低浓度毒死蜱对斜纹夜蛾幼虫生长发育和食物利用的影响

低浓度毒死蜱对斜纹夜蛾幼虫生长发育和食物利用的影响 低浓度毒死蜱对斜纹夜蛾幼虫生长发育和 食物利用的影响 环境昆虫JournalofEnvironmentalEntomology,June2009,31(2):137—142ISSN1674-0858 doi:10.3969/i.issn.1674—0858.2009.02.007 低浓度毒死蜱对斜纹夜蛾幼虫生长 发育和食物利用的影响 唐文成,孙虹霞,舒迎花,周强,张古忍 (中山大学有害生物控制与资源利用国家重点实验室/昆虫学研究所,广州510275) 摘要:毒死蜱(chlorpyfifos,CPF)是一种广泛使用的有机磷杀虫剂,多以低浓度形式长期存在于自然环境中.通过 在 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 人工饲料中添加低浓度毒死蜱,研究其对斜纹夜蛾SpodopteralituraFabricius生长发育和食物利用的影响, 结果表明:低浓度毒死蜱能刺激昆虫生长,显着增加幼虫和蛹的体重,l0g/处理第3d幼虫体重和化蛹后重量 分别比对照增加86.4%和20%;低浓度毒死蜱也能加快昆虫的生长速度,缩短幼虫发育历期,l0kg处理幼虫 发育历期低于对照1.1?0.02d.低浓度毒死蜱对5龄幼虫的食物利用影响不明显,但可显着增加6龄幼虫相对生 长率,食物利用率和食物转化率,l0g/处理分别比对照增加56%,29%和16%. 关键词:斜纹夜蛾;毒死蜱;低浓度;生长发育;食物利用 中图分类号:Q965.9文献标识码:A文章编号:1674-0858(2009)02-0137-06 Effectsoflowconcentrationsofchlorpyrifosondevelopmentandfooduti. 1izationofSpodopteralituraFabricius(Lepidoptera:Noctuidae) TANGWen—Cheng,SUNHong—Xia,SHUYing—Hua,ZHOUQiang,ZHANGGu—Ren(StateKeyLa- boratoryofBiocontrolandInstituteofEntomology,SunYat— senUniversity,Guangzhou510275,China) Abstract:Chlorpyfifos(CPF),awidelyusedorganophosphorusinsecticide.isatypicalenvironmental endocrinedisruptingchemicals.whichmostlyexistinthenaturalenvironmentatlOWconcentrationsfora longtime.InordertocorrectlyevaluateinsectdevelopmentaftertreatmentofCPF,thedevelopmentand f0odutilizationofSpodopteralituralarvaewereinvestigatedbyfeedinglarvaewithartifieialdietstreated withlowconcentrationsofCPF(1g/kg,l0g/kg,25g/kgand100g/kg).Lowconcentrationsof CPFcouldstimulatethegrowthofinsect,significantlyincreasinglarvalandpupalweightcomparedwith control,f0rlarvaetreatedwithCPFat10Ixg/kg.1arvaeweightonthe3dayandpupalweightincrease by86.4%and20%respectively.LowconcentrationsofCPFimprovedthegrowthrateandshortenedlar. valperiodsofS.fituracomparedwiththecontrol,larvalperiodswasreducedbvabout1.1? 