小象甲抗性鉴定方法及不同品种甘薯抗性研究

滑金锋，黄咏梅，李彦青，吴翠荣，李慧峰，陈天渊

(广西农业科学院玉米研究所，广西 南宁 530007)

小象甲抗性鉴定方法及不同品种甘薯抗性研究

滑金锋，黄咏梅，李彦青，吴翠荣，李慧峰，陈天渊*

(广西农业科学院玉米研究所，广西 南宁 530007)

【目的】探索甘薯品种对小象甲抗性的鉴定方法，并对不同甘薯品种进行抗性鉴定，为选育抗小象甲的甘薯品种提供理论依据。【方法】通过制定不同的抗性指标，在单因素变量的条件下，分别进行网室和实验室试验，对泉薯17、榕薯819、福薯604、广薯214和普薯32号5个不同甘薯品种小象甲危害情况进行调查与分析，检测不同甘薯品种对小象甲的抗性。【结果】明确了茎叶和薯块危害减退率相关抗性指标，制定了高感、感、抗、中抗、高抗5个抗性级别。甘薯品种的茎叶比薯块危害指数较轻，差异不显著。除泉薯17和广薯214外，其余品种之间危害指数差异显著。两年的危害减退率差异不大，普薯32号平均为21.17、泉薯17为38.78、广薯214为48.00、福薯604为70.91。【结论】以榕薯819为对照，普薯32表现为中抗，泉薯17和广薯214为感，福薯604为高感，该方法可对不同甘薯品种的小象甲抗性进行有效检测。

小象甲；甘薯品种；抗性鉴定；危害指数

【研究意义】甘薯小象甲(Cylasformicarium)属鞘翅目，蚁象虫科，又名甘薯象鼻虫、甘薯蚁象甲、甘薯象甲，俗称番薯臭虫，红头娘等，是世界性检疫害虫，在甘薯种植期和储存期都能形成危害，严重影响甘薯的产量和质量。一般因甘薯小象甲危害甘薯产量损失在10 %～20 %，严重时损失30 %～50 %，防治投入低的薯区小象甲危害率可达60 %～100 %[1]。我国甘薯小象甲主要分布在南方地区，近年来危害逐渐加重。甘薯小象甲世代重叠，繁殖快、天敌控制作用弱，使用化学农药防治效果并不理想，因此，选育抗小象甲危害的甘薯品种，对长期有效的减少小象甲对甘薯的危害具有重要意义。【前人研究进展】有关研究表明甘薯小象甲对不同基因型甘薯取食的转移性、选择适宜的产卵位点、幼虫的生长明显不同[2]。陈建新等发现不同基因型甘薯绿原酸、酚的含量与其对小象甲的抗性有一定的正相关，可以通过检查不同基因型甘薯中绿原酸、酚的含量来反映其小象甲抗性[3]。甘薯中的氮元素对甘薯小象甲有排拒性，且氮元素含量高可能会导致咖啡酸的含量增高，甘薯中的树脂糖苷和咖啡酸具有抗虫作用[4]。甘薯的储藏时间和生产地也对小象甲抗性有影响，但是基因型起着决定性作用[5]。陈福如等研究发现不同基因型甘薯的营养成分与其对甘薯小象甲的抗性具有一定的相关性，可通过测定甘薯的营养成分来检测其小象甲抗性[6]。Entomol等在对35个不同基因型的甘薯进行了研究，结果表明甘薯的干物率与其对小象甲的抗性具有正相关性[7]。Jackson等研究发现，在参与试验的55个不同基因型的甘薯品种中，43个相对对照种Beauregard危害指数较小[8]；Bassey通过对当地13个甘薯品系与尼日利亚东南部5个高产的甘薯品系研究，筛选出抗虫品系和高产品系进行杂交，来改进当地甘薯抗虫品系[9]。近年来也有学者对不同甘薯品种散发的气味与小象甲抗性的相关性进行了研究[10]。【本研究的切入点】目前有关在现有的甘薯品种中快速、准确地鉴定抗小象甲的甘薯品种，并通过分子生物学方法，找出抗小象甲的靶标基因的相关研究尚鲜见报道。【拟解决的关键问题】分别在网室和实验室单因素变量的条件下开展不同基因型甘薯品种对小象甲抗性鉴定方面的研究，探索鉴定不同基因型甘薯品种小象甲抗性的方法，以期为甘薯对小象甲抗性的鉴定奠定提供理论基础。

