桃蚜嗅觉行为反应在辣椒抗蚜筛选中的应用
时间：2022-11-05 15:05:06 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
万秀娟，琚志君，申爱民
（郑州市蔬菜研究所 郑州 450015）
桃蚜（）属半翅目Homoptera 蚜科Aphididae，其寄主广泛，生活周期短，繁殖速度快，世代重叠严重，生活史复杂，短时间内即可形成庞大的种群。桃蚜对植物的危害主要通过3 种途径：（1）通过吸食植物汁液，造成叶片卷缩，影响植物的光合作用，通过此方式可危害50 多个科400多种植物。（2）分泌的蜜露会改变寄主的新陈代谢，干扰植物的生理功能，招引蚂蚁、诱发植物感染真菌性病害等。（3）桃蚜是传播病毒病的主要媒介之一，它可以携带100 多种植物病毒，是世界上传播病毒种类最多的一种昆虫，也是世界农作物主要害虫之一。目前，桃蚜的防治以拟除虫菊酯、新烟碱类等为代表的化学防治为主。但随着桃蚜抗药性的不断增强、杀虫剂的过度施用，消费者对绿色、有机食品的需求越来越大，安全、环保、生态、友好、有效的桃蚜防治措施受到了越来越多人的关注。
培育和应用抗蚜品种是有效防控桃蚜危害最经济、最环保的手段之一。目前，有关抗蚜材料和品种筛选的研究已有报道。陈青等通过室内和田间2 种方法对32 个参试辣椒品种进行抗性评价，以期获得优异的抗蚜辣椒品种。潘磊等以桃树抗蚜材料09 南3-30 为试材，通过抗性表型观察，结合系谱分析、遗传分析和集群分离分析定位的方法对其进行评价，表明09 南3-30 为一类来自于桃栽培种的新型抗蚜资源。潘凡等通过抗蚜株率、感蚜指数和改进的感蚜指数3 种方法，对14 种苜蓿品种进行了抗蚜品种的分级。植物抗蚜品种的筛选已有报道，但大多是通过传统的田间调查评价的方法，易受环境条件的制约。植物挥发性物质是植物体内的次生物质，有研究表明，植物挥发性物质通过影响昆虫的嗅觉行为反应来影响昆虫的取食行为，对昆虫具有驱避或引诱作用。陈泓渝等用笼罩法观察了西花蓟马对8 种不同蔬菜寄主植物的选择性，发现西花蓟马（）在不同蔬菜上的着虫数存在显著差异。王雪娇等研究了不同蔬菜对桃蚜的选择行为，发现白菜气味对桃蚜有明显的引诱作用，韭菜气味对桃蚜无明显的引诱作用。白蝴蝶挥发油对萝卜蚜（）和瓜蚜（）具有显著的驱避效果。但利用昆虫的嗅觉行为反应筛选辣椒抗蚜材料的研究鲜见报道，笔者通过桃蚜嗅觉行为反应测定和田间调查2 种方法相结合，揭示了桃蚜对不同辣椒材料的选择和不同辣椒材料对桃蚜田间抗性表现之间的关系，为辣椒抗蚜育种材料的筛选提供新的研究思路，同时为辣椒抗蚜机制研究奠定基础。
1.1 材料
供试辣椒材料由郑州市蔬菜研究所辣椒课题组提供（表1）。营养液配方采用园试通用配方（表2），营养液配方肥料购自上海永通生态工程股份有限公司，微量元素采用通用配方（表3），购自天津凯通化学试剂有限公司。育苗光源采用湖南绿米科技有限公司茄果类育苗LED 专用灯。育苗基质为鲁青基质。桃蚜对不同辣椒材料嗅觉行为反应的测定采用“一种检测昆虫取食行为特性的装置”（图1），此装置为正八面体，高100.00 cm，直径106.50 cm，中间3/4 处设置虫槽，置虫槽连接8 个趋向管，分别伸向每个置物槽，置虫槽直径为19.50 cm，趋向管直径为2.00 cm、长12.00 cm，趋向管连接80 目的储虫纱网袋。正八面体外围的8 个面下方和8 个置物槽顶部设通风口，便于空气的流动，带动挥发物的向上散发。8 个置物槽将正八面体平均分成8 份，且每一个置物槽即为一个独立的与其他置物槽互不干扰的槽体，置物槽可根据试验需求，封住置虫槽和趋向管的连接口。供试桃蚜采自郑州市蔬菜研究发展中心连栋温室罩网内饲养的芥蓝植株上。