0.02davs inlarvaefedwithdietcontaining10"g/kgCPF.Foodutilizationofthe5instarlarvaewasnotaffeeted significantly.Butfoodconsumption,digestion,relativeconsumptionrate,relativegrowthrate(RGR), efficiencyofconvemionofingestedfood(ECI)andefficiencyofconversionofdigestedfood(ECD)of the6".instarlarvaeweresignificantlyimproved(RGR,ECIandECDofthe6instarlarvaeincreased by56%,29%and16%respectivelyaftertreatmentof10g/kgCPF). Keywords:Spodopteralitura;chlorpyrifos;lowconcentrations;development;foodutilization 毒死蜱(chlorpyrifos,CPF)是一种高效,广谱,中 等毒性的有机磷杀虫剂,分子式为cH.,C1,NOPS,具 有触杀,胃毒和熏蒸作用,适用于粮食,果树,蔬菜 和其它经济作物的害虫防治(赵华等,2004;陆长婴 基金项目:国家重点基础研究发展规划'~973"项目(2006CB102001);国家自然科学基金(30771458) 作者简介:唐文成,男,1984年4月生,安徽淮北人,硕士研究生,从事昆虫学研究,E-mail:twch8444@163.corn 通讯作者Authorforcorrespondence.E-mail:lsszhou@mail.sysu.edu.cn 收稿日期Received:2009-01-21;接受日期Accepted:2009-03—30 138环境昆虫Journa/ofEnvironmentalEntomology31卷 等,2008).毒死蜱的毒性机理是通过抑制中枢神 经系统中的乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase. AChE)的活性进而阻止神经传导最终导致动物的 死亡(Fountaineta1.,2007).毒死蜱在环境中的残 留易造成水体大气,土壤以及动植物的污染,甚至 会通过生物富积对人类健康构成威胁(程燕, 2008). 近年来,国内外对高浓度或常量条件下的化学 农药毒性作用进行大量研究,然而,绝大部分的化 学农药在环境中往往以低浓度长期存在,因此,低 浓度效应的研究更符合真实环境.有关毒死蜱对 昆虫的研究主要集中在毒性浓度对昆虫毒理,行为 和种群等方面(赵华等,2004;Komezaeta1.,2001; Nauheta1.,2006;Haandchoi,2008).但是,低浓 度毒死蜱是否对植食性昆虫产生影响的研究尚无 报道. 斜纹夜蛾SpodopteralituraFabricius是一种分布 广泛的鳞翅目植食性害虫,其食性杂,取食量大,危害 多种农作物(Suneta1.,2067).斜纹夜蛾是土壤一 植物一昆虫食物链环节中的重要组成部分,低浓度毒 死蜱不可避免地通过食物链传递从而对斜纹夜蛾产 生一定程度影响.本文通过在斜纹夜蛾幼虫人工饲 料中添加低浓度的毒死蜱,比较斜纹夜蛾生长发育和 幼虫食物利用等方面的差异,为深入理解低浓度化学 农药对植食性昆虫的影响提供基础. 1材料和方法 1.1斜纹夜蛾幼虫的饲养和毒死蜱处理 斜纹夜蛾卵是中山大学昆虫学研究所养虫室 提供.将卵放置在人工气候箱中,待卵孵化后,幼 虫长至1龄,转移到添加有新鲜人工饲料(陈其津 等,2000)的培养皿中饲养.昆虫饲养在 (26?1)oC,16L:8D,RH(75?5)%条件下. 毒死蜱:97%原粉(广西田园生化股份有限公 司).在人工饲料中添加不同浓度毒死蜱,使其终浓 度分别为1峭/kg,l0g/kg,25~s/kg和100/kg. 以不添加毒死蜱饲料饲养的斜纹夜蛾为对照. 1.2低浓度毒死蜱对斜纹夜蛾生长发育的影响 将200粒卯分别分装于直径为12cm的培养皿 中,孵化后,每天更换不同处理的新鲜饲料.孵化 幼虫生长至3龄末,将每个长势均一的50头幼虫转 至塑料盒中单头饲养,每天更换饲料并记录存活情 况和幼虫的体重.待幼虫化蛹后,记录化蛹率和第 2d蛹的重量. 