔800 m)，帶回實(shí)驗(yàn)室人工氣候箱內(nèi)在培養(yǎng)皿中單頭飼養(yǎng)。在每個(gè)直徑9 cm的培養(yǎng)皿中一側(cè)邊緣放置一小塊濕棉球，另一側(cè)放置10粒成熟飽滿的苘麻種子。濕棉球每天保持濕潤(rùn)狀態(tài)，苘麻種子每隔一周換種一次。飼養(yǎng)條件為溫度26±1℃、相對(duì)濕度60%±5%、光周期14L∶10D。選取發(fā)育相同、大小一致的健康活躍的地紅蝽3日齡雌成蟲作為供試?yán)ハx。

1.1.2供試植物：田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)地紅蝽經(jīng)常活躍于谷子Setariaitalica、高粱Sorghumbicolor、綠豆Vignaradiata、大豆Glycinemax和玉米Zeamays這5種植物的葉片部位，因此選擇這5種植物作為供試植物，供試品種分別為晉谷21號(hào)、紅糯16號(hào)、晉綠豆8號(hào)、中黃37和雙惠87。供試植株采自山西農(nóng)業(yè)大學(xué)雜糧基地。

1.1.3試劑及儀器：試驗(yàn)所用試劑盒均購(gòu)自南京建成生物工程研究所。MGC-300H人工氣候箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；SZX16體式顯微鏡，日本奧林巴斯；Olymps顯微鏡，日本奧林巴斯；SP-Max2300A2光吸收型全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀，上海閃譜酶聯(lián)儀；Y型嗅覺儀，將Y型玻璃管(柏奧科學(xué)器材公司)、味源瓶、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、裝置蒸餾水的過濾瓶、裝置活性炭的過濾瓶和QC-1S型大氣采樣儀(北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所)用橡膠管依次連接；空氣流速設(shè)為350 mL/min；Y型玻璃管，主臂長(zhǎng)15 cm，側(cè)臂長(zhǎng)25 cm，內(nèi)徑2.0 cm，側(cè)臂夾角75°。

1.2 地紅蝽取食選擇性的測(cè)定

剪取谷子、高粱、綠豆、大豆和玉米植株倒二葉新鮮葉片，用濕棉球包裹住葉片基部以保持對(duì)葉片的水分供應(yīng)，并隨機(jī)擺放在直徑30 cm的圓盤中，在圓盤中心處同時(shí)放入30頭饑餓處理24 h的地紅蝽雌成蟲，圓盤上方罩紗布以防止地紅蝽逃逸，置于人工氣候箱中，溫度、濕度及光照設(shè)置同1.1節(jié)，對(duì)地紅蝽取食數(shù)量的統(tǒng)計(jì)按照向玉勇等(2016)及何香(2018)的方法改進(jìn)，每6 h統(tǒng)計(jì)一次各葉片上進(jìn)行刺吸取食的地紅蝽數(shù)量，直至24 h結(jié)束觀察，以明確地紅蝽對(duì)5種不同種類植物的取食選擇性。試驗(yàn)重復(fù)5次。

1.3 地紅蝽趨性反應(yīng)測(cè)定

采用Y型嗅覺儀進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)在溫度26±1℃、相對(duì)濕度60%±5%的室內(nèi)進(jìn)行。每種植物作為1組處理，每組分別選取3片2 cm×2 cm新鮮倒二葉葉片作為供試植物氣味源。試驗(yàn)共設(shè)置16個(gè)組合：空氣(空白對(duì)照)-空氣(空白對(duì)照)(若無差異，則可進(jìn)行下一步趨性試驗(yàn))、谷子-空氣(空白對(duì)照)、高粱-空氣(空白對(duì)照)、綠豆-空氣(空白對(duì)照)、大豆-空氣(空白對(duì)照)、玉米-空氣(空白對(duì)照)、谷子-高粱、谷子-綠豆、谷子-大豆、谷子-玉米、高粱-綠豆、高粱-大豆、高粱-玉米、綠豆-大豆、綠豆-玉米和大豆-玉米。測(cè)試時(shí)將新鮮植物葉片置于味源瓶中，然后通氣5 min，使氣味充滿Y型管道，將饑餓處理24 h的地紅蝽雌成蟲單頭引入Y型嗅覺儀內(nèi)，觀察記錄地紅蝽雌成蟲在10 min內(nèi)對(duì)兩臂氣味源的選擇，當(dāng)?shù)丶t蝽雌成蟲爬過管臂的1/3處并停留30 s以上時(shí)，則視為對(duì)該臂氣味源作出選擇；如果試蟲在10 min內(nèi)沒有作選擇，則視為無反應(yīng)。每測(cè)試10頭試蟲后，用無水乙醇清洗Y型嗅覺儀的內(nèi)、外管壁并用烘箱烘干，并交換Y型嗅覺儀兩臂方向，避免氣味和方向?qū)Φ丶t蝽行為選擇的影響，確保測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確。每組試驗(yàn)測(cè)試30頭地紅蝽雌成蟲。

