羿超群 谢佼昕 刘晓旭 唐浩宇 刘廷辉 张永军

摘要 多异瓢虫Hippodamia variegata是新疆棉田优势捕食性天敌。为明确不同发育阶段的多异瓢虫的耐寒能力，本研究利用过冷却点仪对多异瓢虫的3龄、4龄幼虫，蛹，2日龄雌、雄成虫分别进行了过冷却点和体液结冰点的测定，并对其频次分布进行了分析。结果表明：蛹的过冷却点（-21.05±0.75）℃和体液结冰点（-17.45±0.89）℃最低;4龄幼虫的过冷却点（-15.02±0.55）℃和体液结冰点（-11.80±0.64）℃次之;2日龄雄成虫的过冷却点（-14.74±0.42）℃和体液结冰点（-11.26±0.42）℃与3龄幼虫的过冷却点（-14.07±0.68）℃和体液结冰点（-11.25±0.61）℃差异不显著;2日龄雌成虫的过冷却点（-12.97±0.40）℃和体液结冰点（-9.65±0.32）℃最高。结果显示，多异瓢虫蛹的耐寒性最强，2日龄雄成虫的耐寒性高于雌成虫，2日龄雌成虫的耐寒性最弱。

关键词 多异瓢虫; 过冷却点; 结冰点; 抗寒性

中图分类号： S476.2

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2021273

Abstract Hippodamia variegata is the dominant predatory natural enemy of cotton fields in Xinjiang.In order to clarify the cold tolerance of Hippodamia variegata at different developmental stages， we determined the supercooling point and freezing points of hymolymph in 3rd-instar， 4th-instar larvae， pupae， 2-day-old female and male adults by using the supercooling point instrument， and then analyzed their frequency distribution. The results showed that the supercooling point （-21.05±0.75）℃ and freezing point （-17.45±0.89）℃ of pupae were the lowest among the larvae， pupae and adults， followed by the supercooling point （-15.02±0.55）℃ and the freezing point （-11.80±0.64）℃ of the 4th-instar larvae. The supercooling point （-14.74±0.42）℃ and freezing point （-11.26±0.42）℃ of 2-day-old male adults were not significant different with those of the 3rd-instar larvae （-14.07±0.68）℃ and （-11.25±0.61）℃， respectively. The 2-day-old female adults had the highest supercooling point （-12.97±0.40）℃ and freezing point （-9.65±0.32）℃. Our data indicated that the pupa of H.variegata had the strongest cold tolerance， and the 2-day-old male adults had higher cold tolerance than that of the female adult， and the 2-day-old female adults showed the weakest cold tolerance among the larvae， pupae and adults.

Key words Hippodamia variegata; supercooling point; freezing point; cold hardiness

多異瓢虫Hippodamia variegata（Goeze）属鞘翅目Coleoptera瓢甲科Coccinellidae，为完全变态昆虫，在个体发育中经历卵、幼虫、蛹和成虫4个阶段。其幼虫和成虫均可捕食棉蚜 Aphis gossypii、白毛蚜Chaitophorus populialbae、豌豆蚜Acyrthosiphon pisum和桃蚜Myzus persicae等蚜虫[14]，以及棉铃虫Helicoverpa armigera、草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda等鳞翅目昆虫的卵[56]，对葡萄斑叶蝉Erythroneura apicalis也有一定的捕食作用[7]。野外调查发现，多异瓢虫以成虫越冬，以内蒙古通辽市为例，多异瓢虫多聚集在向阳的土缝、树皮裂缝或田际杂草丛中度过低温期[8]，翌年4月下旬到5月上旬陆续到靠近地面的杂草及作物上取食蚜虫等害虫[9]。

温度对多异瓢虫各发育阶段的历期、存活率、繁殖力以及分布范围等均有影响，是重要的环境因素之一[1011]。昆虫属于变温动物，其体内一系列的生理生化反应与温度的变化密切相关，温度过高或者过低都会对昆虫的生长、交配、繁殖及种群动态产生不同程度的不利影响[11]。在昆虫的耐寒性研究中，过冷却点（supercooling point）和结冰点（freezing point）是反映昆虫耐寒性强弱的主要指标[12]，多数不耐冻害的昆虫，在长时间甚至短暂暴露于超过其过冷却点的温度下会死亡。已有学者对七星瓢虫Coccinella septempunctata、异色瓢虫Harmonia axyridis、草地贪夜蛾、劳氏黏虫Mythimna loreyi、钩纹皮蠹Dermestes ater等昆虫的过冷却点及耐寒性开展了研究[1317]。多异瓢虫是新疆棉田的优势天敌种群，其捕食范围广、捕食量大、对温湿度的适应性强，对棉田蚜虫的控制起到了非常重要的作用[18]。目前，对多异瓢虫的研究多集中于其耐饥饿能力[19]、除草剂对其的安全性评价[20]、捕食能力[21]等方面，而关于多异瓢虫抗寒能力方面的研究鲜见报道。基于此，为深入解析多异瓢虫的耐寒能力，在室内测定了多异瓢虫不同发育阶段过冷却点及体液结冰点，以期为多异瓢虫的自然保护和利用提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

