延安地区小菜蛾抗寒与越冬能力初探

苗 鑫，徐世才，车银娟，吴文乐，范培月

（延安大学生命科学学院，陕西 延安 716000）

小菜蛾（Plutella xylostellaL.），属鳞翅目（Lepidoptera）菜蛾科（Plutellidae），是十字花科蔬菜的主要害虫之一[1]。小菜蛾为寡食性昆虫，主要危害甘蓝、芥菜、白菜、萝卜等十字花科蔬菜，寄主范围比较广泛，是我国重大农业害虫之一[2]。其幼虫仅取食叶肉，留下表皮，可将叶片食成孔洞和缺刻，严重时全叶片都被吃成网状；其排泄物污染菜叶，降低了蔬菜的品质，且被其咬过的伤口也易引发软腐病，造成蔬菜产量的大规模下降；另外，每年用于防治小菜蛾的费用，给种植户造成了严重的经济负担。近年来，小菜蛾在我国北方地区对十字花科蔬菜造成了严重影响[1-2]，明确其越冬能力变得愈发重要。

我国北方地区小菜蛾的生长发育都要经历冬季寒冷低温的考验，明确小菜蛾的抗寒能力对于其越冬能力的研究尤为重要。小菜蛾的抗寒能力是指小菜蛾长期或短期暴露于低温下抵御寒冷仍然存活的能力，这与诸多非生物因素及生物因素有关[3]。小菜蛾的抗寒能力决定着下一年度种群的数量，因此明确其抗寒性十分必要。关于小菜蛾的耐寒性研究多地均有报道[4-8]，但在延安地区小菜蛾是否能越冬，以何种虫态越冬却未见报道。本研究尝试对延安地区小菜蛾抗寒与越冬能力进行初步探索，希望在生产上为小菜蛾种群的预测和防治提供参考。

1 材料和方法

1.1 供试材料

1.1.1 供试蔬菜

试验用白菜（Brassica campestrisL.）为延安大学生命科学学院实验室栽培品种，种子由北京凤鸣雅世科技发展有限公司生产。

1.1.2 供试虫源及饲养方法

从延安市河庄坪蔬菜基地的菜田中捕捉小菜蛾4龄幼虫，在延安大学动物学实验室中用白菜继代饲养、繁殖，建立5 000头不同虫态的小菜蛾试验种群。使用智能人工气候箱将培养环境温度控制在（23±1）℃，相对湿度60%～80%，光照14 lx，10 h/d（培养环境温度设置值与实际生产平均温度相符）。及时收集化蛹后的小菜蛾，羽化后将其移入养虫笼（50 cm×50 cm×55 cm）中的培养皿（D=15 cm）中，培养皿中事先放有新鲜的白菜叶，供其产卵繁殖。将棉布条浸入装有10%蜂蜜水的棕色瓶（60 mL）中，制成为小菜蛾持续补充蜂蜜的装置[9]，为成虫补充营养 。试验时，收集同一时期化蛹的小菜蛾虫茧和同一时期所产的卵，以获得虫龄一致的试虫备用。继代饲养小菜蛾，小菜蛾产卵时不供光。

1.1.3 主要仪器

智能人工气候箱（QHX-800B5-Ⅱ）：上海新苗医疗器械制造有限公司产品；冰箱（BCD-308W）：青岛海尔股份有限公司产品；数字万用电表（VC890C+）：胜利仪器产品；热敏电阻（MF58）：时恒玻壳测温型NTC热敏电阻。

1.2 试验方法

1.2.1 小菜蛾过冷却点及结冰点的测定

小菜蛾的抗寒能力与其过冷却点相关，因此过冷却点成为明确其抗寒能力强弱的重要指标之一[10]。小菜蛾的过冷却指的是体液温度下降到冰点以下而不结冰的现象，虫体在低温条件下体温缓慢下降，直到发生过冷却现象，其体内潜热开始散发使得体温开始上升，体温开始上升的拐点称为过冷却点；当潜热散发完以后体温又开始下降的拐点称为结冰点。

过冷却点、结冰点的测定方法：取发育一致的各龄小菜蛾幼虫、蛹及成虫，每处理幼虫、蛹数为10头，成虫为10对（雌雄比1︰1），重复6次。小菜蛾过冷却点的测定采用热敏电阻法。具体过程为：按图1所示将万用电表、热敏电阻以及小菜蛾连接成测定状态。连接线插入小菜蛾肛门处。万用电表红表笔插入“VΩ”孔，黑表笔插入“COM”孔，打开电源，将功能量程选用开关调至“Ω（欧姆）2K”的档位上。将该装置放在冰箱内，逐渐降低环境温度，每30 s记录1次电阻值，总共记录10 min的数据。可以观察到，随着测量环境温度的下降，电阻值逐渐上升，在上升到一定数值后电阻值又突然下降；在下降到最低点后，电阻值又重新上升。依据下式将电阻值转换为温度[11]。

