吡蟲啉亞致死劑量對禾谷縊管蚜生長和繁殖的影響

PAGEPAGE11吡蟲啉亞致死劑量對禾谷縊管蚜生長和繁殖的影響謝佳燕*資助項目：武漢市青年科技晨光計劃資助項目：武漢市青年科技晨光計劃項目(200950431197)；武漢工業(yè)學院項目(XM2011005)通訊作者：謝佳燕，E-mail：xjyaphid@收稿日期：（武漢工業(yè)學院生物與制藥工程學院，湖北武漢430023）摘要室內(nèi)測定了吡蟲啉亞致死劑量對禾谷縊管蚜連續(xù)兩個世代實驗種群生長和繁殖的影響。結果發(fā)現(xiàn)，吡蟲啉LC10劑量處理禾谷縊管蚜成蚜后，可導致親代成蚜種群的存活率、平均壽命和產(chǎn)蚜量均低于對照種群，但差異不顯著；F1世代吡蟲啉處理組與對照組禾谷縊管蚜種群的存活率、壽命和繁殖水平無顯著差異。結果表明，吡蟲啉亞致死劑量對禾谷縊管蚜連續(xù)兩個世代實驗種群的生長和存活無明顯影響，未發(fā)現(xiàn)亞致死劑量刺激禾谷縊管蚜當代和子代成蚜的增殖現(xiàn)象。關鍵詞禾谷縊管蚜，吡蟲啉，亞致死效應，繁殖，壽命SublethaleffectsofimidadopridonreproductionandsurvivalofRhopalosiphumpadiXIEJiaYan*LINJia(SchoolofBiologyandPharmaceuticalEngineering,WuhanPolytechnicUniversity,Wuhan430023,ChinaAbstractTheecologicallyrelevantsublethaleffectsoftheneurotoxinsinsecticideimidaclopridonaspectsofRhopalosiphumpadireproductionandsurvivalwereevaluatedinpresentstudy.AphidsexposedtoimidaclopridatLC10demonstratedaslightlydecreaseinadultsurvival,reproductionandlongevityoftheparentalgeneration,buttherewasnosignificantlydifferencebetweenthetreatedandthecontrol(P>0.05).Meanwhile,attheF1generation,adultsurvival,reproductionandlongevityofthetreatedweresimilarwiththoseofthecontrol(P>0.05).TheresultssuggestedthatLC10ofimidaclopriddidn’tsignificantlyaffectthesurvivalandreproductionofparentadultsandtheiroffspringofR.padi,andnohormesiswasfoundinthesetwosuccessivegenerationsofR.padi.KeywordsRhopalosiphumpadi,imidacloprid,sublethaleffect,reproduction,longevity禾谷縊管蚜Rhopalosiphumpadi(Linnaeus)是我國麥區(qū)的重要害蟲，可直接造成麥類作物的大量減產(chǎn)(曹雅忠等,1990)。由于麥蚜屬典型的r-對策昆蟲，其高繁殖能力和有翅蚜的遷飛，使其對各種生態(tài)系統(tǒng)具有較強的生態(tài)適應性。蚜害在我國麥區(qū)已連續(xù)多年發(fā)生，其嚴重性已超過小麥的其它害蟲(李素娟等,2001)。田間殺蟲劑的長期噴灑和不合理使用，麥蚜已對多種殺蟲劑產(chǎn)生抗藥性（曹雅忠等,1990;王曉軍等,2004）?；瘜W防治目前依然是田間有效的害蟲防治措施之一。田間殺蟲劑的噴灑，除可直接殺死大部分靶標害蟲外，其在環(huán)境中的毒力隨著時間的延續(xù)和空間的差異會逐漸遞減到亞致死劑量(Boinaetal.,2009;Cutleretal.,2009)。