亚热带印度三种豆象属物种在不同豆类寄主上的生物学表现及贮藏豆类劣变

《Journal of Stored Products Research》:Biological performance and deterioration of stored pulses by three Callosobruchus species on different pulse hosts in subtropical India

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月14日 来源:Journal of Stored Products Research 3.4

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   •三种Callosobruchus属甲虫在八种豆类寄主上表现出显著不同的表现。•鹰嘴豆、豇豆和绿豆对这三种甲虫均为高度适宜的寄主。•虫口密度随甲虫种类、寄主和贮藏时间的变化而显著不同。•寄主适宜性与籽粒损伤程度和重量损失之间的差异密切相关。•本研究将甲虫生物学性能与贮藏豆类的

  
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    三种Callosobruchus属甲虫在八种豆类寄主上表现出显著不同的表现。
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    鹰嘴豆、豇豆和绿豆对这三种甲虫均为高度适宜的寄主。
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    虫口密度随甲虫种类、寄主和贮藏时间的变化而显著不同。
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    寄主适宜性与籽粒损伤程度和重量损失之间的差异密切相关。
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    本研究将甲虫生物学性能与贮藏豆类的品质劣变联系起来。

引言

豆类作物是食物和农业系统的重要组成部分,提供易获取的饮食蛋白质来源,同时还富含矿物质和维生素。在印度,种植并贮藏了种类繁多的豆类作物,用于家庭消费、留种和市场营销。然而,收获后维持豆类品质仍然是一个重大挑战,因为贮藏的籽粒容易遭受多种害虫的危害。其中,扁豆象属(Callosobruchus)的豆类甲虫尤为具有破坏性,且广泛分布于热带和亚热带地区。在印度,已在不同豆类上记录了隶属于11个属的117种豆象,其中Callosobruchus maculatus(Fabricius)、C. analis(Fabricius)和C. chinensis(Linnaeus)是主要优势种(Arora, 1977; Dias, 1986)。
这些甲虫的重要性在很大程度上源于其在单粒籽粒内部隐蔽的幼虫发育方式。雌虫将卵产在籽粒表面,孵化后幼虫钻入籽粒内部完成其不成熟阶段的发育。从受害籽粒中羽化的成虫随后可危害邻近的籽粒,使虫口在贮藏期间逐步增加。此类侵害导致数量和品质双重劣变,包括重量损失、发芽率降低和商品价值下降(Singh and Pandey, 2001; Das et al., 2005)。由于大部分危害发生在籽粒内部,因此在侵害变得显而易见之前,就可能出现严重的品质劣变。
然而,Callosobruchus属甲虫造成的损害程度因寄主豆类的不同而存在很大差异。寄主品质可影响产卵、幼虫定殖、发育速率、成虫羽化和繁殖输出,最终决定甲虫种群的增殖能力。Kumar等(2001)表明,C. chinensis的产卵偏好不一定与随后的发育成功率相关,强调了寄主接受与寄主适宜性之间的区别。Pankaj和Singh(2011)同样报告了不同豆类寄主对C. chinensis适宜性的显著差异,并指出某些种子特征与寄主偏好和适宜性有关。从寄主抗性角度来看,这些相互作用同样具有重要意义,因为不同豆类籽粒之间的差异可影响产卵以及昆虫随后的存活和发育(Shafique and Ahmad, 2002)。
对于Callosobruchus属的三个主要物种,均已报道了显著的寄主依赖变异。C. analis可以利用多种豆科植物,但其在不同寄主上的发育和繁殖表现各不相同。Dwivedi等(2020)发现,在多种豆科植物之间,C. analis的寄主偏好和发育存在显著差异;而Erler等(2009)则证明了鹰嘴豆不同基因型对C. maculatus的易感性存在变异。后者与豇豆密切相关,但其在不同豆类寄主上的发育和繁殖表现也存在差异(Kazemi等, 2009; Swella and Mushobozy, 2009)。同样,C. chinensis在不同豆类寄主上的存活率、发育和繁殖表现也存在很大变异(Gopalaswamy等, 2010; Srinivasan等, 2008; Varma and Anandhi, 2010)。
来自北喜马拉雅地区的证据进一步强调了寄主效应的重要性。Mehta和Negi(2020)证明了C. chinensis在鹰嘴豆、豇豆和绿豆上的生物学特性存在差异。地区性观察也记录了北喜马拉雅地区豆象的多样性及其侵害造成的损失(Mehta等, 2026a; Mehta and Chandel, 2024)。后续研究表明,八种豆类寄主的易感性存在显著差异,相应的生物学特征、籽粒损伤、重量损失和发芽率也表现出变异(Mehta等, 2026c)。基于龄期的存活率和繁殖力分析进一步表明,寄主品质可影响C. chinensis的种群生态表现(Mehta等, 2026b)。这些发现表明,寄主适宜性不仅需要从个体发育特征的角度进行评估,还应从其对种群增殖和贮藏劣变后果的角度进行评价。
寄主适宜性与贮藏损失之间的关系尤为重要,因为适宜的寄主可在同一贮藏期内支持连续的世代更替。虫口数量的增加可导致籽粒损伤和重量损失的逐步加剧,最终导致种子活力的下降。先前的研究记录了豆象侵害后豆类籽粒品质的严重劣变,包括种子品质和活力的降低(Patro等, 2001; Gopalaswamy等, 2010)。对于其他仓储害虫,寄主易感性、昆虫发育和商品劣变之间的类似关系也得到了证实(Mehta and Kumar, 2020, 2021; Mehta等, 2021)。
尽管关于单个Callosobruchus物种的研究文献相当丰富,但在相同的豆类寄主集合中直接比较C. analis、C. maculatus和C. chinensis的研究仍然有限。大多数先前的研究聚焦于单一物种、单一豆类或选定的品种,使得对寄主适宜性的直接比较变得困难。此外,生物学性能通常与实际贮藏侵害的后果分开评估。因此,一个将发育和繁殖特征与虫口密度增长、籽粒损伤、重量损失和发芽率相结合的通用实验框架,可以提供更为全面的寄主适宜性评价。在北喜马拉雅地区,这一信息的需求尤为迫切,因为该地区贮藏豆类用于消费和留种,而豆象可造成严重的产后损失。来自该地区的早期工作既突出了豆象的多样性,也强调了理解其与寄主相关损害的重要性(Mehta and Chandel, 2024),而针对C. chinensis的详细研究则证明了寄主类型在决定生物学性能和贮藏损失方面的重要性(Mehta, 2025; Mehta等, 2026c)。
尽管已对单个豆象物种和选定的豆类寄主进行了广泛研究,但使用相同寄主面板的标准化跨物种评估仍然有限。特别是,尚不清楚主要Callosobruchus物种之间豆类寄主的相对适宜性是否具有一致性,以及生物学性能的差异是否会导致种群增殖和贮藏劣变方面的差异。本研究通过在相同的八种豆类寄主上同时评估C. analis、C. maculatus和C. chinensis,并将发育和繁殖特征与120天虫口密度增长、籽粒损伤、重量损失和发芽率相结合,弥补了这一空白。这一框架使得寄主适宜性的评估不仅基于昆虫表现,也基于其对贮藏商品劣变的后果,从而为识别具有更高贮藏风险的寄主-害虫组合提供了物种特异性的依据。

