全 文 ：Pb2+在甜菜夜蛾体内的积累及对种群的影响*
胡蒙蒙摇 蔡文宸摇 苏宏华摇 杨益众**
(扬州大学园艺与植物保护学院, 江苏扬州 225009)
摘摇 要摇 重金属的污染及其治理是目前倍受关注的生态学问题之一.甜菜夜蛾是我国长江流
域及以南地区蔬菜、棉花等作物上的主要害虫,近几年突发趋势明显.本文以甜菜夜蛾为靶标
对象,设计 5 个浓度(0. 3、1. 2、4. 8、19. 2、76. 8 mg · kg -1)重金属 Pb2+处理,探讨处理后甜菜
夜蛾各虫态体内 Pb2+的积累和排泄,并根据甜菜夜蛾各虫态的生长与存活情况,构建了该虫
连续 3 个世代的种群生命表.结果表明: 取食含有不同浓度 Pb2+的人工饲料后,各虫态甜菜夜
蛾体内 Pb2+的浓度在同一世代不同处理间存在显著差异,且呈显著的剂量鄄反应关系.各虫态
体内 Pb2+的浓度基本上随胁迫世代数的延长而增加.受 Pb2+胁迫后,各虫态体内 Pb2+的浓度
顺序为 5 龄幼虫>成虫>蛹;该虫可通过粪便、预蛹蜕和蛹壳排泄体内部分重金属,且粪便和预
蛹蜕中的 Pb2+浓度远大于蛹蜕中的浓度;根据 Pb2+不同浓度条件下甜菜夜蛾各虫态的存活
率、雌性比和产卵量,构建的种群生命表表明,低浓度 Pb2+胁迫可促进甜菜夜蛾的种群增长,
而高浓度胁迫使种群增长衰退;且随着重金属的持续胁迫,其种群衰退更明显.研究结果为长
期、客观评价重金属的危害性以及对重要农业害虫的种群影响提供了借鉴.
关键词摇 Pb2+ 摇 甜菜夜蛾摇 积累与排泄摇 种群增长
文章编号摇 1001-9332(2014)04-1145-06摇 中图分类号摇 S19摇 文献标识码摇 A
Accumulation of lead in Spodoptera exigua (H俟bner) and its impact on the population. HU
Meng鄄meng, CAI Wen鄄chen, SU Hong鄄hua, YANG Yi鄄zhong (School of Horticulture and Plant
Protection, Yangzhou University, Yangzhou 225009, Jiangsu, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014,
25(4): 1145-1150.
Abstract: The heavy metals pollution is one of the ecological problems which have been paid close
attention to Spodoptera exigua H俟bner, one of the key pests on vegetables and cotton in the Yangtze
River and its southern area in China, has broken out more frequently in recent years. In this study,
accumulation of Pb2+ in S. exigua and its excretion were detected when fed with artificial diets with
different Pb2+ concentrations (0. 3, 1. 2, 4. 8, 19. 2 and 76. 8 mg·kg-1, respectively). Life table
was constructed according to the survival and growth of different stages of S. exigua. The effect of
lead on three successive generations of beet armyworm was studied using the life table in the labora鄄
tory. It was found that the Pb2+ contents were significantly different when S. exigua was reared at
different Pb2+ concentrations in the same generation in a significant dose鄄dependent manner. The
concentration of Pb2+ increased with prolonging the stress time at the same time. The Pb2+ concen鄄
trations at the three developmental stages of beet armyworm followed the order of larvae > adult >
pupa. The beet armyworm could excrete heavy metals by means of faeces, prepupa exuviate and pu鄄
parium, and the concentrations of Pb2+ in faeces and prepupa exuviate were far higher than in pupa鄄
rium. According to the survival rates of different developmental stages, the female ratios and the egg
numbers, the laboratory population life table was constructed. It showed that low doses of Pb2+ pro鄄
moted the growth of the population, and high doses inhibited the growth, and the index of popula鄄
tion trend (I) declined more rapidly with the increase of stress time. The study could provide refer鄄
ences for long鄄term and objective assessment of heavy metal hazard and its effect on the populations
of important agricultural pests.
Key words: Pb2+; Spodoptera exigua; accumulation and excretion; population growth.
*国家重大转基因专项(2011ZX08012鄄004)资助.
**通讯作者. E鄄mail: yzyang@ yzu. edu. cn
2013鄄07鄄11 收稿,2014鄄01鄄15 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 4 月摇 第 25 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2014, 25(4): 1145-1150
摇 摇 铅(Pb)是目前环境中污染较为严重的一种重
金属元素.它一旦进入环境中就很难被生物体降解,
而当它进入生物体的数量和速度超过了生物体本身
的调节能力后,就会在生物体各部位逐渐积累,从而
影响生物体的正常生命活动[1-2] .
