于良斌,岳方正,程通通,王予彤,3,崔 進(jìn),徐林波,*

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所,呼和浩特 010010;2.國(guó)家林業(yè)和草原局生物災(zāi)害防控中心,沈陽 110034;3.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院,呼和浩特 010020)

苜蓿Medicagosativa是廣布于世界范圍的多年生優(yōu)質(zhì)豆科牧草，被譽(yù)為“牧草之王”，是草食家畜重要的飼料補(bǔ)給源(Boutonetal.,2012)，兼具降低土壤鹽漬化、增加土壤氮素含量等生態(tài)功能(Mcdonaldetal.,2003;Ryallsetal.,2013)。近年來，苜蓿產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，截止2017年底，內(nèi)蒙古苜蓿保留面積達(dá)到54.3萬hm2。隨著種植面積的不斷擴(kuò)大，苜蓿病蟲為害也愈發(fā)嚴(yán)重。據(jù)報(bào)道，我國(guó)苜蓿害蟲共有8目48科297種，主要包括薊馬、蚜蟲、草地螟、盲蝽等(張蓉等,2003;張奔等,2016)；其中因蚜蟲為害造成的損失可達(dá)苜?？偖a(chǎn)量的10%～30%(賀春貴等,2005)。苜蓿斑蚜Therioaphistrifolii隸屬于半翅目(Hemiptera)斑蚜科(Drepanosiphidae)，是嚴(yán)重影響苜蓿草產(chǎn)量和品質(zhì)的主要蚜蟲種類之一。對(duì)苜蓿而言，苜蓿蚜Aphiscraccivora和豌豆蚜Acyrthosiphonpisum的危害能力要弱于苜蓿斑蚜，苜蓿斑蚜的發(fā)生為害導(dǎo)致苜蓿營(yíng)養(yǎng)成分流失，粗蛋白、粗脂肪含量降低，粗纖維含量增加(劉長(zhǎng)仲,2009)。由于苜蓿斑蚜刺吸苜蓿韌皮部汁液和蚜蟲分泌的唾液中含有毒性物質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致苜蓿葉片失綠(Berg and Boyd,1984)，以及生長(zhǎng)頂端的脈管黃化甚至死亡的現(xiàn)象(Madhusudhan and Miles,1998)。此外，苜蓿斑蚜刺吸取食時(shí)會(huì)分泌蜜露、傳播病毒，影響植株正常的光合作用,導(dǎo)致植株生長(zhǎng)不良和農(nóng)藝性狀受損(Heetal.,2006;徐林波等,2007)。美國(guó)針對(duì)苜蓿斑蚜為制定的防治標(biāo)準(zhǔn)為幼苗期1頭/莖，植株高度低于25 cm時(shí)10頭/莖，植株高度超過25 cm時(shí)30頭/莖；而苜蓿蚜和豌豆蚜的防治標(biāo)準(zhǔn)則遠(yuǎn)低于苜蓿斑蚜，足見其為害之甚(劉長(zhǎng)仲,2009)。

苜蓿有害生物綜合治理(IPM)主要包括抗蟲品種選育、生物防治和健康栽培等措施(Ehleretal.,2006;Brieretal.,2008;Franzmann etal.,2008;Tsushimaetal.,2014;鐘云鵬,2015)，是有效控制病蟲害的防控策略，也是實(shí)現(xiàn)草牧業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的必要手段。由于苜蓿生長(zhǎng)期內(nèi)要經(jīng)過3～4次刈割，每茬苜蓿生長(zhǎng)期僅30 d左右，因此除發(fā)生突發(fā)性重大病蟲害外嚴(yán)禁使用化學(xué)農(nóng)藥。抗蟲品種選育是防控苜蓿斑蚜最經(jīng)濟(jì)、有效的措施，而明確不同苜蓿品種對(duì)蚜蟲的抗性水平至關(guān)重要。