1.4 植物葉片物理性狀測(cè)定

剪取5種植物的新鮮倒二葉葉片，游標(biāo)卡尺測(cè)量葉片的長(zhǎng)度和寬度，并計(jì)算葉片長(zhǎng)寬比；在體式顯微鏡下觀察并計(jì)數(shù)1 cm×1 cm大小葉片正背面的表皮茸毛數(shù)量，并用測(cè)微尺測(cè)量其表皮茸毛長(zhǎng)度。每種植物觀察記錄10片葉片。

維管束埋深：刀片橫切不同植物葉片主葉脈中部，在顯微鏡下用顯微量尺測(cè)量不同植物葉片主葉脈維管束的埋深。

葉綠素含量測(cè)定：剪取5種植物的新鮮倒二葉葉片，蒸餾水清洗干凈后用濾紙吸干表面水汽，然后去掉葉中脈后在避光條件下液氮研磨成粉末，稱取0.1 g植物葉片粉末，按照南京建成生物工程研究所植物葉綠素試劑盒說明書進(jìn)行操作，分別在645和663 nm處讀取吸光度值。測(cè)定含生物學(xué)重復(fù)3次。

葉綠素含量計(jì)算公式：

葉綠素a含量(mg/g鮮重)=(12.7×A663-2.69×A645)×提取液體積×比色前稀釋倍數(shù)÷樣本質(zhì)量(g)÷1 000;

葉綠素b含量(mg/g鮮重)=(22.9×A645-4.68×A663)×提取液體積×比色前稀釋倍數(shù)÷樣本質(zhì)量(g)÷1 000;

葉綠素總含量(mg/g鮮重)=(20.21×A645+8.02×A663)×提取液體積×比色前稀釋倍數(shù)÷樣本質(zhì)量(g)÷1 000。

1.5 植物葉片營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量測(cè)定

1.5.1含水量：植物葉片含水量測(cè)定采用常壓烘干法。將A4紙編號(hào)并在烘箱中干燥后稱重為W1，剪取5種植物的新鮮倒二葉葉片置于相對(duì)應(yīng)的紙張中并稱重為W2，在烘箱105℃下烘烤30 min后，再在烘箱80℃下烘烤2 h，取出后冷卻至室溫并稱重為W3。含水量、可溶性糖、蛋白質(zhì)、總氨基酸含量測(cè)定均進(jìn)行3次生物學(xué)重復(fù)。

含水量計(jì)算公式：鮮重含水量(%)=[鮮重(W2-W1)-干重(W3-W1)]÷鮮重(W2-W1)×100%。

1.5.2可溶性糖含量：植物葉片可溶性糖含量測(cè)定采用蒽酮比色法。剪取未被地紅蝽取食的各種類植物新鮮倒二葉葉片和被取食后的各種類植物新鮮倒二葉葉片各5 g，蒸餾水清洗干凈后用濾紙吸干表面水汽，去掉葉中脈后放置于-80℃超低溫冰箱中冷凍保存。按照南京建成生物工程研究所植物可溶性糖試劑盒說明書進(jìn)行操作，在620 nm處測(cè)定吸光度值。計(jì)算不同種類植物葉片被取食前后植物可溶性糖變化量。