重金属在昆虫体内的累积是一个连续、动态的
过程,其积累水平受胁迫时间的长短、取食量的大
小、昆虫对重金属的累积与排泄能力以及重金属本
身的毒性机制等多种因素的影响[3] . 然而,目前的
相关研究结果大多来自直接从污染环境中采集试验
材料,对重金属的分析往往因为环境中重金属成分
的复杂性而出现偏差.而在实验室可控条件下,设计
的重金属胁迫时间又相对较短,重金属的积累特性
和累积毒性效应不能充分表现,结果难以全面评价
重金属元素对植食性昆虫的影响度.
甜菜夜蛾 (Spodoptera exigua H俟bner)是农业生
产上的重要害虫,在我国广大地区连年发生,已成为
长江流域地区蔬菜、棉花等作物上的重要害虫,尤其
是 7—9 月高温季节易暴发成灾[4] . 有研究发现,在
普通蔬菜种植区以及土壤重金属轻度污染区,蔬菜
中重金属的超标量一般不超过国家标准的 15
倍[5-8] .本研究以蔬菜中重金属污染评价标准《GB
2762—2005》 [9]中规定的对球茎类蔬菜中 Pb 的最
高限量(0. 3 mg·kg-1)作为人工饲料中 Pb2+的最低
浓度,以超标 4 倍为梯度,设置了包括对照在内的 6
个浓度梯度.通过测定甜菜夜蛾连续 3 个世代取食
含不同浓度 Pb2+的人工饲料后各虫态体内 Pb2+积累
量以及排泄量,以阐明重金属在甜菜夜蛾体内的流
转动态;同时根据重金属对该害虫各虫态生存率与
卵孵率的影响,组建了 Pb2+连续胁迫 3 个世代后的
甜菜夜蛾种群生命表,较为系统地探讨重金属对昆
虫多代的持续影响,为研究重金属的生态毒理学效
应提供基础资料.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试虫源及饲养条件
甜菜夜蛾虫源由中国农业科学院植物保护研究
所提供.所有试验均在恒温培养箱中进行.温度设定
为 27 益,相对湿度 70% ,光周期(L 颐 D)14 颐 10.
1郾 2摇 试验方法
称取 1000 g人工饲料(配方由中国农业科学院
植物保护研究所提供)置于保鲜盒中,用移液枪吸
取一定量的 Pb(NO3) 2溶液加入其中并迅速搅拌,
配置成 Pb2+浓度分别为 0. 3、1. 2、4. 8、19. 2 和 76. 8
mg·kg-15 个处理. 以加入同体积超纯水的饲料作
为对照(CK).将孵化后 12 h 内的幼虫接至保鲜盒
(19 cm伊13 cm伊6 cm)中,每盒 20 ~ 30 头.以配有不
同浓度 Pb2+的人工饲料分别饲养,每天更换饲料,直
至化蛹.羽化的成虫配对产卵,以第一代成虫所产的
卵作为下一代虫源,以此类推,连续饲养 3 代.
将脱第 4 次蜕后的幼虫移至干净养虫盒并添加
饲料,12 h后收集幼虫粪便,同时收集每个处理 5 龄
末幼虫 10 头.待幼虫化蛹后,收集每个处理中的预
蛹蜕以及蛹 15 头,待蛹羽化后收集蛹壳.
将收集的组织材料置于 120 益烘箱干燥 4 h 后
立即放入干燥器中冷却.称量 0. 1 g(预蛹蜕及蛹蜕
0. 05 g)干燥的样品放入 50 mL三角瓶中,加入6 mL
浓硝酸,置于电热板上消化.待棕色气体消失并开始
冒白烟后移开三角瓶,冷却后加入 1 mL 高氯酸继
续消化.再待棕色气体消失、得到透明溶液后取下三
角瓶,冷却后用定性滤纸过滤,超纯水定容至
10 mL.以浓硝酸和高氯酸为空白对照,每个处理 3
次重复[10] .
1郾 3摇 测定方法
标准曲线制作:取 HNO3 1 mL、Pb2+标准溶液
10 mL,超纯水稀释至 100 mL,配制成 10 mg·L-1
Pb2+标准溶液.用电感耦合等离子体质谱仪(ICP)测
定样品中的 Pb2+含量.
1郾 4摇 数据处理
各组织材料中 Pb2+的浓度按下式计算:
Pb2+浓度=(C1伊10) / M1
式中: C1为 ICP 测得的 Pb2+浓度(mg·L-1);M1为
所称取的样品质量(g).
所有数据经对数转换后用 SNK 法进行差异显
著性比较. 所用统计软件为 DPS v7. 05 版本,以
Word和 Excel为辅助工具.
1郾 5摇 Pb2+对甜菜夜蛾种群增长的影响试验
将甜菜夜蛾初孵幼虫用含不同浓度的 Pb2+饲料
饲养,先在保鲜盒(19 cm伊13 cm伊6 cm)内饲养至 2
龄后,移至 12 孔板内单头饲养,每个处理接 50 头幼
虫,3 次重复.及时更换饲料并详细记录幼虫的存活
情况、化蛹数和羽化的成虫数、性比.
