黄瓜对B型和Q型烟粉虱取食的不同生理生化反应

【目的】烟粉虱(Bemisia tabaci)B生物型(中东-小亚细亚1种)和Q生物型(地中海种)是农业生产上的重要害虫,杀虫剂的滥用造成害虫产生抗药性,并危害到生态安全与人类健康,因此,制定安全有效的防控措施十分必要。利用植物抗性是害虫综合治理的重要方面,论文旨在探讨黄瓜植株被B型、Q型烟粉虱取食后营养和防御相关酶系的反应差异,阐明黄瓜植株应对烟粉虱取食防御反应的生理生化机制,为利用植物抗性防控不同烟粉虱生物型提供依据。【方法】以实验室长期培养的B型、Q型烟粉虱和黄瓜博杰1号品种为供试材料,在黄瓜植株4片真叶期分别接B型、Q型烟粉虱成虫200头,同时分别以不接虫的黄瓜植株为对照,在烟粉虱持续取食1、3、5、7、9 d后,分别测定黄瓜叶片中营养物质(可溶性糖和可溶性蛋白质)含量、多酚含量、防御物质合成相关酶活性以及保护酶活性。【结果】在整个实验期内,B型烟粉虱取食3 d后,黄瓜叶片中可溶性糖和蛋白含量均显著高于对照植株,而Q型烟粉虱取食1 d后,黄瓜叶片内可溶性糖和蛋白质含量均比对照植株显著下降。黄瓜叶片中多酚含量及其合成关键酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性在两种生物型烟粉虱取食后均升高,但对Q型烟粉虱取食更敏感,即活性更高。B型烟粉虱取食后引起黄瓜叶片中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)酶活性均升高、过氧化物酶(POD)酶活性下降;而Q型烟粉虱取食后则引起SOD活性升高、POD和CAT酶活性下降。【结论】烟粉虱B型和Q型取食诱导黄瓜的营养物质含量、防御酶或保护酶活性发生不同变化。B型、Q型烟粉虱取食均能诱导黄瓜植株防御物质多酚的合成,导致叶片内多酚含量升高;但二者对黄瓜营养物质及保护酶的活性诱导存在差异,B型烟粉虱诱导黄瓜营养物质增加,Q型取食导致营养物质下降,而黄瓜防御物质在Q型烟粉虱取食后活性更强。两种烟粉虱生物型在寄主适应性上存在差异,在制定防治策略上,应该因不同烟粉虱生物型或不同寄主植物而有所不同。     

3种转非抗虫基因棉花田间节肢动物群落的多样性和食物网结构

以转基因耐盐碱棉花、转基因抗病棉花和转基因抗旱棉花3种转非抗虫基因棉花为材料,研究不同表达性状的转基因棉花种植对棉田节肢动物群落结构、多样性及食物网结构的影响。结果表明,3种转基因棉花在节肢动物群落Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度和优势集中性指数上与其对照受体棉花无显著差异(P0.05)。转基因棉花与其对应受体间的群落相似性指数均较高(73.18%~77.65%),食物网结构参数上也无显著性差异(P0.05)。表明3种转非抗虫基因棉花对棉田节肢动物多样性及食物网结构无显著影响。     

不同玉米品种(系)田间抗蚜性的初步鉴定

采用蚜情指数法,初步鉴定了河南省4个主栽玉米品种和7个自交系的田间抗蚜性.结果表明,不同品种(系)的抗蚜性存在差异,4个主栽品种浚单20、郑单958、良玉88和先玉335对玉米蚜的抗性级别均在“中抗”以上,其中浚单20和郑单958的抗性最强,达“高抗”水平,其次是良玉88;7个自交系中昌7和昌7-2的抗蚜性最强,达“抗虫”或“高抗”水平,齐319的抗性最弱,为“高感”水平.本研究建立了利用抽雄期至灌浆期的蚜情指数代表玉米全生育期蚜情指数的抗蚜性鉴定方法,结果表明在驻马店和郑州两地的鉴定结论基本一致,说明这种方法是可行的.     

