CN110810349A - 一种测定昆虫光谱反应的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种测定昆虫光谱反应的方法及其应用，涉及农业昆虫学技术领域。本发明所述方法利用光源调控害虫的发生，研究不同波长的光对昆虫进行照射后，对昆虫生活趋性的影响，为昆虫的种群爆发、综合治理和昆虫种群进化的影响研究提供理论依据；本发明实施例中以茶小绿叶蝉为例进行了单色光刺激和三色光刺激，研究发现茶小绿叶蝉更趋向于短波紫光或白色光环境；在三色光刺激试验中，都以紫色光对其吸引力最大，其次为绿色、橙色和蓝色光。因此，当在采用光谱对茶小绿叶蝉的生物学习性进行研究中，可以采用紫色、蓝色、橙色、绿色光谱进行深入研究。
Description
技术领域
本发明属于农业昆虫学技术领域，具体涉及一种测定昆虫光谱反应的方法及其应用。
背景技术
昆虫是地球上最繁盛的类群，它对人类社会的生存和发展有重大的影响。昆虫可按它们对人类的生活、生产产生负面影响还是积极影响而简单分为害虫和益虫。对于害虫的防治通常有化学防治、农业防治、生物防治及物理防治等。其中物理防治中最普遍的是利用昆虫的趋光性，对害虫进行防治。
趋光性就是生物对光刺激的趋向性。昆虫的趋光性是指某些昆虫对光刺激产生定向运动的行为习性，夜行性昆虫的趋光性多数非常明显，如夜蛾、金龟子；一些日行性昆虫的趋色性明显，如蚜虫、粉虱、小绿叶蝉、飞虱、蓟马等。根据昆虫的对光的趋向性，可以采用灯光来诱杀或驱避害虫，达到害虫防治的目的。不同的昆虫由于对生活栖境的适应和进化，形成了对光趋性的特异性，所以，研究昆虫的趋光有利于进行害虫防治。目前用来研究昆虫趋光反应的装置通常制作成本比较高，而且难以实时观察昆虫的行为。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种测定昆虫光谱反应的方法及应用，可采用光谱对昆虫的生物学习性进行研究，并应用到昆虫防治中。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种测定昆虫光谱反应的方法，包括以下步骤：(1)将昆虫置于趋光行为反应装置中，给与单色光刺激，统计趋光/避光数；所述单色光包括紫光、宝蓝色光、冰蓝青色光、蓝光、绿光、黄光、琥珀色光、橙光、红光或植物红光；所述紫光的波长为370～375nm、380～385nm、385～390、390～395nm、395～400nm、400～405nm、410～415nm或420～425nm；所述宝蓝色光的波长为440～450nm；冰蓝青色光的波长为490～495nm；蓝光的波长为460～465nm；绿光的波长为520～525nm；黄光的波长为590～595nm；琥珀色光的波长为595～600nm；橙光的波长为600～605nm；红光的波长为620～625nm；植物红光的波长为660～665nm；
(2)给予所述昆虫三色光刺激，统计趋光率或避光率；所述三色光包括：将所述橙光、所述黄光、所述绿光、紫光和所述蓝光两两组合后，再与自然白和黑暗结合；所述紫光的波长为370～375nm；
所述趋光行为反应装置为透明Y型管，包括两个灯光口和一个放虫孔，在给予光照刺激时，将所述趋光行为反应装置置于遮光环境中。
优选的，步骤(1)所述昆虫包括茶小绿叶蝉、飞虱、粉虱或蓟马。
优选的，在步骤(1)所述给与单色光刺激前，将所述昆虫置于黑暗环境中暗适应1h。
优选的，所述给与单色光刺激时，每种单色光给与3次刺激，每次单色光刺激15min；每次给与单色光刺激后，暗处理30min。
优选的，所述给与单色光刺激时，还包括将所述单色光与自然白和黑暗结合，给与刺激，统计趋光率或避光率。
