截形叶螨(Tetranychus truncates Ehara)在西北大部分地区是棉花和玉米的主要害虫, 由于该螨寄主范围广, 且具有繁殖快、周期短、抗药性强、短期内易再暴发、不易控制等特点, 使其成为一种为害严重而又难以防治的害螨。尤其近几年, 甘肃省(我国最大的杂交玉米制种生产基地)玉米种植面积的逐年扩大, 玉米制种基地连作次数增加以及日光温室的迅速发展, 这些为截形叶螨提供了丰富的食料条件及稳定的栖息场所, 导致其数量逐年上升,为害不断加重。
目前主要采用化学药剂防治截形叶螨, 据报道不同作物上的截形叶螨已对许多杀虫剂产生了抗药性, 这给防治造成了较大的困难。生物适合度(biological fitness)反映了害虫种群对外界环境条件的反应, 指害虫在所处环境中能够生存并把它的特性传给下一代的能力, 一般包括生命力和繁殖力等。抗药性增强, 提高了害虫抗性个体在药剂选择下的存活率, 但往往导致种群适合度下降, 表现出生存竞争劣势。如王伟等通过对甜菜夜蛾(Spodopteraexigua Hiibner)抗茚虫威种群的生物适合度的研究得出, 抗性种群相对敏感种群的生物适合度仅为0.44, 表现出一定程度的生长发育和繁殖上的不利性。温度是影响昆虫种群数量变动的最显著生态因子之一。目前在害虫、害螨的抗性适合度研究中,主要集中在单一温度条件下抗性适合度的优势或劣势。而在实际农业生产实践中, 变温是普遍存在的。为明确害螨抗性适合度与温度的关系, 本研究以截形叶螨为对象, 通过对截形叶螨抗哒螨灵种群(Py-R)和敏感种群(SS)在不同温度下实验种群的生长发育和繁殖力进行比较研究, 组建两个种群的生命表, 通过生命参数净生殖率(R0)确定其生物适合度, 以期为截形叶螨的田间抗性综合治理提供一定的理论依据。
1、 材料与方法
1.1 截形叶螨
1)敏感种群。从没有施用任何农药的甘肃农业大学试验玉米田采集, 在实验室恒温养虫室内, 用盆栽菜豆苗连续饲养约 90 代以上, 不接触任何药剂。饲养温度(24±l) ℃ ,相对湿度 60%±5%, 16 h 光照, 8 h 黑暗。
2)抗性种群。从敏感种群中分出截形叶螨部分个体, 以哒螨灵杀死种群 60%左右个体的浓度进行汰选, 用药一定次数后(2~3 次)进行一次室内毒力测定, 计算致死中浓度(LC50), 并与敏感种群比较, 求出抗性指数(resistance index, RI), 掌握抗药性的发展趋势, 直至选育出抗性较高的种群。种群起始代用 F0表示, 药剂筛选后第 1、2、…、n 代, 分别以 F1、F2、…、Fn 表示。RI =Fn 的 LC50/ F0的 LC50。
1.2 供试药剂
供试药剂 15%哒螨灵乳油由江苏蓝丰生物化工股份有限公司生产。
1.3 试验方法
1.3.1 试验种群生命表的组建
试验在光照培养箱中进行。设置温度为 16 ℃、20 ℃、24 ℃、28 ℃、32 ℃、36 ℃ 6个梯度, 光照16 h, 相对湿度为 60%±5%, 饲养期间停止用药。试验时首先制作饲养台, 即制备长 5 cm、宽 4 cm、高0.7 cm 的海绵, 放入直径 9 cm、高 1.5 cm 的培养皿中, 上面放一张等面积滤纸, 加 2/3 清水, 制成水隔离台。摘取平整完好的菜豆叶片, 叶面朝下贴在滤纸上, 使叶片四周与滤纸紧密贴合, 叶缘用脱脂棉裹住以便叶片吸水保鲜, 也可防止叶螨逃逸。敏感和抗性种群各饲养 60 头。每叶片上接 1 只雌成螨,产卵后即弃去, 保留新鲜卵 1 粒。逐日记载单头叶螨发育历期及成活状况, 待进入成螨后, 统计性比,并且每叶接 1 只雄螨交配, 记录每日每雌产卵量及成螨的存活数, 直至死亡。根据何林等的方法组建截形叶螨敏感种群、抗性种群的生命生殖力表,计算各项生命参数。