刺吸電位(electrical penetration graph,EPG)技術(shù)是一種基于電生理學(xué)原理，通過分析刺吸式口器昆蟲取食植物時(shí)的行為揭示植物的抗蟲位點(diǎn)和昆蟲適應(yīng)性的研究手段。借助于該技術(shù)可以精確掌握刺探行為的發(fā)生時(shí)間、發(fā)生頻次等(Tjallingii,1985)；研究昆蟲在不同品種寄主上的取食行為，揭示其抗性水平和抗性機(jī)制的差異(雷宏和徐汝梅,1996)。目前，該技術(shù)已被成功應(yīng)用在蚜蟲、薊馬、粉虱、葉蟬等半翅目昆蟲作用于水稻、小麥、棉花、玉米、茶樹等植物上的研究，對(duì)其抗蟲機(jī)理逐漸明晰(Yinetal.,2010;鄭雨婷等,2017;李靜靜等,2019)，但是關(guān)于苜蓿斑蚜對(duì)不同抗性苜蓿品種取食行為的研究較少(周雪飛等,2020)。本研究利用EPG技術(shù)評(píng)價(jià)了10個(gè)苜蓿品種對(duì)苜蓿斑蚜的抗蟲機(jī)制和抗性水平，旨在為苜蓿抗蟲品種選育及區(qū)域性種植推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1供試植物：選用來自國(guó)內(nèi)外的10個(gè)苜蓿品種(國(guó)外品種4個(gè)：WL168HQ、德寶、金皇后、阿爾岡金；國(guó)內(nèi)品種6個(gè)：中苜2號(hào)、中苜3號(hào)、新牧2號(hào)、草原2號(hào)、準(zhǔn)格爾、敖漢)，其抗蚜性水平如表1所示。所選苜蓿種子經(jīng)1% NaClO消毒5 min，蒸餾水沖洗后栽種于裝有營(yíng)養(yǎng)土的長(zhǎng)錐形育苗杯(Cone-tainer，直徑4 cm，高20 cm，加拿大)，每周澆灌1次霍格蘭溶液(范海霞等,2019)30 mL，在人工氣候室(溫度25±2℃、RH 60%±10%、光周期14L∶10D)栽培管理，待植株長(zhǎng)至高15 cm時(shí)備用。

表1 10個(gè)苜蓿品種對(duì)幾種蚜蟲的抗性水平Table 1 Resistance levels of 10 alfalfa cultivars to several aphids

1.1.2供試?yán)ハx：實(shí)驗(yàn)所用苜蓿斑蚜采自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所農(nóng)牧交錯(cuò)帶試驗(yàn)基地的養(yǎng)蟲棚內(nèi)，帶回實(shí)驗(yàn)室以培育的苜蓿(敖漢)為寄主籠罩飼養(yǎng)擴(kuò)繁10代以上，選取蛻皮后2-3日齡的成蚜供試。

1.2 EPG波形記錄

利用Giga-8型DC-EPG刺探電位圖譜記錄儀(瓦赫寧根大學(xué)，荷蘭)記錄不同品種苜蓿上苜蓿斑蚜的取食行為。實(shí)驗(yàn)前先將成蚜饑餓處理1 h，立即用震蕩混勻后的銀膠將苜蓿斑蚜前胸背板與金絲粘連在一起，金絲固定于已經(jīng)焊接好的細(xì)銅釘上，將銅釘固定于輸入電極的探頭，形成昆蟲電極。另將1根直徑2 mm，長(zhǎng)10 cm的銅棒插在裝有待測(cè)植物的土壤中，形成回路構(gòu)成植物電極。啟動(dòng)程序開始后，將待測(cè)苜蓿斑蚜放置于供試苜蓿植株上部葉片背面自由取食，當(dāng)蚜蟲刺吸取食植物組織時(shí)，連成閉合回路，經(jīng)Giga及相應(yīng)的軟件轉(zhuǎn)換為電腦程序中呈現(xiàn)的EPG波形?；芈分械碾娏髯兓柚赟tylet放大器與AD轉(zhuǎn)換器連接，回路中的電流變化被轉(zhuǎn)換為在電腦上可視化的數(shù)字EPG信號(hào)供保存和分析處理(胡想順等,2006)。蚜蟲在每個(gè)苜蓿品種上的取食行為連續(xù)記錄5 h(苗進(jìn)和韓寶瑜,2007;鄭雨婷,2017)，每次同時(shí)測(cè)試8頭。實(shí)驗(yàn)過程中須將DC-EPG記錄儀置于法拉第籠內(nèi)，同時(shí)將接地線連接，以降噪和消除靜電，在室溫25±2℃、RH 60%±10%條件下進(jìn)行。

