草地贪夜蛾(鳞翅目:夜蛾科)是世界范围内重要的迁飞性农业害虫,自2016年以来入侵非亚洲多个国家,目前对世界粮食安全构成严重威胁。当前,草地贪夜蛾的监测和预警策略主要集中在成虫种群密度,缺乏准确预测成虫繁殖动态的信息技术平台。于是在本研究中,为了识别成虫的发育状况,我们首先利用雌性卵巢图像提取和筛选出五个特征并结合支持向量机(SVM)分类器,以及利用雄性精巢图像获取精巢的圆形特征,对成虫发育时间进行判定。然后,利用实验室测试建立了产卵动态与成虫生殖器官发育时间之间关系的模型。结果表明,雌性卵巢发育等级判断的准确率达到91%,卵巢发育时间实际值与预测值的均方误差(MSE)为0.2431,日产卵量实际值与预测值的平均误差率为12.38%。精巢直径识别误差率3.25%,雄性精巢发育时间预测值和实际值的均方误差为0.7734。综合上述研究成果,开发了草地贪夜蛾生殖发育状态识别及繁殖预测微信小程序,现已开放给植保人员使用。本研究开发了一种自动化方法,可以精准预测草地贪夜蛾种群繁殖动态,有助于建设种群监测预和警系统,供专业专家和当地群众使用。
草地贪夜蛾于2018年入侵亚洲后,迅速扩散,成为影响玉米生产安全的重大害虫。农药的使用减缓了草地贪夜蛾的为害,但由于长期使用的局限性,可替代或辅助农药的生物防治技术目前依然是国内外关注的焦点。大灰食蚜蝇(双翅目:食蚜蝇科)是玉米等多种作物田内的优势天敌昆虫,可取食草地贪夜蛾幼虫。本研究在室内模拟田间环境,研究了大灰食蚜蝇Eupeodes corollae幼虫对草地贪夜蛾卵和不同龄期幼虫的捕食能力。结果表明,2龄、3龄大灰食蚜蝇幼虫对1龄和2龄草地贪夜蛾的幼虫具有捕食作用,理论日最大捕食量分别为43.48头和83.33头。当草地贪夜蛾幼虫发育至3龄后,显现出对低龄大灰食蚜蝇幼虫的捕食行为,5龄和6龄草地贪夜蛾幼虫对1龄、2龄、3龄大灰食蚜蝇的理论日最大捕食量分别为16.39-19.23头、6.02-19.61头和6.76-8.26头,捕食作用符合功能反应Ⅲ。表明草地贪夜蛾幼虫与大灰食蚜蝇存在捕食互作关系,其入侵后将影响大灰食蚜蝇等天敌昆虫的种群动态。综上,本试验为鳞翅目害虫与天敌昆虫的互作关系研究提供了新的思路,对综合评价草地贪夜蛾与天敌昆虫的物种关系和发展生物防治技术具有重要意义。
诱虫灯在现代农业的害虫预测预报和防治工作中得到广泛的应用。草地贪夜蛾于2018年底经云南迁飞入侵中国,严重威胁我国农作物的安全生产。为明确诱虫灯对草地贪夜蛾成虫的诱集效率,我们首先通过转录组测序确定其视蛋白基因的种类和数量。聚类分析表明,与其它夜蛾科昆虫类似,草地贪夜蛾表达4个视蛋白基因。但是草地贪夜蛾视蛋白基因的表达量显著低于棉铃虫中相对应的基因。趋光行为研究表明,棉铃虫和草地贪夜蛾成虫均具有显著正趋光性,其中草地贪夜蛾雌、雄成虫飞向光源的速度均显著高于棉铃虫,这可能是由于草地贪夜蛾飞行速度高于棉铃虫所致。然而,诱虫灯结果表明草地贪夜蛾的上灯率显著低于棉铃虫,这与视蛋白基因在两种昆虫中的表达水平一致。综上所述,本研究表明草地贪夜蛾成虫具有趋光性,诱虫灯可用于该虫的预测预报及防治工作,但诱集效率低于棉铃虫。
