使用不同营养液的琼脂法对豌...)和蚕豆叶生物学特性的影响_李杨.pdf

使用不同营养液的琼脂法对豌豆蚜(Acyrthosiphonpisum)和蚕豆叶生物学特性的影响李杨（遵义师范学院生物与农业科技学院，贵州 遵义 563006）摘要：豌豆蚜不仅是重要的作物害虫，也是研究生物进化机制的理想材料。本研究使用豌豆蚜及其寄主蚕豆作为试验材料，对琼脂法效果进行评价。分别选择花宝、德沃多及明斯特三种营养液作为琼脂培养基基质，对蚕豆叶进行培养，结果发现使用花宝营养液的培养基对叶片生长促进效果最好。无论加入哪一种营养液，琼脂法饲养的豌豆蚜和用蚕豆苗饲养的相比，在寿命、发育时间、成虫尺寸以及繁殖力上没有显著性差异。因此，琼脂法可用于豌豆蚜的饲养实验。关键词：豌豆蚜；蚕豆叶；饲养；生长中图分类号：S433文献标识码：A文章编号：2096-5877（2023）01-0040-05Effects of Leaf-Disc Method on the Biological Characteristics of Acyrthosiphonpisum and Vicia faba Leaf Using Different Nutrient SolutionsLI Yang(College of Biology and Agriculture,Zunyi Normal University,Zunyi 563006,China)Abstract：The pea aphid is not merely one of important pest on crops,but it is also an ideal material for studying biological evolution mechanisms due to its complex life cycle and multiple reproductive types.In this paper,evaluatedthe effectiveness of leaf-disc method using Acyrthosiphon pisum and its host plant Vicia faba,to bring about a greatadvance in research of control and evolution of A.pisum.The V.faba leaf was cultured in leaf-disc method with 3 different kinds of nutrient solutions(Hyponex,Dewoduo and Compo).It can be seen that Hyponex was the most suitablenutrient solution formula for V.faba leaf cultivation under this experimental condition.On the other hand,no significant difference was found in fecundity,longevity,body size and developmental time between leaf-disc method and V.faba seedling.Therefore,the present study suggests that leaf-disc method can be applied to rearing of pea aphid.Key words：Acyrthosiphon pisum;Vicia faba leaf;Rearing;Growth蚜虫是半翅目蚜总科昆虫的总称，目前世界上已知的种类约5 000种。蚜虫寄主很广泛，包括蔬菜、果树、花卉、林木等，不仅能直接对寄主植物造成损伤，还能传播病毒病，造成产量和质量大幅下降1，在国内外分布均十分广泛。因此，豌豆蚜防治方法研究一直是当前世界许多国家一个基础理论和实际应用并重的重大课题。在蚜虫的相关试验中，目前主要是使用人工饲料法和活体植株法来进行饲养2-5。收稿日期：2020-04-23基金项目：贵州省科技厅项目（黔科合J字LKZS201421号）；贵州省高层次留学人才创新创业择优资助项目（留学人才择优资助合同20208号）；遵义市优秀青年科技创新人才培养项目（遵优青科20211号）作者简介：李杨（1985-），男，副教授，博士，从事农业有害生物防治研究。1908 年 Bogdanow 用人工饲料成功饲养黑颊丽蝇（Vomitoria Calliphora）6。1930 年 Hamilton 用放置有人工饲料的膜对蚜虫进行饲养7。1962 年 Mittler 和 Dadd 研制石蜡膜系统，将配制好的人工饲料置于石蜡膜上，供蚜虫取食8，这一方法沿用至今。使用人工饲料成功连续繁殖多代桃蚜9。人工饲料饲养蚜虫相对于传统活体植株饲养法的优点是节约饲料，便于观察蚜虫的行为活动等。但是缺点也是很突出的，通过人工饲料饲养的蚜虫，发育时间较长、个体小、繁殖率低。再加上人工饲料配制过程烦琐、成本高以及灭菌困难等问题，使得人工饲料研究进展缓慢。在室内通过活体植株来饲养的蚜虫，其状态最接近自然界的野生蚜虫。但是，活体植株的培育需要耗费大量时间，而且蚜虫时常会躲进植物茎叶的缝隙处，难以观察。1981 年 Mliner 发明 Leaf-disc 法（由于该方法李杨：使用不同营养液的琼脂法对豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)和蚕豆叶生物学特性的影响东北农业科学2023，48（1）：40-44Journal of Northeast Agricultural SciencesDOI:10.16423/ki.1003-8701.2023.01.0091期李杨：使用不同营养液的琼脂法对豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)和蚕豆叶生物学特性的影响41使用琼脂为主要原料，所以本文称之为琼脂法）饲养蚜虫。