寄主对瓜实蝇老熟幼虫和蛹的低温耐受性的影响

朱丽珊 陈红松 田震亚 周忠实

摘要

為明确不同寄主饲养的瓜实蝇Bactrocera cucurbitae （Coquillett）幼虫与蛹的低温耐受性差异，选择西葫芦Cucurbita pepo、节瓜Benincasa hispida和黄瓜Cucumis sativus饲养多代的瓜实蝇老熟幼虫和不同日龄的蛹，分别测定其过冷却点、结冰点和在不同低温下的存活率，并进行比较分析。结果表明：取食不同寄主植物的瓜实蝇老熟幼虫过冷却点无显著差异，取食节瓜的老熟幼虫的结冰点［（－5.33±0.23）℃］最低，且与取食黄瓜的种群没有显著差异;取食节瓜的蛹的过冷却点与结冰点均最低，其中1日龄、3日龄和5日龄蛹的过冷却点和结冰点分别为（－19.28±0.30）℃ 和 （－15.06±0.34）℃，（－20.97±0.40）℃ 和（－17.33±0.39）℃， （－20.08±0.46）℃ 和 （－16.39±0.46）℃。取食节瓜和黄瓜的老熟幼虫在3、6℃和9℃下暴露1 d，其存活率均显著高于取食西葫芦的老熟幼虫;节瓜种群的1日龄蛹在3℃和9℃下暴露1 d时，其存活率都显著高于黄瓜和西葫芦种群的1日龄蛹的存活率。寄主植物可影响瓜实蝇的过冷却点、结冰点及低温存活能力，与其他寄主种群相比，瓜实蝇节瓜种群老熟幼虫和蛹对低温的适应能力更强。

关键词

瓜实蝇; 寄主植物; 低温耐受性

中图分类号：

S 433

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2022737

Effects of host plant on the lowtemperature tolerance of fullygrown larvae and pupae of Bactrocera cucurbitae （Coquillett）

ZHU Lishan1，2，3， CHEN Hongsong3，4， TIAN Zhenya1，2，3， ZHOU Zhongshi2，3*

（1. College of Agriculture， Guangxi University， Nanning 530004， China; 2. State Key Laboratory for Biology of Plant 

Diseases and Insect Pests， Institute of Plant Protection， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100193， China; 

3. National Nanfan Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Sanya 572019， China; 

4. Research Institute of Plant Protection， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Guangxi Key 

Laboratory of Biology for Crop Diseases and Insect Pests， Nanning 530007， China）

Abstract

To clarify the differences in supercooling points and lowtemperature survival ability of larvae and pupae of the melon fruit fly， Bactrocera cucurbitae （Coquillett）， feeding on different host plants， the supercooling point， freezing point of mature larvae and pupae of B.cucurbitae reared for more than 10 generations on Cucurbita pepo， Benincasa hispida and Cucumis sativus were measured under indoor conditions， and their lowtemperature survival rate was compared after exposed to 3， 6℃ or 9℃ for different durations. There was no significant difference in supercooling points of the mature larvae feeding on different host plants. The freezing points of the mature larvae feeding on B.hispida was the lowest ［（－5.33±0.23）℃］， which was not significant different from those feeding on C.sativus. The supercooling points and freezing points of the pupae feeding on B.hispida was the lowest， and the supercooling points of 1dayold， 3dayold and 5dayold pupae were （－19.28±0.30）℃， （－20.97±0.40）℃ and （-20.08 ±0.46）℃， respectively. The freezing points of 1dayold， 3dayold and 5dayold pupae feeding on B.hispida were （－15.06±0.34）℃， （－17.33±0.39）℃ and （－16.39±0.46）℃， respectively. The survival rates of mature larvae feeding on B.hispida and C.sativus were significantly higher than those feeding on C.pepo when exposed to 3， 6℃ or 9℃ for one day. When exposed to 3℃ or 9℃ for one day， the survival rates of 1day old pupae of B.hispida population were significantly higher than those of C.sativus and C.pepo populations. The supercooling point， freezing point and lowtemperature survival ability of B.cucurbitae can be affected by its host plants. The adaptabilities of the mature larvae and pupae of B.hispida population to lowtemperature conditions were better compared to the other populations.