昆蟲種群的動態(tài)變化，導致部分個體接觸亞致死劑量后產(chǎn)生不同的效應。不同的殺蟲劑對不同生物的作用，產(chǎn)生的結果不盡相同。研究表明，亞致死劑量的殺蟲劑可對昆蟲個體發(fā)育、行為、生殖和壽命產(chǎn)生抑制，從而對害蟲具有持續(xù)控制作用(Mohammadetal.,2007;Boinaetal.,2009;Mahmoudvandetal.,2011)。然而，研究也發(fā)現(xiàn)一些殺蟲劑的亞致死劑量可刺激生殖和促進害蟲的孵化能力，反而導致田間害蟲的再猖獗(Chelliahetal.,1980)。亞致死劑量對昆蟲的生殖刺激還具有滯后效應，從而導致害蟲猖獗的延遲(Cutleretal.,2009)。長期殺蟲劑低劑量的選擇，可加大抗性個體的篩選和存活，有助于抗藥性的積累和快速進化，增大害蟲對殺蟲劑產(chǎn)生抗藥性的風險。因此，深入理解殺蟲劑亞致死劑量對昆蟲種群多個世代的影響，將對田間合理用藥，以及對化學防治和生物防治的協(xié)調(diào)具有重要的實踐意義。吡蟲啉(imidacloprid)是一類新型氯化煙堿類藥劑，具有高效、廣譜及良好的根部內(nèi)吸性，對飛虱、蚜蟲等刺吸式口器害蟲具有較高的毒力作用(劉澤文等,2003)。但隨著吡蟲啉的大量和大范圍使用，害蟲抗藥性的產(chǎn)生已引起了人們的廣泛關注(張彥英,1999;邱高輝等,2008)。因此，本研究采用吡蟲啉LC10劑量處理禾谷縊管蚜實驗種群，檢測吡蟲啉對禾谷縊管蚜連續(xù)兩個世代的影響,以揭示吡蟲啉亞致死劑量對禾谷縊管蚜實驗種群生長和繁殖的影響，為殺蟲劑的合理使用提供理論依據(jù)。1材料與方法1.1實驗材料禾谷縊管蚜于2010年5月采自湖北省武漢市。在人工氣候培養(yǎng)箱內(nèi)26±1℃，RH60%～80%，光照周期14L:10D條件下，盆栽小麥苗飼養(yǎng)10%吡蟲啉可濕性粉劑，江蘇豐山集團有限公司產(chǎn)品。1.2生物測定采用浸葉法。將無翅成蚜連同小麥葉段浸于系列濃度吡蟲啉藥液中，10s后取出，濾紙吸去多余藥液，晾干30min后，放入墊有濾紙的培養(yǎng)皿中，置于上述飼養(yǎng)條件中培養(yǎng)，24h后檢查結果，每個處理重復3次,每個重復30~50頭蚜蟲，以蒸餾水為對照。以機率值法計算毒力回歸方程、致死中濃度LC50和亞致死濃度LC10。1.3試驗處理禾谷縊管蚜約100頭成蚜接于新鮮麥苗上飼養(yǎng)12h后剔出，留幼蚜飼養(yǎng)5d作為試蟲。依據(jù)毒力回歸方程，用吡蟲啉LC10劑量按照生物測定方法處理試蟲(F0代)，24h后挑取存活成蚜接于新鮮麥苗上，單頭飼養(yǎng)，每日觀察，記錄產(chǎn)蚜量，并挑走仔蚜，直至成蚜死亡，每個處理重復50頭，以蒸餾水為對照。F1代取自F0代所產(chǎn)第一批仔蚜,每頭F0成蚜對應2頭F1代，單頭飼養(yǎng)，每日觀察，記錄產(chǎn)蚜量，并挑走仔蚜，直至成蚜死亡。1.4數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)處理與分析采用Excel軟件，SPSS14.0軟件計算毒力回歸方程及進行統(tǒng)計分析。2結果與分析2.1毒力測定通過生物測定法檢測了吡蟲啉對禾谷縊管蚜的毒力水平。結果表明，吡蟲啉對禾谷縊管蚜的LC50值為6.09mg/L，其毒力回歸方程為y=4.015+1.255x。依據(jù)毒力回歸方程計算吡蟲啉對禾谷縊管蚜的LC10值為0.58mg/L，以此作為該種群的亞致死處理劑量。2.2吡蟲啉亞致死劑量對禾谷縊管蚜生長和存活的影響吡蟲啉LC10劑量處理禾谷縊管蚜后，對其連續(xù)兩個世代麥蚜生長和存活的影響見圖1和表1。在F0世代禾谷縊管蚜種群中，兩組試蟲的存活曲線隨時間推移下降，對照組種群的存活率略高于處理組種群。吡蟲啉LC10處理組試蟲8d時開始出現(xiàn)成體死亡，21d后存活率為54.1%，33d后存活率為0；對照組種群12d時開始出現(xiàn)死亡，24d后存活率為55.6%，36d后成蟲全部死亡。在F1世代中，處理和對照兩組試蟲均在19-20d時約有一半個體死亡。吡蟲啉LC10劑量處理對禾谷縊管蚜平均壽命的影響趨勢與存活曲線一致（表1）。