白背飞虱的营养需求及褐飞虱对白背飞虱的影响

南京农业大学学报 2001 , 24 (3) : 3943Journal of Nanjing Agricultural University白背飞虱的营养需求及褐飞虱对白背飞虱的影响武淑文 戴华国(南京农业大学农业部病虫监测与治理重点开放实验室 ,南京210095)摘要 :蔗糖 、甲硫氨酸 、组氨酸 、半胱氨酸是白背飞虱若虫生长发育所必需的营养物质 。褐飞虱取食过的稻茎中蔗糖含量降低 ,游离氨基酸总量减少 ,由此破坏了稻茎中营养成分之间的平衡 ,导致稻茎的营养条件恶化 。以此稻茎喂饲白背飞虱 ,造成若虫死亡率上升 ,发育历期延长 ,但对白背飞虱性比及短翅率影响不大 。说明这两种飞虱之间存在一定程度的营养竞争关系 。关键词 :白背飞虱 ;褐飞虱 ;营养需求 ;营养竞争中图分类号 : S43511121 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 2030 (2001) 03 0039 05The nutritional requirements ofSogatella f urcifera( Horvath) and effect ofNilaparvata lugens( St l) onSogatella f urcifera( Horvath)Wu Shuwen and Dai Huaguo( Key Laboratory of Monitoring and Management of Plant Disease and Insects , Ministry of Agriculture ,Nanjing Agric Univ , Nanjing 210095 , China)Abstract :Sucrose , cysteine , histidine , methionine were essential for nymphal development ofSogatella f urcifera( Horvath)(white2backed planthopper , WBHP) . The decrease of the concentration of sucrose and total free amino acids in the rice stems injured byNilaparvata lugens(St l) (brown planthopper , BPH) broke the balance of nutrition compositions , which is necessary for normal developmentof WBPH , and then resulted in the increase of mortality and the extending of development duration of WBPH nympha feeding on. But noeffect was observed on sex ratio and wing dimorphism.Key words :Sogatella f urcifera( Horvath) ;Nilaparvata lugens(St l) ; nutritional requirement ; nutrition competition白背飞虱( S ogatella f urcif era( Horvath) , WBPH)和褐飞虱( Nilaparvata lugens( Stl) , BPH)是我国和亚洲其它水稻产区重要的迁飞性害虫 ,两者同在水稻上取食 ,且栖息的生态位接近 ,彼此通过空间生态位与营养生态位的竞争影响对方种群的消长 。江苏省的水稻产区 ,在 8 月中旬前 ,两种飞虱在连作早 、晚稻和单季晚稻上常混合发生 ,以至于此起彼伏 ,发生危害 。对于飞虱的研究 ,国内外均作了大量工作 ,并在迁飞规律 、虫源性质1 ,2 、抗虫品质3 ,4 、及种群繁殖5 等方面取得一定的成果 ;但对两者在营养生态方面的竞争作用尚未见报道 。