Key words

Bactrocera cucurbitae; host plant; lowtemperature resistance

昆虫属于典型的变温动物，不能维持自身温度的恒定，因此它的生长、发育、繁殖等一系列生命活动易受到环境温度的影响，继而影响其个体生活史和种群发展。在长期进化过程中，昆虫进化出了各种适应低温环境的对策，保证其种群在低温环境下的存活、延续。越冬对许多昆虫都是巨大的挑战，昆虫对冬季低温的耐受性直接影响其越冬的虫口数［1］，冬季低温气候对害虫次年发生动态调控作用的研究具有较为重要的理论和实践意义［2］。

取食不同的寄主植物会影响昆虫生长、发育等生活史特征，从而影响其对低温的响应［34］。由于不同寄主植物的营养生理代谢存在差异，因此会导致昆虫取食后体内一些抗寒物质含量（甘油、海藻糖、糖原等）出现差异，从而影响其越冬存活率［510］。例如，取食不同种类松树的松突圆蚧Hemiberlesia pitysophila 的过冷却点与低温存活率存在明显差异［11］。

瓜实蝇Bactrocera cucurbitae属双翅目Diptera实蝇科Tephritidae，幼虫又称“瓜蛆”，成虫也叫“针蜂”，可为害120多种果蔬，尤其偏好取食葫芦科瓜果。雌成虫将产卵器伸入瓜果表皮下组织产卵，卵孵化后，幼虫在瓜内取食，老熟幼虫弹跳入土壤中化蛹，待成虫羽化后继续为害［1214］。被瓜实蝇为害部位容易染病，导致整瓜腐烂，失去经济价值。瓜实蝇最早报道于印度，现已广泛分布在热带和亚热带的许多国家和地区，目前在我国广东、广西、贵州、云南等南部多省区都有分布［1516］。广西气候条件适宜瓜菜生长，尤其在北海地区田间瓜菜连续种植，导致瓜实蝇全年发生为害。

前期调查发现，在广西瓜菜种植区瓜实蝇多以老熟幼虫和蛹在土壤中越冬，并且随着气温的降低，不同种类的瓜菜种植区瓜实蝇的发生存在差异。因此，我们推测，取食不同种类瓜菜可能会影响瓜实蝇的耐寒能力，从而使不同寄主植物种植区域的瓜实蝇的低温存活率产生差异。鉴于此，本研究选取3种常见葫芦科植物为寄主饲养的瓜实蝇种群老熟幼虫和不同日龄的蛹为研究对象，测定其过冷却点和低温存活率，以探究瓜实蝇越冬前所在区域内种植的寄主植物种类是否会影响其低温耐受性。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

瓜实蝇在广西农业科学院养虫室内饲养，饲养条件为：温度为（25±1）℃，光周期L∥D=14 h∥10 h，相对湿度（75±5）%;成虫饲喂水和饲料（酵母∶白糖=1∶2），幼虫分别以节瓜、黄瓜和西葫芦为寄主植物连续饲养10代以上，供试老熟幼虫与蛹均来自室内饲养的种群。

1.2 取食不同寄主的瓜实蝇老熟幼虫和蛹的过冷却点和结冰点测定

将水浴锅（加热制冷循环器，型号CC505，德国Huber公司）提前预冷30 min，设置乙二醇∶水=1∶1的混合液体温度为－30℃，冰点过冷却点测定仪（型号TWKV，武汉泰沃康仪器设备有限公司）与计算机相连，在计算机上选择与过冷却点测定匹配的软件，设置测定条件。

试验前将1个20 mL玻璃试管固定于装有混合液的烧杯内，烧杯置于水浴锅中。清洗待测虫体，并吸干表面水分，利用透明胶带将老熟幼虫或不同日龄的蛹固定于过冷却仪的金属探头上，待水浴锅显示温度达到－30℃时，将固定有待测虫体的金属探头置于玻璃试管中，并用干净的棉花对金属探头进行固定，然后在计算机上点击“开始”进行测定，观察屏幕上的温度变化曲线，对过冷却点与结冰点进行记录，并将已测定的虫体从金属探头上取下，待金属探头温度显示为室温时，进行下一次测定。来自不同种群的老熟幼虫和蛹的测试数量见表1。