可溶性糖含量計(jì)算公式：

可溶性糖含量(μg/g鮮重)=[(測(cè)定OD-空白OD)÷(標(biāo)準(zhǔn)OD-空白OD)]×標(biāo)準(zhǔn)品濃度(100 μg/mL)÷[待測(cè)樣本鮮重(g)÷勻漿用蒸餾水體積(mL)]×樣本測(cè)定前稀釋倍數(shù)。

1.5.3總蛋白質(zhì)含量：植物葉片總蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)法。葉片取樣及保存同上。按照南京建成生物工程研究所蛋白(TP)定量測(cè)定試劑盒說明書進(jìn)行操作，在595 nm處測(cè)定吸光度值。計(jì)算不同種類植物葉片被取食前后總蛋白變化量。

蛋白含量計(jì)算公式：

待測(cè)樣本蛋白含量(g/L)=[(測(cè)定OD-空白OD)÷(標(biāo)準(zhǔn)OD-空白OD)]×標(biāo)準(zhǔn)品濃度(g/L)×樣本測(cè)定前稀釋倍數(shù)。

1.5.4總氨基酸含量：植物葉片總氨基酸含量測(cè)定采用茚三酮顯色法。葉片取樣及保存同上。按照南京建成生物工程研究所總氨基酸測(cè)定試劑盒說明書進(jìn)行操作，在650 nm處測(cè)定吸光度值。計(jì)算不同種類植物葉片被取食前后總氨基酸變化量。

總氨基酸含量計(jì)算公式：

組織中總氨基酸含量(μmol/mg蛋白)=[(測(cè)定OD-空白OD)÷(標(biāo)準(zhǔn)OD-空白OD)]×標(biāo)準(zhǔn)品濃度(g/L)÷待測(cè)樣本蛋白濃度(mg/mL)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

所得數(shù)據(jù)采用Excel 2019和SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，地紅蝽對(duì)不同植物的取食選擇率、不同植物葉片物理性狀(長(zhǎng)、寬、長(zhǎng)寬比、正背面表皮茸毛密度及長(zhǎng)度、維管束埋深和葉綠素含量)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量(含水量、總蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量和總氨基酸含量)、不同植物葉片營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量變化值進(jìn)行單因素方差分析，并采用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)；地紅蝽對(duì)不同植物葉片的趨向反應(yīng)率的差異顯著性采用卡方(χ2)檢驗(yàn)分析；將不同植物葉片物理性狀及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量所測(cè)數(shù)據(jù)與相應(yīng)的地紅蝽取食選擇率進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，并采用ANOVA檢驗(yàn)；將地紅蝽成蟲取食選擇性和葉片物理性狀及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量進(jìn)行通徑分析，通過多元回歸分析得到的偏回歸系數(shù)為各指標(biāo)對(duì)取食選擇性的直接通徑系數(shù)，結(jié)合各指標(biāo)間的Pearson相關(guān)系數(shù)，求得間接通徑系數(shù)；使用R語言中g(shù)gcorrplot軟件包進(jìn)行各指標(biāo)間相關(guān)性熱圖繪制。

2 結(jié)果

2.1 地紅蝽成蟲對(duì)不同寄主植物葉片的取食選擇性

地紅蝽成蟲對(duì)5種寄主植物葉片的取食選擇率存在顯著差異(F4,15=703.112,P=0.000)，取食選擇率由高到低依次為谷子>高粱>綠豆=大豆>玉米，對(duì)谷子葉片的取食選擇率最高(43.47%)，與對(duì)其余4種植物葉片的取食選擇率間存在顯著差異(P<0.05)，對(duì)綠豆和大豆葉片的取食選擇率差異不顯著(P>0.05)，而對(duì)玉米葉片的取食選擇率最低(5.65%)，與對(duì)其余4種植物葉片的取食選擇率間存在顯著差異(P<0.05)。除了對(duì)綠豆和大豆的葉片取食選擇率差異不顯著(P>0.05)外，對(duì)其他植物葉片的取食選擇率均存在顯著差異(P<0.05)(圖1)。

圖1 地紅蝽成蟲對(duì)不同寄主植物葉片的取食選擇性Fig. 1 Feeding selectivity of Pyrrhocoris tibialisadults to leaves of different host plants柱上不同小寫字母代表對(duì)不同寄主植物取食選擇率差異顯著(P<0.05, Duncan氏新復(fù)極差檢驗(yàn))。Different lowercase letters above bars represent significant differences in the selection rate of feeding on different host plants (P<0.05, Duncan’s new multiple range test).