草地贪夜蛾已扩散蔓延成为非洲和亚洲的重大农业害虫,但在其美洲原生地已通过种植转基因抗虫作物实现了有效控制。我们利用室内盆栽试验和田间小区评价的方法,研究了草地贪夜蛾对转基因抗虫玉米(Bt玉米)、普通玉米以及其它多种寄主植物的产卵偏好性。室内盆栽试验结果表明,和小麦等其它作物相比,草地贪夜蛾偏好在玉米植株上产卵,且普通玉米和Bt玉米产卵量无显著差异;但当幼虫孵化取食为害后,成虫主要在Bt玉米植株上产卵。田间小区试验亦证实,草地贪夜蛾在Bt玉米和普通玉米上的产卵量相近,但显著高于小麦、高粱、谷子、花生和大豆,普通玉米的百株虫量和叶片危害等级或受害株率均显著高于其他寄主植物。此后,因Bt玉米杀死孵化的幼虫而保持极低的受害率,草地贪夜蛾主要集中在Bt玉米植株上产卵,而大幅度减少在受害较重的普通玉米上产卵。本研究表明玉米是草地贪夜蛾嗜好产卵和取食的寄主植物,Bt玉米具有诱杀草地贪夜蛾产卵而减轻其它作物受害的生态学功能。
草地贪夜蛾自2018年12月11日入侵云南后已在我国定殖并形成了周年繁殖区,春夏季将以周年繁殖区为起点向北迁飞。明确其周年发生区域,对指导我国草地贪夜蛾的监测预警及科学防控工作具有重要意义。对冬季草地贪夜蛾在我国热带和亚热带地区的种群动态研究表明,幼虫虫口密度与冬季温度显著正相关,热带地区草地贪夜蛾幼虫种群密度最高,其次为南亚热带地区,而中亚热带北部地区和北亚热带地区未见草地贪夜蛾幼虫发生。研究结果指出草地贪夜蛾在我国1月份等温线10℃以南的热带和南亚热带地区可周年繁殖,该区域包括海南省和台湾省,以及福建、广东、广西、贵州和云南五省的南部区域。该研究明确了草地贪夜蛾的在中国的周年繁殖区域,为该虫区域性监测预警及防控提供了重要依据。
草地贪夜蛾是原生于美洲大陆热带和亚热带地区的重要农业害虫,入侵我国后迅速扩散蔓延至二十多个省份,对农业生产造成了严重威胁。草地贪夜蛾的抗寒性反映了其对冬季温度的适应程度,直接决定地理分布区域。本研究对草地贪夜蛾的测定表明,不同发育阶段的过冷却点从低到高的顺序依次为:成虫(-15.05°C)<蛹(-13.25°C)<预蛹(-10.50°C)<幼虫(-9.03°C)。对卵和1-4龄幼虫低温生存时间的分析显示,卵在不同低温下的致死时间(lethal time,LT)显著短于幼虫,而大龄幼虫则显著长于低龄幼虫。在2°C、7°C和13°C下,4龄幼虫的LT99值分别为18.59 d、58.72 d和66.28 d,而卵的LT99值仅分别为5.33 d、9.28 d和12.97 d。研究结果为明确草地贪夜蛾在我国的越冬区域和发展区域性监测预警与控制技术提供了科学依据。
草地贪夜蛾已成为广泛发生的重大农业害虫,研究明确入侵种群对中国主要农作物的适应性是制定防控策略的基础。本研究构建了草地贪夜蛾取食油菜、大豆和向日葵的实验种群生命表,比较了3种寄主作物对其生长发育和种群增长的影响。结果表明:取食大豆草地贪夜蛾的幼虫存活率明显低于油菜和向日葵,且发育时间长(23.3 d);取食油菜的蛹体重为0.19 g,显著高于其他两种寄主(取食大豆的蛹重仅为0.15 g);取食大豆、油菜和向日葵的草地贪夜蛾平均世代周期(T)分别为42.21、39.10和40.44 d,种群内禀增长率(r)分别为0.0844、0.1041和0.1134,周限增长率(λ)分别为1.0881、1.1098和1.1202。总体而言,草地贪夜蛾取食向日葵的适合度高于大豆和油菜,但均能完成生活史并实现种群的快速增长。本研究表明大豆、向日葵和油菜是草地贪夜蛾的适宜寄主,生产上应加强3种作物田间草地贪夜蛾种群发生的监测与防治工作。