1.3低浓度毒死蜱对斜纹夜蛾幼虫食物利用率的 影响 挑选长势均一的4龄末幼虫50头转移至塑料盒 中单头饲养,每天观察幼虫发育情况,记录幼虫和饲 料的质量和记录5龄末和6龄末幼虫以及其所排粪 便和剩余饲料的质量;同时,将同一批的50头幼虫以 及不同处理的饲料置于120oC烘箱干燥4h,记录其 干重.称重后的幼虫,剩余饲料和粪便也在120.C烘 箱干燥4h,并称量其干重. 5龄和6龄幼虫的生长情况以及特定龄期内的 食物消耗和利用情况依据WMdbauer(1968)所提供 的计算方法: 1)消耗食物量(foodingested)=饲喂食物量一 剩余食物量; 2)消化食物量(fooddigested)=消耗食物量一 排出粪便量; 3)相对消耗率(relativeconsumptionrate,RCR) = 消耗食物干重/(发育历期×幼虫平均体重),其 中幼虫平均体重=(特定龄期初体重+特定龄期 末体重)/2; 4)相对生长率(relativegrowthrate,RGR)=幼 虫增加干重/(发育历期×幼虫平均体重); 5)近似消化率(approximatedigestibility,AD) = 100×消化食物量的干重/消耗食物量的干重 6)食物利用率(efficiencyofconversionofinges- tedfood,ECI)=100×幼虫增加干重/消耗食物 干重; 7)食物转化率(efficiencyofconversionofdiges- tedfood,ECD)=100×幼虫增加干重/消化食物 干重; 其中,质量单位为克(g),发育历期单位为天 (d);各体重和增加体重均以于重计算. 1.4数据分析 用SAS8.1统计软件(SASInstituteInc.,Cary, NC.USA)进行数据单因素方差分析(SAS/ANO— VA),存活率,化蛹率,食物转化率,近似消化率,消 化转化率等百分数数据arcsin转换.Duncan'S检验 (P<0.05)比较各处理间差异的显着性. 2结果和分析 2.1低浓度毒死蜱对斜纹夜蛾生长发育的影响 低浓度毒死蜱对斜纹夜蛾幼虫平均体重的影 2期唐文成等:低浓度毒死蜱对斜纹夜蛾幼虫生长发育和食物利用的影响139 响如图1,随着饲料中添加毒死蜱浓度的增加,各处 理的幼虫每天的平均体重都显着高于对照. 10kg和100g/kg毒死蜱处理第6d的幼虫平 均体重显着高于其它处理(df=4,F=9.28,P< 2.0 lO 0 0.0001);1g/kg浓度的毒死蜱处理幼虫的体重变 化在前期与其它处理差异不显着,但后期,体重变 化显着低于其它各处理. 2nd3rd4th5th6th7th8th 处理天数Daysaftertreatment(d) 图l低浓度毒死蜱胁迫对斜纹夜蛾连续8d平均体重的比较 Fig.1AcomparisonbetweenmeanlarvaldurationandmeanlarvalweightofSlitura aftertreatmentwithlowconcentrationsofchlorpyrifos 注:柱形图同一天中不同小写字母表示斜纹夜蛾幼虫在不同处理问存在显着差异(P<0.05).Note:Differentsmalllettersshowthatlarval weightofS.1itaraaresignificantlydifferentamongthedifferenttreatments(P<O.05). 低浓度毒死蜱对斜纹夜蛾蛹重的影响见图2,受毒死蜱处理的幼虫所化蛹的蛹重显着高于对照(df: 4,F=5.16,P=0.0005). 一 bo 一 _兰 . 享 对 : 霉 0.6 0.5 O ck1pg/kg1O,ug/kg 处理Treatment 图2低浓度毒死蜱胁迫对斜纹夜蛾蛹重的影响 Fig.2EffectsoflowconcentrationsofchlorpyrifosontheweightofS.1iturapupae 注:柱形图上不同的小写字母表示斜纹夜蛾蛹重在不同处理问存在显着差异(P<0.05).Note:Differentsma?lettersshowthatpupalweight ofS.1ituraaresignificantdifferentamongthedifferenttreatments(P<O.05). 低浓度毒死蜱对斜纹夜蛾幼虫和蛹的发育历 期影响见表1.