粟负泥虫对不同植物的产卵和取食选择

刘佳，马继芳，王永芳，白辉，张梦雅，董志平，李志勇

（河北省农林科学院谷子研究所/国家谷子改良中心/河北省杂粮重点实验室，河北 石家庄 050035）

粟负泥虫〔Oulema tristis（Herbst）〕又名粟叶甲，俗称肉蛋虫，属鞘翅目叶甲总科负泥虫科[1]，主要为害谷子，也为害糜子、高粱、玉米、小麦及多种禾本科杂草[2，3]，在我国主要分布于黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、宁夏、甘肃、陕西、山西、河北、河南、北京等省（市）[4]。粟负泥虫以幼虫为害为主，成虫也能造成一定的为害。幼虫藏于心叶内舔食叶肉，形成宽白条状食痕，严重时造成枯心、烂苗或整株枯死[5]。成虫沿叶脉取食叶肉，只留表皮，形成长白条，严重时导致叶片破碎，呈丝状。近年来，一直推行的免耕制度使得该虫越冬顺利，逐年累积，虫量越来越大，严重地块百株虫量达300～600 头，单株虫量多至20头，被害株率达90%以上[4，6]，目前已成为谷子上的主要害虫。由于该虫幼虫在谷子心叶内包裹隐蔽为害，其症状表现不明显，很难引起人们注意，待谷子进入拔节期，白焦叶片大量出现，已错过最佳防治时期，此时用农药防治效果甚微。

植物挥发物能够影响植食性昆虫的寄主定位、取食、交配、产卵、逃避等多种行为反应[7～9]。张艳玲等[10]研究发现，华北大黑鳃金龟（Holotrichia oblita）对蓖麻叶粗提物的选择性显著大于其他11 种供试寄主植物。张风娟等[11]研究发现，不同植物的挥发物对光肩星天牛（Anoplophora glabripennis）的引诱效果不同，其中复叶槭对光肩星天牛的引诱效果最好，其次是五角枫。此外，也有研究报道了二点委夜蛾（Athetis lepigone）、烟粉虱（Bemisia tabaci）、绿盲蝽（Apolygus lucorum）、棉铃虫（Helicoverpa armigera）、小菜蛾（Plutella xylostella）等多种昆虫对植物挥发性物质具有明显的定向作用[12]。

目前有关粟负泥虫的研究仅限于观察其为害特点和发生规律，尚未见对粟负泥虫寄主选择的研究。基于此，选取5 种粮食作物和1 种禾本科杂草为试验材料，对粟负泥虫成虫的产卵选择行为和幼虫的取食选择行为进行了比较，并测定了粟负泥虫雌成虫对这些植物挥发物的趋性，旨为后续研究该虫的引诱剂以及绿色防控奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试虫源为粟负泥虫。成虫于2021 年6 月1 日采自河南省三门峡市渑池县台口村（北纬34°51′，东经111°52′）谷子田，在河北省农林科学院谷子研究所养虫室〔温度（26±1）℃，相对湿度60%～80%〕以鲜活谷子幼苗为食料进行继代培养，待其产卵孵化后，挑取活泼健康的不同龄期幼虫及成虫进行试验。

植物材料为5 种粮食作物和1 种禾本科杂草，其中，粮食作物为谷子（张杂谷16 号）、高粱（冀酿2号）、糜子（冀黍2 号）、玉米（郑单958） 和小麦（冀麦22 号），禾本科杂草为狗尾草。均在河北省农林科学院谷子研究所植物生长间种植，生长过程中合理浇水，不使用任何农药，待长至合适大小，一部分收集其幼嫩组织备用，一部分收集其挥发物备用。

供试药剂有乙酸乙酯（购自上海麦克林试剂公司）、正己烷（色谱纯，购自天津市科密欧化学试剂有限公司）、无水乙醇（购自天津欧博凯化工有限公司）、丙酮（购自天津市津东天正精细化学试剂厂）、活性炭（购自北京艾克塞生物科技有限公司）和吸附剂Tenax-TA（购自北京艾克塞生物科技有限公司）。

仪器设备有“Y”型嗅觉仪（两臂长18 cm，直管长度22 cm，内径2.5 cm，两臂之间夹角75°，购自北京艾克塞生物科技有限公司）、法兰反应器〔上下两部分罩体分别为20 cm（直径）×30 cm（高），上下罩体分别留直径2.5 cm 的口，配直径2.5 cm 的通气塞，购自北京兴运博达化工玻璃仪器有限公司〕、电子天平（购自上海舜宇恒平科学仪器有限公司）和大气采样仪（购自北京劳动保护科学研究所）。