草地贪夜蛾于2018年12月入侵中国后,对玉米和高粱等农作物生产造成了影响。鉴于草地贪夜蛾的幼虫食性存在明显的品系分化,我们在室内评价了幼期食物(玉米、高粱、小麦、水稻和人工饲料)对入侵种群生长发育和成虫繁殖的影响。研究结果表明,幼虫期的食物对发育历期、化蛹率、蛹的存活率和羽化率以及成虫的繁殖均有显著的影响。取食高粱的幼虫发育期长达19.4天,而取食人工饲料的仅为14.1天。取食人工饲料的幼虫存活率高达99.6%,而取食水稻的仅有0.4%。取食人工饲料以及不同生育期作物叶片的化蛹率和蛹的存活率亦有很大的差异。取食人工饲料的蛹重0.26 g,而取食高粱的仅为0.14 g。取食2叶期玉米的成虫单雌产卵量最高,为699.7粒。取食4-5叶期玉米的卵孵化率为93.6%,显著高于取食人工饲料的36.6%。取食不同食物的草地贪夜蛾种群内禀增长率和周限增长率存在较大的差异,以幼嫩的玉米叶片最为适宜。研究结果对发展草地贪夜蛾入侵种群的室内饲养技术、田间预测预报模型和综合治理技术有重要价值。
草地贪夜蛾属鳞翅目夜蛾科,自2016年以来相继入侵非洲和亚洲多地,对世界粮食生产安全构成严重威胁。远距离迁飞和较强的生殖能力是其种群快速扩张的生物学基础,但目前对其飞行与生殖间的相互关系研究较少。本文利用飞行磨吊飞模拟草地贪夜蛾的飞行活动,研究了草地贪夜蛾飞行后对其生殖活动的影响。结果表明与对照组(未飞行)相比,1-3日龄草地贪夜蛾飞行10 h后产卵前期均显著缩短,产卵同步性显著增强,产卵量、产卵历期和交配率等生殖参数没有显著差异;2日龄草地贪夜蛾飞行时间超过2.5 h后,与对照相比产卵前期显著缩短,产卵同步性显著增强,产卵量、产卵历期、交配率等生殖参数没有显著差异。另外,通过解剖雌、雄蛾的生殖系统发现,1日龄草地贪夜蛾经历5 h吊飞处理后,卵巢和精巢的发育速度明显加快。这些结果表明合适的飞行活动显著促进草地贪夜蛾的生殖进程,这增加了我们对其迁飞生物学与区域暴发关系的相关认识,有助于阐明草地贪夜蛾的爆发机制以及预测其发生为害趋势。
鉴于植物花蜜或花粉等补充营养是影响鳞翅目昆虫成虫生殖系统发育和产卵量的重要因素,我们测定了取食不同补充营养(5%洋槐蜂蜜水、5‰玉米花粉水、5‰油菜花粉水、5‰向日葵花粉水、5‰松花粉水、5‰玫瑰花粉水、2.5%洋槐蜂蜜+2.5‰油菜花粉水、2.5%洋槐蜂蜜+2.5‰松花粉水和清水)草地贪夜蛾成虫的内生殖系统发育进度、繁殖和飞行能力。研究结果表明,补充蜂花粉和蜂蜜可显著促进草地贪夜蛾内生殖系统的发育进度,增加产卵量,延长成虫寿命和飞行时间。取食5%洋槐蜂蜜水草地贪夜蛾的产卵前期、产卵期和寿命最长,分别为10.8、6.8和19.2天;而补充2.5%洋槐蜂蜜+2.5‰松花粉草地贪夜蛾雌蛾的交配率最高,为79.7%,单雌产卵量达644.9粒,卵的孵化率为82.3%。取食蜂蜜可延缓草地贪夜蛾精巢的衰减,2.5%洋槐蜂蜜+2.5‰松花粉对草地贪夜蛾卵巢发育的促进作用最强。与取食花粉相比,蜂蜜可显著增强草地贪夜蛾的飞行能力,取食5%洋槐蜂蜜水草地贪夜蛾的飞行时间最长(9.5 h),飞行距离最远(29.9 km),飞行速度最大(3.1 km/h)。研究结果对解析环境植被分布对入侵草地贪夜蛾种群消长动态的调控机制,发展成虫取食诱捕和综合治理技术有重要价值。
草地贪夜蛾2018年底从缅甸侵入中国后,迅速迁飞扩散到中国的大部分地区和多个东亚国家。我们利用昆虫飞行磨室内测定了草地贪夜蛾在不同温度和湿度条件下的飞行参数,结果显示草地贪夜蛾在20℃-25℃和60%-90%相对湿度下具有最强的飞行能力。在此最佳飞行环境条件下,连续吊飞测试5个夜晚(每个夜晚10 h),草地贪夜蛾平均自主飞行距离、飞行时间和飞行速度分别为63.73 (48.42-94.12) km、24.12 (20.87-27.73) h 和2.73 (2.13-3.33) km h-1,表明草地贪夜蛾具有很大的飞行潜力并可进行不同夜晚的连续飞行。该研究结果为深入分析草地贪夜蛾的迁飞模式和迁飞轨迹提供了科学依据,有助于提高草地贪夜蛾迁飞活动的测报水平。
