On Four Radish Varieties as Banker Plants for <i>Aphidius Gifuensis</i> Ashmead

Tai-mei LI; Ru-na ZHAO; Feng GUO; You LUO; Ren QIN; Wen-long CHEN

doi:10.13718/j.cnki.xsxb.2020.10.008

2020 Volume 45 Issue 10

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Tai-mei LI, Ru-na ZHAO, Feng GUO, et al. On Four Radish Varieties as Banker Plants for Aphidius Gifuensis Ashmead[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2020, 45(10): 42-48. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2020.10.008

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Tai-mei LI, Ru-na ZHAO, Feng GUO, et al. On Four Radish Varieties as Banker Plants for Aphidius Gifuensis Ashmead[J]. Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition), 2020, 45(10): 42-48. doi: 10.13718/j.cnki.xsxb.2020.10.008

On Four Radish Varieties as Banker Plants for Aphidius Gifuensis Ashmead

Institute of Entomology, Guizhou University/Guizhou Key Laboratory of Plant Diseases and Pest Management for Mountainous Agriculture, Guiyang 550025, China

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Corresponding author: Wen-long CHEN
Received Date: 16/10/2019
Available Online: 20/10/2020
MSC: S432

Abstract

To evaluate radish varieties as a banker plant for Aphidius gifuensis Ashmead to potentially control Lipaphis erysimi. The electrical penetration graph has been carried out to determine feeding behavior of L. erysimi on the Chunbaiyu, Mantanghong, Baitianshi, Manshenhong. The parasitic rate, the emergence rate and sex ratio of A. gifuensis Ashmead on L. erysimi, were compared among four radish varieties. Results show that the mean duration of C waves for L. erysimi on the four radish varieties was Baitianshi > Manshenhong > Mantanghong > Chunbaiyu. The average duration of G wave is the highest in Chunbaiyu varieties, The average duration of E2 wave was the longest in Baitianshi (274.82 min), followed by Chunbaiyu (128.05 min). The parasitic rate of A. gifuensis on L. erysimi on Chunbaiyu was the highest (19.22%), and there was significant difference between Chunbaiyu and Baitianshi. The emergence rates of mummified aphids was Mantanghong (71.81%), Baitianshi (68.60%), Chunbaiyu (68.40%), Manshenhong (66.47%). The sex ratio of A. gifuensis to L. erysimi on Chunbaiyu was the highest (76.67%), significantly different with Mantanghong. These experiments indicated that L. erysimi preferred Chunbaiyu under the same conditions, Chunbaiyu could be used as banker plants to expand the propagation of L. erysimi and A. gifuensis.
- electrical penetration graph,
- banker plants,
- Aphidius gifuensis Ashmead,
- Lipaphis erysimi (Kaltenbach),
- radish varieties

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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

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生物防治是害虫可持续治理的手段之一^[1]. Stary最早提出和应用的天敌载体植物系统(Banker plant system)能使生物防治变得更加经济、高效^[2]，天敌载体植物系统是利用非目标作物来饲养天敌的寄主，再利用天敌的寄主繁殖天敌.载体植物系统由3个基本的要素组成，即载体植物(banker plant)、替代寄主(alternative food)、有益生物(beneficial organisms)^[3].目前，美国、加拿大和欧洲已经研究出了多种载体植物，如烟草、大豆、木瓜、玉米和辣椒等.其中，美国佛罗里达大学利用木瓜-天敌(浅黄恩蚜小蜂Encarsia sophia)系统防治大棚蔬菜番茄的重要害虫烟粉虱Bemisia tabaci (Gennadius)取得了显著的效果.该系统已经在美国温室蔬菜上应用推广^[4-5].近年来载体植物系统在我国研究较多，王丽在2015年利用小麦为载体植物，麦长管蚜Macrosiphum avenae (Fabricius)为替代寄主饲养烟蚜茧蜂，研究表明释放载体植物系统应该在烟蚜数量较低时，必要时可以结合一些低毒高效的农药一起使用^[6]，之后Wang等人利用小麦-麦长管蚜-短翅蚜小蜂载体植物系统防治温室蔬菜上的烟蚜^[7].利用替代寄主或载体植物繁殖天敌的优势在于可以在作物地里原位繁殖天敌而不会导致害虫危害靶标作物，也能筛选出更容易饲养的替代寄主繁殖天敌，从而有效地降低防治成本使得生物防治变得经济、高效.

