诱集植物香根草对二化螟幼虫致死的作用机制

【目的】香根草(Vetiveria zizanioides)能够有效诱集水稻害虫二化螟(Chilo suppressalis)雌成虫在其上产卵,但孵化出的幼虫在香根草上不能完成生活史。本研究旨在明确香根草对二化螟幼虫致死的作用机制,为开发以香根草为基础的水稻螟虫可持续控制新技术提供理论依据。【方法】通过有机溶剂萃取和硅胶柱层析方法提取香根草有毒活性物质,并利用饲料混毒法测定各提取组分对二化螟3龄幼虫的生物活性,同时利用生物化学方法测定水稻和香根草中营养物质含量以及二化螟3龄幼虫取食水稻和香根草后体内相关解毒酶和消化酶的活性变化。【结果】香根草石油醚萃取物处理二化螟3龄幼虫9、12、15 d后,死亡率分别为38.89%、57.41%、85.19%,显著高于乙酸乙酯萃取物、正丁醇萃取物等其他提取组分处理二化螟幼虫后的死亡率。进一步从香根草石油醚萃取物中分离获得组分1(Fr1)和组分5(Fr5),对二化螟3龄幼虫的具有较高毒性,以0.05 g·mL^(-1)浓度混入人工饲料饲喂3 d后死亡率分别为85.00%和67.67%,说明香根草中含有对二化螟幼虫具有致死作用的有毒活性物质。香根草中总蛋白、纤维素、总糖、氨基酸等营养物质含量分别为9.45μg、1.61%、1.45%、4.00%,均显著低于水稻中相应营养物质含量,其中水稻中蛋氨酸含量是香根草中的7.0倍。而香根草中单宁含量则显著高于水稻中的含量,是水稻中的1.31倍。此外,二化螟取食水稻和香根草3 d后,取食香根草的3龄幼虫体内蛋白酶、淀粉酶、海藻糖酶和蔗糖酶等消化酶的活性显著低于取食水稻幼虫体内相应消化酶的活性;6 d后,取食香根草的3龄幼虫体内细胞色素P450酶活性显著低于取食水稻的幼虫;9 d后,取食香根草的3龄幼虫体内羧酸酯酶CarE的活性显著低于取食水稻的幼虫。与取食水稻的3龄幼虫相比,取食香根草的幼虫体内谷胱甘肽硫转移酶GSTs的活性也有所降低,但是两者在统计学上没有显著差异。【结论】香根草作为二化螟的致死型诱集植物,对二化螟幼虫的致死作用主要表现在两方面:一是香根草中含有对二化螟幼虫具有致死作用的有毒活性物质,这些物质通过抑制幼虫体内解毒酶CarE和P450酶的活性,使幼虫逐渐丧失解毒代谢能力,最终死亡;二是香根草相对水稻营养物质匮乏,二化螟幼虫取食香根草后营养不均衡,从而影响体内消化酶活性,造成消化功能紊乱,影响其正常生理活动,最终死亡。