記錄結(jié)束后，應(yīng)用Stylet+a軟件依據(jù)Sandanayaka和Hale(2003)、趙惠燕(2010)的標(biāo)準(zhǔn)，將蚜蟲取食的EPG 波形劃分為非刺探波(np)、路徑波(A,B和C)、膜內(nèi)外壓力差波(pd)、木質(zhì)部取食波(G)、韌皮部唾液分泌波(E1)、韌皮部取食波(E2)、機(jī)械阻礙波(F)。并對(duì)5 h內(nèi)波形進(jìn)行區(qū)分標(biāo)注，得到包含波形代碼的數(shù)據(jù)文件，然后計(jì)算EPG指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理采用SPSS26.0和Excel統(tǒng)計(jì)分析軟件。將苜蓿斑蚜取食不同品種苜蓿產(chǎn)生的EPG指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和聚類分析，并應(yīng)用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行品種間測(cè)定指標(biāo)差異顯著性的多重比較(P<0.05)。

2 結(jié)果

2.1 苜蓿斑蚜成蚜取食不同品種苜蓿的EPG波形

2.1.1不同部位的EPG波形：苜蓿斑蚜刺吸不同品種苜蓿過程中均產(chǎn)生8種EPG波形，即np,A,B,C,E(E1和E2),pd,F和G波，相關(guān)波形及數(shù)據(jù)如圖1和表2所示。np波：非刺探波，無固定頻率；A,B和C波：刺探路徑波，分別表示蚜蟲口針接觸植物葉片不同部位的EPG波形，以及分泌唾液的狀態(tài)(其中A波頻率 5～15 Hz，電勢(shì)幅度變化大，歷時(shí)5～20 s；B波頻率0.1～0.3 Hz，緊隨A波之后出現(xiàn)，電勢(shì)波動(dòng)急促、峰值高，持續(xù)時(shí)間極短；C波為EPG波中最復(fù)雜的波形，電勢(shì)振蕩波動(dòng)、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)、無固定頻率)；E1波：蚜蟲口針位于韌皮部篩管分泌水溶性唾液，頻率2～4 Hz，波形呈波浪狀，波峰向上；E2波：蚜蟲口針在韌皮部篩管分子被動(dòng)吸食，頻率5～7 Hz，波形齒狀，波峰向下；pd波：蚜蟲在細(xì)胞內(nèi)刺探，膜內(nèi)外電勢(shì)出現(xiàn)落差，波形在零電位以下；F波：在細(xì)胞外部，機(jī)械阻礙波，鋸齒狀，頻率4～6 Hz；G波：蚜蟲在木質(zhì)部取食。韌皮部取食階段的E1波和E2波持續(xù)時(shí)間，表皮、葉肉的刺探次數(shù)、非刺探波np波的持續(xù)時(shí)間，細(xì)胞外部F波的持續(xù)時(shí)間等均與供試植物對(duì)于蚜蟲的抗性密切相關(guān)(閆鳳鳴和王滿囷,2017)。由表2中數(shù)據(jù)可以看出，除第1次E1波持續(xù)時(shí)間和總刺探時(shí)間在10個(gè)苜蓿品種間均無顯著差異(P>0.05)外，其余指標(biāo)在部分品種間存在顯著差異(P<0.05)。

圖1 苜蓿斑蚜成蚜在苜蓿上的取食行為EPG波形圖Fig.1 EPG waveforms representing the feeding behaviors of Therioaphis trifolii adults on alfalfaA:非取食波(np波)Non feeding wave (np waveform);B:路徑波(C波)Pathway wave (C waveform);C:膜內(nèi)外壓力差波(pd波)Pressure differential waves inside and outside the membrane (pd waveform);D:機(jī)械阻礙波(F波)Mechanical blocking wave (F waveform);E:木質(zhì)部取食波(G波)Xylem sap ingestion (G waveform);F:韌皮部唾液分泌波(E1波)Saliva secretion on phloem (E1 waveform);G:韌皮部取食波(E2波)Phloem sap ingestion (E2 waveform).

