Effects of Sucrose, Boron and Calcium on the Pollen Germination and Tube Growth of Pinus kesiya var. langbianensis in vitro
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Keywords:
- Pinus kesiya var. langbianensis /
- pollen /
- germination in vitro /
- pollen tube growth
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斑翅果蝇(Drosophila suzukii)是一种严重为害水果的检疫性害虫，对包括中国在内的30多个国家和地区的水果产业造成严重经济损失[1-3]。果蝇锤角细蜂(Trichopria drosophilae)隶属膜翅目(Hymenoptera)锤角细蜂科(Diapriinae)，是一种可寄生在多种果蝇科(Drosophilidae)昆虫的蛹寄生蜂[4-5]。与其他蛹寄生蜂相比，果蝇锤角细蜂对斑翅果蝇具有更强的寄主定位能力和寄生能力[6]，在田间可作为防治斑翅果蝇的有效手段[7]。据报道，70%的果蝇锤角细蜂雌蜂在羽化后第1天便可交配产卵，寄生率最高可达20%以上，羽化率几乎达100%[5]。STACCONI等[8]在果蝇锤角细蜂对斑翅果蝇的寄主定位研究中指出：果蝇锤角细蜂可显著降低斑翅果蝇的种群数量。释放天敌昆虫是一种传统的生物防治方式，在害虫综合防治中起着不可代替的作用[9]。
目前对斑翅果蝇的防治以化学防治为主，苦参碱、乙基多杀菌素、高效氟氯氰菊酯和啶虫脒对斑翅果蝇的毒杀效果较好[10-12]，但大量地、不科学地使用化学农药，常常污染环境、产生残毒，影响果品的质量和安全性，同时杀伤天敌，造成害虫再猖獗。朱九生等[13]在5种杀虫剂对卵寄生性天敌广赤眼蜂(Trichogramma evanescens)室内安全性评价中指出：啶虫脒对广赤眼蜂的杀伤力较小，但经高效氟氯氰菊酯处理的广赤眼蜂，死亡率可达70%；贾变桃等[14]利用12种杀虫剂对半闭弯尾姬蜂(Diadegma semiclausum)的毒性及安全性评价中指出：苦参碱、乙基多杀菌素和高效氟氯氰菊酯可使半闭弯尾姬蜂成虫的死亡率高于80%；尹园园等[15]在杀虫剂对丽蚜小蜂(Encarsia formosa)的安全性评价结果表明：乙基多杀菌素对丽蚜小蜂杀伤力较强。
为了明确杀虫剂对斑翅果蝇蛹寄生蜂—果蝇锤角细蜂的安全性，本研究选择了生产上常用于防治斑翅果蝇的分别属于生物农药、烟碱类杀虫剂、拟除虫菊酯类杀虫剂和植物源杀虫剂的乙基多杀菌素、啶虫脒、高效氟氯氰菊酯和苦参碱4种杀虫剂，采用指形管药膜法分别测定不同类型杀虫剂对果蝇锤角细蜂成虫的触杀毒力，评价不同类型杀虫剂对果蝇锤角细蜂的安全性，为更好地协调斑翅果蝇化学防治和生物防治提供科学依据。
1. 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 供试昆虫
供试昆虫为果蝇锤角细蜂，采集于云南省昆明市西山区甸尾的杨梅园，采集后于实验室内饲养，提供寄主昆虫为斑翅果蝇，寄主昆虫用香蕉饲养。收集被果蝇锤角细蜂寄生的斑翅果蝇蛹于人工气候箱内饲养，人工气候箱(上海博讯实业有限公司，BIC-300)设置为温度25 ℃，湿度60%~70%，光照强度60%，光周期为L:D=14:10。用吸虫管收集羽化24 h内的果蝇锤角细蜂成虫供试验使用。
1.1.2 供试药剂
选择防治斑翅果蝇时常用的且毒杀效果较好的4种不同类型的杀虫剂—生物农药：60 g/L乙基多杀菌素悬浮剂(美国陶氏益农公司)；氯化烟碱类杀虫剂：70%啶虫脒水分散粒剂(宁波三江益农化学有限公司)；拟除虫菊酯类杀虫剂：25 g/L高效氟氯氰菊酯乳油(拜耳股份公司)；植物源杀虫剂：0.3%苦参碱水剂(河北阔达生物制品有限公司)。
1.2 试验方法
1.2.1 供试药剂对果蝇锤角细蜂成蜂的毒力