表1 18 种辣椒材料名称
表2 园试通用配方 ρ/（mg·L-1）
表3 微量元素通用配方 ρ/（mg·L-1）
图1 昆虫嗅觉行为反应测定装置
1.2 方法
1.2.1 桃蚜对辣椒材料嗅觉行为反应测定 将18个辣椒材料种子进行常规消毒和催芽后，于2021年2 月26 日分别播种于内径为17 cm、盛有鲁青基质的花盆中。每个辣椒材料播种6 盆，每盆播10粒同一辣椒材料种子，置于郑州市蔬菜研究发展中心植物工厂内，植物工厂内温度为（27±1）℃，光暗时间比为12 h∶12 h。子叶展开后，每隔3 d 浇水1次，以花盆底部溢水为准。每隔6 d 浇园试通用配方营养液1 次，每盆60 mL。
2021 年4 月21 日，天气晴好，连栋温室内温度（25±2）℃。将昆虫嗅觉行为反应测定装置（图1）置于玻璃连栋温室内，装置趋向管套上80 目的纱网袋。将花盆及辣椒根部用锡箔纸包裹后，每个置物槽中放置1 盆，1 个装置中设6 个处理和1 个空白对照，6 种不同的辣椒材料为6 个处理，随后用软毛刷挑选饲养在芥蓝上的大小一致的桃蚜，饥饿0.5 h 后，每个置虫槽中放置150 头桃蚜，15 min 后，以桃蚜停留在超过1/2 趋向管为准，认定为桃蚜对该种材料有嗅觉行为反应，反之则认定为无嗅觉行为反应，统计超过1/2 趋向管和储虫袋中的桃蚜数量。试验设置7 个重复，随机区组排列。由于该装置可放置的辣椒材料数量有限，18 种辣椒材料分3次完成。
1.2.2 辣椒材料田间抗蚜性鉴定 将2021 年4 月21 日试验完毕的辣椒苗从花盆中取出，去除多余基质假植于营养液水槽中。2021 年4 月22 日定植于郑州市蔬菜研究所研究发展中心连栋温室深夜流营养液栽培槽中，每个处理定植30 棵，株行距60 cm×60 cm，试验设置3 次重复，品种间隔行定植，敞开防虫网，让其自然感染桃蚜，随后进行田间常规管理。5 月27 日，调查辣椒材料感染桃蚜的情况，每个处理随机选择10 棵植株调查。对18 种辣椒植株上自然感染的桃蚜进行调查计数。田间抗蚜指标采用蚜量比值法，以每个辣椒材料品种的平均蚜量除以全部观察材料的平均蚜量计算蚜量比值，并根据辣椒抗蚜鉴定评价标准（表4），确定桃蚜对不同辣椒材料的抗性。
表4 辣椒抗蚜虫鉴定评价标准
1.3 数据分析
采用SPSS17.0 软件进行数据分析，结合Student-Newman-Keuls 检验对数据进行显著性分析。
2.1 桃蚜对辣椒材料的嗅觉行为反应
由图2～4 可以看出，在BZ15016-1、皱皮牛角椒、S23-1-1、超大甜椒2 号上分别收集到桃蚜数量为13.83 头、10.33 头、13.83 头、15.00 头，与对照相比，对桃蚜具有驱避作用且差异显著。在线椒33上收集到桃蚜数量为23.17 头，与对照相比，对桃蚜具有引诱作用且差异显著。在黄绿羊角椒、薄皮牛角椒、L17-1-2-1-3-2、水果甜椒、BZ15005-2、黄绿小牛角椒、181-1 上收集到的桃蚜头数均小于对照，说明其对桃蚜有驱避作用，但与对照差异不显著；
在亮黄羊角椒、薄皮羊角椒、超大甜椒1 号、墨绿小羊角椒、线螺、皱皮小椒上收集到的桃蚜头数均大于对照，说明其对桃蚜具有引诱作用，但差异不显著。
