棉铃虫和烟青虫对两种烟草的嗅觉和取食偏好性

苗昌见 李为争 汤金荣 李冠楠 王高平 原国辉 郭线茹

摘 要：为明确棉铃虫和烟青虫成虫的产卵偏好性与幼虫的取食偏好性之间的关系，在选择性和非选择性试验条件下，测试了两种昆虫的1龄、3龄和5龄幼虫对普通烟草（K326）和黄花烟草（马合烟）的嗅觉反应和取食反应以及成虫对两种烟草的产卵选择反应。对幼虫的嗅觉选择性测试结果表明，棉铃虫5龄幼虫和烟青虫1龄幼虫对黄花烟草表现出显著的嗅觉偏好性，其他龄期的两种幼虫则对两种烟草的嗅觉偏好性不明显。取食反应表明，选择性条件下棉铃虫喜食普通烟草，烟青虫喜食黄花烟草；非选择性条件下两种昆虫幼虫均喜食普通烟草。产卵选择反应结果表明，棉铃虫对普通烟草的产卵选择性略大于黄花烟草，但差异不显著，而烟青虫偏好在黄花烟草上产卵。综上所述，棉铃虫和烟青虫成虫在普通烟草和黄花烟草之间的产卵选择性与其幼虫的取食偏好性基本一致，这种现象符合昆虫寄主选择的“Preference-performance”假说。

关键词：烟青虫；棉铃虫；普通烟草；黄花烟草；嗅觉偏好性；取食偏好性

中圖分类号：S435.72 文章编号：1007-5119（2018）06-0051-07 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2018.06.008

昆虫的寄主选择与其种群繁衍密切相关。自从EHRLICH和RAVEN提出了昆虫与寄主植物的协同进化理论以后[1]，关于植食性昆虫与寄主植物之间的关系一直是昆虫学领域研究的热点[2]。烟青虫[Helicoverpa assulta（Guenée）]和棉铃虫[Helicoverpa armigera（Hübner）]是为害烟草最严重的2种铃夜蛾属昆虫[3]，二者的寄主范围差异很大，前者为寡食性，后者为多食性，二者对不同寄主植物的选择性有很大差别[4]。如在棉花、番茄、烟草、辣椒这4种植物中，不仅棉铃虫和烟青虫成虫对不同植物的产卵选择性不同[5-6]，而且幼虫的取食选择性也有很大差异，棉铃虫幼虫偏好取食棉花和烟草，而烟青虫偏好烟草和辣椒[5]。吴明峰等[6]测定了棉铃虫和烟青虫初孵幼虫对16种寄主和非寄主植物的选择性，结果表明棉铃虫可选择其中的13种植物，烟青虫仅选择其中的6种植物。李萌等[7]研究比较了不同品种的普通烟草（Nicotiana tabacum L.）对烟粉虱（Bemisia tabaci）的寄主适合度差异，结果发现翠碧1号和K326对烟粉虱的适合度最高。我们此前的研究发现，在近缘种烟草普通烟草和黄花烟草（Nicotiana rustica L.）混合种植的烟田，烟青虫和棉铃虫混合种群在黄花烟草上的落卵量是普通烟草上的6～20倍，进一步研究发现，黄花烟草叶片粗提物对烟青虫雌蛾具有显著的产卵引诱作用，而棉铃虫雌蛾则喜在普通烟草叶片的粗提物上产卵[8]。然而取食黄花烟草的棉铃虫和烟青虫幼虫，其生长发育均不如取食普通烟草的个体，说明黄花烟草对棉铃虫和烟青虫幼虫的寄主适合度不如普通烟草[9-10]。从这些研究结果可以看出，棉铃虫和烟青虫成虫和幼虫的寄主选择不仅存在种间差异，而且每种昆虫的成虫偏好寄主与其幼虫偏好寄主也存在差异。植食性昆虫这种寄主选择差异的现象可为我们利用诱集植物防治害虫提供了依据。

在昆虫成虫的寄主选择、求偶、逃避天敌等行为活动中，嗅觉起着重要作用[11]，作为近缘种的棉铃虫和烟青虫，其成虫的嗅觉选择性和幼虫的取食选择性是否一致？成虫能否在近缘种寄主植物之间选择出有利于幼虫生长发育的寄主呢？虽然已有不少关于棉铃虫和烟青虫寄主选择方面的研究报道[3-6，8-10，12-14]，但这些研究中的供试植物多来源于不同的科、属，尚不清楚棉铃虫和烟青虫对作为近缘种的普通烟草和黄花烟草的取食偏好性是否存在差异；并且在测试幼虫取食选择或生长发育的试验报道中，幼虫多被约束在养虫管或培养皿中单纯提供一种植物叶片作为饲料，没有自由选择食物的机会[6，9-10]，因此无法判断被产在一种植物上的卵所孵化的幼虫是否还会寻找更适宜的寄主植物；另