采用玻璃管药膜法，将换算后的杀虫剂加清水进行溶解稀释，然后进行预试验，根据结果，将本试验所用药剂的质量浓度范围确定为10%~90%的矫正死亡率。在此范围内将供试药剂的母液稀释成5个不同的梯度，以清水作为试验对照，每个质量浓度值均设置3个重复。将稀释好的药剂倒满指形管(直径3 cm，高6 cm)，使指形管内壁充分接触药液，停留10 s后倒掉药液，然后将指形管在室温下垂直悬挂晾干，使之内壁形成药膜。将羽化24 h内的果蝇锤角细蜂成虫移入有药膜的指形管，每个指形管分别移入雄蜂10头、雌蜂10头，待其在有药膜的管内自由爬行1 h后转移至干净无药的指形管，封住管口并饲喂10%的蜂蜜水。将各处理放置于人工气候箱中饲养(温度25 ℃，湿度60%~70%，光照强度60%，光周期为L:D=14:10)，24 h后检查并记录各药剂、各质量浓度处理下果蝇锤角细蜂成虫存活情况，观察时轻拍指形管管壁，用细毛笔轻触虫体，2次不动则记录为死亡[16-17]。
1.2.2 供试药剂对果蝇锤角细蜂的风险等级
安全系数等于杀虫剂对果蝇锤角细蜂的LC50值(mg/L)与其田间最高推荐使用质量浓度(mg/L)的比值。其中，LC50为半数致死用量，指引起果蝇锤角细蜂50%死亡率的杀虫剂计量[18-19]。根据《化学农药环境安全评价试验准则》，农药对果蝇锤角细蜂的风险等级用安全系数来表示：安全系数＞5为低风险，5≥安全系数＞0.5为中等风险，0.5≥安全系数＞0.05为高风险，安全系数≤0.05为极高风险。
1.3 数据处理
数据分析使用SPSS 20.0，计算各药剂对果蝇锤角细蜂的毒力回归方程、致死中质量浓度值(LC50)和95%置信区间。
2. 结果与分析
2.1 4种药剂对果蝇锤角细蜂的毒力测定
由表1可知：在所用4种药剂中，高效氟氯氰菊酯对果蝇锤角细蜂雌性和雄性成虫的毒力最高，说明果蝇锤角细蜂成虫对高效氟氯氰菊酯最为敏感，其次为苦参碱和啶虫脒，乙基多杀菌素对果蝇锤角细蜂成虫的毒力最低(表1)。
表 1 不同杀虫剂对果蝇锤角细蜂成虫的毒力测定Table 1. Toxicities of different insecticides to adults of T. drosophilae药剂
insecticide性别
gender毒力回归方程
toxicity regression equationLC50/
(mg·L−1)95%置信限/(mg·L−1)
confidence interval相关系数
correlation coefficient苦参碱
matrine雌female y=4.536x－6.158 22.790 20.498~27.124 0.624 雄male y=4.978x－6.371 19.048 16.606~21.004 0.747 高效氟氯氰菊酯
lambda-cyhalothrin雌female y=7.689x－9.953 19.700 18.441~21.383 0.914 雄male y=7.469x－9.407 18.176 16.936~19.532 0.801 啶虫脒
acetamiprid雌female y=2.019x－4.726 219.451 171.651~299.183 0.722 雄male y=2.231x－4.862 151.019 113.304~188.276 0.776 乙基多杀菌素
spinetoram雌female y=3.329x－7.855 228.640 187.683~265.261 0.764 雄male y=3.395x－7.764 193.632 143.327~224.492 0.804 2.2 4种药剂对果蝇锤角细蜂的风险评价
由表2可知：供试药剂对果蝇锤角细蜂雌成虫的安全性均高于雄成虫。其中，苦参碱对果蝇锤角细蜂的安全系数最高，对雌成虫与雄成虫的风险等级均为低风险，乙基多杀菌素对果蝇锤角细蜂的安全性次之，对雌成虫为低等风险，对雄成虫为中等风险，说明苦参碱和乙基多杀菌素对果蝇锤角细蜂较安全，在田间防治果蝇时可作为优先选用的杀虫剂类型；啶虫脒与高效氟氯氰菊酯对果蝇锤角细蜂的安全性均较低，对雌成虫与雄成虫的风险等级均为中等风险，在果蝇锤角细蜂活动期应避免使用。