禾本科杂草作为防治稻纵卷叶螟的功能性植物的可行性

【目的】通过提高植物的多样性来引诱害虫、保护天敌是一种可持续控制害虫的有效途径。稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)除水稻外,还可取食多种禾本科杂草,论文旨在利用稻纵卷叶螟对稻田周围不同杂草的喜好性,开发新型的稻纵卷叶螟防控策略。【方法】选取稻田生态系统常见的7种禾本科杂草(稗草Echinochloa crusgalli、秕谷草Leersia sayanuka、马唐Digitaria sanguinalis、牛筋草Eleusine indica、千金子Leptochloa chinensis、双穗雀稗Paspalum distichum和游草Leersia hexandra),于盆钵内人工栽培种植。将盆栽水稻和杂草植株置于纱笼中,接入初羽化的稻纵卷叶螟成虫,分别研究稻纵卷叶螟成虫在杂草与水稻之间的栖息选择性、产卵选择性,以及稻纵卷叶螟在各种杂草上的生物学特性。同时进行田间试验研究稻田田埂种植各种杂草条带(宽1 m)对稻纵卷叶螟成虫栖息、产卵分布的影响,通过赶蛾法调查杂草条带中及距离杂草条带1、5和10 m稻田中的稻纵卷叶螟蛾量,调查不同杂草条带中稻纵卷叶螟的产卵密度及卵被寄生率。【结果】稻纵卷叶螟成虫喜好趋向栖息于秕谷草和马唐,不喜好趋向双穗雀稗,在游草、牛筋草、稗草、千金子和水稻间,稻纵卷叶螟的栖息选择则没有偏向性。稻纵卷叶螟成虫在稗草、牛筋草、千金子、双穗雀稗、游草和水稻之间,偏向在水稻上产卵;秕谷草和水稻之间,偏向在秕谷草上产卵;马唐和水稻之间则没有明显的偏向性。稻纵卷叶螟在7种杂草上都能完成世代,但发育历期存在显著差异,在秕谷草上发育历期最短,双穗雀稗次之,游草、千金子、牛筋草、马唐、稗草和水稻上的发育历期间则没有显著性差异。不同寄主上的稻纵卷叶螟蛹重也存在差异,其中在马唐上的雌蛹、马唐和千金子上的雄蛹蛹重显著轻于在其他寄主植物上的蛹重。在不同寄主植物上稻纵卷叶螟的羽化率差异较大,秕谷草、游草、牛筋草、稗草和水稻上的羽化率为42.17%—51.31%,在千金子和双穗雀稗上最低,仅为11.76%和13.29%。雌性比以水稻和稗草上最高,显著高于其他寄主植物。大田试验表明,除了牛筋草和稗草外,其他杂草均能吸引稻纵卷叶螟栖息且在单位面积内的虫量显著高于稻田中的稻纵卷叶螟的数量。各种杂草上稻纵卷叶螟卵量差异显著,以秕谷草、游草、稗草和千金子上着卵量最多,每分蘖草上的着卵量达2.92—3.92粒,双穗雀稗和马唐分别为2.16和1.72粒,牛筋草最少。不同禾本科杂草上稻纵卷叶螟卵的被寄生率差异显著,介于21.90%—55.61%。其中,秕谷草和游草上的卵寄生蜂数量分别为1.47和1.42头/分蘖,为各种禾本科杂草上最高。【结论】秕谷草最具有成为防治稻纵卷叶螟的功能性植物的潜力,研究结果可为开发稻纵卷叶螟绿色防控新技术提供理论依据。

诱集植物香根草对大螟幼虫营养作用及消化酶的影响

香根草能够有效诱集水稻害虫大螟Sesamia inferens(Walker)在其上产卵,但孵化出的幼虫在香根草上不能完成生活史,香根草对大螟幼虫表现出致死作用。为明确香根草对大螟幼虫致死的作用机制,本研究分析测定了取食香根草后大螟幼虫的营养指标及体内消化酶的变化。结果表明,取食香根草能显著影响幼虫的生长效率及体内消化酶活性。与取食水稻的幼虫相比,取食香根草的幼虫粗生长效率ECI和净生长效率ECD显著降低;除蔗糖酶外,其他消化酶的活性在特定龄期呈显著下降的趋势,具体表现为4龄幼虫蛋白酶比活力、2~4龄幼虫淀粉酶比活力和1~4龄幼虫海藻糖酶比活力显著降低,而1~3龄幼虫蔗糖酶比活力显著提高。本文为进一步阐明香根草对大螟的致死作用机制奠定了基础,为开发以香根草为基础的稻螟绿色防控新技术提供了理论依据。