表1 参试甘薯品种的名称、类型、亲本组合及选育单位

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试甘薯品种共5个，各参试品种的特点及提供单位见表1。

生长期试验分别于2015和2016年在广西农业科学院玉米研究所明阳试验基地(东经108°02′，北纬22°27′，海拨90 m)网室内进行(表2)。试验网室地势平坦、排灌方便、地力均匀，土壤为中沙壤土，肥力中等。2行网室，行长5 m、垄宽1 m，网室面积10 m2，株距19～20 cm。栽培密度两年均为50 000株/hm2。采用一次性施肥，氯化钾150 kg/hm2、复合肥150 kg/hm2、磷肥75 kg/hm2。灌水、除草2～3次。

甘薯小象甲在广西农业科学院玉米研究所明阳基地甘薯试验田田间捕获，室内用薯块饲养，饲养温度(27±1)℃，湿度(70±5)%，光照：L/D=0/24。所用薯块为2015-2016年广西壮族自治区农业科学院玉米研究所明阳基地种植、收获的甘薯，经挑选后，放入(15±2)℃仓库内备用，薯块可存放6个月左右。每10 d将羽化的成虫转移到含有新鲜薯块的养虫盒内，旧的薯块继续培养，直到虫卵完全孵化。收集羽化(25±1)d成虫用于实验测定。养虫盒(36 cm×25 cm×10 cm)、80目网罩购置于南宁普兰特生物科技有限公司。

1.2 危害调查及测定

试验分别于2015和2016年在生长期(网室)和储藏期(实验室)进行危害程度调查，对小象甲危害程度进行危害分级判定，以危害级别测定危害指数。

表2 网室内基本情况

生长期危害指数测定：被小象甲危害过的嫩叶出现孔洞，进而叶片出现残缺。薯藤被小象甲蛀食后，薯藤变空、萎蔫变黄。薯茎叶部分危害级别的判定标准分6级：0级，无危害；1级，茎叶有轻微的危害；2级，茎叶有小部分的危害；3级，茎叶有部分的危害；4级，茎叶有较大部分的危害，但植株不萎蔫；5级，茎叶的危害面积较大与对照种相同。通过前期研究工作，已分别对榕薯819在网室和实验室接虫危害进行观察调查，确定榕薯819危害情况较重时的接虫量和危害时间，因此以榕薯819为对照。每个网室放置羽化(25±1)d的小象甲200对进行危害。每个小网室随机抽查3株，每株以茎叶的危害级别为随机调查薯叶10片和薯藤10条危害级别的平均值，用危害级别来计算危害指数。

公式I：茎叶危害指数=Σ(危害级别×茎叶数)/(最大危害级别×总茎叶数)。危害指数和甘薯品种的抗性具有明显的负相关性。为了让危害指数能够直观的换算成抗性，将危害指数转换为危害指数减退率，公式II：危害指数减退率( %)=(对照品种平均危害指数-检测品种平均危害指数)/对照品种平均危害指数×100。

储藏期危害指数测定：首先对收获的甘薯品种进行检查，挑选没有危害、大小适中的薯块，放置在养虫盒内，然后接种羽化5 d的小象甲成虫，在养虫盒口端覆上网罩。每个品种5个重复，接虫第10天去除成虫，危害后每个品种随机抽出3个养虫盒，调查各受检品种和对照品种薯皮和薯肉的危害情况，记录薯皮和薯肉的危害级别。薯皮受害症状为薯皮呈现均匀的孔洞、空洞较浅，没有穿透真皮；薯肉受害症状为薯肉内有蛹道，蛹道不规则，蛹道内有白色粉末状小象甲排泄物、有严重的薯臭味；薯块危害级别判定标准：0级为薯块无危害状；1级为薯块轻微受害；2级为薯块小部分危害；3级为薯块部分危害；4级为薯块严重受害；5 级为薯块危害同对照品种，整个薯块完全部危害。用危害级别计算薯块危害指数。公式III：薯块危害指数=Σ(危害级别×薯块数)/(最大危害级别×总薯块数)。