式中：T为温度，单位为℃；R为电阻，单位为Ω。

图1 小菜蛾过冷却点的测定装置示意图

电阻值开始下降的拐点所对应的温度即是小菜蛾的过冷却点，电阻值开始上升的拐点所对应的温度即是小菜蛾的结冰点。

1.2.2 冷驯化处理对小菜蛾抗寒能力影响的试验

取发育一致的小菜蛾4龄幼虫和蛹各10头，分别进行冷驯化处理（低温4 ℃分别处理2、4 d），每组重复6次。以未经过冷驯化处理的4龄幼虫和蛹作为对照，分别测定其抗寒能力。

1.2.3 小菜蛾蛹的低温生存能力测定

小菜蛾蛹在低温条件下的生存能力测定采用机率值分析法，小菜蛾在低温条件下生存时间的对数值与死亡率的机率值呈线性关系。在冰箱中分别进行5、0、-5、-10 ℃这4种低温条件下小菜蛾蛹的低温生存能力测定。蛹在-10 ℃和-5 ℃条件下测定之前，需在4 ℃下冷驯化6 h。将蛹放在铺有滤纸的培养皿中，每皿放置10头，顶部用纱布和橡胶圈封口，以防止其羽化后逃逸。在各测定温度下按不同时间梯度分批取出待测的蛹，每批取出10头，重复6次。取出后在人工培养箱中（23±1）℃，相对湿度60%～80%，光照14 lx，10 h/d条件下培养，48 h后检查其羽化情况并统计死亡率。

1.2.4 野外越冬试验

越冬试验采用埋蛹法测定[12]。将蛹放在装有土壤的玻璃瓶中，土壤中的含水量大约为10%，每瓶20头，重复2次。瓶口用纱布和橡胶圈封口后，在纱布上盖1块玻璃板，用来提供虫体通气所需的缝隙。将玻璃瓶埋于延安大学11#公寓楼下的花园中，埋藏深度大约5 cm（瓶口距地面），埋藏时间为2015年12月6日，分别于2016年1月6日和2016年3月6日取出。取出后在（23±1）℃，相对湿度60%～80%，光照14 lx，10 h/d条件下培养，48 h后检查其羽化情况并统计死亡率。

1.3 数据处理

试验数据使用Microsoft Excel 2007软件整理。采用Duncan's新复极差法对小菜蛾的过冷却点与结冰点进行差异显著性测定，并用SPSS 20.0对其进行统计学分析。使用Excel软件分析小菜蛾蛹在不同温度下的回归方程，并由回归方程计算LT50、LT90、LT99.9（LT50、LT90、LT99.9分别表示小菜蛾蛹致死50%、90%和99.9%所需要的时间）。

2 结果与分析

2.1 不同虫态的过冷却点与结冰点差异

对小菜蛾可能的越冬虫态（各龄幼虫、蛹、成虫）过冷却点和结冰点的测定结果见表1。表1数据显示，小菜蛾各虫态的过冷却点与结冰点的变化趋势基本相同，即过冷却点低的虫态，结冰点就低。其中，幼虫期的过冷却点平均值最高，成虫期次之，蛹期最低。从不同虫态的过冷却点和结冰点之间的温度差值来看，成虫期最低（2.06 ℃），其次是蛹期（3.57 ℃），幼虫期最大（3.77 ℃）。上述结果表明：延安地区的小菜蛾具有相对明显的过冷却现象，其可以利用过冷却现象来避免结冰对自身造成的物理伤害，因而具有较强的抗寒能力；而蛹的过冷却点最低，与其他虫态相比差异显著，蛹期的过冷却现象也相对较为明显；因此，小菜蛾蛹期的抗寒能力相对最强。除2龄幼虫与成虫之间无显著差异以外，小菜蛾不同虫态之间的过冷却点差异均显著。

2.2 冷驯化处理对小菜蛾抗寒能力的影响

试验数据（表2）表明，与对照组相比，经过低温冷驯化处理后的小菜蛾过冷却点与结冰点均随低温处理时间的增加而呈下降趋势。经过4 d冷驯化的4龄幼虫的平均过冷却点为-10.83 ℃，而经过2 d冷驯化的4龄幼虫平均过冷却点为-10.51 ℃，两者的过冷却点均显著低于对照的-9.37 ℃；而经过4 d和2 d冷驯化的蛹的平均过冷却点分别为-19.99 ℃和-19.53 ℃，也低于对照，但2 d的冷驯化与对照组之间无显著差异，而4 d的冷驯化却与对照组差异显著。经过2、4 d冷驯化的4龄幼虫和蛹的平均结冰点均显著低于对照。上述结果表明一定程度上的低温环境锻炼可以提高小菜蛾的抗寒能力。

表1 小菜蛾的过冷却点与结冰点

2.3 蛹的低温生存能力测定结果

小菜蛾蛹在4种温度水平处理下的死亡率回归方程见表3，小菜蛾蛹的死亡率达到一定数值所需的时间随温度的降低而缩短；同时，小菜蛾蛹的低温生存时间随温度的不同存在不同程度的变化。-10 ℃时，LT50与LT99.9的差值为7.32 d；而5 ℃时，LT50与LT99.9的差值变为35.87 d，有明显的扩大趋势；上述结果表明小菜蛾的低温生存能力受到冬季寒冷低温持续时间的影响。