烟蚜茧蜂Aphidius gifuensis(Ashmead)，是多种蚜虫的寄生性天敌^[8-9]，对烟蚜Myzus persicae(Sulzer)的防治效果显著^[10].目前的生物防治大多是用靶标害虫饲养天敌，再用天敌防治害虫，这种防治弊端在于靶标害虫会危害目标作物^[11].萝卜蚜Lipaphis erysimi(Kaltenbach)全世界均广泛分布，常发生于十字花科蔬菜和油菜田中^[12-13].蔬菜上的萝卜蚜和烟蚜接种到烟草上，其结果是萝卜蚜不能存活，而烟蚜经过短期适应取食后，仍可生长繁殖建立种群^[14].在筛选最佳繁殖烟蚜茧蜂载体植物方面，前人较多用萝卜苗饲养烟蚜繁殖烟蚜茧蜂，操作方法简单，室内繁蜂用萝卜苗饲养烟蚜繁殖烟蚜茧蜂取得较为理想的结果^[15-16].

刺吸电位技术(electrical penetration graph，EPG)常用作检测作物抗蚜性的辅助手段，可以快速地解析品种之间抗性差异^[17].本研究选用4种萝卜品种为实验材料，用EPG技术筛选出萝卜蚜偏爱取食的品种.同时，以不同萝卜品种为载体植物繁殖烟蚜茧蜂，筛选出在烟蚜茧蜂规模化繁殖中最适宜的寄主植物品种.为以萝卜作为载体植物、萝卜蚜为替代寄主、烟蚜茧蜂作为烟蚜天敌建立载体植物系统持续释放天敌提供理论依据.

1. 材料与方法

1.1. 供试材料

供试4种萝卜品种于贵州省贵阳市花溪区(106°40′E，26°25′N)购买，即北京满堂红(青县纯丰蔬菜良种繁育场)、满身红萝卜(贵州德邦农资有限公司)、白天使樱桃萝卜(北京东升种业有限公司)、春白玉萝卜(山东寿光县种业有限公司).在温室用育苗盘育苗，待其长至3~4片真叶后移栽至营养钵(直径12 cm，高10 cm)中备用.

供试虫源烟蚜茧蜂为贵州大学昆虫研究所长期饲养种群，并在温室大棚内饲养建立种群备用.萝卜蚜采自贵阳市花溪区近郊菜田，并于多功能人工气候箱中以4种萝卜苗分别饲养，人工气候箱条件：温度为(25±2)℃，湿度为(65±10)%，光周期16:8 h(L:D).

试剂及仪器：Giga-8型直流刺吸电位仪，直径12.5 μm金丝，荷兰瓦赫宁根大学昆虫实验室研制；DI-158U电信号转换器，美国DATAQ Instruments公司；90 cm×60 cm×120 cm法拉第金属屏蔽罩，网孔60目，自制养虫笼(30 cm×30 cm×30 cm).