待蛹羽化后,雌雄单独配对,放入一次性塑料杯
(上口径 7. 0 cm、下口径 5 cm、高 8. 5 cm)中,杯口
用纱布封住,杯壁和杯底都铺上蜡纸,杯底放入含有
5% ~10%蜂蜜水的脱脂棉;每个处理 10 对成虫;每
天更换蜂蜜水棉球和产卵纸,收集所产卵块.观察记
录成虫的存活情况,直至成虫全部死亡为止.待卵孵
6411 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
化后,统计孵化的幼虫数,并在解剖镜下统计未孵化
的卵数. 卵孵化率(% )= [孵化幼虫数 / (孵化幼虫
数+未孵化卵数)]伊100% .
以第 1 代幼虫化蛹后羽化成虫所产的卵作为第
2 代虫源,第 3 代依此类推.
1郾 6摇 生命表的组建
根据取食不同浓度重金属后甜菜夜蛾各发育阶
段的存活率及成虫繁殖力,参照李定旭等[11]的方
法,组建甜菜夜蛾试验种群生命表.
因饲养到第 3 代时,Pb2+最高浓度处理组(76. 8
mg·kg-1)的甜菜夜蛾幼虫死亡率超过了 60. 0% ,
能化蛹的极少,失去了统计意义,故第 3 代部分数据
缺失.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 Pb2+在甜菜夜蛾体内的积累与排泄
2郾 1郾 1 连续 3 代甜菜夜蛾 5 龄幼虫、蛹、成虫体内
Pb2+的含量摇 甜菜夜蛾取食含有不同 Pb2+剂量的饲
料后,不同世代、不同虫态中 Pb2+的浓度变化见表
1.各虫态体内 Pb2+的浓度在同一世代不同处理间存
在显著差异(5 龄幼虫 1 ~ 3 代:F = 1296. 36,df = 5,
17,P = 0. 0001;F = 698. 02,df = 5,17,P = 0. 0001;
F=542. 41,df = 5,17,P = 0. 0001;蛹 1 ~ 3 代:F =
608郾 68,df = 5,17,P = 0. 0001;F = 1189. 71,df = 5,
17,P=0. 0001;F = 397. 75,df = 4,14,P = 0. 0001;雌
成虫 1 ~ 3 代:F = 524. 23,df = 5,17,P = 0. 0001;F =
1526郾 85,df = 5,17,P = 0郾 0001;F = 925. 67,df = 4,
14,P= 0. 0001;雄成虫 1 ~ 3 代:F = 574. 68,df = 5,
17,P=0. 0001;F=586. 56,df = 5,17,P = 0. 0001;F =
553. 83,df = 4,14,P = 0. 0001),并呈现显著的剂量鄄
反应关系(表 2). 同虫态中的 Pb2+浓度基本上都随
胁迫世代数的增加而升高;各虫态中 Pb2+浓度的大
小顺序为 5 龄幼虫>成虫>蛹.各世代不同浓度处理
(除第 2 代 4. 8 mg·kg-1处理组外)雌雄成虫间的
Pb2+浓度无显著差异.
2郾 1郾 2 甜菜夜蛾连续 3 代 5 龄幼虫粪便、预蛹蜕、蛹
壳中的 Pb2+含量摇 由表 3 可以看出,5 龄幼虫粪便、
预蛹蜕以及蛹蜕中均含有一定量的 Pb2+ . 这说明甜
菜夜蛾可通过以上方式排泄虫体内的 Pb2+ .同时,粪
便、预蛹蜕以及蛹蜕中 Pb2+的含量均随处理浓度的
升高而升高,且随着世代数的增加而增加.各处理间
也存在显著的剂量鄄反应关系(表 4).
