2014, Vol. 50
文章信息
- 展茂魁, 杨忠岐, 王小艺, 来燕学, 张毅丰
- Zhan Maokui, Yang Zhongqi, Wang Xiaoyi, Lai Yanxue, Zhang Yifeng
- 松褐天牛成虫松材线虫病的传播能力
- Capacity of Transmitting Bursaphelenchus xylophilus by the Vector Monochamus alternatus Adults
- 林业科学, 2014, 50(7): 74-81
- Scientia Silvae Sinicae, 2014, 50(7): 74-81.
- DOI: 10.11707/j.1001-7488.20140711
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文章历史
- 收稿日期：2014-03-27
- 修回日期：2014-05-24
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松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)是目前危害我国和东北亚松林最严重的森林有害生物，由该线虫引起的松材线虫病[又称松树萎蔫病(pine wilt desease)]是我国和东北亚松树大面积死亡的直接原因(Mamiya et al，1972a； Morimoto et al., 1972； Mamiya，1983； 赵博光等，2000； 洪英娣等，2002)。研究表明，松褐天牛(Monochamus alternatus)是传播松材线虫最主要的媒介昆虫(Mamiya et al., 1972b； Morimoto et al., 1972； Mamiya，1987； Kobayashi et al., 1984； Togashi，1985； Linit，1988； 徐福元，1994； Kishi，1995； 杨伟东，1995； Takasu et al., 2000； 柴希民等，2000； Yoh et al., 2002； Arakawa et al., 2002； 杨宝君等，2003； Togashi et al., 2006； 张建军等，2007； 刘曙雯等，2007)。其成虫阶段通过取食健康松树幼嫩枝梢皮部补充营养造成伤口(Togashi et al., 2003； 杨宝君等，2003； 宁眺等，2004; 2005)，身体上携带的松材线虫就通过这些伤口被接种到健康松树上(Mamiya，1983； Kobayashi et al., 1984)，也可通过其雌成虫产卵时啮咬出的产卵刻槽而将松材线虫接种到健康松树中 (Wingfield，1983； Kobayashi et al., 1984； Maehara et al., 1996； 来燕学等，2002)，但主要为前一种情况(Linit，1990)。随后松材线虫在健康松树中快速大量繁殖，导致松树迅速衰弱而死亡(杨宝君等，1995； 杨宝君，2002； 卢彩鸽等，2004)。我国南方普遍分布的马尾松(Pinus massoniana)是松材线虫主要的寄主树种(杨宝君等，1987； 朱克恭等，1995； 王玲萍，2004； 宋丽等，2005； 束庆龙等，2006)。马尾松林面积占我国南方松林总面积的43.71%(国家林业局2003—2008年第七次全国森林资源清查数据)，是我国南部最重要的造林绿化树种和天然林的主要树种，因此，松材线虫病对我国林业和生态环境建设造成了重大危害和威胁。
已有研究表明，松褐天牛成虫传播松材线虫的数量与其补充营养阶段在寄主树嫩梢部的取食面积呈正相关关系(赵锦年等，1989； 柴希民等，2001； 蒋平等，2002)，但其传播松材线虫病的能力，即1头松褐天牛能传播、感染多少株寄主树木未见报道，而这在预测松材线虫病发生面积、发生数量上具有十分重要的意义。
为此，本研究通过观察松褐天牛成虫的取食和产卵习性，测算其取食量并检测被取食部位和成虫自身所携带的松材线虫情况，以明确松褐天牛成虫传播松材线虫病的能力，为根据松褐天牛的发生数量来预测松材线虫病的发生面积，进而为防治松褐天牛控制松材线虫病提供依据(朱克恭等，1995； 宋玉双，1997； 杨宝君等，2003； 杨忠岐，2004； 来燕学等，2005)。
1 材料与方法 1.1 试虫来源松褐天牛成虫： 浙江省慈溪市龙山镇金岙村(121°34′56 E，30°02′73 N，海拔56.80 m)的松材线虫病疫木中自然羽化出的松褐天牛成虫(图 1)。
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图1 松褐天牛成虫 Fig.1 M. alternatus adults A.雄虫Male； B.雌虫Female. |
2012年5月和2013年4月，分别将4，8株含有松褐天牛的马尾松松材线虫病疫木放入4个10目铁丝网网罩内，置于室外，等待松褐天牛成虫自然羽化，每天观察、收集羽化出的天牛成虫，记录雌雄成虫羽化情况及当天的温湿度和降水量等。