表 2 不同杀虫剂对果蝇锤角细蜂成虫的安全系数Table 2. Safety factor of different insecticides on adults of T. drosophilae药剂
insecticide最高推荐质量浓度/(mg·L−1)
maximum recommended concentration性别
gender安全系数
safety factor风险等级
risk level苦参碱
matrine0.017 雌female 1 340.588 低low 雄male 1 120.471 低low 高效氟氯氰菊酯
lambda-cyhalothrin16.667 雌female 1.182 中middle 雄male 1.091 中middle 啶虫脒
acetamiprid62.222 雌female 3.527 中middle 雄male 2.427 中middle 乙基多杀菌素
spinetoram40.000 雌female 5.716 低low 雄male 4.841 中middle 注：表中最高推荐质量浓度已换算为有效成分含量。
Note：The maximum recommended concentration in the table has been converted to the active component content.3. 讨论
本研究表明：苦参碱对果蝇锤角细蜂的风险等级为低风险，高效氟氯氰菊酯、啶虫脒为中等风险，乙基多杀菌素对雌蜂为低风险，对雄蜂为中等风险。在田间防治果蝇时应优先选用苦参碱或乙基多杀菌素，在果蝇锤角细蜂活动期应避免使用啶虫脒和高效氟氯氰菊酯。杨崇珍等[20]在菊酯类杀虫剂对几种赤眼蜂的毒力测定中指出：高效氟氯氰菊酯对广赤眼蜂的毒力中等，在田间使用较为安全；王彦华等[19]在新烟碱类和大环内酯类杀虫剂对4种赤眼蜂成蜂急性毒性和安全性评价中指出，啶虫脒对亚洲玉米螟赤眼蜂等4种赤眼蜂的安全性均为中等风险。结果与本研究一致。尹园园等[21]在5种生物杀虫剂对4种天敌昆虫的安全性评价中指出：苦参碱对丽蚜小蜂的毒性较大，致死率可达100%；洪珊珊等[16]在12种杀虫剂对小菜蛾及半闭弯尾姬蜂的选择毒力中指出：乙基多杀菌素对半闭弯尾姬蜂的毒力较大。以上研究结果的差异可能是因为杀虫剂处理时间不同或不同种类的寄生蜂对杀虫剂的抗药性不同所致。
啶虫脒对果蝇锤角细蜂雌蜂和雄蜂的LC50分别为219.451和151.091 mg/L，苦参碱对雌蜂和雄蜂的LC50分别为22.790和19.048 mg/L，高效氟氯氰菊酯对雌蜂和雄蜂的LC50分别为19.700和18.176 mg/L，乙基多杀菌素对雌蜂和雄蜂的LC50分别为228.640和193.632 mg/L，结果表明4种杀虫剂对果蝇锤角细蜂雌蜂的毒力均小于雄蜂，可能会导致其种群内雌蜂比例增加。李光耀[22]在研究噻虫嗪、噻虫胺对玉米螟赤眼蜂亚致死效应中指出：随着噻虫嗪和噻虫胺亚致死剂量的增加，玉米螟赤眼蜂种群雌雄比例也显著增加，与本研究结果相似。昆虫体内的解毒酶参与了对多种杀虫剂的代谢降解，从而改变了虫体对杀虫剂的敏感程度[23]。姚洪渭[24]在研究白背飞虱抗药性机理中指出：白背飞虱的抗药性相关酶活性与可溶性蛋白含量的遗传均存在显著的性连锁，通过在不同性别飞虱中的遗传表现，白背飞虱雌性成虫酶活性及蛋白含量明显高于雄性成虫，导致雌性成虫对杀虫剂具有更强的抗药性。本研究中，杀虫剂对果蝇锤角细蜂雌雄虫的毒力不同是否与其雌雄虫的解毒酶含量及活性不同有关有待进一步研究。张晓明等[25]在吡虫啉胁迫对西花蓟马生长发育及种群性比的影响中指出：吡虫啉胁迫使西花蓟马种群中雌虫比例升高，并使其单雌平均产卵量、雌日均产卵量显著升高，激发了其种群的内在生殖能力。本研究所用杀虫剂是否能刺激果蝇锤角细蜂雌蜂产卵，激发种群生殖力，还有待进一步研究。
