白家赫，唐美君，殷坤山，王志博，肖 強，*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學院 茶葉研究所，浙江 杭州 310008； 2.中國農(nóng)業(yè)科學院 研究生院，北京 100081)

灰茶尺蛾(EctropisgrisescensWarren，1894)和小茶尺蠖(EctropisobliquaProut，1915)外部形態(tài)極其相似，為近緣種，均隸屬于鱗翅目(Lepidoptera)尺蛾科(Geometridae)灰尺蛾亞科(Ennominae)埃尺蛾屬(Ectropis)[1-2]，是茶園中主要的食葉性害蟲，為害嚴重時可將茶樹葉片全部食盡，嚴重影響茶葉的產(chǎn)量和質(zhì)量，給茶葉生產(chǎn)造成較大的經(jīng)濟損失[1,3-4]。

由于兩近緣種的外部形態(tài)相近、難以區(qū)分，一直以來生產(chǎn)中將兩者統(tǒng)稱為茶尺蠖。近年來，研究人員從不同地理種群茶尺蠖對茶尺蠖核型多角體病毒(EoNPV)敏感性的差異著手[5]，采用形態(tài)學、遺傳學及分子生物學的方法，明確了我國茶園常見的茶尺蠖可分為灰茶尺蛾和小茶尺蠖兩近緣種[1,4]。在此基礎上，葛超美等[2]對灰茶尺蛾的生物學特性作了詳細描述；Ma等[6]研究明確了灰茶尺蛾的性信息素組分，但有關(guān)兩近緣種在生物學特性、性信息素組分、病毒種類及田間防治等方面的差異尚未研究明確，現(xiàn)有的多數(shù)有關(guān)茶尺蠖的研究結(jié)果是源于兩近緣種尚未明確前獲得的，與實際情況可能存在差異[7-9]。盡管葛超美等[2]對灰茶尺蛾的生物學特性作了詳細描述，但兩近緣種茶尺蠖生物學特性的比較未見研究報道。

本文采用室內(nèi)飼養(yǎng)觀察的方法，比較了茶尺蠖兩近緣種的體長、體質(zhì)量、發(fā)育歷期及種群增長指數(shù)等生物學特性，以明確茶尺蠖兩近緣種間的差異，為進一步開展茶尺蠖兩近緣種的種群動態(tài)變化規(guī)律和指導制定綜合防控策略等后續(xù)研究提供基礎。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源及飼養(yǎng)條件

灰茶尺蛾幼蟲和小茶尺蠖幼蟲分別于2015年秋季采自浙江省紹興市新昌縣(120.99°E，29.50°N)和浙江省杭州市余杭區(qū)(119.90°E，30.39°N)的茶園中，并在養(yǎng)蟲室內(nèi)人工擴繁了3～4代后作為試驗用種群。

飼養(yǎng)條件：溫度為(25±1)℃；光周期為13 h/11 h(L/D)；相對濕度為75%～80%。幼蟲期，飼喂新鮮的茶樹嫩梢或成葉，每日添加或更換1次，直至化蛹。蛹羽化為成蟲后，成對置于500 mL玻璃罐頭瓶內(nèi)，放入白色產(chǎn)卵紙條，用軟紙?zhí)咨舷鹌そ罘饪冢纹浣慌洚a(chǎn)卵。卵孵化后在玻璃瓶中飼養(yǎng)。

1.2 試驗方法

1.2.1 體長和體質(zhì)量測定

試驗用兩種群茶尺蠖幼蟲分別飼養(yǎng)至成蟲后，人工配對產(chǎn)卵，并測量卵的長徑。幼蟲孵化后，分別將50頭灰茶尺蛾和小茶尺蠖初孵幼蟲接在一次性塑料培養(yǎng)皿(直徑×高=90 mm×15 mm)中單頭飼養(yǎng)，每日添加或更換新鮮茶樹嫩葉，逐日觀察幼蟲的發(fā)育情況并測定初孵幼蟲及1～5齡幼蟲末的體長和體質(zhì)量。幼蟲化蛹后，分辨蛹的性別，測量雌雄蛹的體長和體質(zhì)量。羽化為成蟲后，測量成蟲體長和體質(zhì)量。