1.3.2 数据处理
所有数据处理分析均用 SPSS 19.0 和 Excel 软件进行。各项生命参数参考 Zhou 和 Qiu 等的方法, 用以下公式分别计算得出:
式中, x 为时间(d), lx为叶螨在 x 时间的存活率, mx为叶螨在 x?1 到 x 时间内的每雌产卵量, rm为内禀增长率。
以净生殖率 R0评价生物相对适合度(relativefitness, Rf):Rf=R0R/R0S(6)式中, R0R为抗性种群的净生殖率, R0S为敏感种群的净生殖率。
2、 结果与分析
2.1 截形叶螨抗哒螨灵种群选育结果
由表 1 可知, 经过连续 49 代的抗性选育, 截形叶螨对哒螨灵的抗性指数已达到 955.25 倍, 成为抗性较高的种群。
2.2 不同温度下截形叶螨抗性种群和敏感种群发育历期
由表 2 可以看出, 在不同温度下, 截形叶螨两个种群均能顺利完成世代发育。两种群的世代历期和平均寿命均随温度升高而缩短。抗性种群和敏感种群在 16~36 ℃的变化范围内? 世代历期由25.90 d 和 27.08 d 分别缩短为 7.19 d 和 7.05 d, 平均寿命分别由 40.28 d 和 42.23d 逐渐缩短为 11.05 d和 10.16 d。
抗性种群在 16~28 ℃下, 即低温和适温条件下,各螨态发育历期及平均寿命均显著低于敏感种群;而在高温(36 ℃ )下, 抗性种群除成螨期和若螨期外,其余各螨态历期和平均寿命均显著高于敏感种群(P<0.05)。
2.3 不同温度下截形叶螨抗性种群和敏感种群的繁殖力和存活率
由表 3 可以看出, 在 16~24 ℃范围内, 抗性种群的平均每雌日产卵量和每雌总产卵量都显著低于敏感种群(P<0.05); 但从 28 ℃开始, 抗性种群的平均每雌日产卵量高于敏感种群, 并且在 32~36 ℃下,抗性种群的平均每雌日产卵量和每雌总产卵量都显著高于敏感种群。说明在低温和适温条件下, 抗性种群的生殖力低于敏感种群; 而在高温条件下, 抗性种群的生殖力却又逐渐上升。
图 1 为不同温度条件下截形叶螨的存活率。由图 1 可以看出, 这两个种群的存活曲线大致呈凸型,即 Deevey A 型(表示种群在接近于生理寿命之前,只有个别的死亡, 即几乎所有个体都能达到生理寿命), 并且两个种群的存活年龄都是随着温度的升高而缩短。两个种群在低温(16 ℃ )时, 存活曲线比较一致; 在适温区 20~32 ℃下, 抗性种群存活率下降较快, 寿命短于敏感种群, 存活曲线存在较大差异;但在 36 ℃ (高温)下, 情况正好相反, 抗性种群位于敏感种群的上方, 即敏感种群存活率下降较快, 且寿命短于抗性种群, 这表明截形叶螨产生抗性后,在高温条件下存活能力优于敏感种群。
图 2 是不同温度条件下, 截形叶螨的生殖力曲线图。由图可知, 在不同温度下, 两个种群的生殖力曲线大都呈抛物线形状, 生殖初期, 单雌产卵量较低, 随着时间的推移, 产卵逐渐达到高峰期, 然后生殖力又逐渐下降。但在同一温度下, 两个种群的生殖力存在差异, 在 20~28 ℃下, 抗性种群的产卵高峰期早于敏感种群, 整个产卵期短于敏感种群; 但36 ℃下, 抗性种群的生殖高峰期却晚于敏感种群,且产卵期长于敏感种群, 说明抗性种群高温下的生殖力优于敏感种群, 而低温和适温下存在生殖不利性。
2.4 不同温度下抗性种群和敏感种群的生命特征参数和相对适合度