不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05)，下同 Different lowercase letters represented significant difference at 0.05 levels，the same as below.图1 2015-2016年不同甘薯品种的茎叶危害指数Fig.1 Damage index of stems and leaves different sweet potato varieties in 2015-2016

1.3 统计分析

试验数据采用GraphPsd和Data Processing System等软件进行统计和分析。

2 结果与分析

2.1 甘薯品种不同部位的危害情况

由2015-2016年不同甘薯茎叶小象甲危害指数(图1)可见，2015年参试品种茎叶危害最为严重的为榕薯819，危害指数达0.9041，显著高于普薯32号、广薯214、泉薯17和福薯604。普薯32号茎叶危害最轻，危害指数为0.2701，显著低于其他参试品种。泉薯17和广薯214茎叶危害指数有差异，但不显著；2016年参试品种茎叶危结果与2015年基本保持一致，其中泉薯17比2015年有所增加，其余品种均有所降低，但差异均未达显著水平，而福薯604的危害指数相比2015年显著降低。

由2015-2016年不同甘薯薯块小象甲危害指数(图2)可见，2015年参试品种薯块危害最为严重的为榕薯819，危害指数达0.8930，显著高于普薯32号、广薯214和泉薯17。普薯32号薯块危害最轻，危害指数为0.2893，显著低于其他参试品种。泉薯17和广薯214薯块危害指数有差异，但不显著；2016年参试品种薯块危结果验证了2015年的危害指数，泉薯17比2015年有所增加，其余品种均有所降低，但差异均不显著。

2.2 甘薯品种的危害情况

2015年不同甘薯品种小象甲危害情况调查结果(图3)显示，整体危害较严重，很少有无危害或较少危害的甘薯品种，除泉薯17和广薯214外，各参试甘薯品种间的危害指数差异比较明显，同一甘薯品种茎叶和薯块的危害情况有差别，但差异不显著。对照榕薯819危害最为严重，危害指数达0.8986，其次是福薯604，其中普薯32号整体危害最轻，危害指数为0.2797，显著低于其他参试品种。

图2 2015-2016年不同甘薯品种的薯块危害指数Fig.2 Damage index of storage roots different sweet potato varieties in 2015-2016

图3 2015年不同甘薯品种的危害指数Fig.3 Damage index of different sweet potato varieties in 2015

2016年不同甘薯品种小象甲危害调查结果(图4)与2015年结果整体一致，对照榕薯819危害最为严重，危害指数达0.9150，显著高于其他参试品种。普薯32号整体危害最轻，危害指数为0.2440，显著低于其他参试品种。

2.3 抗性级别的划分

2015-2016年不同甘薯品种小象甲危害指数的调查结果显示，对照榕薯819平均危害指数为0.9，危害最为严重，排斥或者抗拒小象甲的能力最弱，而普薯32号平均为0.2691，受危害最少，小象甲抗性最强。结合多年大田调查结果，对危害指数减退率( %)进行了小象甲抗性级别的划分(表3)：危害指数减退率小于30为高感，大于等于30小于50为感，大于等于50小于60为抗，大于等于60小于70为中抗，大于等于80小于等于100为高抗。

图4 2016年不同甘薯品种的危害指数Fig.4 Damage index of different sweet potato varieties in 2016

2.4 不同甘薯品种的抗性鉴定

结合2年的调查结果，把甘薯品种的平均危害指数转换为危害指数减退率的结果显示(表4)：普薯32号的危害指数减退率为70.91，泉薯17、广薯214和福薯604的危害指数减退率分别为38.78、48.00和22.17，转化为小象甲抗性级别为：普薯32号为中抗，泉薯17和广薯214为感，而福薯604为高感。