供试多异瓢虫、桃蚜和青豌豆Pisum sativum种子均由中国农业科学院植物保护研究所廊坊科研中试基地提供。在温室进行青豌豆育苗，当豆苗株高2 cm，真叶刚刚长出时，移入养虫罐并接入桃蚜，置于人工气候箱中繁殖蚜虫。多异瓢虫的蛹放于高15 cm，直径10 cm的圆柱形养虫罐内，置于人工气候箱中，待成虫羽化，用桃蚜饲养成虫，成虫交配后，每日将养虫罐内所有卵取出放进新的养虫罐，标记好日期，待卵孵化为幼虫后用蚜虫饲喂，进行扩繁。气候箱温度为（25±1）℃，湿度为（65±5）%，光周期为L∥D=16 h∥8 h，光照强度为16 000 lx。

1.2 仪器设备

智能人工气候箱（RXZ型），宁波市科技园区新江南仪器有限公司;加湿器（YC-D205型），北京亚都环保科技有限公司;智能昆虫过冷却点测定仪（SUN-V型），北京鹏程电子科技中心;高低温试验箱（BPH-606C型），上海一恒科技有限公司;电暖气（NY 2011-16JW型），广东美的环境电器制造有限公司;温湿度计（HTC-1型），武强县立诚仪器仪表厂。

1.3 多异瓢虫过冷却点和体液结冰点的测定

分别挑选多异瓢虫3龄幼虫、4龄幼虫、2日龄蛹、2日龄雌、雄成虫进行过冷却点和体液结冰点的测定。先将试虫放入0.2 mL离心管中，再将过冷却点测定仪的热敏电阻感温探头上部用脱脂棉裹紧，脱脂棉的厚度为放进0.2 mL离心管后不松动为宜，且脱脂棉不能遮挡电阻感温探头，处理完成后，将电阻感温探头伸进装有试虫的离心管中，使探头与试虫充分接触。将连接、固定好的离心管放入高低温试验箱中，最低温度设置为-40℃，以1℃/min的速率由室温开始下降到最低温，每秒记录1次试虫的体温变化，通过过冷却点测定仪系统软件（V 1.3）分析得到体温变化曲线，当试验箱温度降到某一温度值时，试虫体液开始结冰，体温不再下降，反而会释放出自身热量，体温开始回升，此时拐点的温度值为试虫的过冷却点，当试验箱温度继续下降时，曲线会出现第二个拐点，此时温度值为试虫的体液结冰点[22]。

1.4 数据分析

运用IBM SPSS Statistics 21软件计算试验数据的平均值和标准误，对不同发育阶段试虫的过冷却点和体液结冰点进行正态性检验和方差齐性检验。经方差分析确定差异显著性后，运用Duncan氏新复极差法比较各发育阶段试虫过冷却点和体液结冰点的差异，利用单一样本Kolmogorov-Smirnov检验法检验各阶段试虫过冷却点和体液结冰点的频次分布特征，运用Origin 2018绘制频次分布图。

2 结果与分析

2.1 不同发育阶段多异瓢虫过冷却点的比较

不同发育阶段多异瓢虫的过冷却点存在显著差异（df=4，161，F=30.25，P<0.05，表1），由低到高为：蛹（-21.05±0.75）℃<4龄幼虫（-15.02±0.55）℃<2日龄雄成虫（-14.74±0.42）℃<3龄幼虫（-14.07±0.68）℃<2日龄雌成虫（-12.97±0.40）℃。蛹期过冷却点顯著低于幼虫和成虫（P<0.05），3龄、4龄幼虫的过冷却点差异不显著（P>0.05），2日龄雌、雄成虫的过冷却点差异显著（P<0.05）。结果表明，多异瓢虫蛹的过冷却点最低，雄成虫的过冷却点低于雌成虫。通过过冷却点的比较，蛹的耐寒性最强，2日龄雌成虫的耐寒性最弱。

2.2 不同发育阶段多异瓢虫体液结冰点的比较

不同发育阶段多异瓢虫的体液结冰点存在显著差异（df=4，161，F=25.52，P<0.05）（表2），由低到高为：蛹（-17.45±0.89）℃<4龄幼虫（-11.80±0.64）℃<2日龄雄成虫（-11.26±0.42）℃<3龄幼虫（-11.25±0.61）℃<2日龄雌成虫（-9.65±0.32）℃。蛹的体液结冰点显著低于幼虫和成虫，3龄、4龄幼虫的体液结冰点差异不显著，2日龄雌、雄成虫的体液结冰点无显著差异。结果表明，多异瓢虫蛹的体液结冰点最低，其耐寒性最强，2日龄雌成虫的耐寒性最弱。