1.2.2 發(fā)育歷期觀測

茶尺蠖兩近緣種幼蟲分別飼養(yǎng)至成蟲后，進行人工配對，記錄配對日期及產(chǎn)卵日期。幼蟲孵化后，記錄孵化日期。分別選取灰茶尺蛾和小茶尺蠖初孵幼蟲50頭、單頭飼養(yǎng)于一次性塑料培養(yǎng)皿中，每天添加或更換新鮮茶樹嫩葉并定時觀察每頭幼蟲的蛻皮時間及發(fā)育情況，直至化蛹，分辨蛹的性別并記錄化蛹日期。待成蟲羽化，記錄成蟲的羽化日期和死亡日期。統(tǒng)計卵、幼蟲、蛹和成蟲的歷期。

1.2.3 種群生命表制作

把當天孵化的茶尺蠖兩近緣種試驗種群幼蟲(n=100)分別置于500 mL玻璃罐頭瓶(直徑×高=8.0 cm×11.5 cm)中飼養(yǎng)至成蟲，20頭·瓶-1，共5瓶，每日添加或更換新鮮茶葉。記錄每瓶初始蟲數(shù)，同時觀察死蟲數(shù)，至幼蟲化蛹時，統(tǒng)計幼蟲總數(shù)及幼蟲存活率；同樣，記錄預蛹和蛹的死亡數(shù)并統(tǒng)計預蛹和蛹的存活率。成蟲羽化后，統(tǒng)計性比，并將當天羽化的成蟲單對配對，產(chǎn)卵后統(tǒng)計單雌產(chǎn)卵量。幼蟲孵化后，統(tǒng)計卵孵化率。最后，根據(jù)張孝羲[10]的方法計算種群增長指數(shù)，繪制種群生命表。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)均使用統(tǒng)計分析軟件SPSS 19.0進行處理，并用獨立樣本t-檢驗進行兩近緣種生物學特性的差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶尺蠖兩近緣種體長與體質(zhì)量的差異

測定比較茶尺蠖兩近緣種的體長與體質(zhì)量，結(jié)果表明，灰茶尺蛾和小茶尺蠖在3齡后至成蟲期各發(fā)育階段的體長、體質(zhì)量存在差異(表1)?；也璩叨?齡幼蟲體長、雌雄蛹長及雌成蟲體長(圖1)分別為26.87、11.44、14.18和12.63 mm，與小茶尺蠖的25.36、10.46、12.69和10.68 mm存在極顯著差異(P<0.01)，其他各發(fā)育階段二者體長與體質(zhì)量的差異不顯著。進一步稱量比較了灰茶尺蛾和小茶尺蠖的幼蟲、蛹及成蟲(圖1)的體質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)灰茶尺蛾和小茶尺蠖3-5齡幼蟲的體質(zhì)量分別在23.33～80.36 mg和14.56～65.92 mg，兩者存在極顯著差異(P<0.01)，而1—2齡幼蟲體質(zhì)量無明顯差異；灰茶尺蛾的雄蛹平均蛹質(zhì)量為94.75 mg、雌蛹為176.07 mg，而小茶尺蠖雄蛹平均蛹質(zhì)量僅有69.21 mg、雌蛹為127.70 mg，兩者差異極顯著(P<0.01)；成蟲的體質(zhì)量也以灰茶尺蛾為重，極顯著高于小茶尺蠖。