由表 3 还可以看出,粪便和预蛹蜕中的 Pb2+浓
度远远大于蛹壳,而5龄幼虫粪便中Pb2+的浓度又
表 1摇 甜菜夜蛾连续 3 代取食不同浓度 Pb2+后 5 龄幼虫、
蛹、成虫中的 Pb2+浓度
Table 1 摇 Concentrations of Pb2+ in the fifth instar larvae,
pupae and adults of three successive generations of Spodopt鄄
era exigua fed on different concentrations of Pb2+
(mg·kg-1, mean依SE)
虫态
Stage
饲料中 Pb2+
浓度
Concentrations
of Pb2+ in diet
(mg·kg-1)
第 1 代
The first
generation
第 2 代
The second
generation
第 3 代
The third
generation
5 龄幼虫 CK 0. 03依0. 004fA 0. 05依0. 02fA 0. 02依0. 01fA
The fifth 0. 3 2. 09依0. 21eA 1. 93依0. 37eA 3. 23依0. 75eA
instar larva 1. 2 6. 61依0. 53dA 6. 95依0. 50dA 8. 07依0. 57dA
4. 8 22. 34依1. 49cA 22. 70依1. 64cA 25. 01依1. 52cA
19. 2 49. 84依2. 08bA 51. 17依2. 25bA 56. 01依2. 40bA
76. 8 130. 70依3. 33aC 173. 55依8. 39aB 198. 70依4. 10aA
蛹 CK 0. 05依0. 02fA 0. 04依0. 01fA 0. 06依0. 01eA
Pupa 0. 3 1. 36依0. 14eA 1. 20依0. 11eA 1. 97依0. 27dA
1. 2 2. 00依0. 07dB 1. 93依0. 16dB 2. 91依0. 37cA
4. 8 8. 05依0. 98cA 9. 11依0. 78cA 11. 32依0. 75bA
19. 2 23. 63依1. 15bC 29. 16依1. 18bB 35. 04依1. 65aA
76. 8 65. 99依4. 14aA 74. 22依1. 76aA -
雌成虫 CK 0. 04依0. 03fA 0. 03依0. 01fA 0. 01依0. 003eA
Female 0. 3 1. 56依0. 22eB 1. 97依0. 12eB 2. 84依0. 27dA
adult 1. 2 4. 87依0. 59dB 5. 88依0. 21dAB 6. 83依0. 16cA
4. 8 13. 22依1. 35cB 16. 02依1. 18cAB 19. 27依1. 06bA
19. 2 29. 02依1. 73bB 35. 57依1. 86bA 40. 69依2. 16aA
76. 8 94. 95依3. 16aB 111. 79依4. 43aA -
雄成虫 CK 0. 05依0. 02fA 0. 09依0. 02fA 0. 03依0. 01eA
Male 0. 3 1. 35依0. 24eB 1. 17依0. 23eB 2. 63依0. 30dA
adult 1. 2 5. 08依0. 56dA 6. 00依0. 73dA 6. 95依0. 51cA
4. 8 16. 15依1. 19cA 18. 36依1. 26cA 19. 65依1. 30bA
19. 2 31. 92依2. 02bB 38. 61依1. 84bAB 45. 00依3. 16aA
76. 8 98. 04依4. 73aA 108. 03依4. 76aA -
同列不同小写字母表示同一世代不同浓度间差异显著(P<0. 05),同
行不同大写字母表示同种浓度不同世代间差异显著(P<0. 05) Dif鄄
ferent small letters in the same column indicated significant difference in
the Pb2+ content when S. exigua was reared under different Pb2+ concen鄄
trations in the same generation, and different capital letters in the same
row indicated significant difference in the Pb2+ content when S. exigua
was reared under the same Pb2+ concentration in different generations at
0. 05 level. 下同 The same below.
表 2摇 甜菜夜蛾各虫态中 Pb2+浓度( y)与饲料中 Pb2+浓度
(x)的线性回归方程
Table 2摇 Linear regression equations between the Pb2+ con鄄
tent in different stages of three successive generations of Spo鄄
doptera exigua (y) and the Pb2+concentrations of diet (x)
虫态
Stage
第 1 代
The first
generation
第 2 代
The second
generation
第 3 代
The third
generation
幼虫
Larva
y=1. 6499x+7. 1390
(R2=0. 9785)
y=2. 2119x+5. 0105
(R2=0. 9953)
y=2. 5300x+5. 3693
(R2=0. 9966)
蛹
Pupa
y=0. 8445x+2. 4474
(R2=0. 9883)
y=0. 9532x+3. 0236
(R2=0. 9796)
y=1. 7842x+1. 1623
(R2=0. 9951)
雌成虫
Female adult
y=1. 2028x+3. 4342
(R2=0. 9940)
y=1. 4147x+4. 4219
(R2=0. 9926)
y=2. 0047x+3. 7066
(R2=0. 9514)
雄成虫
Male adult