诱杀植物香根草对稻蛀茎夜蛾幼虫解毒酶和乙酰胆碱酯酶的影响

香根草能够有效诱集水稻害虫稻蛀茎夜蛾Sesamia inferens雌成虫在其上产卵,但孵化出的幼虫在香根草上不能完成生活史。为了初步明确香根草对稻蛀茎夜蛾幼虫生理生化水平的影响,本研究分析测定了取食香根草后稻蛀茎夜蛾幼虫体内解毒酶和乙酰胆碱酯酶AChE活性的变化。结果表明:与取食水稻的幼虫相比,取食香根草后幼虫解毒酶谷胱甘肽硫转移酶GSTs和AChE活性显著提高。其他两种解毒酶,羧酸酯酶CarE和细胞色素P450酶活性无显著差异。取食香根草后,4龄幼虫GSTs比活力约为取食水稻的2.1倍;2龄幼虫AChE比活力约为取食水稻的2.9倍。本研究结果表明香根草可能存在某些有毒活性物质或者次生代谢物质,诱导了稻蛀茎夜蛾体内GSTs和AChE的活性,这可能是稻蛀茎夜蛾取食香根草后的应急防御机制之一。此研究结果为深入阐明香根草在生理、生化水平上对稻蛀茎夜蛾幼虫的影响奠定了基础,为开发以香根草为基础的稻蛀茎夜蛾绿色防控新技术提供了理论依据。

浙江省水稻二化螟绿色防控技术应用实践

将种植诱虫植物香根草与灌水灭蛹降低越冬虫源基数、应用性诱剂诱杀成虫、调节生物多样性保护天敌、释放卵期天敌赤眼蜂等绿色防控技术进行集成,在二化螟重发区浙江省温岭市早稻大田展开了试验验证。结果表明,在2016年二化螟重发情况下,应用基于种植香根草的绿色防控技术,可以将二化螟的为害持续控制在较低水平,且种植香根草与释放赤眼蜂联合使用可实现对二化螟的全程非化学防控。此外,香根草种植区稻田生态系统中天敌寄生蜂的种群数量显著提高。

生态工程控害技术提高稻纵卷叶螟天敌功能团的种群数量

随着水稻病虫害绿色防控技术的不断发展,应用生态工程控制害虫技术已取得较大进展。本研究对实施生态工程控害技术稻田中的稻纵卷叶螟天敌功能团的种群数量及时空动态进行了连续5年的跟踪调查,分别于2009、2011和2013年用扫网法进行系统采样调查分析,以探明生态工程技术对稻纵卷叶螟天敌功能团的动态影响。结果表明,尽管年份之间以及不同水稻生育期的天敌功能团数量有差异,但实施生态工程防控技术稻田中的蜻蜓目天敌功能团、肖蛸科天敌功能团和幼虫寄生蜂天敌功能团的种群数量均显著高于农民自防田,分别提高了1.63~8.94、0~3.69和1.20~2.47倍,且数量逐年递增或维持较高水平。本研究结果说明通过实施水稻生态工程控害技术可以有效提高稻田稻纵卷叶螟天敌功能团的种群数量,这对减少化学农药使用和提高水稻生长中后期的天敌控害作用有重要的意义。

芝麻花对稻螟赤眼蜂寄生和扩散能力的影响

芝麻是一种适合于稻田生态系统的蜜源植物,但其对稻田优势赤眼蜂稻螟赤眼蜂的作用未有系统的研究。本文在室内和大田的条件下考察了芝麻花对稻螟赤眼蜂寄生力和扩散能力的影响。室内结果表明,芝麻花可以显著的提高稻螟赤眼蜂对米蛾卵的寄生力。同时芝麻花显著影响了稻螟赤眼蜂的初始扩散能力,初始起飞蜂比例从71.4%下降至50.5%,但总的扩散蜂比例从91.9%增加至95.4%。田间结果显示田埂种植芝麻花可以提高稻螟赤眼蜂的寄生能力约30%,且更多的蜂扩散至距田埂20～25m的距离。总之,芝麻花可显著的提高稻螟赤眼蜂寄生和扩散能力。