2.2 地紅蝽成蟲對(duì)不同寄主植物葉片氣味的趨向性

在空氣-空氣空白對(duì)照試驗(yàn)中，地紅蝽成蟲對(duì)兩臂的趨向性無顯著差異(P=0.797)。 與空氣對(duì)照相比，地紅蝽成蟲對(duì)谷子(P=0.000)、高粱(P=0.000)、綠豆(P=0.004)和大豆(P=0.019)葉片氣味的趨向性較為顯著，而對(duì)玉米葉片氣味的趨向性不顯著(P=0.439)。 其中地紅蝽成蟲對(duì)谷子葉片氣味的趨向性最強(qiáng)，反應(yīng)百分率為86.67%；對(duì)高粱葉片氣味次之，反應(yīng)百分率為76.67%；對(duì)玉米葉片氣味的趨向性最弱，反應(yīng)百分率為53.33%；對(duì)綠豆和大豆葉片氣味的反應(yīng)百分率分別為70.00%和66.67%。 5種植物之間，地紅蝽成蟲對(duì)谷子葉片氣味的趨向性顯著高于對(duì)高粱(P=0.019)、綠豆(P=0.001)、大豆(P=0.000)及玉米(P=0.000)葉片氣味; 對(duì)高粱葉片氣味的趨向性顯著高于對(duì)綠豆(P=0.019)、大豆(P=0.004)及玉米(P=0.000)葉片氣味；對(duì)綠豆葉片氣味的趨向性顯著高于對(duì)玉米葉片氣味(P=0.004)，但與對(duì)大豆葉片氣味的趨向性差異不顯著(P=0.439)；對(duì)大豆葉片氣味的趨向性顯著高于對(duì)玉米葉片氣味(P=0.019)。 地紅蝽成蟲對(duì)5種植物葉片氣味的趨向性大小依次為谷子>高粱>綠豆=大豆>玉米，這與地紅蝽成蟲對(duì)不同植物葉片的取食選擇性所測(cè)結(jié)果相一致(圖2)。

圖2 地紅蝽成蟲對(duì)不同寄主植物葉片氣味的趨向性Fig. 2 Taxis of Pyrrhocoris tibialis adults to the odors from leaves of different host plants圖中符號(hào)表示兩臂間趨性反應(yīng)百分率的差異顯著性(*0.010.05)(Pearson氏卡方檢驗(yàn))。Symbols in the figure indicate the significance of difference in percentage of taxis response between the two arms (*0.010.05)(Pearson’s Chi-square test).