2.2 茶尺蠖兩近緣種發(fā)育歷期的差異

觀察比較灰茶尺蛾與小茶尺蠖各蟲態(tài)的發(fā)育歷期，結(jié)果顯示，小茶尺蠖的全世代發(fā)育歷期比灰茶尺蛾長，兩者呈極顯著差異(P<0.01)?；也璩叨杲?jīng)36.64 d可完成一代，小茶尺蠖則需39.73 d，其中，整個幼蟲期的發(fā)育歷期以小茶尺蠖較長，蛹的發(fā)育歷期以灰茶尺蛾較長，兩者均存在極顯著差異(P<0.01)，而產(chǎn)卵前期、卵期、預蛹及成蟲的發(fā)育歷期無明顯差異(圖2-a)。兩近緣種相同齡期幼蟲之間，1齡和3齡幼蟲的發(fā)育歷期呈極顯著差異(P<0.01)，4齡幼蟲發(fā)育歷期呈顯著差異(P<0.05)，均以小茶尺蠖較長，2齡和5齡幼蟲的發(fā)育歷期無明顯差異(圖2-b)。

表1 灰茶尺蛾和小茶尺蠖各發(fā)育階段的體長和體質(zhì)量Table 1 Body length and body weight of each developmental stage of E. grisescens and E. obliqua

表中數(shù)值為平均值±標準誤，同一行中**表示差異極顯著(P<0.01)。

The values in the table are averages ± standard error，and ** in the same row denotes significant difference atP<0.01.

圖1 灰茶尺蛾與小茶尺蠖高齡幼蟲、蛹及成蟲形態(tài)特征Fig.1 Morphological characteristics of the old larvae，pupae and moths of E. grisescens and E. obliqua

a，不同蟲態(tài)的發(fā)育歷期；b，幼蟲不同齡期的發(fā)育歷期。柱狀圖上*表示差異顯著(P<0.05)；**表示差異極顯著(P<0.01)。a，Developmental duration of each stage; b，Developmental duration of each larval instar. * on the bar denotes a significant difference at P<0.05; ** denotes an extremely significant difference at P<0.01.圖2 灰茶尺蛾和小茶尺蠖各蟲態(tài)和各齡期幼蟲的發(fā)育歷期Fig.2 The developmental duration of each developmental stage and each instar larva of E. grisescens and E. obliqua

2.3 茶尺蠖兩近緣種種群生命表的比較

觀察比較茶尺蠖兩近緣種各蟲態(tài)的存活率與繁殖力，繪制出種群生命表，可以看出灰茶尺蛾的世代存活率、各蟲態(tài)的存活率、單雌平均產(chǎn)卵量及種群增長指數(shù)均高于小茶尺蠖(表2)?；也璩叨甑氖来婊盥屎头N群增長指數(shù)分別為0.600和58.14，與小茶尺蠖的0.28和24.89間存在極顯著差異(P<0.01)；灰茶尺蛾1-3齡幼蟲存活率與小茶尺蠖的差異顯著(P<0.05)，而卵、4-5齡幼蟲、蛹的存活率及單雌平均產(chǎn)卵量等無明顯差異。

表2 灰茶尺蛾和小茶尺蠖的種群生命表Table 2 Population life tables of E. grisescens and E. obliqua

表中數(shù)值為平均值±標準誤，同一行中*表示兩近緣種相同發(fā)育階段的存活率差異顯著(P<0.05)，**表示兩近緣種相同發(fā)育階段的存活率差異極顯著(P<0.01)。

The value in the table is the average ± standard error and * indicates a significant difference atP<0.05，** indicates extremely significant difference atP<0.01.