1.2. 研究方法

1.2.1. 萝卜蚜在4种萝卜苗嫩叶上取食行为的EPG检测

萝卜蚜在室内人工气候箱内繁殖2代后，选取生长一致的无翅成蚜用于EPG实验.实验前将萝卜蚜用软毛笔轻轻取出饥饿处理1 h，用一段长约3 cm，直径12.5 μm金丝作为昆虫电极，将其一端蘸取银胶粘连在无翅成蚜中胸背板上，放置在萝卜苗叶背面幼嫩部分待其取食，另一端用铜钉固定，昆虫电极铜钉端插入放大器输入探头，植物电极插入供试萝卜苗营养钵土壤内.当蚜虫口针接触植物组织时，则形成闭合回路，电信号经Giga-8型直流放大器的AD转换器和Probe 3.5软件处理后，生成可视波形图谱存于电脑中，用于分析萝卜蚜对4种萝卜苗刺吸行为的差异.将Giga-8型直流刺吸电位仪放置在法拉第金属罩内以屏蔽外界产生的电磁波.参照Jiang等^[18]与赵如娜等^[19]方法进行EPG波形识别，其中Np波表示蚜虫未进行刺探；C波表示口针处于表皮与维管束之间，是胞外电势水平的反应结果，反映了口针刺破细胞膜时所测膜内外两侧的电位差；E波表示蚜虫口针在韧皮部筛管刺探的过程，与其吸食营养物质有关，分为E1波(主动分泌水溶性唾液到筛管中)和E2波(筛管中被动吸收汁液的波形)；G波是与维持蚜虫体内外水分平衡相关的波形，表示其主动在寄主木质部吸食汁液；F波是与寄主植株抗性密切相关的波形，表示蚜虫口针在细胞膜外胞间或细胞壁内的机械穿刺时受到阻碍.利用EPG-Calc 4.8软件统计EPG波形的各个参数，参照祝愿等^[17]的16个参数进行统计分析.在白天室温(25±1) ℃法拉第笼内连续记录6 h，每头成蚜和每株植物仅用1次，每个处理有效重复19次.

1.2.2. 不同萝卜品种对烟蚜茧蜂适应性的影响实验

野外采集的萝卜蚜在实验室内4种萝卜品种上持续饲养纯化2代后用于实验，从烟草K326上单头收集被烟蚜茧蜂寄生的僵蚜于1.5 mL的离心管中，选择羽化24 h内的烟蚜茧蜂雌性比1:1放入1.5 mL的离心管内观察选取已交配的雌蜂用于实验.待萝卜苗长到7~8片真叶时，选择长势基本一致的4种萝卜苗各接入100头2~3龄的萝卜蚜，然后单独置于养虫笼内.待蚜虫在萝卜上固着后，每个罩子内接入1头2~4日龄已交配的雌性寄生蜂. 24 h后移出寄生蜂，蚜虫继续在相同的条件下饲养，6 d后统计每个罩子内僵化的蚜虫数，待僵蚜羽化后统计羽化数及雌虫数，每个处理重复8次.

寄生率=寄生的烟蚜数量/总蚜虫数量×100%

羽化率=羽化的僵蚜数量/(羽化的僵蚜数量+未羽化的僵蚜数量)×100%

雌性比=雌蜂数量/(雌蜂数量+雄蜂数量)×100%

1.3. 数据分析

用Excel 2010和SPSS 21.0等软件进行数据处理，由于EPG的数据不符合正态分布，采用非参数检验法(Mann-Whitney U-test)对取食行为参数进行差异显著性检验.烟蚜茧蜂对萝卜蚜的寄生率、羽化率及雌性比数据转化后采用单因素方差进行分析，Duncan’s multiple-range test方法进行多重比较.