2.3 地紅蝽成蟲取食選擇性與寄主植物葉片物理性狀的關(guān)系

5種寄主植物葉片長(zhǎng)(F4,45=1542.097,P=0.000)、葉片寬(F4,45=329.998,P=0)、葉片長(zhǎng)寬比(F4,45=1448.5,P=0.000)、葉片正面表皮茸毛密度(F4,45=4871.84,P=0.000)及長(zhǎng)度(F4,125=703.734,P=0.000)、葉片背面表皮茸毛密度(F4,45=96.483,P=0.000)及長(zhǎng)度(F4,105=183.504,P=0.000)、葉片維管束埋深(F4,45=441.246,P=0.000)及葉片葉綠素含量(F4,10=7.543,P=0.005)均存在顯著差異。其中，玉米葉片長(zhǎng)與寬均最大，均顯著高于其余4種植物的(P<0.05);綠豆葉片長(zhǎng)最小，其與大豆葉片長(zhǎng)無顯著性差異(P>0.05)，谷子的葉片寬最小。谷子葉片長(zhǎng)寬比最大，顯著高于其余4種植物的(P<0.05);綠豆的葉片長(zhǎng)寬比最小，其與大豆葉片的長(zhǎng)寬比無顯著性差異(P>0.05)。谷子葉片正面和背面茸毛密度最大，均顯著高于其余4種植物的(P<0.05);高粱葉片正面茸毛密度最小;高粱和玉米葉片背面茸毛密度最小，與綠豆和大豆間的葉片背面茸毛密度均無顯著性差異(P>0.05)。大豆葉片正面和背面茸毛長(zhǎng)度最長(zhǎng)，均顯著高于其余4種植物的(P<0.05);高粱葉片正面茸毛長(zhǎng)度最短，與谷子葉片正面茸毛長(zhǎng)度無顯著性差異(P>0.05)。高粱和玉米的葉片背面茸毛長(zhǎng)度最短，均與谷子葉片背面茸毛長(zhǎng)度無顯著性差異(P>0.05)。綠豆葉片維管束埋深最深，顯著高于其余4種植物的(P<0.05);高粱葉片維管束埋深最淺。大豆葉片葉綠素含量最高，顯著高于其余4種植物葉片葉綠素含量(P<0.05)，谷子葉片的葉綠素含量最低(表1)。

相關(guān)性分析表明，地紅蝽成蟲取食選擇性與5種植物葉片的葉片長(zhǎng)寬比(F1,3=10.426,P=0.048)和背面茸毛密度(F1,3=13.678,P=0.034)呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.881和0.906；而與5種植物葉片的葉片長(zhǎng)(F1,3=0.246,P=0.654)、葉片寬(F1,3=7.215,P=0.075)、正面茸毛密度(F1,3=6.416,P=0.085)、正面茸毛長(zhǎng)度(F1,3=0.412,P=0.567)、背面茸毛長(zhǎng)度(F1,3=0.341,P=0.600)、維管束埋深(F1,3=0.114,P=0.758)及葉綠素含量(F1,3=1.350,P=0.329)相關(guān)性不顯著。表明地紅蝽成蟲趨向選擇葉片長(zhǎng)寬比較大、葉片背面茸毛較密集的葉片進(jìn)行取食(圖3)。

地紅蝽成蟲取食選擇性和葉片物理性狀的通徑分析結(jié)果表明，不同植物葉片長(zhǎng)寬比和葉片反面茸毛密度這2個(gè)影響因子與地紅蝽取食選擇性的簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)分別為0.881和0.906。在這2個(gè)影響因子對(duì)地紅蝽成蟲取食選擇性(y)的直接影響中，直接作用最大的為葉片背面茸毛密度(x2)，直接通徑系數(shù)為0.563;葉片長(zhǎng)寬比(x1)次之，為0.406。通過分析各個(gè)間接通徑系數(shù)發(fā)現(xiàn)，x2通過x1對(duì)y的間接通徑系數(shù)為0.343。x1對(duì)y的簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)和直接通徑系數(shù)均小于x2，其對(duì)y的影響要小于x2。表明在這2個(gè)影響因子共同作用時(shí)，葉片背面茸毛密度是影響地紅蝽成蟲對(duì)不同植物葉片取食選擇性的重要決定因子，葉片長(zhǎng)寬比次之(表2)。

表2 地紅蝽成蟲取食選擇性和寄主植物葉片物理性狀的通徑分析Table 2 Path analysis of feeding selectivity of Pyrrhocoris tibialis adults and leaf physical characteristics of host plants

2.4 地紅蝽成蟲取食選擇性與寄主植物葉片營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的關(guān)系