作者通过研究白背飞虱的营养需求和褐飞虱取食后稻株营养成分的变化 ,以及褐飞虱取食对白背飞虱的影响 ,来阐明两者的营养竞争关系 。1 材料和方法111供试水稻汕优 63 ,江苏省东海县农业技术中心种子站提供 。112供试昆虫的室内饲养白背飞虱和褐飞虱采自广西田间 ,于南京笼罩饲养 。在室内(27 1), RH 90 % ,光照 16L8D收稿日期 : 2000 08 31基金项目 :江苏省自然科学基金资助项目(BK97088)40南 京 农 业 大 学 学 报 第 24 卷条件下 ,吸取 5 龄褐飞虱或白背飞虱若虫饲养至羽化 。将刚羽化的成虫放入试管中 ,每管 2 雌 3 雄 ,并放入分蘖期稻茎 ,使其交配产卵 。待若虫初孵后 ,立即转移至其它试管 ,并且保持白背飞虱每管 10 头 ,褐飞虱每管 20 头 ,分别饲养至试验所需龄期 。试管内放入分蘖期稻茎 ,每 2 d 更换一次 ,并保持 2 cm的木村营养液层 。113白背飞虱的营养需求全纯饲料采用 MED1 配方 ,参照三桥淳等方法6 饲养 。试验共设二个处理 :(1)配方中蔗糖浓度由原来的 5 000 mg100 mL- 1减少至 3 000 mg100 mL- 1,其余成分保持不变 。 (2)配方中甲硫氨酸 、组氨酸 、半胱氨酸的含量同时减少 1/ 2 ,分别减至 50 , 100 , 25 mg100 mL- 1,其余成分含量不变 。以上述饲料饲养 5 龄初期(时龄为 012 h)的白背飞虱若虫直至羽化为成虫 ,饲料每 36 h 更换一次 ,统计白背飞虱的若虫历期 、死亡率 、羽化率及体重变化 。以不作任何改变的 MED 1 全纯饲料饲养作为对照 。114褐飞虱取食后稻茎中营养成分含量变化的测定取一批苗龄相同(分蘖期) ,健壮程度相近的稻苗 ,洗净 ,擦干 ,从根部开始向上剪 10 cm 长的茎杆两段 ,对应编号 。下段放入滴有 2 mL 蒸馏水的试管中 ,每管 1 段 ,并按高( 每管 50 头) 、低(每管10 头)两种密度分别接入不同龄期的褐飞虱 。上段稻茎放入滴有 2 mL 蒸馏水的试管中 ,不接虫作为对照 。取食 2 d 后 ,吸出褐飞虱 ,分别取出试验与对照稻茎擦干 ,于 - 18的冰箱中冷冻保存 。试验设置重复 4 次 。稻茎中还原糖测定采用 3 , 5 二硝基水杨酸法7 ;游离氨基酸测定 :稻茎经前处理后8 ,用日立83550 型氨基酸全自动分析仪测定各种氨基酸的含量变化与游离氨基酸的总量变化 。115褐飞虱的取食对白背飞虱生物学特性的影响将 15 龄褐飞虱接入装有分蘖期稻茎的试管中(每管一段 ,从根部向上取约 25 cm) 。褐飞虱分为高(每管 50 头)和低(每管 10 头)两种密度 。2 d 后 ,吸出褐飞虱 ,用此稻茎喂饲 1 龄(时龄为 012h)白背飞虱若虫(10 头) 。每隔 2 d 更换同样的稻茎 ,直至白背飞虱羽化为成虫 。12 h 观察一次 ,并统计白背飞虱若虫的死亡率与发育历期 ,羽化后成虫的雌 、雄性比及短翅率 。以未被褐飞虱取食的分蘖期稻茎喂饲 1 龄白背飞虱若虫作为对照 。试验重复 3 次 。116数据处理实验数据采用 SAS 软件进行方差分析 。2 结果与分析211白背飞虱的营养需求特性MED1 是人工饲养飞虱科昆虫较为成熟的饲料配方 ,配方中含有飞虱科昆虫生长发育所需的各种营养成分 。据 Keryi koyama 1985 年对褐飞虱营养生理的研究9 ,10 表明 , MED 1 饲料中的蔗糖对于褐飞虱的生长发育是必需的 ,若饲料配方中缺少蔗糖 ,则褐飞虱不能完成整个若虫期的生长发育 ;配方中单一种类氨基酸含量的降低或缺少 ,对褐飞虱若虫的生长发育影响不大 ,但当甲硫氨酸 、组氨酸及半胱氨酸的含量同时减少时 ,则褐飞虱同样不能完成若虫期的生长发育 。试验结果表明 ,蔗糖 、甲硫氨酸 、组氨酸及半胱氨酸的含量变化对白背飞虱也有影响 。