褐飞虱在九个水稻品种上的生长发育和生命表参数

褐飞虱Nilaparvata lugens(Stl)是世界性水稻害虫,易暴发成灾,选育抗虫品种已成为控制褐飞虱的主要措施之一。为筛选出抗褐飞虱且适合我国黄淮流域种植的水稻品种,在温度为26±1℃、RH为(85±5)%和L∶D=16∶8的条件下,分别以9个河南省主栽水稻品种为食料,用生命表方法系统研究了不同水稻品种对褐飞虱实验种群生长发育、存活和繁殖的影响。褐飞虱在各水稻品种上的产卵量、孵化率、成虫寿命、卵发育历期、若虫发育历期、成虫发育历期等方面均存在显著差异,并且对褐飞虱的翅型分化有一定的影响。生命表参数综合评价表明,青两优916上的褐飞虱内禀增长率(rm)达0.56,净增值率(R0)和种群趋势指数(I)较高,分别达163.50和191.02,其次为特丰2053、冈优5330、Ⅱ优688、Ⅱ优2035、香丰1026、丰两优916、丰糯801和珍珠糯,说明青两优916最适合褐飞虱的生长发育和繁殖。     

4种寄主植物对B型烟粉虱生长发育的影响

在实验室条件下,观察和研究了B型烟粉虱(Bamisia tabaci)在4种寄主植物(黄瓜、茄子、2种烟草品种NC-89和K-326)上的体形差异、发育历期、存活率和生命参数.结果表明,B型烟粉虱在4种寄主植物上体型、发育历期、存活率、生命参数都存在显著差异.用生命表参数综合评价,黄瓜是最适合B型烟粉虱生长和繁殖的寄主植物,烟草K-326次之,茄子最不适宜.     

专题导读：烟粉虱的有效治理有赖于基础研究

最新一期《自然》杂志（2016年6月23日）推出了中国特辑，中国国家自然基金委员会主任杨卫发文指出，必须提高中国基础研究质量，为经济发展提供长久持续的动力^[1]。而在中国农业科学中，历来有偏应用研究、轻基础研究的倾向，虽然近年来有所改观，但总体依然存在这类思维惯性。其实在农业病虫害治理中，基础研究可以说极大推动了治理理念和技术的发展，如昆虫信息素的准确鉴定决定着田间诱捕效果，昆虫毒理学研究为新农药研发指明方向，害虫的预测预报和检疫有赖于昆虫分类学等等，例子不胜枚举。因此，为了害虫的有效治理，我们必须给予害虫相关的基础研究以必要的重视。 为应对烟粉虱（Bemisia tabaci）在世界范围内的猖獗危害，各国科学科学家进行了大量卓有成效的基础研究和防控工作，每两年召开一次的国际烟粉虱大会极大推动了交流、合作和烟粉虱防控。中国昆虫学家和植保科学家除了在烟粉虱治理方面的贡献外，在基础研究方面也作出了很多杰出的工作，如生物型鉴定^[2-4]和取代机制^[5-6]、B型和Q型在中国的入侵机制^[7-8]、烟粉虱传毒机理^[9]以及烟粉虱不同生物型的取食行为^[10-11]等。这些研究为烟粉虱的监测预警、有效防控、新技术新药剂的研发和治理新措施的制定提供了坚实的理论基础。 中国烟粉虱的基础研究得到了国家各类项目特别国家自然科学基金的大量支持^[12]，研究成果除了发表在国际杂志外，国内杂志也不断有烟粉虱相关的基础研究论文发表，特别是Journal of Integrative Agriculture 2012年11卷第2期、《植物保护学报》2016年43卷第1期，出版了“烟粉虱专辑”，体现出中国科学家在烟粉虱研究方面的持续工作和研究成果的不断产出。本期《中国农业科学》（49卷13期）又以“专题”的形式集中发表5篇烟粉虱有关的论文，这既说明了烟粉虱依然是农业生产上的重要害虫，也体现出科学工作者对烟粉虱从基础研究到应用研究的不断努力。这5篇论文各有侧重，其中2篇是关于植物抗性机理的，2篇是关于Q型烟粉虱体内重要酶系和内共生菌的，另外1篇是关于微生物农药联合增效作用的。 在害虫综合治理策略中，植物抗性利用历来是最经济、最环保、最有效的措施。植物抗性机理研究是抗性利用的基础。植物受到害虫危害后的诱导反应是植物抗性的重要表现，也是植物与昆虫协同进化研究的重要内容。本期刘明杨等^[13]报道的B和Q生物型烟粉虱取食所诱导的黄瓜不同生理生化反应，从寄主植物的角度比较了烟粉虱两种生物型的危害特点和寄主适应性，为两种生物型竞争能力的研究提供了新的实验证据，也为针对不同生物型而利用植物抗性提供了理论基础。而蔡冲等^[14]的论文则比较了不同抗性水平的番茄品种对B型烟粉虱危害后的生理反应，为筛选针对B型烟粉虱的番茄抗性品种指明了方向。 针对烟粉虱本身的生理生化和行为反应的研究，是阐明其成灾机理、适应特性和演化发展和选择防控靶标等的基础。溶菌酶（lysozyme）作为首个从昆虫体内纯化的抗菌物质，在多种昆虫中均被发现。于洁等^[15]通过对球孢白僵菌侵染后Q型烟粉虱的转录组数据分析，推断出4个BtLyzs可能参与了烟粉虱对真菌侵染的免疫反应，有可能成为烟粉虱生物防治的潜在新靶标。Cardinium是烟粉虱体内的一种次生内共生菌，张文平等^[16]利用刺吸电位技术（EPG）研究了Q型烟粉虱感染Cardinium品系（C⁺）和未感染品系（C^-）取食行为的差异，从行为学角度揭示两个品系适合度差异的原因和内共生菌的作用。 研发和利用环境友好型生物农药，一直是植保工作者努力的目标并取得了很大进展，但害虫的抗药性是包括生物农药在内的农药品种有效利用的障碍，必须加以克服以延长杀虫剂的使用寿命。阿维菌素在烟粉虱防控中的持续使用，使得Q型烟粉虱对阿维菌素的抗性逐渐增强。李茂业等^[17]研究证明，黄绿绿僵菌Mf96菌株与阿维菌素联合具有协同增效作用，是一项新的防治Q型烟粉虱有效措施。 烟粉虱在世界范围内的大暴发，给农业生产、粮食安全和食品安全带来了严重问题，同时也为我们开展入侵害虫的基础研究和防控研究提供了机遇和材料。随着全球气候变化、国际贸易增多、农业耕作方式变革和保护地种植业的发展，预计外来入侵生物、本地害虫、农药残留等问题会不断增多。开展烟粉虱的基础研究不仅可以为其安全、有效防控提供理论基础和技术支撑，也可以为解决当前和未来面临的病虫害综合治理和持续控制的问题，提供不可多得的借鉴。     