小菜蛾蛹在5、0、-5 ℃和-10 ℃4种温度条件下死亡率达到99.9%需要的时间分别为52.82、29.03、26.17、13.45 d，由此可见，蛹是小菜蛾最有可能越冬的虫态。由于蛹在0 ℃条件下的LT99.9为29.03 d，表明小菜蛾不能在冬季温度连续低于0 ℃时间超过29 d的地区越冬。

表2 不同冷驯化处理的小菜蛾抗寒能力变化

表3 小菜蛾蛹在低温下的死亡率回归分析

2.4 越冬蛹的死亡率测定结果

野外越冬试验结果见表4。小菜蛾各虫态的过冷却点测定和蛹的低温生存能力测定结果均表明蛹的抗寒能力最强，是最有可能的越冬虫态；但经过野外越冬试验后，发现其死亡率随埋藏时间的增加而不断增大，最终全部死亡。取样检查时，虽然发现蛹体颜色正常，但没有出现羽化现象，表明其已死亡。根据上述结果，可以初步确定，在自然条件下，小菜蛾在延安地区不能越冬。

3 结论与讨论

过冷却点测定结果表明：小菜蛾各虫态间的过冷却点差异显著，其中蛹的抗寒能力最强，因此初步推断蛹是延安地区小菜蛾的可能越冬虫态，而且一定程度上的低温环境锻炼有助于提高小菜蛾的抗寒能力；但是，过冷却点只是用来衡量小菜蛾抗寒能力大小的指标之一，而且大多数的研究结果表明不耐结冰的昆虫在体温还没降到过冷却点时就已出现大量死亡，这表明在寒冷冬季小菜蛾的死亡是因为寒冷伤害，而不是结冰[13]；因此，过冷却点不足以作为评价小菜蛾抗寒能力的唯一指标；但是不能回避大多数昆虫的死亡都发生在过冷却状态，故过冷却点的测定是一个十分必要的手段，有助于我们更好地掌握昆虫的抗寒能力。

低温生存能力测定结果表明：小菜蛾蛹是最有可能的越冬虫态，其在0 ℃以下的低温环境中生存时间不能超过29 d，这一结论与熊立钢等[4]在北京的测定结果相似。参考延安地区冬季的平均气温，在自然条件下，小菜蛾在延安地区不能正常越冬，野外埋蛹试验也验证了这一结论。但在实际生产中，延安地区的蔬菜田里会暴发小菜蛾虫害，其原因可能是农业生产中没有清理的废弃菜叶堆和温室大棚为小菜蛾提供了顺利越冬的场所。这些人为因素使得小菜蛾的越冬问题更加复杂，需要后续长期的田间跟踪调查以进一步明确，并可深入到分子水平来解释其抗寒机制。建议在十字花科蔬菜的实际生产中，及时清理堆积在田间和温室大棚里的废弃菜叶和秸秆，以排除小菜蛾可能的越冬场所，从而将小菜蛾的为害降到最低。

[1]郭兆将,康师,吴青君,等.小菜蛾饲养技术与规范[J].应用昆虫报,2015,52(2):492-497.

[2]谢艳兰,李湛斌.十字花科植物对小菜蛾生长发育和繁殖的影响[J].黑龙江农业科学,2015(8):61-64.

[3]王锦林,冯宇倩,宗世祥.昆虫耐寒性的类型、测定方法及影响因素综述[J].安徽农学通报,2013,19(9):32-35.

[4]熊立钢,吴青君,王少丽,等.小菜蛾越冬生物学特性研究[J].植物保护,2010,36(2):90-93.

[5]陈非洲,刘树生.低温对小菜蛾实验种群的影响[J].应用生态报,2004,15(1):99-102.

[6]许富祯,郭永华,张艳芳,等.乌兰察布地区小菜蛾的发生、为害与防治技术[J].内蒙古农业科技,2005(增刊2):380-382.

[7]赵毓潮,吕志藻,张植敏.高海拔地区结球甘蓝小菜蛾幼虫发生为害动态观察[J].湖北植保,2001(6):10-11.

[8]马春森,马罡,杨和平.小菜蛾在温带地区越冬研究进展[J].生态学报,2010,30(13):3628-3636.

[9]徐世才.沙芥饲养小菜蛾实验种群生命表的组建与分析[J].河南农业科学,2008,37(3):71-74.

[10]景晓红,康乐.昆虫耐寒性研究[J].生态学报,2002,22(12):2201-2207.

[11]秦玉川,杨建才.一种便携式测定昆虫过冷却点的方法[J].昆虫知识,2000,37(4):236-238.

[12]江幸福,罗礼智,李克斌,等.甜菜夜蛾抗寒与越冬能力研究[J].生态学报,2001,21(10):1575-1582.

[13]景晓红,康乐.昆虫耐寒性的测定与评价方法[J].昆虫知识,2004,40(1):7-10.