在F0世代禾谷縊管蚜中，LC10處理組平均壽命低于對照組2d，但統(tǒng)計分析無顯著差異（P>0.05，Student’st-test）;在F1世代中，吡蟲啉處理組與對照組平均壽命無顯著差異（P>0.05，Student’st-test）。圖1吡蟲啉LC10劑量處理親代后對親代和子代禾谷縊管蚜存活率的影響Fig.1ThesurvivorshipofparentadultsandtheiroffspringofRhopalosiphumpadiafterparentadultsexposedtoimidaclopridatLC10doses2.3吡蟲啉亞致死劑量對禾谷縊管蚜繁殖的影響吡蟲啉LC10劑量對禾谷縊管蚜親代和子代繁殖的影響見表1和圖2。結果表明，在F0世代禾谷縊管蚜中，LC10處理組平均每雌產(chǎn)蚜總數(shù)比對照組少5頭，但統(tǒng)計分析無顯著差異（P>0.05，Student’st-test），處理組生殖歷期也與對照組相比無明顯變化（P>0.05，Student’st-test）；在F1世代中，禾谷縊管蚜LC10處理組與對照組相比，產(chǎn)蚜率和生殖歷期均無顯著差異（P>0.05，Student’st-test）。此外，在不同世代中，處理組和對照組的產(chǎn)蚜率隨世代的增加而升高，對照組兩個世代種群無明顯差異（P>0.05，Student’st-test），但吡蟲啉處理組F1世代的產(chǎn)蚜率顯著高于親代（P<0.05，Student’st-test），而處理組和對照組平均生殖歷期在兩個世代中均無明顯差異（P>0.05，Student’st-test）。禾谷縊管蚜親代和F1代成蚜的繁殖曲線見圖2。在F0世代中，禾谷縊管蚜LC10處理組與對照組產(chǎn)卵節(jié)律相似，處理后成蚜產(chǎn)蚜率逐漸上升，7d時達峰值，之后逐漸下降為零；在F1世代中，LC10處理組與對照組繁殖曲線與F0世代相似，第6d后成蚜產(chǎn)蚜率逐漸上升，9-10d時達峰值，之后逐漸下降。表1.LC10的吡蟲啉處理親代后對親代和子代禾谷縊管蚜壽命和繁殖的影響Table1.EffectofparentadultsexposedtoimidaclopridatLC10onthefecundityandlongevityofparentandF1adultsofRhopalosiphumpadiGenerationTreament平均壽命（天）Meanlongevity(d)產(chǎn)蚜數(shù)（只/雌）Numberofoffspringperfemale生殖歷期（天）Ovipositionperiod(d)F0Control21.56±1.0762.89±1.96bc11.08±0.53LC1019.41±1.1757.84±3.07c10.97±0.71F1Control19.06±0.4268.88±1.32ab11.59±0.21aLC1019.45±0.7371.31±2.08a11.10±0.34注:實驗結果為平均值±標準誤；同一列的不同小寫字母表示差異顯著（P<0.05,Duncan'stest）。Eachvaluerepresentmean±S.E.Datainthesamerawwithdifferentlowercaselettersdenotesignificantdifferences(P<0.05,Duncan'stest).圖2吡蟲啉LC10劑量處理親代后對親代和子代禾谷縊管蚜種群繁殖的影響Fig.2TheamountproducedbyparentadultsandtheiroffspringofRhopalosiphumpadiafterparentadultsexposedtoimidaclopridatLC103討論田間殺蟲劑的噴灑，可對昆蟲產(chǎn)生致死和亞致死效應。亞致死劑量可影響昆蟲的行為、生理和生態(tài)特征(Haynes,1988)。此外，通過生理和生態(tài)調(diào)節(jié)機制，殺蟲劑的亞致死劑量也可導致害蟲的再猖獗(Luckey,1968)。吡蟲啉具有觸殺、胃毒和內(nèi)吸等多重藥效，殘留期長。