杨 芳， 徐 建

(江西农业工程职业学院，樟树 331200)

B隐种烟粉虱和甜菜夜蛾取食诱导棉花抗虫性的互作反应

杨 芳， 徐 建

(江西农业工程职业学院，樟树 331200)

研究了B隐种烟粉虱为害的棉株对甜菜夜蛾生长发育的影响以及甜菜夜蛾为害的棉株对B隐种烟粉虱生长发育的影响。结果表明：被40头/株初孵的烟粉虱1龄若虫取食6 d后的棉株对甜菜夜蛾3龄幼虫相对生长率产生显著负面影响(P<0.05)，而分别被50头/株和200头/株烟粉虱初孵若虫取食至3龄时的棉株对后继取食的甜菜夜蛾幼虫存活率没有显著影响；始终被2头/株甜菜夜蛾3龄幼虫为害的棉株上的烟粉虱3龄龄期、4龄龄期及1龄至成虫总历期显著延长(P<0.05)，且被害棉株对烟粉虱产卵量有极显著的影响，而对棉株上烟粉虱的存活率无显著影响，但各龄期存活率都稍降低。

烟粉虱； 甜菜夜蛾； 为害； 棉花； 生长发育； 互作

B隐种烟粉虱[B-cryptic speciesBemisiatabaci(Gennadius)]属半翅目、粉虱科，主要刺吸为害棉花、番茄等多种植物。目前与甜菜夜蛾同为棉花重要害虫，而甜菜夜蛾[Spodopteraexigua(Hübner)]属鳞翅目、夜蛾科，是一种咀嚼式昆虫，两者在取食为害植物的方式上完全不同。

植物在与植食性昆虫长期协同进化过程中，已经形成了多种多样的防御机制来抵御害虫的为害，其中植食性昆虫诱导的植物抗性已广泛得到证实[1-3]。目前认为，昆虫取食诱导植物的防御反应途径主要有茉莉酸(JA)途径、水杨酸(SA)途径、乙烯(ET)途径、色氨酸途径及类异戊二烯途径等[4]。研究表明，植物诱导防御反应类型因昆虫取食方式不同而异，咀嚼式昆虫主要诱导植物体内JA途径，另外这种取食方式能导致植株营养成分发生改变，对随后昆虫的取食造成负面影响并导致其生长率和存活率的下降[5-6]。刺吸式昆虫主要诱导植物产生类似病原菌诱导植物中SA途径，如蚜虫、粉虱等[7]。研究表明，依赖于JA、SA、ET的防御途径之间可以相互影响，主要表现为拮抗和协同作用[8]。

烟粉虱和甜菜夜蛾为害棉花时期几乎相同，它们的取食方式又大不相同，此外烟粉虱若虫(除1龄外)均为固着取食,所以就决定了它们与其他生物通过寄主植物介导产生互作的可能。B隐种烟粉虱取食诱导寄主植物营养发生改变及产生防御性酶类物质如PR蛋白等来影响后来植食性昆虫的取食及生长发育[9]，如B隐种烟粉虱为害番茄、烟草和棉花后诱导了PAL、POD、PPO、SOD、CAT活性的增加[10-12]，此外取食棉花还诱导了PI活性,果糖、葡萄糖和蔗糖浓度显著增加[13-14]。在美国佛罗里达州的桑福德地区田间发现, 受B隐种烟粉虱为害的植株上拟尺蠖化蛹率、生长速度和对照相比显著降低。然而, PR蛋白的出现对B隐种烟粉虱的影响却很小，这可能与B隐种烟粉虱取食的是植物的韧皮部有关。更有趣的是，相关研究表明无论防御物质是次生代谢物还是蛋白质, 通常不在韧皮部表达或产生效应, 因而这些防御物质往往对咀嚼式昆虫产生显著影响。B隐种烟粉虱利用这种保护方式以及诱导植物产生防御物质的能力使它在与其他昆虫的竞争中占据优势[9,15]。本文主要研究烟粉虱与甜菜夜蛾取食诱导棉花抗虫性的互作反应。

1 材料与方法

1.1 供试材料

所用棉花品种为红太阳种子系列‘冀668’，在培养箱催芽后, 分期播种于温室内,植株生长在普通土∶蛭石为3∶1的混合土中， 置于直径6 cm, 高10 cm的花盆中, 花盆放置在盆底直径为12 cm的塑料盆中，待发芽后，花盆上罩上一自制的纱笼，以免植株受到外界昆虫的取食。