5種植物葉片間的含水量(F4,10=30.386,P=0.000)、取食前總蛋白質(zhì)含量(F4,10=10.799,P=0.001)、取食后總蛋白質(zhì)含量(F4,10=34.831,P=0.000)、取食前可溶性糖含量(F4,10=9.08,P=0.002)、取食后可溶性糖含量(F4,10=6.343,P=0.008)和取食后總氨基酸含量(F4,10=7,P=0.006)均存在顯著性差異，而取食前總氨基酸含量差異不顯著(F4,10=1.725,P=0.221)。其中，谷子葉片含水量最高，顯著高于其余4種植物葉片中的(P<0.05);大豆葉片含水量最低。取食前和取食后大豆葉片的總蛋白質(zhì)含量均最高，均顯著高于其余4種植物葉片中的總蛋白質(zhì)含量(P<0.05)。取食前綠豆葉片的總蛋白質(zhì)含量最低，其與高粱和玉米葉片中的總蛋白質(zhì)含量無顯著性差異(P>0.05);取食后高粱葉片的總蛋白質(zhì)含量最低，其與綠豆、大豆和玉米葉片中的總蛋白質(zhì)含量差異顯著(P<0.05)。取食前高粱葉片的可溶性糖含量最高，顯著高于綠豆和玉米葉片中的(P<0.05)，但與谷子和大豆葉片中的可溶性糖含量無顯著性差異(P>0.05)。取食前玉米葉片的可溶性糖含量最低，其與綠豆葉片中的可溶性糖含量無顯著性差異(P>0.05)；取食后大豆葉片的可溶性糖含量最高，顯著高于谷子、綠豆和玉米葉片中的(P<0.05)，但與高粱葉片中的可溶性糖含量無顯著性差異(P>0.05);取食后玉米葉片的可溶性糖含量最低，其與綠豆和谷子葉片中的可溶性糖含量均無顯著性差異(P>0.05)。取食前綠豆葉片的總氨基酸含量最高，顯著高于谷子葉片中的(P<0.05)，但與高粱、大豆和玉米葉片中的總氨基酸含量無顯著性差異(P>0.05);取食后綠豆葉片的總氨基酸含量最高，顯著高于其余4種植物葉片中的(P<0.05);取食后高粱葉片中的總氨基酸含量最低，其與谷子、大豆和玉米葉片中的總氨基酸含量均無顯著性差異(P>0.05)(表3)。

表3 地紅蝽成蟲取食前后不同寄主植物葉片營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量Table 3 Nutrient contents in leaves of different host plants before and after being fed by Pyrrhocoris tibialis adults

5種植物葉片被地紅蝽成蟲取食后，其可溶性糖含量、總蛋白質(zhì)含量和總氨基酸含量均發(fā)生了不同程度的變化。取食后與取食前營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量相比，總蛋白質(zhì)含量變化(F4,10=3.673,P=0.043)和總氨基酸含量變化(F4,10=10.239,P=0.001)存在顯著性差異，可溶性糖含量變化差異不顯著(F4,10=2.489,P=0.110)。其中，大豆和玉米葉片的可溶性糖含量變化最大，分別為取食前的1.406和1.389倍； 而谷子葉片的可溶性糖含量變化最小，為取食前的0.885倍。綠豆和玉米葉片的總蛋白質(zhì)含量變化最大，分別為取食前的1.189和1.186倍；谷子葉片的總蛋白質(zhì)含量變化最小，是取食前的0.879倍。 谷子和綠豆葉片的總氨基酸含量變化最大，分別為取食前的1.389和1.238倍，其次為高粱、大豆和玉米葉片中的，分別為取食前的0.781, 0.874和0.962倍(圖4)。

圖4 地紅蝽成蟲取食前后寄主植物葉片中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的變化Fig. 4 Changes in nutrient contents in leaves of host plantsbefore and after being fed by Pyrrhocoris tibialis adultsA: 可溶性糖含量Soluble sugar content; B: 總蛋白質(zhì)含量Total protein content; C: 總氨基酸含量Total amino acid content. 柱上不同小寫字母代表地紅蝽取食前后寄主植物葉片營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量比值差異顯著(P<0.05, Duncan氏新復(fù)極差檢驗(yàn))。Different lowercase letters above bars represent significant differences in the ratio of nutrient contents in leaves of host plants before and after being fed by P. tibialis (P<0.05, Duncan’s new multiple range test).