彩色稻对稻纵卷叶螟的发生危害程度及其卵寄生蜂寄生行为的影响

【目的】应用彩色稻进行田间彩绘是创意农业的重要组成部分,但这可能影响水稻病虫害的发生和危害。本研究旨在探明彩色稻对水稻主要食叶害虫稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)及其卵寄生蜂的影响,为创意农业稻田稻纵卷叶螟的防治提供理论依据。【方法】比较稻纵卷叶螟在紫色稻、黄色稻和常规稻(对照)上的生物学特性,包括幼虫及蛹的历期、幼虫及蛹的存活率、蛹重和性比等;比较稻纵卷叶螟成虫在彩色稻和常规稻之间的产卵选择性;比较稻纵卷叶螟的重要卵寄生蜂螟黄赤眼蜂(Trichogramma chilonis)和稻螟赤眼蜂(T.japonicum)对彩色稻和常规稻上稻纵卷叶螟卵的寄生选择性,并在大田条件下调查彩色稻稻田和用紫色稻写字的创意稻田中稻纵卷叶螟的发生情况。【结果】室内试验结果表明,稻纵卷叶螟趋向于在彩色稻上产卵,在彩色稻上的产卵百分比达60%以上,显著高于常规稻,同时稻纵卷叶螟在彩色稻上的生态适应性高于常规稻,用紫色稻和黄色稻叶片饲养的稻纵卷叶螟幼虫存活率和蛹存活率均显著高于常规稻。彩色稻对稻纵卷叶螟的发育历期、蛹重和性比无显著影响。不同赤眼蜂对不同水稻品种上稻纵卷叶螟卵的寄生选择性有差异,螟黄赤眼蜂偏向寄生紫色稻上的卵,对黄色稻的选择性最低,但寄生率无显著差异;而稻螟赤眼蜂偏向寄生绿色常规稻上的稻纵卷叶螟卵,对紫色稻上稻纵卷叶螟卵的选择性最低。3种水稻同时存在的情况下,稻螟赤眼蜂对常规稻上稻纵卷叶螟卵的寄生率是紫色稻上的4.3倍,是黄色稻上的2.1倍。在大田情况下,紫色稻和黄色稻稻田中稻纵卷叶螟卷叶率和幼虫密度显著高于常规稻田,紫色稻的稻纵卷叶螟卷叶率最高,为15.3%,是常规稻的10.9倍,黄色稻的3倍;紫色稻和黄色稻的稻纵卷叶螟残虫率分别为4.5%和3.3%,也显著高于常规稻(1.1%)。以紫色稻进行田间彩绘时,紫色稻上的稻纵卷叶螟卷叶率均在6%以上,显著高于常规稻田(4%以下)。【结论】彩色稻相对于常规水稻更易于吸引稻纵卷叶螟危害,且稻纵卷叶螟在彩色稻上的生态适应性高于常规稻,而稻螟赤眼蜂对紫色稻上稻纵卷叶螟卵的选择性最低,不利于紫色稻上稻纵卷叶螟的生物防控。在利用彩色稻进行创意农业稻田彩绘时应充分考虑其负面的生态影响,并制定针对性防治策略。