由表 4 可知, 不同温度下, 截形叶螨抗性种群的生命参数——内禀增长率(rm)、世代历期(T)、周限增长率(λ)、种群加倍时间(Dt)与敏感种群没有显著差异, 但净生殖率(R0)存在明显差异, 如 24 ℃下,抗性种群的 R0远小于敏感种群的 R0。若以净生殖率来评价抗性种群和敏感种群的相对适合度(Rf), 则在 16~28 ℃范围内 Rf<1, 表明截形叶螨抗哒螨灵种群适合度下降, 存在一定程度的生殖不利性; 但随着温度的升高, 在 32~36 ℃下, Rf >1, 适合度上升。
3、 讨论与结论
试验结果表明, 在 16~32 ℃下截形叶螨对哒螨灵产生抗性后, 各螨态发育历期与敏感种群相比均显著缩短, 从而使其平均世代历期缩短, 种群加倍时间也缩短。但在高温下(36 ℃ ),抗性种群与敏感种群相比, 世代历期和平均寿命明显延长。邓新平等通过对抗药性朱砂叶螨(Tetranychus cinnabarinus)实验种群生命表参数研究(26 ℃ ),也发现朱砂叶螨对甲氰菊酯产生抗性后, 各螨态历期均有不同程度的缩短, 发育速率加快, 即甲氰菊酯有加速朱砂叶螨发育的作用。高宗仁等的研究结果也与此结论相一致。此结论也解释了为何在实际生产中对产生抗性的叶螨频繁喷药后, 种群数量反而上升加快。但符海波和孟祥梅等研究结果却与之相反。
符海波等研究结果表明, 二斑叶螨(Tetranychusurticae Koch)对螺螨酯抗性种群的若螨期比敏感种群延长了 0.92 d, 平均世代历期较敏感种群延长了0.82 d(25 ℃ )。孟祥梅等通过对二斑叶螨抗阿维菌素种群研究发现, 抗性种群的各虫态发育历期均较敏感种群明显延长(25 ℃ )。这些研究结论的差异估计是因为邓新平、符海波等只研究了单一温度下[(25±1) ℃ ]抗药性叶螨的生长发育情况, 所以得出的结论具有一定的局限性。因此, 变温条件下研究抗性和敏感种群的生长发育情况, 结论才具有广泛性和实践意义。
此外, 本研究表明, 16~28 ℃下, 即低温和适温条件下, 抗性种群的产卵期缩短, 产卵量低于敏感种群, 表现出生殖不利性。这一结论与邓新平等在单一温度条件下[(25±1) ℃ ]的研究结论相一致。而在高温 36 ℃下, 抗性种群的生殖力逐渐上升, 优于敏感种群。但何林等通过对朱砂叶螨抗阿维菌素种群和抗甲氰菊酯种群的研究发现, 朱砂叶螨对阿维菌素产生抗药性后, 增强了对逆境高温的适应; 而对甲氰菊酯产生抗药性后, 对高温胁迫更敏感。因此可以推测, 叶螨因种类、抗性水平以及药剂类型等因素影响, 使之对高温的反应也有一定的差异。
在害虫抗性治理中, 通常采用杀虫剂的暂停使用和轮换不同类别杀虫剂的方法, 即外界药剂选择压消除时, 由于抗性基因在自然选择中的不利性,使其抗性水平下降, 从而控制抗性发展的速度。但另外一些抗性害虫不存在生物学上的不利性, 停、轮用这些杀虫剂只能延缓其抗性的发展, 而很难使抗性害虫的敏感性得到恢复。因而, 研究抗性害虫的适合度是选择抗性治理措施及了解抗性动态的基础。本研究通过对截形叶螨抗性种群的适合度的计算发现, 在低温和适温下, 截形叶螨对哒螨灵产生抗性后, 存在适合度缺陷; 但在高温条件下, 反而存在适合度优势, 这表明截形叶螨产生抗性后更适合在高温下生存和发展。这就提示减少药剂的使用次数、浓度以及其他药剂的轮用只能延缓截形叶螨对该类型药剂产生抗性的速度, 对已经产生抗性的截形叶螨来说, 采用药剂混用或使用增效剂等措施可能效果比较好。这也为今后叶螨综合防治方法的制定提供了一定的理论依据。
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