随着饲料中毒死蜱浓度的增加,幼 虫的发育历期均显着低于对照(df=4,F=18.35, P<0.0001);蛹的发育历期均高于对照,但只有 25g/kg毒死蜱处理蛹的发育历期与其它处理和对 照之间存在显着差异. 一暑)羔曲^~^JBIcEa主目哥 140环境昆虫JournalofEnvironmentalEntomology3l卷 低浓度毒死蜱对斜纹夜蛾幼虫存活率不产生 影响(df=4,F=0.47,P=0.76),也不影响幼虫 化蛹率(df=4,F=0.25,P=0.91)和蛹的存活率 (df=4,F=1.60,P=0.21)(表2). 表1低浓度毒死蜱胁迫对斜纹夜蛾幼虫,蛹发育历期的影响 Table1DevelopmentperiodofS.1ituralarvaeandpupaeoflituraaftertreatmentwithlowcon centrationsofchlorpyrifos 注:表中数据为平均值?标准差(M?SD),表中同一列数据具不同小写字母者表示 差异显着(P<0.05).Note:Thedatainthetablare mean4-SDandthose~llowedbydifferentsmalllettersinthesamecolumndiffersignificantly byDuncan'smultiplerangetest(P<0.051. 表2低浓度毒死蜱胁迫对斜纹夜蛾幼虫,蛹存活率和化蛹率的影响 Table2Effectsoflowconcentrationsofchlorpyrifosonthesurvivalrateoflarvae,pupaeandp upationrateofS.1itura 注:表中数据为平均值4-标准差(M4-SD),表中同一列数据具不同小写字母者表示 差异显着(P<0.05).Note:Thedatainthetableare mearl4-SDandthosefollowedbydifferentsmalllettersinthesamecolumndiffersignificantl ybyDuncan'Smultiplerangetest(P<0.05). 2.2低浓度毒死蜱对5,6龄幼虫食物利用的影响 低浓度毒死蜱影响斜纹夜蛾幼虫相对生长率 见表3.当幼虫生长至5龄,1kg处理相对生长 率高于对照,但差异不显着;而其它处理相对生长 率显着低于对照(:4,F=0.64,P=0.07). 当幼虫生长至6龄,毒死蜱处理相对生长率显着高 于对照,且各个处理间差异显着(=4,F=77.1, P<0.0001). 表3低浓度毒死蜱胁迫对斜纹夜蛾5龄,6龄幼虫的食物利用率影响 Table3Effectsoflowconcentrationsofchlorpyrifosonfoodutilizationefficieneiesof5th, 6thinstarS.1ituralarvae 注:表中数据为平均值4-标准差(M?sD),表中同一列数据具不同小写或者大写字母者表示差异显着(P<0.05).Note:Thedatain thetablealemeal'l?SDandthosefollowedbydifferentsmallorcapitallettersinthesameeolurrmdiffersignificant lybyDuncan'smultiplerangetest (P<0.05). 随着饲料中毒死蜱浓度的增加,5龄幼虫对食 物的相对消耗率(RCR)呈递减趋势,并与对照间存 在显着差异(df=4,F=12.97,P<0.0001); 1g/kg和10g/kg毒死蜱处理6龄幼虫相对消耗 2期唐文成等:低浓度毒死蜱对斜纹夜蛾幼虫生长发育和食物利用的影响141 率(RCR)与对照存在显着差异(af=4,F=8.6l, P<0.0001),其它处理差异不显着. 1g/kg,10g/kg和100g/kg毒死蜱处理的 5龄幼虫对食物的近似消化率(AD)显着低于对照 (af=4,F=7.16,P=0.0002),25g/kg毒死蜱 处理的幼虫对食物近似消化率(AD)与对照无显着 差异.lOg/毒死蜱处理6龄幼虫近似消化率 (AD)显着高于对照(df=4,F=3.65,P: 0.0124),而其它浓度毒死蜱处理下6龄幼虫对食 物近似消化率(AD)与对照都不存在显着差异. 各浓度处理5龄幼虫食物利用率(ECI)与对照 无明显差异(df=4,F=0.10,P=0.98). 