两种水稻蛀茎害虫精氨酸激酶基因的克隆及序列分析

精氨酸激酶(AK, EC 2.7.3.3)是昆虫体内唯一的磷酸原激酶,参与能量代谢。为探究AK基因的作用,本文利用本实验室建立的cDNA文库及RACE技术,分别从两种重要的水稻蛀茎害虫稻蛀茎夜蛾Sesamia inferens和二化螟Chilo suppressalis中克隆获得了AK基因的cDNA全长序列,并对其序列特征进行分析。AK基因分别命名为SinAK(稻蛀茎夜蛾,GenBank登录号:MK559476)和CsuAK(二化螟,MK559475),开放阅读框(ORF)长为1 065 bp,编码355个氨基酸,预测蛋白质分子量为40.0 kDa,等电点为5.88。氨基酸序列分析结果显示SinAK、CsuAK基因编码的氨基酸序列具有AK典型的功能位点保守序列:底物识别域S62G63V64-Y67和酶活性中心序列CP(S/T)N(I/L)GT。氨基酸序列比对及系统进化关系分析表明,SinAK与甜菜夜蛾、草地贪夜蛾和斜纹夜蛾的同源性最高,达95%以上,而CsuAK与印度谷螟、亚洲玉米螟的进化关系较近,同源性在95%左右。SinAK、CsuAK与其他昆虫AK的氨基酸序列同源性也高于80%,而与部分脊椎动物起同样作用的肌酸激酶(CK)的同源性低于40%,说明AK基因的功能是高度保守的,且与脊椎动物CK同源性很低。本研究结果为进一步研究SinAK和CsuAK的功能以及开发以AK基因为靶标的、对高等动物安全的害虫防治新技术奠定基础。

3种赤眼蜂对二化螟和稻纵卷叶螟性信息素的嗅觉反应

为明确3种稻田常见赤眼蜂,稻螟赤眼蜂Trichogramma japonicun Ashmead、螟黄赤眼蜂T.chilonis Ishii和松毛虫赤眼蜂T.dendrolimi Matsumura对水稻主要鳞翅目害虫二化螟Chilo suppressalis(Walker)和稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis(Guenée)人工合成性信息素的反应,本研究采用Y-型嗅觉仪测定了赤眼蜂对0.01、0.1、1、10、100和1000μg 6种不同剂量性信息素诱芯的嗅觉反应。结果表明,二化螟性信息素对稻螟赤眼蜂雌蜂具有显著的吸引作用,对螟黄赤眼蜂和松毛虫赤眼蜂的吸引作用不明显。而稻纵卷叶螟性信息素对3种赤眼雌蜂仅在特定浓度下具有显著的吸引作用。这说明赤眼蜂可以利用寄主的性信息素对寄主进行定位。利用人工合成性信息素对赤眼蜂吸引力的特性可用以促进非稻田生境中的赤眼蜂向稻田迁移从而提高稻田的生物防治能力。

亚致死剂量茚虫威和氯虫苯甲酰胺对水稻螟虫营养指标的影响

水稻钻蛀性害虫主要包括二化螟Chilo suppressalis和大螟Sesamia inferens。目前,对于二化螟和大螟的防治仍主要采用化学药剂。但是,在杀虫药剂的胁迫下,部分螟虫会接触到低剂量的杀虫药剂,导致部分个体产生亚致死效应。为明确亚致死剂量茚虫威和氯虫苯甲酰胺是否对水稻螟虫取食有刺激作用,本实验通过稻苗浸渍法测定这两种农药对水稻螟虫的毒力,确定亚致死剂量LC_(10)和LC_(25),在此基础上分析了两种药剂亚致死剂量对螟虫取食水稻3 d后营养指标的影响。结果表明,茚虫威对二化螟和大螟的LC_(10)分别为5.420、4.707 mg/L;LC_(25)分别为10.246、8.462 mg/L。氯虫苯甲酰胺对二化螟和大螟的LC_(10)分别为7.601、5.517 mg/L;LC_(25)分别为14.361、10.981 mg/L。生长发育和营养指标测定发现,亚致死剂量茚虫威处理二化螟幼虫后,除YLC_(10)处理组的近似消耗率(AD)显著高于对照组外,其余指标与对照组比均无显著差异。亚致死剂量氯虫苯甲酰胺处理二化螟幼虫后,除LLC_(25)处理组的体重增加量与对照组无显著差异外,其他处理组食物消耗量和体重增加量均显著上升;除LLC_(25)组的粗生长率(ECI)与对照组无显著差异外,其他处理组近似消耗率和ECI均显著下降。LLC_(10)处理组二化螟幼虫的相对消耗速率(RCR)显著高于对照组。亚致死剂量茚虫威和氯虫苯甲酰胺处理大螟幼虫后,体重增加量显著高于对照组;茚虫威YLC_(10)和氯虫苯甲酰胺LLC_(25)处理组的相对生长速率(RGR)、相对消耗速率(RCR)显著高于对照组。对比各组干物质积累曲线,我们发现除氯虫苯甲酰胺LLC_(10)处理组外,其余处理组的二化螟幼虫干/鲜比大于对照组,说明这些处理组幼虫取食水稻后干物质积累比对照组快;除茚虫威LC_(25)处理组外,其余处理组的大螟幼虫取食水稻后干物质积累比对照组快。研究结果初步证明了亚致死剂量(LC_(10)、LC_(25))茚虫威和氯虫苯甲酰胺对水稻螟虫取食、营养、消耗等指标存在一定影响,某种程度上能够刺激水稻螟虫的取食和生长发育。