3 讨 论

植物、昆虫和天敌三者之间的关系中，植物的抗虫性主要表现为抗拒、忍耐、逃避3种形式，因此，选育抗虫的甘薯品种是减少小象甲危害较为经济可行的方法。有关研究表明二氯甲烷提取物可刺激小象甲雌虫产卵，Mao等在研究施用不同浓度的氮元素对小象甲的影响中发现，氮元素只影响小象甲的产卵，并不影响幼虫存活和蛹重，不同基因型甘薯对小象甲的抗性不同，不同抗性的甘薯品种中含有不同的树脂糖苷和咖啡酸[4]，有研究表明，随储藏时间的改变，甘薯的酶、细胞活性、挥发性化学气味等都会发生变化，导致不同基因型的抗性发生变化[5]；Jackson等研究发现Regal、Ruddy和Charleston Scarlet等品种对小象甲具有很高的抗性，并且可以将这些抗虫品种在甘薯育种中运用[8]。从前人调查小象甲危害的方法可以看出，主要存在以下两种方法，一种是开放式危害调查：在小象甲危害比较严重的地区种植不同基因型甘薯，在自然危害的前提下调查比较各甘薯品种的危害情况，另一种就是封闭式危害调查：在养虫盒内放置小象甲危害，然后调查比较危害的情况。开放式危害调查，易受外界条件影响，如小象甲喜旱怕湿，通常首先选择因地面干裂漏出地面的甘薯拐头进行危害，随后沿着拐头进入薯块内[13]，若试验田降雨量或者灌溉不均匀，均对调查结果产生干扰；研究表明小象甲可在自然状态下至少能飞行1.6 km[14]，同时，其可借助风力迁移而偏离最佳的取食和产卵位点，因此风力的大小和风向不同均可影响调查结果。本研究用网室将大田各甘薯品种小区隔开，在网室内放置数量一定、虫领一致的昆虫，在单因素变量的条件下，测定参试甘薯品种的危害情况可减少误差，增加试验的客观性。通过前期试验发现，采用封闭式危害调查方法时，薯块在较密闭的条件下容易腐烂，难以在整个试验期内保持其品质，对试验结果造成严重干扰，因此，在本试验中，在养虫盒上添加80目网罩代替盒盖，增加养虫盒内的空气通透性，减少薯块腐烂程度，可最大限度缩小调查测定的误差范围。

表3 抗性级别及分级判定标准

表4 不同甘薯品种的抗性级别

本研究结果表明，连续2年的网室和实验室试验结果都是危害指数和抗性级别成负相关，虽然也能用危害指数反映抗性级别，但不够直观，本研究把危害指数转换成危害指数减退率，可更直观的反应甘薯品种抗性级别。研究中发现生长期和储藏期时薯块相对茎叶危害较重，这可能和小象甲的危害特点有关，有待于进一步的研究。

4 结 论

采用网室和实验室单因素变量的方法，在以榕薯819为对照的情况下，可有效检测出普薯32号对小象甲具有明显的抗性，泉薯17和广薯214为感，福薯604为高感。

[1]Reddy G V P,Wu S, Mendi R C,et al.Efficacy of Pheromone Trapping of the Sweet potato Weevil (Coleoptera: Brentidae): Based on Dose, Septum Age, Attractive Radius, and Mass Trapping[J].Environmental Entomology, 2014,43(3): 767-773.

[2] Nottingham S F, Son K C, Wilson D D , et al.Feeding and oviposition preferences of sweet potato weevil,Cylasformicariuselegantulus (Summers), on storage roots of sweet potato cultivars with differing surface chemistries[J].Journal of Chemical Ecology,1989,15(3):895-903.

[3]陈建新,吴雅琴.甘薯块根内绿原酸、酚含量与抗象甲关系初探[J].北京农业大学学报,1994, 20(2):178.

[4]Mao L, Story R N, Hammond A M, et al. Effect of nitrogen on resistance of sweet potato to sweetpotato weevil (Coleoptera: Curculionidae) and on storage root chemistry[J]. Journal of Economic Entomology, 2001,94(5): 1285-1291.

[5]Mao L, Story R N, Hammond A M, et al. Effect of sweetpotato genotype, storage time and production site on feeding and oviposition behavior of the sweetpotato weevil,Cylasformicarius(Coleoptera: Apoinidae) [J]. Florida Entomologist,2001, 84(2):259-264.