优选的，步骤(2)所述三色光包括：橙光-黄光-自然白、橙光-绿光-自然白、橙光-紫光-自然白、橙光-蓝光-自然白、黄光-绿光-自然白、黄光-紫光-自然白、黄光-蓝光-自然白、绿光-紫光-自然白、绿光-蓝光-自然白、紫光-蓝光-自然白、橙光-黄光-黑暗、橙光-绿光-黑暗、橙光-紫光-黑暗、橙光-蓝光-黑暗、黄光-绿光-黑暗、黄光-紫光-黑暗、黄光-蓝光-黑暗、绿光-紫光-黑暗、绿光-蓝光-黑暗和紫光-蓝光-黑暗。
优选的，步骤(2)所述三色光刺激为给与昆虫所述橙光、所述黄光、所述绿光、紫光和所述蓝光两两组合后的光照刺激后，黑暗处理1h后，置于自然白或黑暗条件。
优选的，所述趋光行为反应装置中，每个所述灯光口还包括一个筒状光源固定装置和昆虫保护装置。
优选的，所述昆虫保护装置为在所述透明Y型管的管壁口设置一层透明薄膜，防止昆虫接触光源。
本发明还提供了利用所述方法得到的昆虫趋光光谱在昆虫防治中的应用，所述昆虫趋光光谱包括紫色、蓝色、橙色和绿色。
本发明提供了一种测定昆虫光谱反应的方法，利用光源调控害虫的发生，研究不同波长的光对昆虫进行照射后，对昆虫生活趋性的影响，为昆虫的种群爆发、综合治理昆虫种群进化的影响研究提供理论依据；
本发明实施例中以茶小绿叶蝉为例进行了研究，370～465nm对茶小绿叶蝉的吸引能力基本一致，趋光率为84～98％，以385～390nm紫光(98％)和400～405nm紫光(98％)对茶小绿叶蝉的吸引力最强。随着波长的增加，茶小绿叶蝉的趋光性逐渐降低，660～665nm植物红的趋光率为43％，居所有处理的最低值，此外，620～625nm红光、600～605nm橙光、595～600nm琥珀色和590～595nm黄光对其吸引率也较低；茶小绿叶蝉对短波长的紫色光有较强的趋向性，同时对白色光的趋向率高于黑暗处理。茶小绿叶蝉为日出性昆虫，虽有畏光习性，但是更趋向于短波紫光或白色光环境；
在三色光刺激试验中，在与自然白的组合处理中，茶小绿叶蝉对光的趋向性为：紫光370～375nm>绿光520～525nm>橙光600～605nm>蓝光460～465nm>黄光590～595nm；在与黑暗结合处理时，茶小绿叶蝉对光的趋向性为：紫光370～375nm(76.25％)>绿光520～525nm(66.25％)>橙光600～605nm(52.5％)>蓝光460～465nm(40.0％)；黑暗处理组合与自然白处理的趋光率存在差异，但都以紫色光对其吸引力最大。综上可知，当在采用光谱对茶小绿叶蝉的生物学习性进行研究中，可以采用紫色、蓝色、橙色、绿色光谱进行深入研究。
附图说明
图1为趋光行为反应装置结构模式图；
图2为筒状光源固定装置的结构模式图；
图3为茶小绿叶蝉的趋光反应率曲线；
图4为茶小绿叶蝉的避自然白光反应率曲线；
图5为茶小绿叶蝉的避光反应率曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种测定昆虫光谱反应的方法，包括以下步骤：(1)将昆虫置于趋光行为反应装置中，给与单色光刺激，统计趋光率或避光率；所述单色光包括紫光、宝蓝色光、冰蓝青色光、蓝光、绿光、黄光、琥珀色光、橙光、红光或植物红光；所述紫光的波长为370～375nm、380～385nm、385～390、390～395nm、395～400nm、400～405nm、410～415nm或420～425nm；所述宝蓝色光的波长为440～450nm；冰蓝青色光的波长为490～495nm；蓝光的波长为460～465nm；绿光的波长为520～525nm；黄光的波长为590～595nm；琥珀色光的波长为595～600nm；橙光的波长为600～605nm；红光的波长为620～625nm；植物红光的波长为660～665nm；