2.1.2非韌皮部EPG波形：苜蓿斑蚜成蚜初次刺探不同品種苜蓿的時(shí)間差異顯著(F=3.278,P=0.001)。表2結(jié)果表明，苜蓿斑蚜成蚜對(duì)德寶的第1次刺探發(fā)生時(shí)間(26.09 min)最遲，在敖漢上的第1次刺探持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)(1.52 min)，顯著高于刺吸中苜3號(hào)(0.58 min)、新牧2號(hào)(0.58 min)、中苜2號(hào)(0.46min)和阿爾岡金時(shí)(0.34 min)(F=1.533,P=0.133)。

苜蓿斑蚜成蚜刺吸取食品種草原2號(hào)的C波總次數(shù)最高(173.93)，顯著高于取食準(zhǔn)格爾(110.00)和敖漢(65.07)(F=2.845,P=0.003)。刺吸苜蓿草原2號(hào)(131.78 min)、阿爾岡金(131.04 min)、德寶(129.66 min)、WL168HQ(118.21 min)、新牧2號(hào)(111.20 min)和中苜2號(hào)(109.71 min)時(shí)的C波總時(shí)間顯著高于刺吸金皇后(71.20 min)、準(zhǔn)格爾(70.28 min)和敖漢(53.29 min)(F=6.076,P<0.001)；對(duì)草原2號(hào)的C波總次數(shù)最高和C波總時(shí)間最長(zhǎng)，而對(duì)敖漢的C波總次數(shù)最少和C波總時(shí)間最短，說明苜蓿斑蚜刺吸草原2號(hào)需要花費(fèi)更多的時(shí)間，而刺探敖漢需要花費(fèi)的時(shí)間較少。

從np波總次數(shù)來看，苜蓿斑蚜成蚜刺吸取食苜蓿中苜2號(hào)(17.00)和草原2號(hào)(16.71)時(shí)顯著高于取食準(zhǔn)格爾(9.07)和金皇后(8.50)，取食德寶時(shí)的np波總次數(shù)(15.08)顯著高于取食金皇后時(shí)(F=2.429,P=0.011)。取食金皇后(72.49 min)和中苜2號(hào)(71.88 min)時(shí)的np波總時(shí)間顯著高于取食阿爾岡金(40.94 min)和德寶(38.84 min)時(shí)(F=1.662,P=0.096)，取食金皇后時(shí)苜蓿斑蚜成蚜的非取食波持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，表明其葉表面抗蟲性狀較強(qiáng)。

苜蓿斑蚜成蚜刺吸取食苜蓿中苜2號(hào)(153.67)、新牧2號(hào)(143.92)和德寶(140.21)pd波的次數(shù)顯著高于取食準(zhǔn)格爾(79.77)和敖漢(53.86)(F=3.544,P=0.000)。取食德寶(7.20 min)、中苜2號(hào)(7.14 min)、草原2號(hào)(6.41 min)、新牧2號(hào)(6.17 min)和中苜3號(hào)(6.02 min)的pd波總時(shí)間顯著高于取食敖漢(3.12 min)(F=2.453,P=0.010)。說明品種準(zhǔn)格爾和敖漢對(duì)苜蓿斑蚜來說更適合取食，因此更換取食位點(diǎn)頻次較少，而中苜2號(hào)、新牧2號(hào)和德寶對(duì)苜蓿斑蚜來說不適合取食，更換取食位點(diǎn)的次數(shù)則較多。

苜蓿斑蚜成蚜第1次刺探到第1次E波的時(shí)間中，刺吸取食苜蓿WL168HQ(121.51 min)顯著高于刺吸取食金皇后(77.82 min)、阿爾岡金(49.94 min)、中苜2號(hào)(12.11 min)、新牧2號(hào)(2.50 min)和中苜3號(hào)(2.15 min)(F=10.890,P<0.001)；以在WL168HQ上的持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，在中苜2號(hào)、中苜3號(hào)和新牧2號(hào)上的持續(xù)時(shí)間最短，表明WL168HQ不適于苜蓿斑蚜成蚜取食，而中苜2號(hào)、中苜3號(hào)和新牧2號(hào)比較適合其取食。