2.3 不同发育阶段多异瓢虫过冷却点的频次分布

不同发育阶段多异瓢虫的不同个体过冷却点存在不同程度的差异，符合正态分布（P<0.05）（图1）。不同发育阶段不同个体过冷却点的分布范围有一定的宽度，过冷却点最低值出现在蛹的个体中，为-26.93℃;最高值出现在2日龄雌成虫的个体中，为-6.24℃。蛹的过冷却点分布范围最宽，为-26.93～-10.02℃;雄成虫的过冷却点分布范围最窄，为-18.04～-8.07℃。其范围宽度由大到小依次为：蛹（16.91℃）>3龄幼虫（15.5℃）>4龄幼虫（12.72℃）>2日龄雌成虫（10.43℃）>2日龄雄成虫（9.97℃）。蛹对低温的上下浮动适应能力最强，且能适应低温浮动的幅度较大，频次分布多集中在-26～-25℃之间;雄成虫对低温上下浮动的适应能力最弱，且能适应低温浮动的幅度较小，频次分布多集中在-17～-13℃。

2.4 不同发育阶段多异瓢虫体液结冰点的频次分布

不同发育阶段多异瓢虫体液结冰点存在不同程度的差异，符合正态分布（P<0.05）（图2）。不同发育阶段不同个体的体液结冰点分布范围有一定的宽度，最低值出现在蛹的个体中，为-26.06℃;最高值出现在2日龄雌成虫的个体中，为-4.12℃。蛹的体液结冰点分布范围最宽，为-26.06～-4.64℃;雌成虫的体液结冰点分布范围最窄，为-13.28～-4.12℃。体液结冰点频次分布范围宽度由大到小排列顺序为：蛹（21.42℃）>3龄幼虫（15.74℃）>4龄幼虫（12.57℃）>2日龄雄成虫（9.67℃）>2日龄雌成虫（9.16℃）。蛹能接受的低温变化以及对低温的抵抗能力最强，频次分布多集中在-25～-15℃;从体液结冰点频次分布图来看，雌成虫体液结冰点要高于雄成虫，意味着在温度到达过冷却点后，雌成虫抵抗低温能力比雄成虫要弱。

3 讨论

在已有的昆虫耐寒性研究中，过冷却点和体液结冰点是评价其抗寒性的重要依据，Asahina认为过冷却点是昆虫所能忍受的极限低温[23]。也有研究表明过冷却点和体液结冰点与昆虫的滞育和越冬密切相关，昆虫通常为了适应低温的到来，而改变自身的某些结构或物质组分，从而提高自身耐寒性，顺利度过寒冬逆境[24]。

多异瓢虫作为捕食性天敌昆虫具有滞育现象，对其进行耐寒性研究是非常有必要的。七星瓢虫和异色瓢虫经低温处理后与正常温度相比，其过冷却点和体液结冰点均下降[25]，表明耐寒性增强。滞育是某些昆虫的一种固定遗传的适应逆境胁迫的属性，也是一种缓慢的发育状态，通过生理生化系统发生一系列的改变，如热激蛋白的表达量发生变化，一些糖类和脂肪类增加，使昆虫的活动能力减弱，进而提高昆虫的耐寒性[2627]。

由于多异瓢虫卵、1龄、2龄幼虫体型较小，智能昆虫过冷却点测定仪的检测探头无法很好地与試虫接触，导致结果可能存在偏差。本研究选用最适温度下饲养的多异瓢虫3龄幼虫、4龄幼虫、蛹、2日龄雌成虫和2日龄雄成虫进行过冷却点及体液结冰点的测定。结果表明，在多异瓢虫整个世代周期中，蛹的耐寒性最强，成虫的耐寒性最弱，3龄、4龄幼虫的耐寒性介于蛹和成虫之间，雄成虫的耐寒性强于雌成虫。而已有研究和田间调查表明，多异瓢虫以成虫越冬，其成虫的滞育属于低温短日照类型，可能是随着季节的变化，即日照逐渐缩短、温度逐渐降低，成虫逐渐进入滞育状态，体内一些糖类和脂肪类增加，进而提高成虫的耐寒性，保证其顺利越冬。本研究中多异瓢虫的饲养条件为最适生存条件，不同发育阶段中成虫的耐寒性最弱，可能由于成虫自身与耐寒相关的多种物质在相对适合的生境中并未发挥耐寒作用，而野生多异瓢虫越冬时环境相对较恶劣，猜测越冬成虫能够在寒冷的冬天调节自身的某些物质，提高自身耐寒性，保证其顺利越冬。昆虫的抗寒能力与外界环境温度的变化密切相关，此次结果为后续不同温度处理或冷驯化后的多异瓢虫的抗寒性研究奠定了基础，也为充分利用和保护天敌提供了数据支撑。

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（责任编辑：杨明丽）