草地贪夜蛾于2018年12月中旬入侵中国西南地区后,已对国家农业生产构成了重大威胁。秦岭-淮河一线是中国南北气候过渡带,也是玉米和小麦的主产区。本研究基于2019年草地贪夜蛾在该地区的发生特点,利用日平均地面气温和925百帕的夜间风场数据,采用顺推轨迹分析方法模拟了秦岭-淮河地区虫源的发生和迁出路径。研究结果表明该地区羽化成虫的迁飞活动始于6月下旬,受复杂的地形地貌的影响,秦岭山区草地贪夜蛾在9月中旬之前以北迁为主,宁夏和内蒙古自治区是其主要迁入地;在地势平坦的淮河流域,草地贪夜蛾8月中旬之前主要随季风向北迁移,华北平原是主降区但可能波及到东北平原,8月中旬开始向南回迁至长江流域。本研究预测了秦岭-淮河地区草地贪夜蛾种群随季风的迁出路径,为区域性监测预警和综合防治提供了理论依据。
草地贪夜蛾是原生于美洲热带和亚热带地区的重要农业害虫,迁飞是其区域性成灾的重要原因。研究明确草地贪夜蛾种群迁飞动态和季节性转移危害规律,对发展预测预报和综合治理技术有重要意义。渤海海峡是中国华北地区昆虫迁入东北的必经之地,我们利用高空测报灯取样、稳定性同位素和轨迹分析等技术与方法,监测分析了草地贪夜蛾的跨海迁飞活动。研究表明草地贪夜蛾秋季时存在频繁的跨海迁飞活动,迁移种群均为“玉米型”,95.07%的迁飞个体来自于玉米等C4植物,轨迹分析显示该虫2019年已经迁入东北地区。本研究为研发华北和东北玉米主产区草地贪夜蛾的种群监测预警技术提供了理论依据。
草地贪夜蛾自美洲入侵后,已成为亚洲的重大迁飞性农业害虫。在海南省三沙市永兴岛设置的高空测报灯监测表明,草地贪夜蛾的迁飞活动始于2019年4月11日,4-9月是迁飞常发期。对捕获个体的分子鉴定和碳稳定同位素分析显示,迁飞个体主要为幼期取食C4植物的玉米型。轨迹分析表明草地贪夜蛾主要在越南等东南亚国家与中国东南部地区进行跨海迁飞活动,这种远距离迁移行为将促进草地贪夜蛾中国种群与东南亚种群的基因交流。研究结果对指导东亚和东南亚国家草地贪夜蛾的区域性监测预警与综合防治工作具有重要的科学价值和意义。
草地贪夜蛾是世界最重要的农业害虫之一,迁入非洲和亚洲后对许多国家的粮食安全构成了重大威胁。我们于2018年3月在位于中缅边界的云南省澜沧县设置了空射诱虫灯监测草地贪夜蛾的迁入种群。结果显示,草地贪夜蛾成虫2018年12月11日始迁入中国,12月中旬形成首次迁入高峰。对捕获成虫的DNA鉴定表明迁入个体皆为玉米品系。田间调查显示首次迁入种群主要定殖在云南普洱、德宏和宝山地区的玉米田。迁飞轨迹模拟分析指出,首次迁入种群主要来自缅甸的中部和东部地区(20-25°N,94-100°E)。本研究证实了草地贪夜蛾成虫首次迁入和幼虫首次定殖中国的过程,对指导外来入侵生物的监测预警工作有重要价值。
草地贪夜蛾于2018年12月入侵中国,2019和2020年分别在中国26和27个省(自治区、直辖市)发生112.5万公顷和127.8万公顷。玉米是受害最严重的作物,同时麦类等20余种其它农作物也受到危害。在研究明确草地贪夜蛾生物学习性、发生规律和危害特性的基础上,中国政府将草地贪夜蛾发生区域划分为西南华南周年繁殖区、江南江淮迁飞过渡区和黄淮海及北方重点防范区,实施分区治理策略;全国农技推广中心构建的全国草地贪夜蛾监测预警技术平台,可实时掌握县域水平的害虫发生信息;根据测报信息,基层政府组织植保队伍和农民采取化学防治、理化诱控和生物生态控制等措施及时开展防治工作。通过联防联控的组织模式,草地贪夜蛾的发生危害得到了有效控制,2019-2020年全国草地贪夜蛾发生区的总体产量损失低于5%,保障了玉米等作物的安全生产。本文也讨论了现阶段存在的问题及未来发展方向。