一方面，也不清楚幼虫的取食偏好性是否与嗅觉偏好性有关，以及这些偏好性是否会随着幼虫的生长发育而变化。为此，本文以近缘种昆虫棉铃虫和烟青虫-近缘种烟草普通烟草和黄花烟草作为研究系统，在选择性条件和非选择性条件下分别测试了不同龄期的棉铃虫幼虫和烟青虫幼虫对供试烟草的嗅觉偏好性和取食偏好性，以及两种昆虫成虫对两种烟草的产卵选择性，以期为分析昆虫的寄主选择和食性演化机理提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

棉铃虫、烟青虫大龄幼虫采集于河南农业大学许昌校区烟田，带回室内采用人工饲料[15]在温度（27±1）℃、相对湿度（75±5）%和光周期16 h：8 h 的人工气候箱中连续饲养10代，饲养至成虫时饲以10%（m/m）蔗糖溶液。成虫产卵后及时观察卵的孵化和幼虫蜕皮情况。棉铃虫和烟青虫幼虫一般6龄化蛹，也有个别个体5龄或7龄化蛹。因此，在幼虫嗅觉选择反应测试中，选择1龄幼虫、3龄幼虫和5龄幼虫进行测试；在取食选择反应测试中，选择取食量较大的3龄和5龄幼虫进行测试。

1.2 供试烟草

黄花烟草由中国农业科学院烟草研究所提供，品种为“马合烟”；普通烟草K326由河南农业大学国家烟草栽培生理生化研究基地提供。供试烟草均在室内采用营养钵育苗，然后移栽到大田进行笼罩种植，确保供试烟草植株不受机械损伤、病虫害、养分或水旱胁迫。

1.3 试验方法

1.3.1 幼虫的嗅觉偏好性 试验采用叶碟法。根据棉铃虫和烟青虫幼虫嗜食烟草嫩叶的习性，均采集供试烟草的顶叶来制作叶碟，并且每片顶叶仅取叶片中间（不含叶基和叶尖）的部分来制作，每片叶在主脉两侧对称制备最多6个叶碟，每个叶碟直径为1.5 cm。制作前，先用蒸馏水洗去叶面的灰尘，用干净滤纸吸去表面的水珠，在室温下晾干后备用。

测试时，选择直径12.0 cm的培养皿，在底部铺一层湿润滤纸，在滤纸边缘等距离放置4个叶碟，每种烟草各2个，呈十字交叉放置。

测试1龄幼虫时，用软毛刷挑取初孵幼蟲放在添加了叶碟的培养皿底部中央，然后置于黑暗环境下。在3 h时观察并记录接触或取食每种烟草叶碟的幼虫数量，即选择个体数。测试20头初孵幼虫。最后统计供试幼虫对每种叶碟的选择个体总数，即选择频次。

3龄和5龄幼虫具有自残习性且爬行速度较快。故测试时，为避免个体之间的相互干扰，每次测试时每个培养皿底部中央只放1头幼虫，黑暗环境下放置3 min时观察并记录接触或取食供试烟草叶碟的幼虫数量。每个龄期测试20头幼虫。幼虫在测试前饥饿4 h。最后统计供试幼虫对每种烟草叶碟的选择个体总数，即选择频次。

1.3.2 幼虫的取食选择反应 分别采用选择性试验和非选择性试验方法测定幼虫对两种寄主的取食反应。

（1）选择性取食反应。叶碟制备和放置方法及幼虫处理方法同1.3.1。因1龄幼虫仅少量取食，故该试验仅测试3龄和5龄幼虫。每次每个培养皿放1头幼虫，两种烟草各两枚交叉放置，在黑暗环境中6 h后，取出叶碟。将叶碟放置在用1 mm2规格的透明坐标纸制作的直径1.5 cm的叶碟上，比较测定各烟草叶碟被食面积，测定时叶碟所占面积大于或等于0.5 mm2的按1 mm2计，小于0.5 mm2的则舍去不计。每个龄期测试20头幼虫，计算每种幼虫每个龄期的取食总面积。

（2）非选择性取食反应。叶碟制备方法同1.3.1，每次在培养皿底面中央放置1个叶碟，采用取食量较大的5龄幼虫进行测试，幼虫测试前饥饿4 h。每次每个培养皿放试虫1头，观察并记录1 h内幼虫在叶碟上的取食时间，1 h后测定叶碟被食面积，测定方法同选择性取食反应。测试期间及时观察，发现叶蝶完全被食后补充新叶蝶。每种昆虫在每种