L-阿拉伯糖对B型和Q型烟粉虱毒性及取食行为的影响

为明确L-阿拉伯糖对B型和Q型烟粉虱毒性及其取食行为的影响,调查了饲喂含有L-阿拉伯糖人工饲料后烟粉虱的死亡率,利用刺吸电位技术(EPG)记录其取食行为,并观察了饲喂后其在人工饲料膜上的刺孔数量及直径。结果表明,B型和Q型烟粉虱的校正死亡率均随L-阿拉伯糖浓度及饲喂时间的增加而升高;在3种浓度下,B型烟粉虱校正死亡率均显著高于Q型烟粉虱;在5%、10%浓度下,Q型烟粉虱校正死亡率分别在第5天和第3天达100%,B型烟粉虱分别在第3天和第2天达到100%;5%L-阿拉伯糖对B型烟粉虱取食行为影响比Q型大;在5%浓度下,B型和Q型烟粉虱在膜上的刺孔数量总体少于对照组。研究表明,L-阿拉伯糖对烟粉虱具有杀虫活性,且对B型和Q型烟粉虱的毒性效果不同。     

烟粉虱B型和Q型竞争能力的室内比较分析

【目的】烟粉虱(Bemisia tabaci)B型和Q型均为外来入侵种类。近年田间调查表明,Q型在中国大部分地区已经取代B型成为优势种,有必要研究烟粉虱生物型之间的取代机制及其影响因素。论文在实验室条件下比较这两种生物型的取食能力及竞争能力,以期为烟粉虱有效治理提供依据。【方法】利用刺吸电位(electrical penetration graph,EPG)技术测定烟粉虱B型和Q型雌、雄成虫在黄瓜叶片上的取食行为,并在室内黄瓜上混合饲养两种烟粉虱生物型,多代监测其种群动态和雌雄比例,以比较其在室内无农药压力条件下的竞争力。【结果】EPG结果显示,(i)总体上,烟粉虱B型的总刺探次数(P=0.020)和刺探的总持续时间(P=0.048)显著高于Q型;在第2阶段B型E波时间百分比显著低于Q型(P=0.001),刺探时间百分比差异不显著;B型Pd波总次数(P=0.012)和Pd波总持续时间(P=0.016)均显著高于Q型;(ii)烟粉虱B型雌性非刺探波Np的时间百分比显著低于雄性(P=0.035);而第2阶段刺探时间的百分比显著大于雄性(P=0.011),与唾液分泌相关的第2阶段E波百分比却显著短于雄性(P0.001);但B型雌、雄性成虫在第3阶段吸食韧皮部汁液的时间则差异不显著(P0.05)。Q型雌性不仅在第2阶段刺探的百分比显著高于雄性(P=0.031),而且在整个记录时间内的总持续时间也显著高于雄性(P=0.039),而雌性的非刺探时间Np波却显著短于雄性(P=0.038);(iii)对于雌性,烟粉虱B型被动吸食植物汁液的E210 min的个数显著多于Q型(P=0.036);但是,烟粉虱Q型雌性第2阶段E波百分比显著高于B型雌性(P0.001)。两种生物型混合饲养结果显示,随烟粉虱世代增加,B型和Q型所占比例逐步出现分化。第1代时,B型种群数量在混合种群中所占比例已接近80%;而第5代和第6代时,B型所占比例已达到98%,Q型近乎完全被B型取代。同种生物型烟粉虱两性间的比例变化趋势一致,且同种生物型烟粉虱雌性所占比例均略高于其雄性。【结论】室内EPG记录和多代混养种群动态结果都表明,在室内没有农药压力的环境下,烟粉虱B型在黄瓜上的取食能力和种群竞争能力均高于Q型,而且两种生物型雌性的取食和竞争能力均高于雄性。     