1.2.2 室内饲养试验2012年6月起，利用直径20 cm、高50 cm的玻璃缸饲养，先将新鲜马尾松嫩枝和两端封蜡的新鲜松树木段(直径5 cm、长度40 cm)放入缸内，再将刚自然羽化的松褐天牛成虫配对接到松枝上，最后用3~4层纱布蒙上玻璃缸口，放在室内观察成虫补充营养取食和产卵情况(图 2)，共饲养30缸。每2天更换新鲜马尾松嫩枝一次； 用数显游标卡尺根据矩形区划法(张世渊等，1998； 刘曙雯等，2007)测定成虫所取食松树皮部痕迹的面积； 每周更换两端封蜡的新鲜松木段一次，直至松褐天牛自然死亡。室内温度为(27±2)℃，湿度35%~55%。
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图2 室内用玻璃缸饲养松褐天牛成虫 Fig.2 Rearing M. alternatus adults with young twigs in glass jars indoor |
2012年7月起，按上述方法将松褐天牛雌成虫与雄成虫单头饲养，各30头，每天测定天牛成虫补充营养所取食的松枝皮部面积，直至天牛自然死亡。
1.2.3 林间罩网试验2013年5月起，将刚羽化出的健康松褐天牛成虫配对放置到慈溪市龙山镇金岙村样地马尾松林中幼嫩枝条较多的健康幼树(5年生)上的网罩内(10目铁丝网)，每网罩内放1对天牛，并在网罩内放入长50 cm新鲜且两端封蜡的马尾松木段供其补充营养后产卵，共放置32网(图 3A)。每天观察其补充营养取食情况，直至松褐天牛自然死亡。每周将网罩及其中的松褐天牛转移至未被取食过的健康幼树上，同时更换新鲜木段一次，测定、统计被取食面积和产卵情况，并镜检被取食部位是否有松材线虫。
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图3 马尾松上松褐天牛成虫补充营养情况 Fig.3 The feeding adults on young twigs for supplementary nutrition by M. alternatus in the masson pine A. 试验网罩设置情况The setting of wire mesh covered on the twigs of host tree;B. 正在补充营养的松褐天牛雄成虫A male adult is feeding on fresh twig of the masson pine for supplementary nutrition. |
2013年8—10月，在松褐天牛发生的马尾松林样地，寻找松褐天牛在松树上补充营养取食所造成的刻痕，测量、记录刻痕的面积。共测量30株14~23年生马尾松(平均胸径12.4 cm，平均株高10.6 m)。
1.2.5 线虫分离检测贝氏漏斗分离法。取被松褐天牛成虫取食、产卵刻槽部位的马尾松木质部1 g，剪碎后放入带有3层纱布的贝氏漏斗中，用无菌水浸泡24 h，使其中的松材线虫充分游离出来，然后用凹玻片镜检其中的线虫数量，如果数量太大，再依定容等比例稀释测定(柴希民等，2000)。松褐天牛成虫携带松材线虫情况的检测方法同上。
1.3 统计分析所有数据统计均采用DPS(Version 7.05)软件(唐启义等，2007)。试验结果经方差分析后进行Duncan’s多重比较，检验各处理间的差异显著性。
2 结果与分析 2.1 松褐天牛成虫补充营养时取食的寄主部位和枝龄经林间罩网试验观察，松褐天牛成虫补充营养取食的部位为1年生嫩枝、2和3年生嫩枝的皮部。其中取食的1年生枝条的取食刻痕占总取食部位面积的86.89%，2年生枝条的取食刻痕占9.27%，3年生枝条的取食刻痕占3.84%。林间实地调查情况表明，松褐天牛成虫补充营养取食的部位为1年生嫩枝(图 3B)、2和3年生枝条的皮部。其中在1年生嫩枝上所取食刻痕占总取食部位面积的81.96%，2年生枝条的取食刻痕占11.48%，3年生枝条的取食刻痕占6.56%。
2.2 松褐天牛成虫携带松材线虫情况分离并检测刚羽化的松褐天牛成虫携带的松材线虫情况，结果见表 1。
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在室内温度为(27±2)℃、相对湿度为35%~55%的条件下，单头饲养松褐天牛雌成虫与雄成虫时，其寿命与补充营养取食量见表 2。
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在与2.3相同的室内温度、湿度条件下，成对天牛室内饲养时雌雄成虫的寿命与取食量见表 3。
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对松褐天牛成虫不同寿命条件下的取食量进行回归分析得方程： y=756.3e0.065x( r=0.912 1)，松褐天牛成虫补充营养的取食量随其寿命延续而增加(图 4)。
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图4 室内配对饲养松褐天牛成虫的取食面积与其寿命关系 Fig.4 The feeding area and lifespan of M. alternatus adults when rearing pairly indoor |
室内单头饲养松褐天牛成虫与成对饲养时的寿命差异极显著(单头饲养平均寿命为21.1天，成对饲养的寿命为32.2天； F=28.52，P=0.000 1)，松褐天牛雌雄成虫单头饲养时每头的平均取食量为3 580.84 mm2，成对饲养时每头的平均取食量为3 934.92 mm2，前者小于后者，但二者差异不显著(F=0.326 0，P=0.570 0)。这可能是单独饲养引起嗅觉隔离，阻断了种内个体之间的相互感知，进而影响了松褐天牛成虫的生命活动所致。