王坤等[26]在高效氯氰菊酯和啶虫脒对螟黄赤眼蜂繁殖的亚致死效应中指出：亚致死浓度的啶虫脒会使螟黄赤眼蜂的寄生卵量降低，寿命显著缩短，净生殖力显著降低；陈德锟[27]在杀虫剂对烟蚜茧蜂的毒性及对其行为的影响中指出：杀虫剂会对烟蚜茧蜂的寄生率、寿命等产生负面影响，且啶虫脒对烟蚜茧蜂的行为影响较大；田俊策等[28]在稻螟赤眼蜂蛹期接触农药对其成蜂搜寻和寄生能力的影响中指出：部分农药会对稻螟赤眼蜂寄主搜寻及寄生能力产生不利影响。本研究所使用的几种类型杀虫剂的亚致死浓度是否会对果蝇锤角细蜂的生长发育、成虫酶活力以及寄主搜寻与寄生能力产生影响还有待进一步研究。
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图 1 蔗糖对花粉萌发和花粉管生长的影响
注：不同小写字母表示0.05水平差异显著；下同。
Figure 1. Effect of sucrose on the pollen germination and pollen tube growth
Note: The different small letters mean significant difference on 0.05 level; the same as below.
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图 2 硼酸对花粉萌发和花粉管生长的影响
Figure 2. Effect of H3BO3 on the pollen germination and pollen tube growth
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图 3 氯化钙对花粉萌发和花粉管生长的影响
Figure 3. Effect of CaCl2 on the pollen germination and pollen tube growth
表 1 思茅松花粉在正交试验中的花粉萌发和花粉管生长
Table 1 Pollen germination rate and pollen tube growth of P. kesiya var. langbianensis in experiments
试验号
No.蔗糖浓度/%
sucroseρ(H3BO3)/
(mg·L−1)ρ(CaCl2)/
(mg·L−1)萌发率/%
germination rate花粉管长度/μm
pollen tube length1 0 0 0 14.87±2.09 63.38±9.68 2 0 10 10 23.63±2.67 68.58±10.56 3 0 30 30 28.81±3.54 72.45±5.97 4 0 50 50 21.89±4.24 74.89±3.16 5 0 100 100 30.39±5.44 84.75±9.53 6 5 0 10 29.87±2.83 78.73±4.64 7 5 10 30 29.32±7.41 82.19±16.64 8 5 30 50 36.96±8.83 85.19±7.84 9 5 50 100 40.23±5.49 96.82±13.62 10 5 100 0 41.73±3.73 95.47±6.94 11 10 0 30 45.39±6.24 93.96±13.17 12 10 10 50 42.58±6.35 102.63±12.24 13 10 30 100 49.31±6.97 110.74±10.40 14 10 50 0 39.14±7.95 86.93±4.43 15 10 100 10 47.02±9.57 88.12±3.48 16 20 0 50 11.10±1.85 54.78±3.73 17 20 10 100 4.52±0.36 46.94±4.87 18 20 30 0 3.07±1.65 50.82±1.68 19 20 50 10 3.51±0.80 44.27±2.58 20 20 100 30 3.28±1.30 45.00±4.21 21 25 0 100 0.00 0.00 22 25 10 0 0.00 0.00 23 25 30 10 0.00 0.00 24 25 50 30 0.00 0.00 25 25 100 50 0.00 0.00 
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