y=1. 2369x+4. 3444
(R2=0. 9885)
y=1. 3627x+5. 4758
(R2=0. 9830)
y=2. 2426x+3. 4352
(R2=0. 9664)
74114 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 胡蒙蒙等: Pb2+在甜菜夜蛾体内的积累及对种群的影响摇 摇 摇 摇 摇
表 3摇 甜菜夜蛾连续 3 代取食不同浓度 Pb2+后 5 龄幼虫粪
便、预蛹蜕、蛹壳中的 Pb2+浓度
Table 3 摇 Concentrations of Pb2+ in larval frass, prepupa
molt and puparium of three successive generations of Spo鄄
doptera exigua fed on different concentrations of Pb2+
(mg·kg-1, mean依SE)
排泄物
Excreta
饲料中 Pb2+
浓度
Concentrations
of Pb2+ in diet
(mg·kg-1)
第 1 代
The first
generation
第 2 代
The second
generation
第 3 代
The third
generation
幼虫粪便 CK 0. 18依0. 05eA 0. 21依0. 03eA 0. 23依0. 03fA
Larval 0. 3 0. 46依0. 03eA 0. 49依0. 04eA 0. 60依0. 06eA
frass 1. 2 1. 37依0. 29dA 1. 85依0. 26dA 2. 15依0. 16dA
4. 8 6. 86依0. 75cA 7. 91依0. 92cA 8. 83依0. 44cA
19. 2 20. 95依1. 32bA 22. 30依1. 90bA 25. 74依2. 48bA
76. 8 63. 45依1. 82aC 77. 04依3. 65aB 89. 18依4. 84aA
预蛹蜕 CK 0. 03依0. 01eA 0. 03依0. 01eA 0. 07依0. 02dA
Prepupa 0. 3 0. 10依0. 01eA 0. 11依0. 01eA 0. 16依0. 03dA
molt 1. 2 2. 55依0. 34dB 3. 72依0. 37dA 4. 56依0. 30cA
4. 8 8. 89依0. 42cA 8. 03依0. 56cA 10. 02依0. 54bA
19. 2 19. 05依1. 02bA 24. 79依1. 73bA 26. 41依5. 54aA
76. 8 42. 50依1. 77aA 45. 63依1. 56aA -
蛹蜕 CK 0. 10依0. 02dB 0. 08依0. 02eB 0. 19依0. 05dA
Puparium 0. 3 0. 17依0. 03dA 0. 22依0. 02eA 0. 29依0. 04dA
1. 2 0. 45依0. 05dB 0. 67依0. 06dA 0. 83依0. 08cA
4. 8 1. 56依0. 24cB 2. 16依0. 11cAB 2. 86依0. 27bA
19. 2 6. 39依0. 90bB 8. 61依0. 59bAB 11. 41依1. 23aA
76. 8 16. 83依2. 10aA 21. 41依2. 04aA -
远小于幼虫体内的 Pb2+浓度(表 1).
2郾 2摇 不同浓度 Pb2+胁迫后的甜菜夜蛾试验种群生
命表
根据不同 Pb2+浓度胁迫后甜菜夜蛾各虫态的存
活率、雌性比、产卵量与孵化率,组建了不同 Pb2+浓
度条件下的甜菜夜蛾试验种群生命表. 甜菜夜蛾的
种群趋势指数( I)表现为:低浓度Pb2+胁迫后促进
表 4摇 甜菜夜蛾连续 3 代幼虫粪便、蛹蜕中 Pb2+浓度( y)与
饲料中 Pb2+浓度(x)的线性回归方程
Table 4摇 Linear regression equations between the Pb2+ con鄄
centration in different excretions of three successive genera鄄
tions of Spodoptera exigua (y) and the Pb2+ concentrations
of diet (x)
排泄物
Excreta
第 1 代
The first
generation
第 2 代
The second
generation
第 3 代
The third
generation
幼虫粪便
Larval frass
y=0. 8180x+1. 5983
(R2=0. 9930)
y=0. 9926x+1. 3869
(R2=0. 9977)
y=1. 1496x+1. 5225
(R2=0. 9980)
预蛹蜕
Prepupa molt
y=0. 5341x+3. 0795
(R2=0. 9513)
y=0. 5762x+3. 8958
(R2=0. 9172)
y=1. 3319x+1. 4492
(R2=0. 9746)
蛹蜕
Puparium
y=0. 2174x+0. 5420
(R2=0. 9841)
y=0. 2761x+0. 8180
(R2=0. 9779)
y=0. 5868x+0. 1223
(R2=0. 9999)
种群的增长,高浓度胁迫后种群增长呈衰退趋势;且
随着重金属的持续胁迫,甜菜夜蛾的种群衰退更加
明显.如第 1 代,Pb2+浓度 0. 3 和 4. 8 mg·kg-1两个
处理的 I 值分别高出对照 9. 2%和 22. 6% ,其他处
理组和对照相比差异不明显;第 2 代,上述两个处理
组的 I值仍分别高出对照 16. 1%和 14. 9% ;至第 3
代,3 个较低浓度处理组(0郾 3、1郾 2 和 4郾 8 mg·kg-1)
的 I值还分别高出对照 25. 1% 、20. 9%和 6郾 9% .但
是较高的 Pb2+浓度明显抑制甜菜夜蛾的种群增长,
且呈现明显的世代累积效应. 以 Pb2+浓度 19郾 2
mg·kg-1为例:第 1 代的 I 值与对照相比差异不明
显,第 2 代仅为对照的 74. 3% ,到了第 3 代,其 I 值
只有对照的 39. 5% ;更高浓度(如 76. 8 mg·kg-1)
处理后,甜菜夜蛾的种群衰退更快,到了第 3 代已不
能完成整个生活史(表 5).