图2 桃蚜对6 种辣椒材料的嗅觉行为反应
图3 桃蚜对6 种辣椒材料的嗅觉行为反应
图4 桃蚜对6 种辣椒材料的嗅觉行为反应
2.2 辣椒材料的抗蚜鉴定
由表5 可以看出，在18 种辣椒材料的田间抗蚜试验中，皱皮牛角椒、S23-1-1、超大甜椒2 号3 种辣椒材料蚜量比值分别为0.15、0.11、0.17，通过比对辣椒抗蚜鉴定评价标准表明，以上3 种材料为高抗辣椒材料（HR）。薄皮牛角椒、L17-1-2-1-3-2、BZ15005-2 等3 种辣椒材料蚜量比值分别为0.42、0.47、0.30，为抗性辣椒材料（R）。黄绿羊角椒、黄绿小牛角椒、181-1、BZ15016-1 等4 种辣椒材料蚜量比值分别为0.67、0.75、0.53、0.67，为中抗辣椒材料（MR）。亮黄羊角椒、水果甜椒、墨绿小羊角椒、皱皮小椒等4 个辣椒材料蚜量比值分别为1.16、0.80、1.00、0.85，为感病辣椒材料（S）。线椒33、薄皮羊角椒、超大甜椒1 号、线螺等4 个辣椒材料蚜量比值分别为1.58、1.66、3.47、2.17，为高感辣椒材料（HS）。
表5 辣椒田间抗蚜鉴定结果
陈青等系统地开展了适于海南种植的抗蚜辣椒品种的鉴定与评价，结果显示不同辣椒品种对蚜虫的抗性不同。笔者通过田间调查评价结果表明，将18 种辣椒材料对桃蚜的抗性分为高抗、中抗、抗、感病和高感5 个抗性等级，与陈青等的研究结果一致，均表明不同辣椒材料或品种对桃蚜的抗性不同。
田间评价结果表明，线椒33、薄皮羊角椒、超大甜椒1 号、线螺为高感桃蚜辣椒材料，皱皮牛角椒、S23-1-1、超大甜椒2 号为高抗桃蚜辣椒材料。通过昆虫嗅觉行为反应装置测定的结果表明，线椒33对桃蚜具有显著的引诱效果，BZ15016-1、皱皮牛角椒、S23-1-1、超大甜椒2 号对桃蚜具有显著的驱避效果。2 种方法的研究结果较为一致，其中通过桃蚜嗅觉行为反应测定出的具有显著引诱效果的辣椒品种线椒33，同样田间评价为高感辣椒材料；
对桃蚜具有显著趋避效果的皱皮牛角椒、S23-1-1 和超大甜椒2 号，同样田间评价为高抗辣椒材料。但2 种评价方法进行评价的结果也有不同之处，通过田间评价得到的高感辣椒材料薄皮羊角椒和线螺在嗅觉行为反应测定中没有表现出显著的引诱效果；
通过嗅觉行为反应测定表现出对桃蚜具有显著驱避作用的辣椒品种材料BZ15016-1，在田间评价中也没有表现出高抗桃蚜的效果，这可能与昆虫的其他取食行为有关。有研究表明，昆虫的取食行为不仅与植物的挥发物有关系，还与植物的物理抗性、扩展抗性等有关系。也有研究表明，植物的物理性状与昆虫取食行为之间存在着密切的联系，不同辣椒叶片茸毛密度、主维管束埋深、叶片蜡质含量对烟粉虱（）寄主的选择性影响差异显著。但昆虫在选择寄主时，对植物挥发性化学物质的识别及短程的寄主定位均依赖于灵敏的嗅觉，再由视觉降落在绿色植物上，最后通过触觉多次选择确定合适的寄主，植物挥发物在昆虫选择寄主时，确实起着至关重要的作用。
通过试验结果得出以下结论：利用昆虫嗅觉行为反应装置，对桃蚜有显著引诱效果的辣椒材料线椒33，通过田间调查计算蚜量比值同样为高感材料；
利用昆虫趋向行为装置，对桃蚜有显著驱避效果的辣椒材料皱皮牛角椒、S23-1-1、超大甜椒2 号，通过田间调查计算蚜量比值同样为高抗材料。利用昆虫嗅觉行为反应来判断桃蚜对辣椒材料或品种的选择，可以作为辣椒抗蚜育种材料或辣椒抗蚜品种筛选的新的研究思路。