纱笼为透明软塑料制成的高55 cm，直径15 cm的圆筒，圆筒上方用白色纱网封口，圆筒中央前后各开一直径为10 cm×10 cm的方形窗口，窗口用白色纱网封口。

每天浇水, 待植株长到有6片展开叶时用于试验。另外，于试验前用一直径为15 cm的白纸围在植株茎基部，以免试验昆虫落入盆中，影响试验结果。

烟粉虱B隐种采自江苏省南京市郊外棉田，在实验室棉花上进行饲养，温度(21±3)℃，光照L∥D=14 h∥10 h。甜菜夜蛾幼虫采自南京农业大学江浦农场大豆田，应用人工饲料[16]进行饲养，温度24 ℃，光照L∥D =14 h∥10 h。甜菜夜蛾蛹置于羽化笼中(25 cm×20 cm×40 cm)，并每天更换10%蜂蜜水。

1.2 试验方法

1.2.1 烟粉虱预处理棉株上甜菜夜蛾存活率观察

首先选取24株长有6片真叶的棉株，所选棉株生长势基本一致，设3个处理，每个处理任选8株棉株。具体试验设计如下：对照：棉株未被烟粉虱预为害；处理1：各棉株接入15对烟粉虱成虫，让其产卵2 d，移去，每株保留50粒卵并尽量保留在1个叶片上；处理2：各棉株接入30对烟粉虱成虫，让其产卵2 d后移去，每株保留200粒卵并尽量保留在2个叶片上。15 d后，各处理烟粉虱大多为3龄若虫，此时每株棉株接入10头刚孵化的甜菜夜蛾幼虫，对于烟粉虱处理的棉株，甜菜夜蛾幼虫接在没有烟粉虱的叶片上，两者尽量远离；接甜菜夜蛾幼虫第5天，大多甜菜夜蛾幼虫已达到2龄，此时统计每棉株上甜菜夜蛾幼虫的存活情况。室内试验条件为：温度(24±1)℃，相对湿度70%～80%，光照L∥D=14 h∥10 h。

1.2.2 烟粉虱预处理棉株上甜菜夜蛾相对生长率测定

首先选取10株长势一致并长有6片真叶的棉株，随机分为2组，每组5株。具体试验设计和方法如下：对照：棉株未被烟粉虱预为害；处理：棉株用烟粉虱作为预为害处理，在每株的第4真叶(自下而上)接40头初孵的烟粉虱1龄若虫。6 d后选取20头甜菜夜蛾3龄幼虫，10：00-14：00饥饿4 h后称量体重；然后接在上述所处理的棉株上，每株接2头。对于处理的棉株，甜菜夜蛾接在没有烟粉虱的叶片上，两者尽量远离。让其取食16 h，饥饿4 h后称量体重。计算甜菜夜蛾的相对生长率(RGR)=(取食后体重-取食前体重)/(取食前后虫体重的均值×取食时间)[17]。试验的温、湿度及光照条件同1.2.1。

1.2.3 甜菜夜蛾处理棉株上烟粉虱发育历期、存活率、产卵量观察

选取8株长势一致并长有6片真叶的棉株，分为2组，设置对照和处理，各重复4次。对照：棉株未被甜菜夜蛾取食；处理：当天上午9：00，分别在4个笼中棉株的第1叶片(由下至上)接2头甜菜夜蛾3龄幼虫；第2天上午9：00分别在对照棉株和带有甜菜夜蛾3龄幼虫处理棉株上的第4叶片上(由下至上)接烟粉虱初孵若虫30头，(接虫过程中尽量避免伤害棉叶)，对于处理棉株，烟粉虱接在甜菜夜蛾不为害或为害极少的棉叶上。并每天上午9：00更换新的甜菜夜蛾3龄幼虫，仍接在第1叶片上，持续取食棉叶。试验的温、湿度及光照条件同1.2.1。

烟粉虱龄期及存活率的观察：在上述处理棉株接烟粉虱第3天对各棉株第4叶片上的烟粉虱标上记号(在记录本上画出棉叶主要叶脉，对照真实棉叶标出各个烟粉虱的位置)，并小心检查其他叶片是否有烟粉虱，若有就用描笔擦去，每株第4叶片上保留20头(此时仍均为1龄若虫)，此后每天上午9：00借助放大镜观察记录烟粉虱的发育龄期及其存活情况。