(2)给予所述昆虫三色光刺激，统计趋光率或避光率；所述三色光包括：将所述橙光、所述黄光、所述绿光、紫光和所述蓝光两两组合后，再与自然白和黑暗结合；所述紫光的波长为370～375nm；
所述趋光行为反应装置为透明Y型管，包括两个灯光口和一个放虫孔，在给予光照刺激时，将所述趋光行为反应装置置于遮光环境中。
本发明所述方法中，应用的趋光行为反应装置结构如图1所示，两个灯光口和一个放虫孔相互连通。本发明对所述灯光口和放虫孔的具体位置并没有特殊限定。本发明所述趋光行为反应装置中，每个所述灯光口优选还包括一个筒状光源固定装置(图2)和昆虫保护装置，所述昆虫保护装置优选为在所述透明Y型管的管壁口设置一层透明薄膜，防止昆虫接触光源。在本发明中，由于光源直接放入管臂中会使臂内温度升高，并产生水蒸气，需要用硬纸做成筒状在底部封口，封口的纸板上钻一个洞用于固定灯珠，套纸筒前，先将管臂口蒙上一层透明的的薄膜，封住管口再套上纸筒，以防治茶小绿叶蝉飞向光源，因温度过高而烧死。本发明所述趋光行为反应装置在使用时，置于避光环境中，优选的用遮光布进行遮光，将遮光布(可以创造全黑暗环境即可)裁成三角形，用于遮蔽Y型管中间的三角区域。同时，将遮光布做成筒状，套在Y管的三个臂上以达到遮光的目的，可使试验结束时能快速的拉下遮光筒，便于观察。
本发明将昆虫置于所述趋光行为反应装置中，给与单色光刺激，统计趋光/避光数；所述单色光包括紫光、宝蓝色光、冰蓝青色光、蓝光、绿光、黄光、琥珀色光、橙光、红光和植物红光；所述紫光的波长为370～375nm、380～385nm、385～390、390～395nm、395～400nm、400～405nm、410～415nm和420～425nm；所述宝蓝色光的波长为440～450nm；冰蓝青色光的波长为490～495nm；蓝光的波长为460～465nm；绿光的波长为520～525nm；黄光的波长为590～595nm；琥珀色光的波长为595～600nm；橙光的波长为600～605nm；红光的波长为620～625nm；植物红光的波长为660～665nm。本发明所述昆虫优选包括茶小绿叶蝉、飞虱、粉虱或蓟马，在本发明实施例中以茶小绿叶蝉为例进行说明，但是不能单纯将其作为本发明的保护范围。本发明在进行所述单色光刺激前，优选将所述昆虫置于暗室内暗适应1h，给与刺激时每种单色光照射时间优选为15min，统计其趋光/避光数，然后暗处理30min，继续采用光源照射。在本发明中，为减少试验误差，每种光源采用多组试虫，试虫不重复利用。
本发明将所述昆虫置于所述趋光行为反应装置中后，堵上管口用遮光布包裹，在管内黑暗1小时，拔掉里面的棉塞，通上光源，套上遮光筒，避免外界光线影响；单色光时只通一种光源，另一管套上遮光筒堵住管口即可。
本发明在给与单色光刺激时，优选还包括将所述单色光与自然白和黑暗结合，给与刺激，统计趋光/避光数。本发明所述趋光率＝趋光反应室虫数/总虫数×100％；所述避光率＝避光反应室虫数/总虫数×100％。
本发明给予所述昆虫三色光刺激，统计趋光率或避光率；所述三色光包括：将所述橙光、所述黄光、所述绿光、紫光和所述蓝光两两组合后，再与自然白和黑暗结合；所述紫光的波长为370～375nm。本发明所述三色光优选包括：橙光-黄光-自然白、橙光-绿光-自然白、橙光-紫光-自然白、橙光-蓝光-自然白、黄光-绿光-自然白、黄光-紫光-自然白、黄光-蓝光-自然白、绿光-紫光-自然白、绿光-蓝光-自然白、紫光-蓝光-自然白、橙光-黄光-黑暗、橙光-绿光-黑暗、橙光-紫光-黑暗、橙光-蓝光-黑暗、黄光-绿光-黑暗、黄光-紫光-黑暗、黄光-蓝光-黑暗、绿光-紫光-黑暗、绿光-蓝光-黑暗和紫光-蓝光-黑暗。本发明所述三色光刺激优选为给与昆虫所述橙光、所述黄光、所述绿光、紫光和所述蓝光两两组合后的光照刺激后，黑暗处理1h后，置于自然白或黑暗条件。本发明所述自然白和黑暗优选的分别指将昆虫置于趋光行为反应装置中，1h黑暗处理后置于自然白或黑暗环境下处理。