3 討論

昆蟲近緣種常具有十分相近的外部形態(tài)[11]，難以區(qū)分，給識別和防治帶來很大困難。近年來，昆蟲近緣種成為國內(nèi)外的研究熱點。棉鈴蟲Helicoverpaarmigera(Hubner)和煙青蟲HelicoverpaassultaGuenee在形態(tài)學、生物學及生態(tài)學上非常相近[12-13]。王念慈等[14]與Wang等[15]分別對棉鈴蟲和煙青蟲進行生物學比較及種間雜交，證實了棉鈴蟲與煙青蟲是屬于親緣關(guān)系很近的近緣種，但兩昆蟲在寄主偏好性方面存在很大差異[16-17]。Dinsdale等[18]和De Barro等[19]分別對煙粉虱的種系發(fā)生和世界各地煙粉虱不同種群的雜交試驗數(shù)據(jù)進行研究歸納，推論煙粉虱是一個物種復合體。該復合體包含多個形態(tài)上難以區(qū)分的隱種，其中B隱種和Q隱種是最重要的2個入侵種，而2個隱種對不同寄主的適應能力[20]及抗藥性[21]等方面存在差異。同樣，作為兩近緣種的灰茶尺蛾和小茶尺蠖，兩者外部形態(tài)極其相似，但與其他昆蟲近緣種有所不同的是，灰茶尺蛾與小茶尺蠖食性更為相近、寄主單一、均以取食茶樹葉片為主，難以通過食性的差異發(fā)現(xiàn)存在近緣種，因此導致生產(chǎn)上長期作為一個種來認識。

發(fā)育歷期是判斷多數(shù)昆蟲近緣種存在差異的一個指標，也是了解昆蟲的行為節(jié)律和田間種群動態(tài)的先決條件。研究發(fā)現(xiàn)，棉鈴蟲完成一代所需時間較煙青蟲短[14]，Q隱種煙粉虱無論在雜草上還是甜椒上的歷期均比B隱種的要短[22]。本研究結(jié)果顯示，灰茶尺蛾的全世代發(fā)育歷期為36.64 d，小茶尺蠖則為39.73 d，即灰茶尺蛾完成一代所需時間短于小茶尺蠖。兩近緣種的全世代歷期存在差異是否會導致它們的年發(fā)生代數(shù)、發(fā)生時間及對茶園的危害程度存在差異需作進一步的研究。

本研究結(jié)果還顯示，灰茶尺蛾各蟲態(tài)的存活率及世代存活率均比小茶尺蠖高，同時灰茶尺蛾成蟲的體型較大、具有較長的壽命、較長的產(chǎn)卵前期及較高的種群增長指數(shù)。體型大的雌性個體通常具有較強的活動能力和繁殖力，以及較長的壽命[23]；體型較大的雄性個體其競爭優(yōu)勢主要體現(xiàn)在獲得交配的能力[24]以及授精數(shù)量方面[25]。Zhang等[26]研究認為，灰茶尺蛾雄蟲對小茶尺蠖的雌蟲具有強烈的干擾現(xiàn)象，兩者存在非對稱交配行為，這是否與灰茶尺蛾的成蟲體型大、壽命長、交配競爭力和種群擴繁能力較強有關(guān)，有待作進一步的驗證。根據(jù)現(xiàn)有的研究分析推測，灰茶尺蛾廣泛分布于我國各茶區(qū)，而小茶尺蠖僅分布于浙、蘇、皖三省交界區(qū)域[4]。灰茶尺蛾分布范圍廣，而小茶尺蠖的分布范圍窄，兩近緣種的地理分布存在差異的內(nèi)在原因和未來發(fā)展的趨勢，同樣也是值得進一步研究的內(nèi)容。

茶尺蠖兩近緣種的確定源于它們對病毒敏感性的差異，進一步的研究發(fā)現(xiàn)，灰茶尺蛾和小茶尺蠖在生物學特性、生殖競爭[26]、體內(nèi)共生菌[27]和區(qū)域分布[4]等方面存在差異。一方面這些差異的內(nèi)在機制尚不清楚，需作進一步研究；另一方面這些差異也為研究近緣種間是否存在基因交流、物種的形成及性信息素的生物合成提供了參考。植物次生物質(zhì)在植食性昆蟲寄主植物演變過程中起重要作用。已有的研究發(fā)現(xiàn)，寄主范圍不同的棉鈴蟲和煙青蟲存在著不同的生化適應策略[28]，而寄主單一的茶尺蠖兩近緣種對茶樹的適應性機制是否相同則有待進一步研究。因此，深入研究茶尺蠖兩近緣種間的關(guān)系，對于揭示昆蟲近緣種的進化與演化乃至物種的形成均具有十分重要的價值。

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