烟粉虱产卵量的观察：待对照和处理棉株上的烟粉虱成虫都出现以后，开始计时，15 d后，查产卵量。由分析结果可知处理比对照成虫羽化时间晚16 h，所以成虫移出的时间也相应晚16 h，然后根据每个笼中雌成虫数目计算单雌产卵量。

1.2.4 数据分析

所得数据应用Excel、SPSS 16.0统计软件进行方差分析，选用独立样本t检验(independent-samplettest)和完全随机区组单因素方差分析(one-way ANOVA)，百分数数据分析前进行了平方根反正弦转换。

2 结果与分析

2.1 烟粉虱取食棉株上甜菜夜蛾的存活率

烟粉虱取食棉株后对同一寄主上的甜菜夜蛾存活的影响试验结果表明，对照与烟粉虱预为害处理棉株上甜菜夜蛾的存活率没有显著性差异，甜菜夜蛾取食不同密度下烟粉虱预为害棉株，其存活率也没有显著性差异(图1)。

图1 烟粉虱为害棉花后对甜菜夜蛾存活率的影响Fig.1 Influences of cotton plants infested by Bemisia tabaci on the survival rate of Spodoptera exigua

2.2 烟粉虱取食棉株上甜菜夜蛾相对生长率

试验结果表明，短时间内，甜菜夜蛾取食未被烟粉虱为害的棉株所得相对生长率比取食被烟粉虱为害的棉株高出近10%，其差异达到显著水平(P<0.05)(图2)。

图2 烟粉虱为害棉花后对甜菜夜蛾相对生长率的影响Fig.2 Influences of cotton plants infested by Bemisia tabaci on the relative growth rate of Spodoptera exigua

2.3 对照与甜菜夜蛾预为害棉株上烟粉虱各龄发育历期比较

试验结果表明，3龄甜菜夜蛾为害的棉株和未为害的棉株上烟粉虱1龄和2龄历期没有显著差异， 3龄、4龄及1龄至成虫总历期有显著性差异(P<0.05)(表1)。

表1 甜菜夜蛾为害棉株对烟粉虱发育历期的影响1)Table 1 Influences of cotton plants infested by S. exigua on the developmental duration of B.tabaci

1) 对照:未被甜菜夜蛾为害的棉株;处理:被甜菜夜蛾为害的棉株;不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。
Control：Non-infested byS.exigua;Treatment： Infested byS.exigua; Different lowercase letters indicate significant difference among treatments at 0.05 level.

2.4 对照与甜菜夜蛾预为害棉株上烟粉虱各龄存活率比较

试验结果表明，3龄甜菜夜蛾为害的棉株和未为害的棉株上烟粉虱各龄存活率均无显著性差异，但烟粉虱取食甜菜夜蛾为害棉株的存活率在各发育阶段中都低于对照处理(表2)。

表2 甜菜夜蛾为害棉株对烟粉虱不同龄期存活率的影响1)Table 2 Influences of cotton plants infested by S. exigua on the survival rate of different instars of B.tabaci

1) 对照：未被甜菜夜蛾为害的棉株;处理：被甜菜夜蛾为害的棉株;不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。
Control：Non-infested byS.exigua; Treatment： Infested byS.exigua; Different lowercase letters indicate significant difference among treatments at 0.05 level.

2.5 对照与甜菜夜蛾预为害棉株上烟粉虱单雌产卵量的比较

试验结果表明，烟粉虱取食被甜菜夜蛾为害的棉株后，产卵量相比对照降低近1倍，两者存在极显著差异(P<0.01)(图3)。

图3 甜菜夜蛾为害棉株后对烟粉虱单雌产卵量的影响Fig.3 Influences of cotton plants infested by S. exigua on the egg number oviposited by single female adults of B.tabaci