本发明所述三色光刺激优选为：采用改进后的“Y”管在三种光谱共同刺激的条件下，茶小绿叶蝉趋向性主要是紫光、绿光、蓝光、橙光。三种光源的组合旨在通过比较寻找优势光源。
本发明还提供了利用所述方法得到的昆虫趋光光谱在昆虫生产防治中的应用，当利用光谱对昆虫进行引诱或干扰时，可以采用筛选出来的优势光源。所述昆虫趋光光谱包括紫色、蓝色、橙色和绿色。
下面结合实施例对本发明提供的测定昆虫光谱反应的方法及其应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
单色光处理：分别选取茶小绿叶蝉成虫置于趋光行为反应装置的栖息活动室内，在每次单色光刺激前，先将茶小绿叶蝉成虫20头置于暗室内暗适应1h，处理时每种单色光照射时间为15min，统计其趋光/避光数，然后暗处理30min，继续采用光源照射，如此重复3次。每个光源重复3次(每次重复20头，每个单色光源共需60头成虫)。
试验处理时，把Y管的三个口分为两个灯光孔和一个放虫孔，放入虫后，堵上管口用遮光布包裹，在管内黑暗1小时，拔掉里面的棉塞，通上光源，套上遮光筒，避免外界光线影响。单色光时只通一种光源，另一管套上遮光筒堵住管口即可。
给与单色光刺激：紫光370～375nm；紫光380～385nm；紫光385～390nm；紫光390～395nm；紫光395～400nm；紫光400～405nm；紫光410～415nm；紫光420～425nm；宝蓝色440～450nm；冰蓝青色490～495nm；蓝光460～465nm；绿光520～525nm；黄光590～595nm；琥珀色595～600nm；橙光600～605nm；红光620～625nm；植物红660～665nm。17种光源分别与自然白、黑暗结合，观察记录其趋光率。
茶小绿叶蝉对17种单色光的趋性表现如图3所示，处理(370～375nm)紫光、(380～385nm)紫光、(385～390nm)紫光、(390～395nm)紫光、(395～400nm)紫光、(400～405nm)紫光、(410～415nm)紫光、(420～425nm)紫光、(440～450nm)宝蓝和(460～465nm)蓝光光谱对其趋性均处于同一水平，即370～465nm对茶小绿叶蝉的吸引能力基本一致，趋光率为84～98％，以(385～390nm)紫光(98％)和(400～405nm)紫光(98％)对茶小绿叶蝉的吸引力最强。随着波长的增加，茶小绿叶蝉的趋光性逐渐降低，(660～665nm)植物红的趋光率为43％，居所有处理的最低值，此外，(620～625nm)红光、(600～605nm)橙光、(595～600nm)琥珀色和(590～595nm)黄光对其吸引率也较低。
单色光处理时，茶小绿叶蝉对白色光的趋向如图4所示，(620～625nm)红光和(660～665nm)植物红照射下茶小绿叶蝉成虫趋向白色光的数量最多，其次为(520～525nm)绿光、(590～595nm)黄光、(595～600nm)琥珀和(600～605nm)橙光，其趋白光趋势与趋单色光趋势呈负相关。
单色光处理时，茶小绿叶蝉的避光反应趋向如图5所示，(460～465nm)蓝光处理时，茶小绿叶蝉有趋向黑暗飞行的习性(10％)，其次是(595～600nm)琥珀色处理时也有较高的避光反应率(5％)。(410～415nm)紫光、(440～450nm)宝蓝、(490～495nm)冰蓝青色光和(600～605nm)橙光处理时，茶小绿叶蝉均无避光反应行为。