玉米蚜在8个玉米品种(系)上取食行为的比较分析

【目的】明确玉米蚜(Rhopalosiphum maidis)在8个玉米品种(系)上的取食行为,筛选出合适的刺吸电位(EPG)参数作为对不同玉米品种(系)进行抗蚜性分类的指标,为抗性玉米材料的筛选提供借鉴。【方法】利用直流型刺吸电位仪(DC-EPG Giga-4)记录玉米蚜在8个玉米品种(系)上的取食行为并进行比较分析,8个品种(系)分别为浚单20、郑单958、良玉88、先玉335、濮改340-1-1、旱21、87-1和齐319;以不同EPG参数为指标,对供试玉米品种(系)的抗蚜性进行分类,并与田间抗蚜性鉴定结果进行比较,之后选择合适的EPG参数,建议其可作为利用EPG技术筛选抗蚜性玉米材料的指标。【结果】玉米蚜在玉米上的EPG波形主要有Np、C、Pd、E1、E2和F波,其中Np、F、E1和E2波与玉米品种(系)的抗蚜性有关。到达韧皮部前:玉米蚜在抗性材料浚单20上的第1次刺探持续时间明显长于感性材料齐319,可能在浚单20叶片表皮上存有阻碍玉米蚜取食的因子;此外,玉米蚜在抗性材料浚单20、郑单958和良玉88上取食时,其F波总时间及平均持续时间显著长于或长于其他玉米品种(系),说明玉米蚜取食这3个玉米品种时,其口针遇到的机械阻力较大。到达韧皮部后:玉米蚜在抗性材料浚单20和郑单958这两个玉米品种上的第1次E1波出现时间晚,持续时间长,表明这两个品种在韧皮部层次上对玉米蚜的抗性水平较其他玉米品种(系)高;玉米蚜在感性材料齐319和旱21上的E2波总时间及持续吸食时间相对较高,显著大于良玉88,说明玉米蚜喜好取食感性材料齐319和旱21的韧皮部汁液。此外,以各取食波形平均持续时间为指标对各玉米品种(系)进行聚类分析,可把供试玉米品种(系)划分为3类,其抗性强弱为:第Ⅰ类(浚单20、郑单958和良玉88)第Ⅲ类(濮改340-1-1、旱21和87-1)第Ⅱ类(先玉335和齐319)。【结论】玉米蚜在不同玉米品种(系)上的取食行为有一定差异,高抗玉米品种浚单20和郑单958在叶片表面和韧皮部层次上对玉米蚜存有一定的抗性。以E和Np波平均持续时间为指标,对各玉米品种(系)抗蚜性进行排序,其结果与笔者课题组前期田间调查结果基本一致。因此,在利用EPG技术筛选抗蚜性玉米材料时,建议以E和Np波作为评价抗性强弱的指标。     

两种种衣剂在辣椒上的应用安全性试验

以17%多福悬浮剂和20%福克悬浮剂2种种衣剂为供试材料,以辣椒为试验对象,进行温室大棚栽培试验,确认种衣剂使用的安全性,研究其对辣椒出苗、生长、果实品质及其根际土壤微生态的影响。结果表明:多福和福克对辣椒出苗和苗期生长均无显著影响,而多福影响辣椒现蕾期和开花期株高的生长,分别比对照减少4.60%和9.12%;多福减少开花期叶绿素含量,而福克无显著影响,多福和福克均显著影响辣椒根系活力,福克对根系活力的影响更为显著,在苗期、现蕾期和开花期分别比对照降低33.72%、78.05%和55.88%;多福和福克均降低辣椒品质相关指标中的硝态氮含量,分别比对照降低35.09%和27.94%;多福和福克不同程度影响辣椒根际土壤微生态,苗期和现蕾期对辣椒根际土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性的影响比较明显,多福和福克不同程度减少辣椒根际土壤细菌数量,而增加真菌数量;多福减少辣椒根际土壤速效磷的含量,而福克没有显著影响。