1.2 试验方法

1.2.1 粟负泥虫成虫对不同植物产卵选择性的室内测定 采用笼罩法测定粟负泥虫成虫对6 种植物试材的产卵选择行为。根据6 种植物的生长特性，待其在花盆中长至5～6 叶期，每盆保留5 株，分别放入规格为60 cm（长）×60 cm（宽）×90 cm（高）的网罩，接入5 对刚羽化不久的粟负泥虫成虫，3 d 后检查网罩内粟负泥虫的落卵量。5 次重复。

1.2.2 粟负泥虫幼虫对不同植物取食选择性的室内测定 采用叶碟法[13]分别测定粟负泥虫不同龄期幼虫对6 种植物试材的取食选择行为。分别选用同一世代大小一致、健康活泼的1～4 龄试虫，试验前饥饿处理4 h。在直径为20 cm 的培养皿底部铺2 层相同直径的滤纸并滴加少量蒸馏水保湿，选取完整的植株嫩叶，用打孔器打成直径0.5 cm 的圆片，将培养皿二等分，利用对角线法将圆片等距放置于同培养皿边缘，保证每个圆片到培养皿中心的距离相等。随后，在培养皿的中心位置接入15 头粟负泥虫幼虫，盖上培养皿盖子，5 h 后检查不同植物叶片上的幼虫数量，计算引诱率（植物叶片上的幼虫数/总虫数×100%）。若幼虫不在植物材料上，则视为未选择。6 次重复。

1.2.3 粟负泥虫成虫对不同植物挥发物粗提物趋性行为的室内测定 采用动态顶空采集法收集植物挥发物。收集时，先用铝箔纸将植株根部包裹住，将法兰反应器下半部分罩体适当倾斜，植株沿罩体轻轻放入，盖上反应器的上半部分罩体，用封口膜封好。反应器下口接活性炭，反应器上口接进气管和吸附剂管。抽气时大气采样仪的气流量为500 mL/min，并用流量计检查装置的气密性。连接整个装置所用的硅胶管都是无挥发性气体的Teflon 胶管。为避免整个装置产生杂气味，连接好收集系统，预抽气30 min 后再连接吸附柱。所有植物的收集时间均设置为8 h（9:00～17:00）。收集完毕后立即将吸附柱取下，用1 mL 的色谱纯正己烷淋洗吸附柱中收集到的植物挥发性物质到进样瓶中，-20 ℃保存备用。同时收集空气（空的法兰反应器，不放植物）8 h 作为空白对照。

利用“Y”型嗅觉仪，测定粟负泥虫雌成虫对6种植物挥发物的行为反应。测试前，用等长硅胶管连接“Y”型管与气味源。在气流到达气味源前，先经过活性炭过滤装置和蒸馏水洗气瓶，以净化气流和增加气流湿度。大气采样仪的流量控制在200 mL/min。对于抽取的粗挥发物，吸取20 μL 挥发物溶液作为气味源。在“Y”型管两侧臂放入滴有挥发物的滤纸条，打开大气采样仪，通气10 min，让气味充满整个装置；然后，用离心管将单头粟负泥虫成虫引入嗅觉仪，观察该虫在10 min 内的行为反应。若该虫飞至超过某一侧臂的1/2 处，且停留30 s 以上或直接飞至该臂的端口处，记为对挥发物有反应。若10 min 内，该虫只在直管内徘徊或在两侧臂间快速移动，则认为对挥发物无明显偏好，记为无反应。每组气味源组合测试50 头试虫。每测试5 头试虫，将“Y”型嗅觉仪的两臂进行对换；每测试10 头试虫，用丙酮清洗“Y”型嗅觉仪并烘干。每头试虫只测试1 次。

1.3 数据分析

试验所有数据均采用SPSS 26.0 软件进行处理和分析，采用Duncan’s 新复极差法进行产卵选择和幼虫取食选择的差异显著性分析，采用卡方检验进行趋性选择的差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 粟负泥虫成虫对不同植物的产卵选择性

粟负泥虫在6 种试验植物上的落卵量差异显著，其中在谷子上的产卵量最多，狗尾草次之，二者差异显著，且均显著高于其他4 种植物；在高粱、糜子、小麦和玉米上的产卵量少，四者差异均不显著（表1）。表明粟负泥虫最喜欢在谷子上产卵。粟负泥虫在谷子上的平均产卵量高达19.84 粒/株，是狗尾草上产卵量的6.9 倍，是高粱、糜子、小麦、玉米上产卵量的20.7～165.3 倍。