通过单色光处理可知，茶小绿叶蝉对短波长的紫色光有较强的趋向性，同时对白色光的趋向率高于黑暗处理。茶小绿叶蝉为日出性昆虫，虽有畏光习性，但是更趋向于短波紫光或白色光环境。
三色光处理：橙光600～605nm、黄光590～595nm、绿光520～525nm、紫光370～375nm、蓝光460～465nm，5种光两两组合，并分别与自然白和黑暗条件结合(橙光-黄光-自然白；橙光-绿光-自然白；橙光-紫光-自然白；橙光-蓝光-自然白；黄光-绿光-自然白；黄光-紫光-自然白；黄光-蓝光-自然白；绿光-紫光-自然白；绿光-蓝光-自然白；紫光-蓝光-自然白；橙光-黄光-黑暗；橙光-绿光-黑暗；橙光-紫光-黑暗；橙光-蓝光-黑暗；黄光-绿光-黑暗；黄光-紫光-黑暗；黄光-蓝光-黑暗；绿光-紫光-黑暗；绿光-蓝光-黑暗；紫光-蓝光-黑暗)，共20个处理。自然白和黑暗分别指将茶小绿叶蝉置于反应处理室，1h黑暗处理后置于自然白或黑暗环境下处理测定，结果如表1所示。
表1三色光趋光反应
由表1可以看出，在三种不同光源组合处理的条件下，茶小绿叶蝉的趋向性发生变化较明显。在与自然白的组合中，橙-黄-白3种光源处理时，三者之间差异显著，主要表现为茶小绿叶蝉更倾向于自然白；橙-绿-白、橙-蓝-白和橙-紫-白组合中，茶小绿叶蝉明显倾向于绿光、蓝光和紫光，且差异显著。说明在与橙光的组合中，茶小绿叶蝉的趋向性由大到小表现为紫光>绿光>蓝光>自然白。黄光与4者的组合中，趋向性由大到小表现为紫光>蓝光>绿光，且茶小绿叶蝉对紫光的趋向性较为显著，达80％。在与绿光结合的组合中，紫光(72.5％)的趋向率大于蓝光(58.75％)。在蓝紫组合中，以紫光灯趋光率高于蓝光。因此，在于自然白的组合处理中，紫光370～375nm>绿光520～525nm>橙光600～605nm>蓝光460～465nm>黄光590～595nm。
在与黑暗结合处理时，橙、绿、蓝、紫、黑相互组合中，紫光370～375nm(76.25％)>绿光520～525nm(66.25％)>橙光600～605nm(52.5％)>蓝光460～465nm(40.0％)；黄、绿、蓝光组合中也均以紫光的趋向率最高。所有组合的趋光率由大到小表现为紫光370～375nm>橙光600～605nm>绿光520～525nm>蓝光460～465nm>黄光590～595nm。黑暗处理组合与自然白处理的趋光率存在差异，但都以紫色光对其吸引力最大。
在不同的组合处理中，茶小绿叶蝉对光的趋向性也存在差异，如橙-黄光在与自然白组合时，茶小绿叶蝉更趋向于自然白，当与黑暗组合时，其更趋向于橙光，因此，在晚间进行光照干扰时，橙光由于黄色光谱。橙-绿光与自然白组合时，无论是白天还是晚上，茶小绿叶蝉都趋向于绿光，利于这一特点，可以采用绿光进行生物学习性的研究。橙-蓝和橙-紫组合均表现为紫色光对其吸引率最大，所以紫色光谱对茶小绿叶蝉的影响较大，可进行深入研究。黄-绿组合表现为白天和晚上茶小绿叶蝉均趋向于绿色光谱，黄光与自然白和黑暗的趋向率无差异。黄-蓝组合中，茶小绿叶蝉喜欢蓝色光，在与自然白和黑暗组合时，对黄光的趋向率较低，可以推测茶小绿叶蝉不喜欢黄色光谱。绿-蓝组合均表现为蓝光大于绿光，而蓝-紫组合时，茶小绿叶蝉又趋向于紫色光谱。