烟草叶碟上测试20头幼虫，计算每种幼虫的取食

总面积。

1.3.3 成虫的产卵选择反应 采用叶碟法。采集供试烟草的中上部叶片来制作叶碟，每个叶碟直径为4 cm，制备方法同前。在试虫进入蛹期按雌雄分开，将羽化后3 d龄的成虫放置在一个圆柱形的养虫笼（直径30 cm；高28 cm）中，每笼放3头雌蛾和5头雄蛾，笼底部放置蘸有10%蔗糖溶液的脱脂棉供成虫取食，笼顶部用纱布覆盖供作产卵支撑物，在纱布上面靠近养虫笼边缘等距离放置4个叶碟，每种烟草各2个，呈十字交叉放置。第2天记录纱布上4个叶碟区域的落卵量。每种试虫重复10次，计算每次两种叶碟区域的平均落卵量。

1.4 统计分析方法

针对嗅觉偏好性反应数据，首先剔除在相应观察记录时间内对烟草叶碟无选择的个体，然后采用Yate修正的c2测验判断选择普通烟草和黄花烟草叶碟的幼虫数量（即选择频次）之间的差异显著性。

为了比较供试幼虫种间的嗅觉偏好性差异，以每种昆虫、每个龄期对普通烟草的选择率进行比较，计算公式为：

幼虫对普通烟草的选择率=

×100%

计算结果采用Yate修正的c2测验进行判断。

对选择性条件下幼虫的取食量、非选择性条件下幼虫的取食时间及取食量和成虫的落卵量差异均采用配对t测验法进行分析。显著性水平设置为a=0.05。所有的统计分析利用SPSS for Windows 19.0进行。

2 结 果

2.1 幼虫对普通烟草和黄花烟草的嗅觉偏好性

从不同龄期的棉铃虫和烟青虫幼虫对两种供试烟草的嗅觉偏好性测试结果（图1、2）可以看出，在两种烟草共存环境中，棉铃虫5龄幼虫对黄花烟草的选择频次显著大于对普通烟草的选择频次（c25龄=4.05，P=0.044 2），而1龄和3龄幼虫对两

种烟草的选择频次无显著差异（图1）。从图2烟青虫对两种烟草的选择性测试结果可以看出，1龄幼虫对黄花烟草的选择频次显著大于对普通烟草的选择频次（c21龄=4.05，P=0.044 2），3龄和5龄幼虫则对两种烟草的选择频次无显著差异（P>0.05）。可见，在选择性条件下，棉铃虫和烟青虫不同龄期的幼虫对两种烟草均存在不同的嗅觉偏好性。

如以幼虫对普通烟草的选择率来衡量两种幼虫嗅觉偏好性之间的差异，则发现无论在哪个龄期进行种间比较，两种幼虫对普通烟草的选择率均无显著性差异（c21龄=0.46，P=0.499 6；c23龄=0.10，P=0.750 6；c25龄=0.46，P=0.499 6）（图3）。但不同发育阶段的幼虫对普通烟草的嗅觉偏好性表现不同。

其中，烟青虫幼虫对普通烟草的嗅觉偏好性高峰出现在3龄阶段，此时幼虫对普通烟草的选择率为50%。这一结果说明，无论处于何种龄期的棉铃虫和烟青虫幼虫，二者不存在嗅觉偏好性之间的差异。

2.2 幼虫对普通烟草和黄花烟草的选择性取食反应

从幼虫对普通烟草和黄花烟草的选择性取食反应（图4）可以看出，无论是3龄幼虫还是5龄幼虫，棉铃虫对普通烟草的取食偏好性均显著大于对黄花烟草的取食偏好性（t3龄=15.88，P<0.000 1；t5龄=2.14，P=0.045 5）；烟青虫对黄花烟草的取食偏好性均显著大于对普通烟草的取食偏好性（t3龄=4.65，P=0.000 2；t5龄=2.15，P=0.044 7）。这说明在两种烟草共存环境中，棉铃虫偏好取食普通烟草叶片，而烟青虫则偏好取食黄花烟草叶片。

2.3 幼虫对普通烟草和黄花烟草的非选择性取食反应

在非选择性条件下，棉铃虫和烟青虫5龄幼虫不仅在普通烟草上的取食时间（图5）显著长于在黄花烟草上的取食时间（t棉铃虫=10.55；t烟青虫=18.16），而且对普通烟草的取食量（图6）也显著大于黄花烟草（t棉铃虫=12.25；t烟青虫=18.46）。说明在非选择性条件下，棉铃虫和烟青虫5龄幼虫偏好取食普通烟草叶片。

2.4 成虫对普通烟草和黄花烟草的产卵选择反应

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