表 5摇 不同 Pb2+浓度胁迫下连续 3 代甜菜夜蛾试验种群生命表
Table 5摇 Population life table of three successive generations of Spodoptera exigua fed on different concentrations of Pb2+
发育阶段
Developmental
stage
饲料中的 Pb2+浓度
Concentrations of
Pb2+ in diet
(mg·kg-1)
初孵幼虫
Neonate
larva
预蛹
Prepupa
蛹
Pupa
成虫
Adult
雌虫
Female
预计下代卵量
Total eggs of next
generation estimated
种群趋势指数
Index of
population trend
(I)
第 1 代 CK 83. 18 82. 02 78. 74 70. 94 36. 31 22238. 33 222. 38
The first 0. 3 83. 18 81. 79 76. 53 66. 67 34. 37 24280. 35 242. 80
generation 1. 2 83. 18 81. 97 78. 41 70. 95 30. 67 20577. 17 205. 77
4. 8 83. 18 82. 72 82. 33 74. 54 41. 70 27255. 63 272. 56
19. 2 83. 18 81. 24 76. 80 66. 26 38. 21 22016. 76 220. 17
76. 8 83. 18 80. 80 76. 44 64. 77 39. 30 20301. 79 203. 02
第 2 代 CK 85. 85 79. 89 73. 37 60. 58 31. 07 18985. 85 189. 86
The second 0. 3 86. 20 85. 00 82. 09 69. 80 35. 58 22046. 42 220. 46
generation 1. 2 83. 56 80. 08 72. 56 54. 07 26. 13 16407. 44 164. 07
4. 8 85. 03 82. 67 77. 87 68. 25 38. 34 21823. 45 218. 23
19. 2 81. 41 74. 41 65. 95 51. 34 29. 80 14115. 78 141. 16
76. 8 73. 42 40. 39 16. 54 4. 66 2. 93 1040. 85 10. 41
第 3 代 CK 82. 52 76. 79 71. 72 59. 27 31. 35 17718. 55 177. 19
The third 0. 3 84. 76 82. 88 79. 25 69. 66 37. 69 22157. 34 221. 57
generation 1. 2 83. 95 82. 39 78. 57 67. 53 36. 07 21416. 08 214. 16
4. 8 83. 12 79. 32 75. 01 62. 63 36. 91 18942. 41 189. 42
19. 2 76. 70 66. 75 52. 54 29. 25 17. 16 7003. 62 70. 04
76. 8 45. 73 17. 31 - - - - -
初始卵数均为 100 Initial number of eggs was 100.
8411 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
3摇 讨摇 摇 论
大量研究表明,重金属可以通过食物链在昆虫
等生物体内蓄积[12-16] . 本研究发现,取食含有不同
浓度 Pb2+剂量的人工饲料后,甜菜夜蛾各虫态虫体
中的 Pb2+浓度在同一世代不同处理间存在显著差
异,并呈现显著的剂量鄄反应关系. 不同虫态虫体中
Pb2+的浓度基本上都随胁迫世代数的增加而增加.
这说明 Pb2+在昆虫体内的积累量与食物中重金属的
浓度及胁迫时间有关. 这与中华稻蝗(Oxya chinen鄄
sis)、秋白尺蛾(Epirrita autumnata)、叶蜂(Gilpinia
frutetorum)、Microdiprion pallipes、斜纹夜蛾(Spodopt鄄
era litura)、意大利蜜蜂(Apis mellifera)等昆虫对重
金属的积累效应一致[17-21] . 但是,也有报道菜蚜
(Aphis fabae)取食 Cu污染的寄主植物后,体内并没
有积累 Cu[22];Crawford等[23]研究发现,飞蝗(Locus鄄
ta migratoria)能通过排泄将体内的 Cu 保持在一定
水平.这说明昆虫种类不同,对不同金属离子的调控
能力也许不同.
对于全变态的昆虫来说,其内部器官的变化主
要在蛹期. 此时,幼虫的大部分组织器官解离、重
建[24-25] .部分重金属在此过程中可能脱离中肠上皮
进入肠腔,在成虫羽化后被排出体外. 本研究发现,
受 Pb2+胁迫后,甜菜夜蛾幼虫体内的重金属浓度都
高于蛹和成虫,另外在预蛹蜕和蛹壳中也检测到了
一定量的重金属.这表明,甜菜夜蛾在变态过程中能
排泄相当一部分重金属. Lindquist 和 Block[26]用同
位素示踪法研究 Cd 在黄粉虫(Tenebrio molitor) 生
长发育过程中的流转动态时也发现,在变态过程中
该虫体内的 Cd 含量大幅度减少. 受 Pb2+胁迫的甜
菜夜蛾种群各虫态中 Pb2+的浓度大小顺序为:5 龄
幼虫>成虫>蛹.取食含 Pb2+饲料的甜菜夜蛾预蛹蜕
中 Pb2+的浓度普遍大于蛹蜕中 Pb2+的浓度. 这说明
甜菜夜蛾各虫态对重金属的调控途径和能力存在
差异.
甜菜夜蛾还可通过粪便将幼虫体内过量的 Pb2+
排出体外,且粪便中的 Pb2+含量与食物中重金属的
浓度密切相关.虽然 5 龄幼虫粪便中的 Pb2+浓度只
有幼虫体内 Pb2+浓度的一半左右,但通过排泄,避免
了重金属对昆虫本身的伤害.当然,幼虫排出粪便中
的重金属是否会引起环境再污染需要进一步追踪.