3. 讨论

载体植物系统构建中，首先要确定载体植物、有益生物和替代寄主^[20-21].本研究所选载体植物为十字花科蔬菜萝卜，萝卜生长周期短且成本低，有作为载体植物的潜力.调查发现烟蚜和萝卜蚜都是十字花科蔬菜上的主要害虫^[22]，说明萝卜蚜和烟蚜都能同时在萝卜上生存繁殖.柏天琦用十字花科植物扩繁烟蚜和烟蚜茧蜂，结果表明白菜和萝卜都适宜作为繁蚜和繁蜂寄主^[23].然而，在选择载体植物时，植物品种也尤为重要，植物品种显著影响天敌的适应性^[24].本实验替代寄主为萝卜蚜，烟蚜茧蜂较喜欢寄生烟蚜，郑登峰等人研究结果表明烟蚜茧蜂对烟蚜的寄生作用强于萝卜蚜^[25-27]，寄生率可达63.2%，对萝卜蚜也有寄生，寄生率为24.2%.田间运用载体植物系统，在烟蚜数量较低时烟蚜茧蜂会寄生萝卜蚜以保持种群数量，烟蚜数量较高时烟蚜茧蜂则会优先寄生烟蚜从而达到生物防治和持续释放天敌的效果.

本实验基于EPG刺吸电位技术筛选出萝卜蚜偏爱取食的萝卜品种，通常将蚜虫等刺吸式昆虫口针在植物韧皮部取食波E1和E2波持续时间、刺探次数等作为抗性指标^[28]. C波总持续时间满堂红品种显著高于春白玉品种，表明满堂红品种叶肉组织中存在某种抗性因子^[29]；萝卜蚜在白天使上的E2波总持续时间最高，春白玉次之，表明萝卜蚜更喜欢在白天使品种和春白玉品种韧皮部上取食^[19]. G波总持续时间越高表明蚜虫在该种植物木质部主动取食的时间越长，本研究中萝卜蚜在春白玉品种上的G波总持续时间显著高于满堂红品种，说明萝卜蚜较喜主动吸食春白玉.萝卜蚜在萝卜上的取食过程中均无F波产生，这与何应琴等^[30]对柑橘上3种蚜虫取食行为研究，以及魏淑花等^[31]研究豌豆蚜Acyrthosiphon pisum在6个不同抗性苜蓿品种上取食行为结果一致.

实验研究倾向于将寄生蜂的生物学特性如寄生率、羽化率、雌性比、成虫寿命、体型等作为评价寄主植物适合性的重要指标^[32].本研究表明烟蚜茧蜂对4种萝卜上的萝卜蚜的寄生率最高在春白玉品种上，为19.22%，与李忠环等和夏鹏亮等结果相比寄生率偏低，原因可能是实验方法和实验条件不一致所致^{[15, 25]}.夏鹏亮实验是在温度为(22±2)℃，湿度为(65±15)%的条件下进行，本实验条件温度为(25±2)℃，湿度为(65±10)%.李忠环等用烟蚜茧蜂寄生萝卜蚜过程中未移除寄生蜂，本研究是在烟蚜茧蜂寄生萝卜蚜24 h后将烟蚜茧蜂移除，因此结果存在偏差.烟蚜茧蜂对萝卜蚜寄生后僵蚜羽化率在60%~80%之间，这与伍绍龙等研究烟蚜茧蜂对不同龄期烟蚜的寄生选择的结果基本一致^[33].在实验中发现，春白玉品种长势较快，一般2~3 d出芽，且叶片多而粗大，载蚜量略大于其他3个萝卜品种^[34]，综合考量推荐春白玉萝卜品种作为繁蜂寄主植物.

在利用载体植物繁殖烟蚜茧蜂的过程中，重寄生蜂是限制烟蚜茧蜂大量繁殖的一个重要因素.烟蚜的重寄生蜂主要有蚜虫宽缘金小蜂Pachyneuron aphidis(Bouche)、宽肩阿莎金小蜂Asaphes suspensus(Nees)、蚜虫跳小蜂Aphidencyr-tus aphidivorus(Mayr)、细脊细蜂Dendrocerus lati-ceps(Hedicke)等^[35]，为避免重寄生蜂的威胁，烟蚜茧蜂接种时应该严格杜绝重寄生蜂，尽量缩短繁蜂周期，目前，该研究仅限于室内，田间应用还有待进一步研究.

Figure (3) Table (1) Reference (35)

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