苜蓿斑蚜成蚜刺吸取食品種準(zhǔn)格爾、阿爾岡金和金皇后的F波總時(shí)間最長(zhǎng)，分別為42.39,42.31和40.49 min，刺吸草原2號(hào)的F波總時(shí)間最短(20.39 min)，說明苜蓿斑蚜成蚜口針到達(dá)韌皮部外部時(shí)，與其余品種相比，刺吸草原2號(hào)遇到的機(jī)械阻力最小，能夠盡快進(jìn)入韌皮部(F=17.189,P<0.001)。

苜蓿斑蚜成蚜在苜蓿WL168HQ上的G波總時(shí)間最長(zhǎng)(53.26 min)，在準(zhǔn)格爾上的G波總時(shí)間最短(35.71 min)，說明當(dāng)蚜蟲在木質(zhì)部主動(dòng)吸食時(shí)在WL168HQ上發(fā)生時(shí)間最長(zhǎng)，在準(zhǔn)格爾上發(fā)生時(shí)間最短(F=5.699,P<0.001)。

2.1.3韌皮部EPG波形:苜蓿斑蚜成蚜第1次E1波發(fā)生時(shí)間在刺吸WL168HQ(134.90 min)、準(zhǔn)格爾(132.96 min)和敖漢(137.91 min)時(shí)，顯著高于刺吸金皇后(105.8 min)和新牧2號(hào)(97.33 min)之外的其他品種，刺吸阿爾岡金時(shí)第1次E1波發(fā)生時(shí)間最短(58.14 min)。說明苜蓿阿爾岡金是最先被取食的，其由韌皮部外部到韌皮部?jī)?nèi)部的時(shí)間最短(F=4.218,P<0.001)。

不同品種苜蓿上苜蓿斑蚜成蚜E1波總次數(shù)和E1波持續(xù)時(shí)間存在顯著差異(P<0.05)。以WL168HQ上的E1波總次數(shù)最多和E1波持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，分別為58.79次和53.87 min，阿爾岡金上E1波總次數(shù)最少和E1波持續(xù)時(shí)間最短，分別為25.73次和6.26 min，說明苜蓿斑蚜刺吸取食WL168HQ時(shí)，需要分泌更多的唾液去溶解WL168HQ體內(nèi)與抗性相關(guān)的物質(zhì)，而阿爾岡金則相反。

苜蓿斑蚜成蚜取食不同品種苜蓿時(shí)E2波總次數(shù)存在顯著差異(F=2.331,P=0.014)(表2)。取食WL168HQ時(shí)E2波總次數(shù)最多(53.87)，取食草原2號(hào)時(shí)E2波總次數(shù)最少(26.13)，而在E2波持續(xù)時(shí)間上，取食敖漢時(shí)的E2波持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)(125.19 min)，且顯著高于取食其余品種，取食草原2號(hào)時(shí)的E2波持續(xù)時(shí)間最短(25.49 min)，取食WL168HQ時(shí)的E2波總次數(shù)多，表明需要經(jīng)歷頻繁的韌皮部?jī)?nèi)部的唾液分泌；取食敖漢時(shí)的E2波持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，表明苜蓿斑蚜能夠長(zhǎng)時(shí)間地刺吸取食，敖漢體內(nèi)的抗性基因也較少，取食草原2號(hào)時(shí)的E2波總次數(shù)較少以及E2波持續(xù)時(shí)間較短，說明草原2號(hào)對(duì)苜蓿斑蚜的抗性較強(qiáng)，能夠有效地應(yīng)對(duì)苜蓿斑蚜取食(F=5.591,P<0.001)。

苜蓿斑蚜成蚜取食過程中，取食WL168HQ的E波總次數(shù)最多(113.79)，取食阿爾岡金時(shí)的E波總次數(shù)最少(55.00)(F=2.698,P=0.004)，而E波總時(shí)間上，取食敖漢時(shí)苜蓿斑蚜成蚜的E波總時(shí)間與其E2波持續(xù)時(shí)間同樣顯著高于取食其余品種時(shí)，取食草原2號(hào)和阿爾岡金時(shí)的E波總時(shí)間最短，分別為34.47 min和37.68 min(F=6.045,P<0.001)，說明苜蓿斑蚜刺吸敖漢花費(fèi)更少的時(shí)間成本從而可以長(zhǎng)時(shí)間取食，草原2號(hào)和阿爾岡金則需花費(fèi)更多的時(shí)間成本刺探，結(jié)果取食時(shí)間就會(huì)相對(duì)較短(表2)。