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

稻螟赤眼蜂Trichogramma japonicum是稻田中鳞翅目害虫重要的卵期寄生型天敌,为了规范稻螟赤眼蜂放蜂期农药的安全使用,利用卵卡浸渍法处理蛹期稻螟赤眼蜂,通过稻螟赤眼蜂室内飞行装置和单雌寄生法评估了蛹期5种非鳞翅目害虫靶标农药井冈霉素、三唑酮、吡蚜酮、印楝素、毒死蜱对稻螟赤眼蜂成蜂搜寻和寄生能力的影响。搜寻能力结果显示,在毒死蜱处理后稻螟赤眼蜂失去搜寻能力,三唑酮、吡蚜酮和印楝素处理对稻螟赤眼蜂的搜索行为无影响,但井冈霉素处理下稻螟赤眼蜂的飞行蜂比例为48.1%,显著低于对照处理的74.7%。寄生能力结果显示,毒死蜱处理对稻螟赤眼蜂高毒,能使稻螟赤眼蜂失去寄生能力;印楝素处理对稻螟赤眼蜂的寄生力和子代羽化率无显著影响;井冈霉素、三唑酮和吡蚜酮处理下稻螟赤眼蜂的寄生力分别为22.2、25.3和24.7,显著低于对照的27.4、31.1和29.6,但对子代羽化率无显著作用。表明印楝素对稻螟赤眼蜂安全,可以推广使用;井冈霉素、三唑酮和吡蚜酮对稻螟赤眼蜂的搜索能力(仅井冈霉素)和寄生能力有显著的削弱作用,应谨慎使用;毒死蜱对稻螟赤眼蜂高毒,在稻螟赤眼蜂放蜂期应该禁用。

转Bt基因及其亲本水稻上褐飞虱对三唑磷和溴氰菊酯的反应

以转Bt基因抗虫水稻T1C-19(含cry1C基因)和T2A-1(含cry2A基因)及其亲本水稻MH63为材料,用20和40 mg·L-1的三唑磷以及1、3和6 mg·L-1的溴氰菊酯喷雾分别处理稻株上的3龄褐飞虱若虫,研究了两种农药对转Bt基因抗虫水稻上褐飞虱再猖獗的影响.结果表明:三唑磷处理对褐飞虱的若虫历期无显著性影响,溴氰菊酯则能显著降低若虫历期,但随着两种药剂处理浓度的升高,若虫的存活率降低、成虫的产卵量增加.在同一浓度农药药剂处理下,3个水稻品种上的褐飞虱若虫发育历期、若虫存活率、初羽雌成虫体质量、产卵量和卵孵化率等生态学参数均没有显著差异.表明褐飞虱在两种转Bt水稻上对三唑磷和溴氰菊酯诱导再猖獗的反应能力与其亲本水稻MH63没有差异.