1g/kg,10g/kg和100g/kg的毒死蜱处理会增 加5龄幼虫食物转化率(ECD)(=4,F=0.58, P<0.0001),并且10g/kg毒死蜱处理下幼虫食 物转化率(ECD)均最高.随饲料中毒死蜱浓度的 增加,6龄幼虫食物利用率(ECI)和食物转化率 (ECD)均呈增加趋势,并与对照间存在显着差异, 1g/kg毒死蜱处理下幼虫食物转化率(ECD) 最高. 3结论与讨论 毒死蜱在自然环境中容易残留,积累在植物体 中,据报道,美国,日本,中国等地蔬菜中毒死蜱残 留量最高含量为100kg(林维宣,2002).本文 以100g/kg为参照浓度, 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了低浓度的毒死蜱 处理斜纹夜蛾,浓度分别为1g/kg,10g/kg, 25g/kg和100g/kg.. 低浓度毒死蜱(?100g/kg)促进斜纹夜蛾幼 虫生长发育.低浓度的毒死蜱能刺激昆虫生长主 要表现为显着增加幼虫和蛹的体重,缩短幼虫发育 历期.低浓度的毒死蜱对斜纹夜蛾体重影响的原 因可能是低浓度毒死蜱不仅能提高斜纹夜蛾自身 免疫力和防御能力,而且加速了激素的分泌促进生 长.低浓度毒死蜱缩短幼虫历期的原因可能是其 干扰与蜕皮相关的内分泌系统,增大虫体释放蜕皮 激素(moultinghormone). 定量的比较昆虫对于食物的摄食量,食物利 用,转化,代谢等营养指标,可以准确地了解不同食 物对昆虫的营养效应.低浓度毒死蜱对斜纹夜蛾 的相对消耗率(RCR)和相对生长率(RGR)产生影 响.低浓度毒死蜱显着降低5龄幼虫对食物的相 对消耗率(RCR),显着增加6龄幼虫的相对生长率 (RGR).研究表明低浓度毒死蜱胁迫下,斜纹夜蛾 幼虫的在总的取食量减少,但可以通过提高消化吸 收能力来促进生长. 近似消化率(AD)可以反映昆虫中肠对食物消 化的代谢速率.昆虫发育的缓慢可延长食物在中 肠的消化时间,从而有利用最大化的近似消化率 (AD)以使昆虫获取更多的营养物质(Reynoldset a1.,1985).1g/kg,10g/kg和100g/kg的毒 死蜱处理的5龄幼虫的AD显着低于对照,此结果 与鳞翅目昆虫对病原物和杀虫剂的反应有所不同, 受病原物如微孢子,真菌和病毒或者杀虫剂如g0一 niothalamin(一种来自植物针对杂食性害虫的杀虫 剂)处理幼虫对食物的AD均显着增高(Ratheta1., 2003;Senthil—Nathaneta1.,2008).毒死蜱作用 的特异性和浓度的高低可能是幼虫AD变化与病原 物和其它杀虫剂处理不同的主要原因. 食物利用率(ECI)测定的是摄取的食物转化为 昆虫生物量的效率,食物转化率(ECD)测定的是消 化的食物转化为昆虫生物量的效率(WMdbauer, 1968).低浓度毒死蜱增加6龄幼虫的食物利用率 (ECI)和食物转化率(ECD),表明低浓度毒死蜱胁 迫下,斜纹夜蛾幼虫提高了对食物的利用和转化能 力,可获取更多营养.此结果类似于受微孢子感染 初期的舞毒蛾Lymantriadispar幼虫(Henn&Soher, 2000),以及受病原性微孢子虫Nosemasp.感染的 印度柞蚕Antheraeamylitta幼虫(Ratheta1.,2003) 对食物的利用情况. 目前,诸多外界因素如寄生物,微生物,杀虫 剂,植物性次生物质,激素类似物等对昆虫取食的 影响主要通过两种途径,一种是直接发挥拒食素 (anti~edant)的作用导致昆虫拒食,进而造成昆虫 饥饿降低食物的利用;另一种是昆虫取食后毒理效 应(post—ingestivetoxiceffects)进而引起昆虫取食 行为的紊乱(Wheeler&Isman,2001;Sadeketa1., 2007).本文的各处理6龄幼虫RGR,ECI和ECD 显着高于对照,表明低浓度毒死蜱可能扰乱昆虫取 食行为,提高食物的转化效率从而使幼虫和蛹体重 的增加,幼虫取食的大部分食物被转化为昆虫体重 的增加,不是用来进行能量消耗. 参考文献(References) ChenQJ,LiGH,PangY,2000.Asimpleartificialdietformassrearing ofsomenoctuidspecies.Enwmo1.r,nowUage,37(6):325—327. 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