表1 粟负泥虫在不同植物上的落卵量 （粒/株）Table 1 Number of eggs laid on different plants by O. tristis

2.2 粟负泥虫幼虫对不同植物叶片的取食选择性

粟负泥虫不同龄期幼虫对6 种植物的取食选择性存在显著差异，其中，谷子对1～4 龄幼虫的引诱率均为最高且显著高于其他植物，引诱率分别为74.44%、82.22%、85.56%和90.00%；其次是高粱和狗尾草，二者对粟负泥虫各龄期幼虫的引诱率均比较接近，为31%～45%；小麦的引诱率为24%～29%；玉米的引诱率为13%～18%；糜子对1～4 龄幼虫的引诱率均为最低，在10%以下（图1～4）。表明粟负泥虫1～4 龄幼虫对植物的取食选择行为相同，表现为对谷子的选择性均显著高于其他植物。

图1 粟负泥虫1 龄幼虫对不同植物叶片的取食选择Fig.1 Feeding prefrence of the 1th instar larvae of O. tristis on different plants leaves

图2 粟负泥虫2 龄幼虫对不同植物叶片的取食选择Fig.2 Feeding prefrence of the 2th instar larvae of O. tristis on different plants leaves

2.3 粟负泥虫雌成虫对不同植物挥发物的行为反应

图3 粟负泥虫3 龄幼虫对不同植物叶片的取食选择Fig.3 Feeding prefrence of the 3th instar larvae of O. tristis on different plants leaves

图4 粟负泥虫4 龄幼虫对不同植物叶片的取食选择Fig. 4 Feeding prefrence of the 4th instar larvae of O. tristis on different plants leaves

与对照相比，粟负泥虫雌成虫对6 种植物挥发物的趋性显著，其中对谷子挥发物的趋性最强，且显著高于对其他植物挥发物的趋性（图5）。表明粟负泥虫雌成虫对谷子挥发物表现出明显偏好。

图5 粟负泥虫雌成虫对不同植物挥发物的行为选择Fig.5 Orientational behavior of female adults of O. tristis to diffrent plant volatiles

3 结论与讨论

害虫种群的暴发受多种因素的影响，如寄主植物、气候、天敌及种群内部机制等。其中，选择合适的寄主植物是害虫种群能够繁衍并积累为害的重要因素之一[12]。绝大多数植食性昆虫喜欢把卵产在营养丰富的植物上，以利于其后代的生长发育[14]。而幼虫的取食选择也可能会受植物颜色、理化性质以及植物挥发物等多种因素的综合影响[15]。本研究中，我们选择粟负泥虫主要寄主的大田作物以及与谷子近缘的狗尾草作为植物试材，对雌成虫的产卵选择行为、不同龄期幼虫的取食选择行为以及雌成虫对寄主植物挥发物的趋性进行研究，结果显示，粟负泥虫雌成虫对谷子的挥发性物质趋性最强，在谷子上的产卵量是狗尾草和其他作物上的6.9～165.3 倍，且1～4 龄幼虫均最喜欢取食谷子，谷子对其引诱率高达74.44%～90.00%，远高于高粱和狗尾草等其他植物的引诱率。据此，可以从理论上揭示该虫严重为害谷子的原因：粟负泥虫以成虫越冬，早春出蛰时大田作物以小麦为主，粟负泥虫更喜欢在狗尾草等杂草上栖息为害；谷子播种出苗后，粟负泥虫会集中迁入谷田取食并产卵，孵化的幼虫在营养丰富的谷子心叶为害，有利于群体繁衍和积累，而且近年来一直提倡的免耕播种更有利于该虫越冬存活，导致该虫在谷子上的为害呈逐年加重趋势，成为目前谷子上的主要害虫。

基于粟负泥虫主要以幼虫在谷子心叶内包裹为害，隐蔽性强，且成虫具有一定的飞行能力，而目前生产上以化学防治为主，因此防治效果并不理想。本研究初步探讨了粟负泥虫成虫对谷子挥发物具有很强的趋性，下一步计划分离并鉴定谷子中的挥发性物质，从中筛选出对其具有引诱作用的具体化合物，为制定粟负泥虫绿色防控技术提供了新思路。此外，本研究仅针对主要禾本科粮食作物和狗尾草进行了研究，栗负泥虫对其他禾本科杂草是否有更强的趋性，还有待进一步研究。