从表 1 可以表 1 人工饲料营养成分变化对白背飞虱 5 龄若虫生长发育的影响Table 1 Effects of changes of nutrition compositions in artificial diets on the growth of 52instar nympha of WBPH处理TreatmentCK (MED 1)12体重增加率/ %Weight increase rate3519011184若虫历期/ dNymphal peroid414651384193羽化率/ %Emergence rate761733 366 7死亡率/ %Mortality231366 733 31. The concentration of sucrose is decreased from 5 000 mg100 mL- 1to 3 000 mgmL- 1and other compositions are not changed in MED 1.2. The concentration of cysteine , methionine and histidine is 25 , 50 and 100 mg100 mL- 1respectively , and other compositions are not changed inMED 1.第 3 期 武淑文等 :白背飞虱的营养需求及褐飞虱对白背飞虱的影响41看出 ,当全纯饲料中蔗糖含量由 5 %降至 3 %时 ,白背飞虱 5 龄若虫的死亡率显著升高 ,若虫历期延长近24 h ,羽化率仅为33的1/ 3左右,龄若虫死亡率增加了212从图1可以看出,低则很显著;度有所降低 。(1龄与2Fig. 1(注: A、B、C和D同上 。same as in Table 2 and 3. )213本项研究结果表明21421411飞虱1龄若虫直至成虫经方差分析表明:(P 0105 )。不同密度 、龄期褐飞虱取食过的稻茎对白背飞虱死亡率的影响(n= 3)Effect on nymphal mortality of WBPH nympha fed on rice stem injured by BPH%处理Treatment不同龄期褐飞虱取食过的稻茎Rice stem injured by different instar BPHABCDRice stem injured by low rearing density BPH13131820101313181313518Ricr stem injured by high rearing density BPH231318301026 75 830 015同稻茎中蔗糖浓度都有不同程度的降低 。蔗糖浓度降稻茎中的蔗糖浓注A , B , C and D are rice stems injured by 1 , 3 , 4 and 5 ins. BPH respectively , CK is the rice stem not injured by BPH. The单一种稻造成稻茎中游离氨基酸从而对后继取食的白背飞虱的褐飞虱取食对白背飞虱死亡率的影响 用不同龄期 、不同密度的褐飞虱取食过的稻茎饲养白背。实验结果对白背飞虱的死亡率有极显著影响对白背飞50550042南 京 农 业 大 学 学 报 第 24 卷2234:142 d 1 12褐飞虱取食对白背飞虱若虫发育历期的影响 褐飞虱取食稻茎,对后继取食的白背飞虱若虫历期有影响,各处理的若虫历期均比对照 (11显著影响(P 0101 ) ,取食的白背飞虱影响最大,背飞虱对白背飞虱若虫的发育历期影响最大 。表3Table 3处理Treatment低密度BPH取食过的稻茎高密度BPH取食过的稻茎13短翅率与性比的影响不明显 。讨 论从而对另一种群产生影响 。率上升,发育历期延长 。由此可见:,所以选5茎中营养成分含量的改变,生影响的主要原因 。,其靠近根部的10 cm作为取食部分,上面即予以更换 。据研究,幼穗分化期前,杆干物质增长速度大大低于叶片 、叶鞘,片 、叶鞘和茎杆的干物质运送到穗部,靠近穗部的节间则减重不大或不减重11 干物质无多大差别,褐飞虱4键时期12 ,深入研究的必要 。此外,参考文献:朱明华,陈光玉,田茂仁,等11170Rice stem injured by low rearing density BPHRicr stem injured by high rearing density BPH不同密度 、不同龄期的褐飞虱取食过的稻茎中,本项研究中作为营养成分含量变化测定的稻茎,10 cm同一节的上下部则差别更小,虽然褐飞虱为田间优势种群白背飞虱种群动态研究111) d 有所延长(表3)。