E波發(fā)生時(shí)間是記錄昆蟲持續(xù)取食的有力證據(jù)。圖2表明，苜蓿斑蚜成蚜取食草原2號(hào)時(shí)E1波持續(xù)時(shí)間占E波總時(shí)間的比例顯著高于取食WL168HQ和準(zhǔn)格爾之外的其余品種，取食WL168HQ時(shí)E1波持續(xù)時(shí)間占E波總時(shí)間的比例顯著高于取食新牧2號(hào)、中苜2號(hào)和敖漢，取食準(zhǔn)格爾時(shí)E1波持續(xù)時(shí)間占E波總時(shí)間的比例顯著高于取食敖漢，E2波持續(xù)時(shí)間占E波總時(shí)間的比例則相反；取食敖漢時(shí)的E波總時(shí)間占總記錄時(shí)間的比例最大，取食草原2號(hào)時(shí)E波總時(shí)間最短。由此可以看出，苜蓿斑蚜取食草原2號(hào)的成本較高，取食敖漢的成本較低，其余品種的成本適中。

圖2 苜蓿斑蚜成蚜在10個(gè)苜蓿品種上刺吸取食E波持續(xù)時(shí)間占比Fig.2 Proportion of the duration of E waveform of Therioaphis trifolii adults pricking and absorbing food on 10 alfalfa cultivarsE1/E:E1波持續(xù)時(shí)間占E波總時(shí)間的比例Proportion of the duration of E1 waveform in the total duration of E waveform;E2/E:E2波持續(xù)時(shí)間占E波總時(shí)間的比例Proportion of the duration of E2 waveform in the total duration of E waveform;E/T:E波總時(shí)間占總記錄時(shí)間的比例Proportion of the total duration of E waveform in the total recording time.柱上不同小寫字母表示品種間差異顯著(P<0.05,Duncan氏新復(fù)極差法)。Different small letters above bars indicate significant difference among cultivars (P<0.05,Duncan’s new multiple range test).

2.2 不同品種苜蓿對(duì)苜蓿斑蚜的抗性聚類分析

苜蓿斑蚜在苜蓿上取食時(shí)產(chǎn)生的唾液分泌波(C波)、韌皮部取食波(E波)、在植物組織及細(xì)胞外部發(fā)生的機(jī)械阻礙波(F波)與抗性關(guān)系密切。選取與這3類波形相關(guān)的6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，進(jìn)而對(duì)10個(gè)品種苜蓿進(jìn)行抗蚜性評(píng)價(jià)。以不同品種苜蓿上苜蓿斑蚜這6個(gè)指標(biāo)測(cè)試值(表3)為數(shù)據(jù)，以平方歐式距離為區(qū)間，使用集中計(jì)劃統(tǒng)計(jì)，類平均法聚類，生成譜系圖，系統(tǒng)將其分為3類：第Ⅰ類：WL168HQ、德寶、阿爾岡金、草原2號(hào)、中苜2號(hào)、新牧2號(hào)；第Ⅱ類：金皇后、中苜3號(hào)、準(zhǔn)格爾；第Ⅲ類：敖漢(圖3)。

表3中，苜蓿斑蚜成蚜刺吸取食敖漢的第1次刺探持續(xù)時(shí)間、E2波持續(xù)時(shí)間在10個(gè)品種間均表現(xiàn)為最長(zhǎng)，F(xiàn)波時(shí)間表現(xiàn)為較短，C波總時(shí)間表現(xiàn)為最短，表明敖漢對(duì)苜蓿斑蚜的抗性弱，聚類分析圖3中，也表現(xiàn)出敖漢為感蟲品種的結(jié)果。因此得出，敖漢為10個(gè)品種中的感蚜品種；草原2號(hào)、德寶、WL168HQ、阿爾岡金、中苜2號(hào)和新牧2號(hào)6個(gè)品種的抗性較強(qiáng)，且苜蓿斑蚜在這6個(gè)品種上均具有較短時(shí)間的取食波，認(rèn)為是10個(gè)品種中的高抗品種；金皇后、中苜3號(hào)和準(zhǔn)格爾為低抗品種。