低浓度的 Pb2+对连续 3 代甜菜夜蛾幼虫死亡
率、化蛹率和羽化率都无明显影响,但高浓度处理组
第 2 代和第 3 代甜菜夜蛾的死亡率、化蛹率和羽化
率均不同程度的下降. 这与受高浓度 Pb2+胁迫后的
斜纹夜蛾种群表现一致.到了第 3 代,Pb2+浓度 76. 8
mg·kg-1处理组的幼虫死亡率超过了 60. 0% .这表
明长时间的重金属胁迫会影甜菜夜蛾种群的发展,
短期胁迫可能会低估重金属的毒理学效应.当然,如
果胁迫第 4 代、第 5 代乃至更多代后,对甜菜夜蛾种
群的影响是不是更严重还需要进一步探究.
通过构建甜菜夜蛾试验种群生命表,发现低浓
度的 Pb2+胁迫能促进种群的增长,高浓度胁迫后种
群增长呈衰退趋势. 同时,随着重金属的持续胁迫,
甜菜夜蛾的种群衰退更快. 至于低浓度的 Pb2+胁迫
促进甜菜夜蛾种群增长的机理有待深入研究,而近
年来甜菜夜蛾种群的偶发是否与农田重金属的低度
污染范围越来越广有关也需要进一步分析.
参考文献
[1]摇 Meng Z鄄Q (孟紫强). Environmental Toxicology. Bei鄄
jing: China Environmental Science Press, 2000: 5 - 6
(in Chinese)
[2]摇 Wang H鄄B (王宏镔), Shu W鄄S (束文圣), Lan C鄄Y
(蓝崇钰). Ecology for heavy metal pollution: Recent
advances and future prospects. Acta Ecologica Sinica
(生态学报), 2005, 25(3): 596-605 (in Chinese)
[3]摇 Hu M鄄M (胡蒙蒙), Wang Q (王 摇 青), Yang Y鄄Z
(杨益众). Accumulation, distribution and excretion of
heavy metals in insects. Chinese Agricultural Science
Bulletin (中国农学通报), 2012, 28(18): 213-217
(in Chinese)
[4]摇 Su H鄄H (苏宏华), Song B (宋 摇 彬), Li L (李 摇
丽), et al. Resistance of Spodoptera exigua to insecti鄄
cides and mechanisms of resistance. Chinese Journal of
Applied Entomology (应用昆虫学报), 2012, 49(6):
1659-1663 (in Chinese)
[5]摇 Chen T鄄B (陈同斌), Song B (宋 摇 波), Zheng Y鄄M
(郑袁明), et al. A survey of lead concentrations in
vegetables and soils in Beijing and their health risks.
Scientia Agricultura Sinica (中国农业科学), 2006, 39
(8): 1589-1597 (in Chinese)
[6] 摇 Cai L鄄M (蔡立梅), Hang L鄄C (黄兰椿), Zhou Y鄄Z
(周永章), et al. Characteristic analysis of lead con鄄
centration in agricultural topsoil and vegetables of Dong鄄
guan, Guangdong Province. Environmental Science and
Technology (环境科学与技术), 2010, 33(2): 122-
125 (in Chinese)
[7]摇 Ma W鄄X (马往校), Sun X鄄T (孙新涛), Duan M (段
敏). Analysis and control of heavy metal contamination
in different vegetables in Xi爷an. Journal of Shanxi Agri鄄
cultural University (山西农业大学学报), 2010, 30
(5): 439-442 (in Chinese)
[8]摇 Wang B (王 摇 波), Liu X鄄Q (刘晓青), Feng C鄄W
(冯昌伟). Concentration and health risk of heavy met鄄
als in vegetables from the markets of Wuhu City. Chi鄄
94114 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 胡蒙蒙等: Pb2+在甜菜夜蛾体内的积累及对种群的影响摇 摇 摇 摇 摇
nese Agricultural Science Bulletin (中国农学通报),
2011, 27(31): 143-146 (in Chinese)
[9] 摇 Ministry of Health of the People爷 s Republic of China
(中华人民共和国卫生部). Maximum Levels of Con鄄
taminants in Foods (GB 2762—2005). Beijing: China
Standards Press, 2005 (in Chinese)
[10]摇 Sun H鄄X (孙虹霞), Xia Q (夏摇 嫱), Zhou Q (周摇
强), et al. Accumulation and excretion of nickel in
Spodoptera litura Fabricius larvae fed on diets with Ni2+ .