[6]陈福如,杨秀娟,张联顺,等.甘薯品种营养成份与抗小象虫的相关性研究[J].华东昆虫学报,2003,12(2): 41-44.

[7]Jackson D M, Bohac J R. Improved dry-fleshed sweetpotato genotypes resistant to insect pests[J]. Journal of Economic Entomology,2006 ,99(5): 1877-1883.

[8]Jackson D M, Harrison Jr H F, Ryan-Bohac J R. Insect resistance in sweetpotato plant introduction accessions[J]. Journal of Economic Entomology, 2012,105(2): 651-658.

[9]Bassey E E. Field Evaluation of Yield and Resistances of Local and Improved Sweet Potato [Ipomoeabatatas(L.) Lam] Accessions toCylaspuncticollisandMeloidogyneincognitain Southeastern Nigeria[J]. Asian Journal of Agricultural Sciences, 2012,4(6): 390-394.

[10]周 珊.甘薯小象甲对甘薯不同品种的危害特性及不同性比对种群变化的影响[D]. 仲恺农业工程学院硕士论文,2016:1-10.

[11]黄立飞,黄实辉,房伯平,等.甘薯小象甲的防治研究进展[J].广东农业科学, 2011(S):77-79.

[12]郭小浩.甘薯窖藏技术及病害防治措施研究[J].安徽农业科学,2015,43(4):146-147.

[13]Chalfant R B, Jansson R K, Seal D R, et al. Ecology and management of sweet potato insects[J].Annual Review of Entomology, 1990,35(1): 157-180.

[14]Reddy G V P,Gadi N, Taianao A J. Efficient Sex Pheromone Trapping: Catching The Sweet potato Weevil, Cylas formicarius[J]. Journal of Chemical Ecology, 2012,38(7):846-853.

IdentificationMethodsandResistanceofDifferentSweetPotatoVarietiestoWeevil,Cylasformicarius

HUA Jin-feng， HUANG Yong-mei，LI Yan-qing， WU Cui-rong， LI Hui-feng，CHEN Tian-yuan*

(Maize Research Institute , Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Guangxi Nanning 530007,China)

【Objective】The aim of this study was to explore the identification methods and resistance of different sweet potato varieties to weevil for breeding of weevil-resistant sweet potato varieties provide theoretical basis.【Method】By setting different resistance indexes, under the condition of single factor variable, network room and laboratory tests were carried out respectively, investigated and analyzed the damage of weevils to five different sweet potato varieties(Rongshu819, Quanshu17, Guangshu214, Fushu604 and PushuNo.32) and tested the resistance of different sweet potato varieties.【Result】Stems and leaves damage loss rate and storage roots damage loss rate had been clearly about resistance indexes , five resistance levels (more sensitive, sensitive, resistance, medium resistance, greater resistance)were established. Damage indexes of vines and leaves were lighter than storage roots, the differences were not significant. Except Quanshu17 and Guangshu214, damage indexes were significantly different between varieties. The average damage loss rate were 21.17 (PushuNo.32), 38.78 (Quanshu17) , 48.00 (Guangshu214) and 70.91 (Fushu604) ,damage loss rate of each variety weren’t significant different between the two years.【Conulusion】By comparing with Rongshu819, Fushu604 was more sensitive, PushuNo.32 was medium resistance，Quanshu17 and Guangshu214 were sensitive. The method adopted in research which could effectively detect the resistance of different sweet potato varieties.

Weevil (Cylasformicarius); Sweet potato varieties; Resistance identification; Damage index

1001-4829(2017)5-1082-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.5.017

2016-12-23

广西农业科学院科技发展基金项目“广西甘薯品种小象甲抗性的鉴定”(2015JZ13)；广西自然科学基金项目“甘薯小象甲气味结合蛋白(OBPs)基因的鉴定”(2016JJB130253)；国家自然基金项目“甘薯小象甲性信息素结合蛋白功能研究”(31660627)

滑金锋(1984-)，男，河南商丘人，硕士，助理研究员，主要从事昆虫化学通讯研究，E-mail：heda321@163.com,*为通讯作者：陈天渊，E-mail：tianyuanchen@126.com。

S435.31

A

(责任编辑 汪羽宁)