主要步骤是按照一定配方配制好营养液，加入 1%的琼脂，并将营养液加热至沸腾。放入容器内，当溶液冷却凝固之后，把植物叶片贴在培养基表面，接上蚜虫，并倒置10。这一方法很大程度上方便了蚜虫饲养。豌豆蚜（Acyrthosiphon pisum）原产于欧洲南部，伴随着农业传播等一系列人类活动，分布范围日益扩大，现在几乎全世界的温带地区都有豌豆蚜虫的存在11。豌豆蚜在我国分布十分广泛，它的主要寄主是豆科植物（豌豆、蚕豆、苜蓿等），每年对我国农业造成的损失十分巨大12，由于其具有复杂生活史及多样生殖方式，也是研究生物进化机制的理想材料，为更好地防治豌豆蚜，对其生态学特性进行系统而深入的研究是很有必要的，同时为了试验数据精准，好的试验方法是至关重要的，琼脂法虽然相对简便，但是原方法的营养液配制麻烦，目前国内外对其效果进行评价的研究并不多，本研究选择目前市面上较常见的几种营养液作为基质，以豌豆蚜及其寄主蚕豆作为试验材料，对蚕豆叶片生长及豌豆蚜的饲养效果进行评价，可为豌豆蚜的相关研究提供理论依据，并为其他类似研究提供方法借鉴。1材料与方法1.1材料本试验用的蚜虫是 2019年 4月在贵州省遵义市播州区蚕豆植株上采集的豌豆蚜的1个克隆。1.2寄主植物本研究中使用的蚕豆苗和植株都是人工气候箱（201）、LD=168、湿度 50%60%、光照强度 57 W/m2）中种植的。使用的蚕豆叶片都是从生长期为1114 d的蚕豆植株上采集的。1.3试验方法所有试验都在固定条件（同上）下进行。1.3.1琼脂培养基的制备本试验使用直径 12 cm，高 5 cm 的圆形透明塑料容器作为培养基容器，将营养液按照一定浓度配制好（本试验中所有营养液浓度皆为1 000倍），加入1%的琼脂粉，放入微波炉加热至沸腾。放置在磁力搅拌器上搅拌，当温度降至 55 后，将 90mL溶液倒入准备好的容器中，在室温下冷却凝固。之后将蚕豆叶片正面贴到琼脂表面备用。1.3.2不同营养液对蚕豆叶片的影响从蚕豆植株顶芽下部采集 60 片叶子，用消毒剪刀裁剪成长宽=3 cm2 cm 的长方形，随机分成 5组，每组 12片，其中 1组作为对照放入烘干器中烘干，用分析天平测量干重，其他组用分析天平测量鲜重后，将叶片拍照导入电脑，用 Image J测量叶面积13。准备含有 1 000 倍花宝、德沃多、明斯特及蒸馏水的培养基各 4 个，每个培养基上放置 3 片剪好的叶子，移入人工气候箱培养。7 d后测量所有叶片的干重、鲜重以及面积。1.3.3不同营养液对豌豆蚜生长的影响将 15头 1龄豌豆蚜幼虫（出生 24 h内）放入载有 1 片蚕豆叶的培养基（溶液为 1 000 倍花宝溶液），作为第 1 代，在人工气候箱中饲养。每 3 天往培养基加一片新鲜蚕豆叶，记录发育至成虫时间，将成虫做成显微镜标本，拍照后将照片导入电脑，用 Image J 测量后足腿节和胫节长度之和。将第 1 代产出的 1 龄幼虫移到新培养基中作为第2 代继续饲养，一直养到第 3 代，用同样方法测量第 2 代和第 3 代的发育时间及成虫后足腿节和胫节长度之和。分别将溶液更换成 1 000 倍德沃多和明斯特，再分别饲养1次（各处理重复15次）。同时，将1头1龄豌豆蚜幼虫（出生24 h内）移到蚕豆苗（发芽后 25 d）上作为第 1 代，在人工气候箱中饲养。变成成虫之后，记录发育时间，做成显微镜标本，用 Image J 测量后足腿节和胫节长度之和。将第 1 代产出的 1 龄幼虫移到新的蚕豆苗上作为第 2 代继续饲养，一直养到第 3 代，用同样方法测量第 2 代和第 3 代的发育时间以及成虫后足腿节和胫节长度之和（各处理重复 15 次）。比较使用不同营养液的琼脂法和蚕豆苗所饲养的豌豆蚜是否存在差异。分别准备营养液为花宝、德沃多和明斯特1 000倍溶液的培养基以及蚕豆苗各1个，分别接上1龄幼虫 1 头，每隔 3 d，给培养基添 1 片叶子，去除枯萎叶片，15 d 更换 1 个培养基。用蚕豆苗饲养的每隔 8 d 更换一次苗。从成虫产子开始，每天记录新生幼虫数量，然后将幼虫去除，一直到成虫死亡，记录成虫寿命（各处理重复12次）。1.4数据分析采用 SPSS V22 软件对相关数据进行单因素方差分析，采用 Tukey-kramer test 进行多重比较，采用R V3.62软件进行双因素方差分析。2结果与分析2.1不同营养液对蚕豆叶片干重的影响7 d后各试验区的蚕豆叶干重结果见图 1。单42东 北 农 业 科 学48卷因素方差分析发现，试验区之间具有显著性差异（F(4,59)=12.44,P0.001）。通过 Tukey-kramer test 分析可知，用琼脂法培养的蚕豆叶，无论是水处理区还是各营养液处理区，其干重都显著大于对照（花宝-对照 P0.001；德沃多-对照 P0.001；明斯特-对照 P=0.003；水-对照 P0.001）。7 d 后 4 种溶液间干重无显著性差异（P=0.086）。也就是说琼脂法能让离体蚕豆叶继续“生长”。2.2不同营养液对蚕豆叶片鲜重的影响使用单因素方差分析后发现，试验区间具有显著性差异（F(7,95)=98.63,P0.001）。Tukey-kramertest分析结果如图 2 所示，试验前所有试验区的叶片鲜重之间无显著性差异(P=0.947)。7 d 后花宝试验区的叶片鲜重值最大，为 0.166 g，德沃多试验区和明斯特试验区的鲜重分别为 0.158、0.156g，两者间无显著性差异（P=0.966），都显著大于水试验区的鲜重（德沃多-水 P0.001；明斯特-水 P0.001）。也就是说，琼脂法在一定时间内能保持离体蚕豆叶片的鲜度，加入营养液比单纯用水效果更好，且花宝营养液效果最好。2.3不同营养液对蚕豆叶面积的影响使用单因素方差分析后发现，试验区间具有显 著 性 差 异（F(7,95)=103.48,P0.001）。Tukey-kramer test 分析结果如图 3 所示。在叶