相關(guān)性分析表明，地紅蝽成蟲對(duì)5種寄主植物葉片取食選擇性與葉片含水量呈顯著正相關(guān)(F1,3=10.755,P=0.046)，相關(guān)系數(shù)為0.884；與地紅蝽成蟲取食前后的總蛋白質(zhì)含量變化(F1,3=28.416,P=0.013)、可溶性糖含量變化(F1,3=15.469,P=0.029)呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.951和-0.915。與地紅蝽成蟲取食前后的總氨基酸含量變化相關(guān)性不顯著(F1,3=1.663,P=0.288)。表明地紅蝽成蟲趨向選擇含水量較高、蛋白質(zhì)和可溶性糖含量變化較小的植物葉片(圖3)。

地紅蝽成蟲的取食選擇性和葉片營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的通徑分析結(jié)果表明，不同植物葉片含水量、植物可溶性糖含量變化及總蛋白質(zhì)含量變化這3個(gè)影響因子與地紅蝽取食選擇性的簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)分別為0.884, -0.915和-0.951。在這3個(gè)影響因子中，對(duì)地紅蝽取食選擇性(y)直接作用最大的為總蛋白質(zhì)含量變化(x3)，含水量(x1)次之，最小的為植物可溶性糖含量變化(x2)。通過分析各個(gè)因子間接作用發(fā)現(xiàn)，x3通過x1對(duì)y的間接作用比x3通過x2對(duì)y的大，其間接系數(shù)分別為-0.247和-0.074；x1通過x3對(duì)y的間接作用比直接作用大，其間接系數(shù)為0.483。表明在這3個(gè)影響因子共同作用時(shí)，總蛋白質(zhì)含量變化是影響地紅蝽對(duì)不同植物葉片取食選擇性的重要決定因子，含水量次之，植物可溶性糖含量變化影響最小(表4)。

表4 地紅蝽成蟲取食選擇性與其取食后寄主植物葉片營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量變化的通徑分析Table 4 Path analysis of the feeding selectivity of Pyrrhocoris tibialis adults and the changesin nutrient contents in leaves of host plants after being fed by this insect

3 討論

近年來，對(duì)于植食性昆蟲對(duì)寄主植物的取食選擇性的研究越來越多，發(fā)現(xiàn)昆蟲對(duì)不同取食寄主表現(xiàn)出不同的取食偏好性(Sharma and Norris, 1991; Fuetal., 2019; 周仙紅等, 2019)。本研究中發(fā)現(xiàn)，地紅蝽對(duì)5種寄主植物存在取食選擇性差異，取食選擇率大小依次為谷子>高粱>綠豆=大豆>玉米，并且地紅蝽對(duì)這5種植物的趨向性也與其取食選擇性結(jié)果一致。 這與尹飛等(2019)的研究結(jié)果類似，Q型煙粉虱Bemisiatabacibiotype Q對(duì)不同寄主取食選擇存在差異，且對(duì)寄主植物的趨性與其取食選擇性結(jié)果相一致。

寄主植物葉片表面物理性狀可以影響地紅蝽的取食選擇，地紅蝽取食選擇率與寄主植物葉片長(zhǎng)寬比及背面茸毛密度呈顯著正相關(guān)，與葉片長(zhǎng)、寬、正面茸毛密度、正背面茸毛長(zhǎng)度、維管束埋深及葉綠素含量相關(guān)性不顯著，表明地紅蝽偏好取食葉片長(zhǎng)寬比和背面茸毛密度較大的葉片。段宇杰等(2020)和盧柏云(2016)的研究也表明昆蟲取食選擇性與葉片大小有關(guān)，與本研究結(jié)果一致，原因可能是葉片的大小在一定程度上決定了地紅蝽的生存活動(dòng)范圍，既有利于地紅蝽的附著和取食，又有利于地紅蝽的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖(李昌盛等, 2007)。同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)，美洲斑潛蠅Liriomyzasativae和麥長(zhǎng)管蚜Sitobionavenae的取食選擇性都與葉表面表皮毛密度顯著相關(guān)(李勇等, 2003; 王雨等, 2014)，與本研究結(jié)果類似，其原因可能是地紅蝽經(jīng)過饑餓處理后會(huì)想要快速尋找到食物并附著其上進(jìn)行進(jìn)食來緩解饑餓，寄主植物葉片背面茸毛密度會(huì)影響其附著并且地紅蝽會(huì)躲避同類、天敵及陽(yáng)光直射來減少體內(nèi)營(yíng)物質(zhì)消耗，并且由田間試驗(yàn)觀察可知地紅蝽取食會(huì)附著在葉背面(段宇杰等, 2020)。但是，綠盲蝽寄主選擇性與棉花葉片中葉綠素含量呈顯著正相關(guān)；椰心葉甲Brontispalongissimi取食選擇性與寄主植物葉片葉綠素含量、維管束埋深呈顯著負(fù)相關(guān)(雒珺瑜等, 2011; 王劍嵩等, 2021)。這與本研究結(jié)果不同，原因可能是昆蟲種類、口器不同以及取食寄主有差別從而導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)差異(何香, 2018; 劉吉利等, 2021)。