圖3 基于EPG指標(biāo)的不同品種苜蓿對(duì)苜蓿斑蚜成蚜的抗蚜性聚類分析Fig.3 Cluster analysis of the resistance of different cultivars of alfalfa to Therioaphis trifolii adults based on EPG indices

表3 不同品種苜蓿對(duì)苜蓿斑蚜成蚜抗性聚類分析的EPG指標(biāo)Table 3 EPG indices for cluster analysis of the resistance of different cultivars of alfalfa to Therioaphis trifolii adults

3 討論與結(jié)論

3.1 EPG技術(shù)在植物抗蟲性研究中的應(yīng)用

根據(jù)半翅目昆蟲的取食行為可以評(píng)價(jià)寄主植物的抗性水平(趙曼等,2015)。蚜蟲在高抗植株和高感植株上取食行為的差異，為研究人員提供了一個(gè)快速評(píng)價(jià)抗性等級(jí)和抗蟲位點(diǎn)的工具(Nielson and Don,1974;van Helden and Tjallingii,1993;Kochetal.,2015)。各波形參數(shù)中E波、np波和F波是抗蚜性的重要標(biāo)志，在蚜蟲刺探取食過程中如出現(xiàn)高頻率、短時(shí)間的口針刺探以及長(zhǎng)時(shí)間非取食行為或短時(shí)間的取食行為，則認(rèn)為抗蟲位點(diǎn)在植物表面、表皮層和葉肉層；如出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的E1波，則說明該苜蓿品種的抗性強(qiáng)(魏淑花等,2017)。本研究基于EPG技術(shù)分析苜蓿斑蚜對(duì)不同品種苜蓿的取食行為，研究結(jié)果與前人關(guān)于蚜蟲EPG波形的研究相一致，均出現(xiàn)8種波形(Tjallingii,1988;雷宏和徐汝梅,1996)，符合蚜蟲刺吸取食植物的波形具有穩(wěn)定性和多樣性的原則(魏淑花等,2017;趙如娜等,2018)。

苜蓿斑蚜通過刺吸取食苜蓿汁液以完成自身的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖，而苜蓿植株則利用自身的防御體系抵抗蚜蟲的為害。本研究中，通過對(duì)10個(gè)苜蓿品種抗性水平的差異顯著性分析發(fā)現(xiàn)，不同苜蓿品種對(duì)苜蓿斑蚜的抗性存在顯著差異(P<0.05)。初始刺探的發(fā)生時(shí)間越遲，說明蚜蟲不喜歡在該品種上取食，苜蓿斑蚜成蚜在德寶上初始刺探的發(fā)生時(shí)間顯著遲于其他苜蓿品種上的(表2)，這可能是由于德寶的抗蟲位點(diǎn)在苜蓿的表皮以及體內(nèi)存在較多抗蟲的次生物質(zhì)，構(gòu)成針對(duì)其植食者的防御系統(tǒng)(Kantetal.,2015)。周雪飛等(2020)研究發(fā)現(xiàn)中苜3號(hào)被苜蓿斑蚜侵染后，表現(xiàn)出E2波持續(xù)時(shí)間低于取食金皇后時(shí)，這與本研究中苜3號(hào)上苜蓿斑蚜E2波持續(xù)時(shí)間低于金皇后上的研究結(jié)果(表2)相吻合。敖漢上苜蓿斑蚜的第1次刺探持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，E2波持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)和C波總時(shí)間短(表2)，表明其是苜蓿斑蚜喜歡取食的敏感品種，苜蓿斑蚜口針能夠在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到其韌皮部，并長(zhǎng)時(shí)間在韌皮部取食的研究結(jié)果與劉兆良等(2017)研究的抗蚜值存在差異，這可能是因?yàn)榘綕h為苜蓿斑蚜種群擴(kuò)繁的寄主植物，在長(zhǎng)期飼養(yǎng)擴(kuò)繁過程中苜蓿斑蚜也逐漸適應(yīng)了其防御系統(tǒng)，因此抗蟲性在諸多品種間表現(xiàn)出較弱的結(jié)果。