Acta Entomologica Sinica (昆虫学报), 2008, 51(6):
569-574 (in Chinese)
[11]摇 Li D鄄X (李定旭), Wang H鄄W (王红伟), Wang J鄄Y
(王佳阳), et al. Life tables of the laboratory popula鄄
tion of the peach fruit borer, Carposina sasakii Mat鄄
sumura, at different temperatures. Acta Entomologica
Sinica (昆虫学报), 2010, 53(7): 773-779 ( in Chi鄄
nese)
[12]摇 Green ID, Diaz A, Tibbett M. Factors affecting the con鄄
centration in seven鄄spotted ladybirds (Coccinella septem鄄
punctata L. ) of Cd and Zn transferred through the food
chain. Environmental Pollution, 2010, 158: 135-141
[13]摇 Heliovaara KL, Vaisanen R. Heavy鄄metal contents in
pupae of Bupalus piniarius (Lepidoptera: Geometridae)
and Panolis flammea (Lepidoptera:Noctuidae) near an
industrial source. Environmental Entomology, 1990,
19: 481-485
[14]摇 Pedersen SA, Kristiansen E, Andersen RA, et al. Cad鄄
mium is deposited in the gut content of larvae of the bee鄄
tle Tenehrio molitor and involves a Cd鄄binding protein of
the low cysteine type. Comparative Biochemistry and
Physiology C, 2008, 148: 217-222
[15]摇 Ding P (丁摇 平), Zhuang P (庄摇 萍), Li Z鄄A (李
志安), et al. Transfer characteristics of cadmium in
soil鄄vegetable鄄insect food chain. Chinese Journal of Ap鄄
plied Ecology (应用生态学报), 2012, 23 ( 11 ):
3116-3122 (in Chinese)
[16]摇 Feng L (冯 摇 琳), Zhang L鄄Z (章龙珍), Zhuang P
(庄摇 平), et al. Lead accumulation and elimination in
juvenile Acipenser sinensis tissues. Chinese Journal of
Applied Ecology (应用生态学报), 2010, 21 (2):
476-482 (in Chinese)
[17]摇 Sun G (孙摇 鸽), Wu H鄄H (吴海花), Xi Y鄄Y (席玉
英), et al. Accumulation and distribution of cadmium
in Oxya chinensis after feeding on wheat seedlings con鄄
taminated with Cd. Journal of Agro鄄Environment Science
(农业环境科学学报), 2009, 28(9): 1812-1817 (in
Chinese)
[18]摇 Bromenshenk JJ, Gudatis JL, Carlson SR, et al. Popu鄄
lation dynamic of honey bee nucleus colonies exposed to
industrial pollutants. Apidologie, 1991, 22: 359-370
[19]摇 Ruohomaki K, Kaitaniem P, Kozlov M, et al. Density
and performance of Epirrita autumnata ( Lepidoptera:
Geometridae) along three air pollution gradients in
northern Europe. Journal of Applied Ecology, 1996, 33:
773-785
[20]摇 Heli觟vaara K, V覿is覿nen R. Between鄄species difference
in heavy metal levels in four pine Diprionids along an air
pollutant gradient. Environmental Pollution, 1989, 62:
253-262
[21]摇 Sun H鄄X (孙虹霞), Shu Y鄄H (舒迎花), Tang W鄄C
(唐文成), et al. Ni2+ continuous stress lead to the ac鄄
cumulation in Spodoptera litura Fabricius and lower its
survival rate. Chinese Science Bulletin (科学通报),
2007, 52(12): 1413-1418 (in Chinese)
[22]摇 Crawford LA, Hodkinson ID, Lepp NW. The effects of
feeding by the black bean aphid Aphis fabae Scop. (Ho鄄
moptera: Aphididae) on copper and cadmium accumula鄄
tion in broad bean (Vicia faba L. ). Environmental Geo鄄
chemistry and Health, 1990, 12: 245-251
[23]摇 Crawford LA, Lepp NW, Hodkinson ID. Accumulation
and egestion of dietary copper and cadmium by the
grasshopper Locusta migratoria R&F (Orthoptera: Acri鄄
didae). Environmental Pollution, 1996, 92: 241-246
[24]摇 Zhang Z鄄T (张征田), Pang Z鄄L (庞振凌), Liang Z鄄A
(梁子安). Distribution of heavy metals in Pirata subpi鄄
raticus (Araneae: Lycosidae) and their effect on activi鄄
ties of antioxidant enzymes. Acta Entomologica Sinica
(昆虫学报), 2010, 53(6): 618-625 (in Chinese)
[25]摇 Shu Y鄄H (舒迎花), Du Y (杜摇 艳), Wang J鄄W (王
建武). Effects of lead stress on the growth and repro鄄
duction of Spodoptera litura Fabricius ( Lepidoptera:
Noctuidae). Chinese Journal of Applied Ecology (应用
生态学报), 2012, 23(6): 1562-1568 (in Chinese)
[26]摇 Lindquist L, Block M. Excretion of cadmium during
moulting and metamorphosis in Tenebrio molitor (Cole鄄
optera: Tenebrionidae). Comparative Biochemistry and
Physiology C, 1995, 111: 325-328
作者简介摇 胡蒙蒙,女,1987 生,硕士研究生.主要从事昆虫
生态学研究. E鄄mail: 303842668@ qq. com
责任编辑摇 肖摇 红
0511 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