2.5 林间成对饲养时松褐天牛成虫的寿命与取食量在林间平均温度为31.22℃(9~38 ℃)、平均相对湿度69.67%(25%~95%)、日均降水量6.19 mm(0~112.50 mm)的自然条件下，松褐天牛成虫试验种群的平均寿命与取食量见表 4。对松褐天牛成虫不同寿命条件下的产卵量进行回归分析得方程： y=-0.239x2+10.65x-43.13(r=0.877 5)(图 5)，其中，每对松褐天牛成虫的平均产卵量为(66.97±3.56)(0~102)粒。
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图5 林间饲养时每对松褐天牛成虫的产卵量与取食面积之间的关系 Fig.5 The feeding area and fecundity of M. alternatus adults when rearing pairly in forest |
松褐天牛雌成虫在产卵时需先在寄主树干的树皮上啮咬出一个 “一”字形的产卵刻槽 (图 6A，B)，然后将产卵器伸入刻槽处的树皮下产卵。卵多位于刻槽上部(图 6C)。经检测，产卵刻槽部位也存在松材线虫，携带率为17.5%，说明松褐天牛通过产卵的途径也可传播松材线虫。
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图6 松褐天牛产卵刻槽和卵 Fig.6 The egg and notch groove of M.alternatus A，B.不同形状的产卵刻槽Grooves with different shape; 3.松褐天牛卵(红色箭头处)及其产卵器入孔(蓝色箭头处)Egg(red arrow) and invading hole(blue arrow)for ovipositor of M.alternatus. |
在宁波市龙山镇金岙村马尾松中龄林内随机调查了30株被松褐天牛成虫取食产卵致衰致死的马尾松树(平均胸径12.4 cm，平均株高10.6 m，平均树龄18年)，结果表明： 每株被致死的马尾松树上松褐天牛成虫补充营养取食松树皮部刻痕的平均总表面积为(2 202.03±331.39)mm2(692.69~9 585.39 mm2)。
3 结论与讨论1)松褐天牛雌雄成虫均可携带松材线虫，平均每头雌成虫携带线虫数量为(5 401.79±634.01)(0~14 063)条，每头雄成虫携带线虫数量为(4 776.79±513.44)(0~12 054)条，二者差异不显著(df=1，59，F=0.587 0，P=0.446 7)。本研究中松褐天牛成虫的松材线虫携带数量比Mamiya等(1972a)报道的平均携带量少71.73%，比程瑚瑞(1995)报道的江苏南京地区松褐天牛成虫携带松材线虫量少68.82%，但与柴希民等(2000)报道的浙江省富阳地区松褐天牛成虫平均携带量相比少28.45%。这可能是多年连续防治松材线虫病取得的成效，也可能是所在区域不同松材线虫发生数量不同的缘故。
2)林间自然条件下，松褐天牛成虫补充营养取食的部位为1年生嫩枝、2和3年生枝条的皮部。其中主要取食1年生嫩枝，与蒋平等(2002)研究结果一致。
3)观察发现，松褐天牛成虫补充营养时间涵盖整个成虫期，雌、雄成虫均需补充营养(图 7)。 成虫羽化当天就开始补充营养，最早交配时间为补充营养的第3天即羽化后的第3天，最早产卵时间为补充营养后的第8天即羽化后第8天。松褐天牛雌成虫的平均产卵量为 (66.97±3.56)(0~102)粒，与林世奎等(2001)报道的结果(60~100粒)相近。
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图7 正在补充营养的松褐天牛成虫 Fig.7 M. alternatus adults feeding in the net enclosure over masson pine tree A. 雄成虫Male adult；B. 雌成虫Female adult. |
4)调查发现，松褐天牛雌成虫通过产卵时啮咬刻槽也能传播松材线虫，其刻槽处松材线虫的检出率为17.50%。
5)对罩网试验中松褐天牛补充营养的取食量数据和林间马尾松树上被取食量数据换算可得，平均每头松褐天牛成虫可传播4.06株平均树龄为18年(14~23年)生的马尾松，最高可传播12.9株，最低传播1.0株。这表明，松褐天牛具有较强的松材线虫病传播能力，在松材线虫病疫区，通过调查松褐天牛的种群数量，可以预测松材线虫病发生和致死寄主树木的数量以及发生面积；同时也说明，防治松褐天牛是控制松材线虫病的关键环节。
本研究历时2年，上述试验结果与自然条件下松褐天牛成虫取食及产卵情况可能会存在一定的差异。本研究采用罩网法观察松褐天牛补充营养的取食量，由于限制了松褐天牛成虫自由活动的空间，观察的结果可能与自然情况下有一定的差异。另外，松褐天牛雌成虫通过啮咬产卵刻槽产卵时也可传播松材线虫，本研究对这方面的内容没有详细设计，还需今后进一步深入探究。
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