草原2號(hào)和WL168HQ上苜蓿斑蚜的np波發(fā)生次數(shù)較多，第1次刺探到第1次E波的時(shí)間較長(zhǎng)，E2波總時(shí)間和E波總時(shí)間短(表2)，說明草原2號(hào)和WL168HQ的抗性較強(qiáng)，無論是在葉表皮還是韌皮部均表現(xiàn)出明顯的抗性，表明草原2號(hào)和WL168HQ在其植株的各個(gè)部位均存在抗性，這可能與植物自身的趨避性和抗生性有關(guān)，能夠及時(shí)阻止害蟲避免趨向其取食，或者即便取食也需要分泌更多的唾液(Kochetal.,2016)。取食金皇后的np波次數(shù)少、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，表明金皇后對(duì)苜蓿斑蚜具有抗性，根據(jù)波形的反映情況可以認(rèn)為其抗蟲位點(diǎn)在葉表皮，而其余層次抗蟲效果不明顯，這與周雪飛等(2020)的研究中認(rèn)為金皇后品種低抗結(jié)果相符合。阿爾岡金上苜蓿斑蚜E1波總次數(shù)和E1波總時(shí)間上顯著低于其余品種上的，而F波總時(shí)間最長(zhǎng)(表2)，說明阿爾岡金機(jī)械抗性較強(qiáng)而韌皮部抗性較弱，與潘凡等(2021)對(duì)于阿爾岡金的抗蚜性評(píng)價(jià)存在差異，這可能是由于田間環(huán)境復(fù)雜，與實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境條件不一致，也可能是由于在苜蓿斑蚜刺探阿爾岡金的過程中，苜蓿與蚜蟲之間相互的生態(tài)適應(yīng)性策略所致。

3.2 基于EPG技術(shù)評(píng)價(jià)苜蓿對(duì)苜蓿斑蚜的抗性

以10個(gè)苜蓿品種為研究對(duì)象，基于EPG技術(shù)解析苜蓿斑蚜的取食行為，同時(shí)采用6個(gè)EPG參數(shù)為變量(表3)，將不同品種苜蓿進(jìn)行聚類分析，分為3類(圖3)，通過分析其各項(xiàng)EPG波形指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)第Ⅲ類敖漢上苜蓿斑蚜第1次刺探的持續(xù)時(shí)間和E2波持續(xù)時(shí)間均長(zhǎng)于第Ⅰ類和第Ⅱ類的每個(gè)品種上的，而F波除金皇后上外，均短于另兩類苜蓿上的；第Ⅰ類的每個(gè)品種上苜蓿斑蚜刺吸過程中C波總時(shí)間均顯著高于另兩類苜蓿上的。由于第Ⅰ類苜蓿的第1次刺探持續(xù)時(shí)間和E2波持續(xù)時(shí)間短，以及F波總時(shí)間長(zhǎng)，說明第Ⅰ類苜蓿在苜蓿斑蚜口針刺探到葉表皮、葉肉和韌皮部時(shí)均受到抵抗，為高抗品種，第Ⅱ類F波持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于第Ⅲ類，E2波持續(xù)時(shí)間短于第Ⅲ類，說明在葉肉和韌皮部存在抗性，為抗性品種，因此，3類苜蓿的抗性強(qiáng)弱為第Ⅰ類>第Ⅱ類>第Ⅲ類。本研究的部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果與劉兆良等(2017)的研究不相符，這可能是由于劉兆良等是以苜蓿對(duì)苜蓿上3種蚜蟲的綜合抗性進(jìn)行評(píng)價(jià)的，而本研究以單一物種苜蓿斑蚜為抗性指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)的，兩者之間的評(píng)價(jià)指標(biāo)及環(huán)境均不同。

本研究結(jié)果僅在室內(nèi)無干擾條件下進(jìn)行測(cè)定，田間復(fù)雜的環(huán)境下還需進(jìn)一步驗(yàn)證，同時(shí)為深度解析苜蓿的抗蚜性機(jī)制，還需與電鏡技術(shù)、分子生物學(xué)手段相結(jié)合，建立相對(duì)完善的品種抗性評(píng)價(jià)體系。