3 讨论

昆虫取食植物后，植物通过自身体内营养成分的改变或防御性物质的产生来抵御危害，这种预为害的植株诱导产生的抗虫性有可能会影响到后取食害虫。在B隐种烟粉虱为害后的寄主植物对竞争性昆虫影响的研究中发现，B隐种烟粉虱能通过诱导植物产生多种防御途径对竞争性昆虫的生长发育及繁殖产生影响。在B隐种烟粉虱与斜纹夜蛾互作研究中，斜纹夜蛾成虫在B隐种烟粉虱为害后的烟草上落卵量显著降低，幼虫取食面积显著减少，相对发育速率显著降低，蛹重显著降低，雌虫寿命明显缩短，并且斜纹夜蛾总发育历期显著延长[18-19]。本文研究表明，甜菜夜蛾取食B隐种烟粉虱为害过的棉花后所得相对生长速率比对照低10%，达到显著水平，甜菜夜蛾存活率略低于对照，但两者没有显著差异。这说明B隐种烟粉虱取食棉花后对后取食的咀嚼式昆虫产生负面影响，其机理可能是由于B隐种烟粉虱诱导棉花体内一些防御性物质比如PAL、POD、PPO、SOD、CAT、PI活性的增加或者营养物质果糖、葡萄糖和蔗糖浓度的变化所致。另外B隐种烟粉虱还可能产生PR蛋白来影响后取食昆虫的生长发育[9，20]。B隐种烟粉虱诱导植物防御途径因寄主植物不同而异，更多研究表明烟粉虱取食植物后主要诱导SA信号途径，不同寄主植物SA与JA信号途径表现出拮抗、不相关及协同作用[5，21-22]。

咀嚼式昆虫诱导植物抗虫性研究报道的比较多，主要诱导植物体内JA途径，这在植物抵御咀嚼式昆虫中发挥着重要作用，另外这种取食方式能导致植株营养成分发生改变，负面影响随后昆虫的取食并导致随后昆虫生长率和存活率的下降[5-6]。甜菜夜蛾取食棉花、玉米等多种植物的口腔分泌物中都能分离到volicitin激发子，该激发子激发植物体内JA信号途径抵御害虫[23-24]。这些植物挥发物通过吸引害虫天敌及导致昆虫拒绝取食等发挥重要作用。但是烟粉虱取食棉花后并不能诱导产生挥发性物质，不过取食棉花后确实降低了甜菜夜蛾诱导挥发物的释放量[25]，这应该也是烟粉虱对抗同寄主昆虫的一种策略。本文研究表明，3龄甜菜夜蛾为害的棉株对棉株上烟粉虱3龄、4龄及1龄至成虫总历期有显著负面影响，并对烟粉虱产卵量有极显著性影响而对棉株上烟粉虱各龄及其1龄至成虫的存活率无显著性影响，但各龄期存活率都比对照稍低。这说明在烟粉虱—棉花—甜菜夜蛾互作过程中的某些防御途径有可能协同表达，导致它们相互干扰，或者由于两者取食方式不同导致棉花体内产生不同防御物质从而相互干扰，这可能也是棉花同时抵御多种害虫的一种防御策略，还有待于进一步的研究。

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InteractionbetweenB-crypticspeciesofBemisiatabaciandSpodopteraexiguafeedinginducedresistanceofcotton

Yang Fang, Xu Jian

(JiangxiAgriculturalEngineeringCollege,Zhangshu331200,China)

The effects of cotton plants infested by B-cryptic species ofBemisiatabacion the growth and development ofSpodopteraexigua, andviceversa, were studied. The results showed that the effect of cotton plants after infested by 40 1st-instar nymphs ofB.tabaciper plant for 6 days on the relative growth rate of 3rd-instar larvae ofS.exiguawas significantly negative(P<0.05); the effect of cotton plants after infested by 50 and 200 newly hatched nymphs ofB.tabaciper plant till 3rd-instar larval stage on the relative growth rate ofS.exiguathat subsequently fed on the plant was not significantly negative. The cotton plants infested by 3rd-instar larvae ofS.exiguasignificantly delayed the developmental duration of 3rd-instar larvae and 4th-instar larvae ofB.tabaciand the overall duration from the 1st-instar to adult(P<0.05); the egg number oviposited byB.tabaciadults on the infested plants decreased significantly, and the survival rate ofB.tabaciwas reduced, but not significantly.

Bemisiatabaci;Spodopteraexigua; infestation; cotton; growth and development； interaction

2013-12-15

：2014-04-02

Q 968.1

：ADOI：10.3969/j.issn.0529-1542.2014.06.015

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