1.3 取食不同寄主的瓜实蝇老熟幼虫和蛹的低温存活率测定

测定不同寄主种群的瓜实蝇老熟幼虫和不同日龄蛹（1日龄、3日龄和5日龄蛹）的低温存活率，每处理5次重复，每重复20头幼虫或蛹。分别设3、6℃和9℃ 3个温度处理，不同温度下处理时间分别为1、3、5、7 d。低温处理结束后，移至培养箱（GZD300D2，合肥右科仪器设备有限公司）恒定光周期（L∥D=14 h∥10 h）恒湿（75%）恒温条件（3、6℃和9℃）下继续培养，若1个月后未化蛹或未羽化则记作死亡。

1.4 数据处理

利用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析和LSD多重检验（方差齐性）或者邓尼特T3（方差不齐）数据分析，并应用GraphPad 9.0.软件作图。

2 结果与分析

2.1 取食不同寄主的瓜实蝇老熟幼虫和蛹的过冷却点和结冰点

2.1.1 取食不同寄主的瓜实蝇老熟幼虫过冷却点与结冰点

测定结果表明，取食不同寄主的3个瓜实蝇种群老熟幼虫的过冷却点在－12.00℃至－11.63℃，但不同寄主种群瓜实蝇老熟幼虫的过冷却点之间无显著差异（表2）;节瓜种群老熟幼虫结冰点（－5.33±0.23）℃与黄瓜种群老熟幼虫结冰点（－4.76±0.25）℃显著低于西葫芦种群老熟幼虫结冰点（－2.90±0.44）℃（表3）。取食不同寄主植物的瓜实蝇老熟幼虫阶段的过冷却点和结冰点均显著高于蛹期（表2和表3）。

2.1.2 取食不同寄主的瓜实蝇不同日龄蛹的过冷却点与结冰点

在瓜实蝇3个种群的蛹中，节瓜种群的1日龄、3日龄和5日龄蛹的过冷却点均为最低。其中，1日龄和3日龄蛹的过冷却点分别为（－19.28±0.30）℃和（－20.97±0.40）℃，顯著低于黄瓜种群和西葫芦种群相应日龄蛹的过冷却点（P<0.05）。节瓜种群5日龄蛹的过冷却点（－20.08±0.46）℃与西葫芦种群5日龄蛹过冷却点（－21.04±0.63）℃显著低于黄瓜种群的（－18.01±0.49）℃（表2）。

瓜实蝇3个种群的1日龄、3日龄和5日龄蛹的结冰点均以节瓜种群最低。其中，1日龄蛹中节瓜种群的结冰点［（－15.06±0.34）℃］与黄瓜种群的结冰点（－14.26±0.35）℃显著低于西葫芦种群的（－9.12±0.54）℃（表3）。3日龄蛹的结冰点在3个种群间有显著差异，西葫芦种群的结冰点［（－10.14±0.57）℃］最高。5日龄蛹中，节瓜种群的结冰点［（－16.39±0.46）℃］显著低于西葫芦种群［（－13.04±0.70）℃］和黄瓜种群的［（－13.89±0.57）℃］，而西葫芦种群与黄瓜种群之间无显著差异（表3）。

测定結果显示，取食节瓜的瓜实蝇蛹的过冷却点和结冰点在3日龄蛹时最低，但是与5日龄蛹之间无显著差异;取食黄瓜的瓜实蝇蛹的过冷却点和结冰点在不同日龄蛹之间无显著差异;取食西葫芦的瓜实蝇蛹的过冷却点和结冰点最低值出现在5日龄蛹，显著低于1日龄和3日龄蛹（表2，表3）。

2.2 取食不同寄主的瓜实蝇老熟幼虫的低温存活率

随着在低温下暴露时间的增加，不同寄主饲养的瓜实蝇种群老熟幼虫的存活率呈降低趋势，取食节瓜和黄瓜的老熟幼虫在3、6℃和9℃下暴露1 d，其存活率均显著高于取食西葫芦的老熟幼虫的存活率;而在6℃下暴露3、5 d和7 d，黄瓜种群的老熟幼虫存活率显著高于另外两种寄主种群的老熟幼虫存活率（图1）。