根据此方法得出的结果，在采用光谱对茶小绿叶蝉的生物学习性进行研究中，可以采用紫色、蓝色、橙色、绿色光谱进行更深入研究。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种测定昆虫光谱反应的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将昆虫置于趋光行为反应装置中，分别给予单色光刺激，统计趋光率或避光率；所述单色光包括紫光、宝蓝色光、冰蓝青色光、蓝光、绿光、黄光、琥珀色光、橙光、红光或植物红光；所述紫光的波长为370～375nm、380～385nm、385～390、390～395nm、395～400nm、400～405nm、410～415nm或420～425nm；所述宝蓝色光的波长为440～450nm；所述冰蓝青色光的波长为490～495nm；所述蓝光的波长为460～465nm；所述绿光的波长为520～525nm；所述黄光的波长为590～595nm；所述琥珀色光的波长为595～600nm；所述橙光的波长为600～605nm；所述红光的波长为620～625nm；所述植物红光的波长为660～665nm；
(2)给予所述昆虫三色光刺激，统计趋光率或避光率；所述三色光包括：将所述橙光、所述黄光、所述绿光、紫光和所述蓝光两两组合后，再与自然白光和黑暗结合；所述紫光的波长为370～375nm；
所述趋光行为反应装置为透明Y型管，包括两个灯光口和一个放虫孔，在给予光照刺激时，将所述趋光行为反应装置置于遮光环境中。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)所述昆虫包括茶小绿叶蝉、飞虱、粉虱或蓟马。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在步骤(1)所述给予单色光刺激前，将所述昆虫置于黑暗环境中暗适应1h。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述给予单色光刺激时，每种单色光给予3次刺激，每次单色光刺激15min；每次给予单色光刺激后，暗处理30min。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述给予单色光刺激时，还包括将所述单色光与自然白和黑暗结合，给予刺激，统计趋光/避光数。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)所述三色光包括：橙光-黄光-自然白、橙光-绿光-自然白、橙光-紫光-自然白、橙光-蓝光-自然白、黄光-绿光-自然白、黄光-紫光-自然白、黄光-蓝光-自然白、绿光-紫光-自然白、绿光-蓝光-自然白、紫光-蓝光-自然白、橙光-黄光-黑暗、橙光-绿光-黑暗、橙光-紫光-黑暗、橙光-蓝光-黑暗、黄光-绿光-黑暗、黄光-紫光-黑暗、黄光-蓝光-黑暗、绿光-紫光-黑暗、绿光-蓝光-黑暗和紫光-蓝光-黑暗。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)所述三色光刺激为给予昆虫所述橙光、所述黄光、所述绿光、紫光和所述蓝光两两组合后的光照刺激后，黑暗处理1h后，置于自然白或黑暗条件。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述趋光行为反应装置中，每个所述灯光口还包括一个筒状光源固定装置和昆虫保护装置。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述昆虫保护装置为在所述透明Y型管的管壁口设置一层透明薄膜，防止昆虫接触光源。
10.利用权利要求1～9任一项所述方法得到的昆虫趋光光谱在昆虫防治中的应用，其特征在于，所述昆虫趋光光谱包括紫色、蓝色、橙色和绿色。
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