由于吡蟲啉的防治特點，可導致田間具有高繁殖率和短世代時間的麥蚜頻繁的暴露在其亞致死劑量的脅迫下。亞致死劑量的殺蟲劑可對害蟲的生長發(fā)育、存活和壽命產(chǎn)生影響。吡蟲啉亞致死劑量可顯著縮短豌豆蚜(Acyrthosiphonpisum)的壽命，降低種群的內(nèi)稟增長率(惠婧婧等,2009)。柑桔木虱(Diaphorinacitri)在取食亞致死劑量吡蟲啉處理的植物后，其存活率下降12%，壽命縮短了8天(Boinaetal.,2009)。LC15和LC25劑量的氰氟蟲腙對甜菜夜蛾(Spodopteraexigua)連續(xù)兩個世代的生長和存活均產(chǎn)生抑制作用，并且LC25劑量對甜菜夜蛾的影響程度高于LC15劑量(馬鳳娟等,2012)。但本研究發(fā)現(xiàn)亞致死劑量吡蟲啉對禾谷縊管蚜的存活和壽命的干擾作用不明顯，經(jīng)過一個世代，處理組與對照組種群的存活率和平均壽命相似。亞致死劑量毒死蜱對灰飛虱(Laodelphaxstriatellus)成蟲壽命也無明顯作用(王利華等,2011)。不同亞致死劑量的殺蟲劑對不同昆蟲生殖的影響也不同。一些研究發(fā)現(xiàn)，低劑量殺蟲劑可增強物種的繁殖能力(Loweryetal.,1986;Morseetal.,1991)。JamesandPrice(2002)發(fā)現(xiàn)連續(xù)噴灑吡蟲啉可刺激二斑葉螨(Tetranychusurticae)的繁殖。James(1997)發(fā)現(xiàn)推薦使用劑量的吡蟲啉可刺激捕食螨(Amblyseiusvictoriensis)的產(chǎn)卵率和種群增長。Cutleretal.(2009)還發(fā)現(xiàn)桃蚜(Myzuspersicae)暴露在低濃度的吡蟲啉時，其當代繁殖率未產(chǎn)生明顯的變化，但對其后代的繁殖率具有一定刺激效應。但也有研究發(fā)現(xiàn)亞致死劑量的藥劑處理后可顯著降低昆蟲的繁殖率。Mohammad(2007)用LD30劑量的吡蟲啉和吡嗪酮處理甘藍蚜(Brevicorynebrassicae)可降低其產(chǎn)蚜數(shù)。每天取食亞致死劑量的吡蟲啉處理的植物，導致柑桔木虱成蟲的壽命和繁殖率顯著降低(Boinaetal.,2009)。但本研究發(fā)現(xiàn)吡蟲啉亞致死劑量處理禾谷縊管蚜種群后，并未刺激其當代和后代繁殖率的增加，表明LC10劑量的吡蟲啉對禾谷縊管蚜實驗種群無明顯影響。亞致死劑量殺蟲劑對害蟲生長發(fā)育和繁殖的影響，以及對害蟲體內(nèi)解毒酶系的誘導作用，可為害蟲抗藥性的進化提供持續(xù)的選擇壓力(Chatonetal.,2001；王建軍等,2009)。雖然本研究中亞致死劑量的吡蟲啉對禾谷縊管蚜生長和繁殖的影響不明顯，但昆蟲處于殺蟲劑的脅迫后，其體內(nèi)的生理生化體系會產(chǎn)生不同程度的響應。研究已發(fā)現(xiàn)采用亞致死劑量的吡蟲啉處理禾谷縊管蚜后，可顯著誘導酯酶表達量的增強(謝佳燕,2012)。與殺蟲劑代謝相關酶系的質(zhì)和量的改變是害蟲對殺蟲劑產(chǎn)生抗性的重要因素(唐振華,1993)。邢靜等(2011)采用亞致死濃度的氯蟲苯甲酰胺連續(xù)篩選小菜蛾5代后，其的LC50值增加了2-3倍。因此，在田間除考慮麥蚜的抗性水平外，應避免過低劑量吡蟲啉的使用增大害蟲產(chǎn)生抗藥性的風險，合理用藥，延長殺蟲劑的使用壽命。參考文獻BoinaDR,OnagbolaEO,SalyaniM,StelinskiLL,2009.AntifeedantandsublethaleffectsofimidaclopridonAsiancitruspsyllid,Diaphorinacitri.PestManag.Sci.,65:870–877.ChatonPF,RavanelP,MeyranJC,TissutM,2001.ThetoxicologicaleffectsandbioacumulationoffipronilinlarvaeofthemosquitoAedesaegyptiinaqueousmedium.PesticideBiochemistryandPhysiology,69(3):183–188.ChelliahS,FabellarLT,HeinrichsEA,1980.Effectofsub-lethaldoseofthreeinsecticidesonthereproductiverateofthebrownplanthopper,Nilaparvatalugens,onrice.Environ.Entomol.,9(6):778–780.CutlerGC,RamanaiduK,AstatkieT,IsmanMB,2009.Greenpeachaphid,Myzuspersicae(Hemiptera:Aphididae),reproductionduringexposuretosublethalconcentrationsofimidaclopridandazadirachtin.PestManag.Sci.HaynesKF,1988.Sublethaleffectsofneurotoxicinsecticidesoninsectbehavior.Ann.Rev.Entomol.,33:149–168.JamesDG,1997.ImidaclopridincreaseseggproductioninAmblyseiusvictoriensis(Acari:Phytoseiidae).Exp.Appl.Acarol.,21:75–82.JamesDG,PriceTS,2002.Fecundityintwo-spottedspidermite(Acari:Tetranychidae)isincreasedbydirectandsystemicexposuretoimidacloprid.J.Econ.Entomol.,95:729–732.LoweryDT,SearsMK,1986.Stimulationofreproductionofthegreenpeachaphid(Homoptera:Aphididae)byazinphosmethylappliedtopotatoes.J.Econ.Entomol.,79:1530–1533.LuckeyTD,1968.Insecticidehormoligosis.J.Econ.Entomol.,61:7–12.MahmoudvandM,AbbasipourH,GarjanAS,BandaniAR,2011.Sublethaleffectsofindoxacarbonthediamondbackmoth,Plutellaxylostella(L.)(Lepidoptera:Yponomeutidae).Appl.Entomol.Zool.,MohammadRL,2007.Sublethaleffectsofimidaclopridandpymetrozineonpopulationgrowthparametersofcabbageaphid,Brevicorynebrassicaeonrapeseed,BrassicanapusL.InsectSci.,14(3):207–212.MorseJG,ZarehN,1991.Pesticide-inducedhormoligosisofcitrusthrips(Thysanoptera:Thripidae)fecundity.J.Econ.Entomol.,84:1169–1174.曹雅忠,李世功.麥蚜及其綜合治理.見:李光博,曾士邁,李振岐（主編).小麥病蟲草鼠害綜合治理.北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社,1990,316-318.惠婧婧,劉長仲,孟銀鳳,陳潔,2009.吡蟲啉對豌豆蚜的亞致死效應.植物保護,5:86–88.李素娟,劉愛芝,武予清,李世功,魯曉華,殷花娥,2001.小麥不同品種上麥蚜及其天敵的數(shù)量變動.昆蟲知識,38(5):355–358.劉澤文,韓召軍,張玲春,2003.吡蟲啉防治同翅目害蟲的應用綜述．植保技術與推廣,23(3):30–32.馬鳳娟,李永丹,高希武,2012.氰氟蟲腙亞致死劑量對甜菜夜蛾生長發(fā)育和繁殖力的影響.應用昆蟲學報,49(2):