2.3 取食不同寄主的瓜实蝇蛹的低温存活率

取食节瓜的瓜实蝇种群1日龄蛹（图2）在3℃和9℃下暴露1 d的存活率显著高于黄瓜和西葫芦种群的1日龄蛹。

瓜实蝇节瓜种群3日龄蛹在低温暴露1、3 d时，其存活率较高，西葫芦种群3日龄蛹在3℃和6℃暴露7 d时的存活率显著高于黄瓜种群（图3）。

低温暴露后，瓜实蝇黄瓜种群5日龄蛹存活率最低，节瓜和西葫芦种群5日龄蛹存活率相对较高;节瓜种群5日龄蛹在3℃和9℃暴露3～7 d时保持最高的存活率（图4）。

3 结论与讨论

在自然界，环境温度是影响昆虫存活的一个重要生态因子。自然条件下，昆虫通常会通过寻找隐蔽的场所藏身以避开外界低温，从而确保种群延续。昆虫对季节性温度变化的响应会受到其他生物因素的影响，如寄主植物［4，1719］。

本研究结果表明，不同寄主饲养的瓜实蝇种群老熟幼虫和蛹的过冷却点与结冰点存在差异，节瓜种群老熟幼虫的结冰点最低，老熟幼虫和蛹在低温暴露1 d时表现出相对较高的存活率。过冷却点和低温存活率是昆虫耐寒性的两个重要评价指标［11，20］，同种昆虫取食不同的寄主植物，其过冷却点和低温存活率存在差异［11］，我们的研究结果证实了前人的结论。有研究发现，瓜实蝇老熟幼虫比蛹的过冷却点高［22］，我们的研究结果与此结论一致。

一般而言，寄主植物所含营养物质种类和含量会影响昆虫体内脂类、糖原、甘油等物质的积累，从而影响昆虫的耐寒能力［5，21］。本研究发现，取食节瓜的瓜实蝇老熟幼虫和蛹在低温暴露1 d时表现出较高的存活率，这可能是由于取食节瓜有利于其体内耐寒相关物质的积累，从而增强了其对低温的耐受能力。除了寄主植物以外，发育阶段也会影响昆虫耐寒性，本研究发现，在3、6℃和9℃低温条件下，瓜实蝇不同发育阶段的存活率均随低温暴露时间的延长而降低，且瓜实蝇蛹的不同日龄间低温存活率也存在差异，这与前人的研究结果相同［23］。

寄主植物影响昆虫耐寒物质的积累，昆虫取食不同寄主植物后，其对低温的耐受能力存在差异，例如，烟叶饲喂的烟青虫Helicoverpa assulta 滞育蛹比辣椒饲喂的滞育蛹耐寒性更强［24］;枫树叶饲喂的森林天幕毛虫Malacosoma disstria幼虫体内所含甘油含量显著高于杨树叶为食的森林天幕毛虫幼虫［25］。本研究结果显示，瓜实蝇不同寄主种群老熟幼虫和蛹之间的耐寒性存在显著差异，节瓜种群的耐寒能力显著高于黄瓜和西葫芦种群。根据研究结果可推测，冬季前一茬种植节瓜的区域，瓜实蝇老熟幼虫和蛹越冬存活率可能相对较高，导致来年发生的虫口基数可能相对较大，应加强田间科学管理。

参考文献

［1］ BALE J S， MASTERS G J， HODKINSON I D， et al. Herbivory in global climate change research： direct effects of rising temperature on insect herbivores ［J］. Global Change Biology， 2002， 8（1）： 116.

［2］ STRONGGUNDERSON J M， LEE R E， LEE M R. Topical application of icenucleatingactive bacteria decreases insect cold tolerance ［J］. Applied and Environmental Microbiology， 1992， 58（9）： 27112716.

［3］ MOREY A C， VENETTE R C， SANTACRUZ E C， et al. Hostmediated shift in the cold tolerance of an invasive insect ［J］. Ecology and Evolution， 2016， 6（22）： 82678275.

［4］ BARAT M， VERNON P， TARAYRE M， et al. Overwintering strategy of two weevils infesting three gorse species： When cold hardiness meets plantinsect interactions ［J］. Journal of Insect Physiology， 2010， 56（2）： 170177.

［5］ LIU Zhongdong， GONG Yupei， WU Kongming， et al. Effects of larval host plants on overwintering preparedness and survival of the cotton bollworm， Helicoverpa armigera （Hübner） （Lepidoptera： Noctuidae） ［J］. Journal of Insect Physiology， 2007， 53（10）： 10161026.

［6］ QIN Huawei， MEN Xingyuan， YU Yi， et al. Effects of host plants on the cold hardiness of Athetis lepigone （Lepidoptera： Noctuidae） larvae ［J］. Acta Entomologica Sinica， 2017， 60（2）： 205210.