地紅蝽對(duì)不同植物的取食選擇性也受到植物葉片主要營(yíng)養(yǎng)成分的顯著影響，與葉片含水量呈顯著正相關(guān)，與蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量變化呈顯著負(fù)相關(guān)，與總氨基酸含量變化無顯著相關(guān)，這說明地紅蝽偏好取食含水量較高、蛋白質(zhì)和可溶性糖含量變化較低的植物。這與何香(2018)、葛超美等(2018)及馬姝岑等(2014)的研究結(jié)果類似，灰茶尺蠖Ectropisgrisescens取食選擇性與不同品種茶樹的葉片含水量呈顯著正相關(guān)，杜鵑冠網(wǎng)蝽Stephanitispyriodes對(duì)不同品種杜鵑花的取食蟲口數(shù)與葉片可溶性總糖含量及蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)，香梨優(yōu)斑螟Euzopherapyriella幼蟲取食選擇與不同寄主植物樹皮總氨基酸無顯著相關(guān)。究其原因可能是，寄主植物水分是決定植食性昆蟲生理代謝過程及生化反應(yīng)能否完成的關(guān)鍵因素，寄主植物水分含量會(huì)直接影響地紅蝽取食苘麻種子這一特殊取食行為的發(fā)生，也會(huì)間接影響地紅蝽與其取食行為有關(guān)的一系列生命活動(dòng)(李藝瓊, 2017; 邵鈺瑩, 2019)。而且，昆蟲取食寄主植物會(huì)誘導(dǎo)植物產(chǎn)生防御反應(yīng)，植物所含糖類會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為酚類、酮類等次生代謝物質(zhì)對(duì)昆蟲進(jìn)行抵御，從而導(dǎo)致寄主植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量發(fā)生變化(凌夢(mèng)沁, 2015)。由此可知，寄主植物可溶性糖含量變化越小越有利于地紅蝽取食。植物蛋白質(zhì)含量既會(huì)影響昆蟲的取食速率，還會(huì)影響著植物體內(nèi)次生代謝物質(zhì)的產(chǎn)生(Fischer and Fiedler, 2000)。同植物糖類變化類似，寄主植物蛋白質(zhì)含量變化也會(huì)影響地紅蝽的取食選擇。然而，許多研究結(jié)果與本研究結(jié)果卻不一致，劉歡等(2021)研究發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾Spodopterafrugiperda幼蟲取食選擇性與小麥不同品種葉片總蛋白和可溶性糖含量呈顯著正相關(guān)；沈嘉程等(2021)研究發(fā)現(xiàn)桑天牛Aprionagermari取食選擇與寄主植物可溶性糖含量呈正相關(guān)，與還原性糖呈負(fù)相關(guān)，與可溶性蛋白質(zhì)含量無關(guān)。由此說明寄主植物的營(yíng)養(yǎng)成分種類和含量都會(huì)影響植食性昆蟲的取食偏好性。

本研究初步探討了不同寄主植物的葉片物理特性及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)2個(gè)方面對(duì)地紅蝽取食選擇性的影響，在一定程度上解釋了地紅蝽寄主選擇偏好的原因，為深入研究寄主植物對(duì)地紅蝽的抗蟲機(jī)制奠定了基礎(chǔ)，后續(xù)需要進(jìn)一步研究寄主植物的次生代謝物質(zhì)、葉片保護(hù)酶以及昆蟲解毒酶等其他因素對(duì)地紅蝽寄主選擇性的影響。