实验结果经方差分析表明以不同密度褐飞虱与不同龄期褐飞虱取食过的稻茎喂饲白背飞虱,对白背飞虱的发育历期均产生极但两者之间没有互作作用 。褐飞虱高密度取食时呈现明显的密度效应,对后继致使白背飞虱若虫历期延长;其中,以5龄褐飞虱若虫取食过的稻茎喂饲白不同密度 、龄期褐飞虱取食过的稻茎对白背飞虱若虫历期的影响Effect on nymphal period of WBPH fed on rice stem injured by BPHd不同龄期褐飞虱取食过的稻茎Rice stem injured by different instar BPHABCD111060159111250128111220112111670135111350142111710120121080129121400110褐飞虱取食对白背飞虱成虫短翅率与性比的影响 实验结果表明,褐飞虱取食对白背飞虱成虫蛋白质 、糖类 、脂肪 、维生素 、无机盐和水是昆虫最基本的营养来源 。昆虫因取食习性 、体内消化酶系及自身合成能力的不同而对某些营养成分形成偏好 。在昆虫取食过程中,获得能量虽然十分重要,但营养比例也同样具有重要的生态学意义 。昆虫近似种因取食同一食物资源而产生营养竞争时,就可能因对方的摄取而使食物的某些或某一营养成分含量下降 、丧失或提高,改变各种营养成分之间的比例,蔗糖 、甲硫氨酸 、组氨酸和半胱氨酸是褐飞虱生长发育所必需的营养物质9 ,10 ,本项研究结果表明全纯饲料中这几种营养成分含量的变化对白背飞虱的生长发育也产生一定影响,造成白背飞虱若虫死亡白背飞虱与褐飞虱对这些营养成分有共同需求,导致它们之间产生一定程度的营养竞争关系 。试验中用全纯饲料饲养低龄白背飞虱,对照组死亡率过大,影响试验结果的分析龄的白背飞虱若虫做为试虫以提高其存活率 。蔗糖含量降低,游离氨基酸总量减少,由此造成稻破坏各营养成分之间的平衡,这可能是对白背飞虱若虫死亡率与发育历期产主要采用处于分蘖期的分蘖节以上20 cm的主茎部分作为对照,上下部基本属于同一节范围,且仅取食茎杆与叶片 、叶鞘一样,基本属于干物质积累过程,其中茎该时期节与节之间干物质的积累无显著差别 。孕穗期后,叶稻茎节与节之间运送的数量不一样,靠近地面的二 、三节减少较多。实验中采用的稻茎处于幼穗分化期前,此时节与节之间这种取样分析比不同植株间取样分析误差小 。龄若虫取食对白背飞虱若虫死亡率的影响表现出特殊性 。褐飞虱4龄若虫是翅型分化的关表明其体内进行较为激烈的组织分化 。因此,对褐飞虱4龄若虫阶段的生理 、生态特性有,但白背飞虱取食对于褐飞虱的影响也有必要进行研究以期获得更符合实际情况的两种飞虱营养竞争关系的试验结果 。J .昆虫知识, 1990 , 27 (5) : 257260.第 3 期 武淑文等 :白背飞虱的营养需求及褐飞虱对白背飞虱的影响43 2 刘玉彬,杨家鸾,林莉,等3 刘光杰421 4 262. 5 6 志 7 8 9 10 11 12 27南大街426.,胡国文,马巨法,等张健新,顾忠盈,罗卫华,三桥淳,小山健二., 1972 , 16 (1) : 8袁晓华,杨中汉鲍士旦潘瑞炽戴华国32.121,吴晓毅2002图书贸易总公司承办本刊自办发行1水稻生理,年改为大全国各地邮局办理订阅,200017.M .武淑文116,代号1云南白背飞虱和褐飞虱发生特点的比较J .昆虫知识, 1991 , 28 (5) : 257, Wilkins R M , Saxena R C.白背飞虱对不同抗虫性稻株糖类物质的利用J .昆虫学报1水稻品种对白背飞虱的拒异性和抗性测定研究J .昆虫知识开本1白背飞虱生殖行为的研究J .昆虫知识, 1990 , 27 (5) : 260 263.人工饲育,特 1令幼虫的饲育条件 检讨J .植物生理生化实验MM .:, 96页,邮发代号82。20011北京:高等教育出版社, 1984. 6北京:中国农业出版社, 1996. 60.Keryi Koyama. Nutritonal physiology of the brown rice planthopper ,Nilapar