［7］ ZVEREVA E L. Effects of host plant quality on overwintering success of the leaf beetle Chrysomelal apponica （Coleoptera：&nbsp;Chrysomelidae） ［J］. European Journal of Entomology， 2002， 99（2）： 189195.

［8］ BEMANI M， IZADI H， MAHDIAN K， et al. Study on the physiology of diapause， cold hardiness and supercooling point of overwintering pupae of the pistachio fruit hull borer， Arimania comaroffi ［J］. Journal of Insect Physiology， 2012， 58（7）： 897902.

［9］ KOTL V， MIKLAS B， DOLEAL P， et al. Physiology of cold tolerance in the bark beetle， Pityogenes chalcographus and its overwintering in spruce stands ［J］. Journal of Insect Physiology， 2014（63）： 6270.

［10］SONG Yu， HUANG Weiwei， ZHOU Yu， et al. Physiological characteristics and cold tolerance of overwintering eggs in Gomphocerus sibiricus L. （Orthoptera： Acrididae） ［J/OL］. Archives of Insect Biochemistry and Physiology， 2021， 108（4）： e21846. DOI： 10.1002/arch.21846.

［11］钟景辉， 张飞萍， 江宝福， 等. 不同寄主松树对松突圆蚧耐寒性的影响［J］. 林业科学， 2009， 45（10）： 100107.

［12］FLETCHER B S. The biology of Dacine fruit flies ［J］. Annual Reviews of Entomology， 1987， 32（1）： 115144.

［13］DHILLON M K， SINGH R， NARESH J S， et al. The melon fruit fly， Bactrocera cucurbitae： a review of its biology and management ［J/OL］. Journal of Insect Science， 2005， 5： 40. DOI： 10.1093/jis/5.1.40.

［14］SAPKOTA R， DAHAL K， THAPA R. Damage assessment and management of cucurbit fruit flies in springsummer squash ［J］. Journal of Entomology and Nematology， 2010， 2（1）： 712.

［15］BEZZI M. India tephritids （fruitflies） in the collection of the India museum， Calcutta ［M］. Memoirs of&nbsp;the India Museum， 1913： 153175.

［16］EPPO Global Database. Zeugodacus cucurbitae （DACUCU） ［DB/OL］. ［20221122］. https：∥gd.eppo.int/taxon/DACUCU/distribution.

［17］崔洪莹， 戈峰. 不同作物田烟粉虱发生的时空动态［J］. 生态学報， 2012， 32（1）： 176182.

［18］金辉， 王世喜， 龙立新， 等. 蔬菜潜叶蝇的寄主种类及其发生动态规律初报［J］. 黑龙江农业科学， 2004（6）： 1820.

［19］王涛， 任艳玲， 王珂佳， 等. 兴义桔小实蝇发生动态及影响因子研究［J］. 南方农业学报， 2015， 46（5）： 806812.

［20］DITRICH T， JANDA V， VANEˇCˇKOV H， et al. Climatic variation of supercooling point in the linden bug Pyrrhocoris apterus （Heteroptera： Pyrrhocoridae） ［J/OL］. Insects， 2018， 9（4）： 144. DOI： 10.3390/insects9040144.

［21］LIU Zhongdong， GONG Yupei， HECKEL D， et al. Effects of larval host plants on overwintering physiological dynamics and survival of the cotton bollworm， Helicoverpa armigera （Hübner） （Lepidoptera： Noctuidae） ［J］. Journal of Insect Physiology， 2009， 55（1）： 19.

［22］黄娜娜， 代鹏， 符悦冠， 等. 瓜实蝇耐低温相关生理指标的测定［J］. 应用昆虫学报， 2015， 52（3）： 694701.

［23］LIU Huan， WANG Xiaoyan， CHEN Zihan，&nbsp;et al. Characterization of cold and heat tolerance of Bactrocera tau （Walker）［J/OL］. Insects， 2022， 13（4）： 329. DOI： 10.3390/insects13040329.

［24］高玉红， 张艳丽， 赵卫星. 两种寄主植物对烟夜蛾滞育蛹耐寒性影响［J］. 北方园艺， 2014（12）： 103106.

［25］TRUDEAU M， MAUFFETTE Y， ROCHEFORT S， et al. Impact of host tree on forest tent caterpillar performance and offspring overwintering mortality ［J］. Environmental Entomology， 2010， 39（2）： 498504.

（責任编辑：杨明丽）