章节摘要

材料与方法

本调查在2023至2024年间,于印度喜马偕尔邦帕兰普尔的CSK喜马偕尔邦农业大学农业学院昆虫学系经济昆虫学实验室(32.0986°N, 76.5430°E;海拔1250米)的实验室条件下进行。以下描述了实验中使用材料的详细信息、所采用的技术以及不同实验的标准。

生物学特征与寄主适宜性

三种Callosobruchus属甲虫的生物学特征在不同豆类寄主间存在变异(表1)。在幼虫期(F14,48 = 9.49, P < 0.001)、蛹期(F14,48 = 2.12, P = 0.027)、繁殖力(F14,48 = 29.44, P < 0.001)、发育期(F14,48 = 11.06, P < 0.001)、雌虫寿命(F14,48 = 6.93, P < 0.001)、雄虫寿命(F14,48 = 4.21, P < 0.001)、成虫羽化率(F14,48 = 95.88, P < 0.001)和易感性指数(F14,48

讨论

Callosobruchus属的寄主适宜性反映了昆虫在特定种子寄主上成功存活、发育和繁殖的能力。在本研究中,三种Callosobruchus属甲虫的生物学反应在八种豆类寄主间存在差异,而对大多数生物学特征所检测到的具有统计学显著性的物种×寄主交互作用,证实了寄主效应因物种而异。尽管所有三种甲虫都能在测试的所有寄主上完成发育

结论

本研究证明了C. analis、C. maculatus和C. chinensis在寄主适宜性方面存在具有统计学支持的差异。显著的物种×寄主交互作用表明,每种甲虫的生物学表现及随后的贮藏反应取决于豆类寄主。鹰嘴豆是C. analis的最适宜寄主,豇豆是C. maculatus的最适宜寄主,绿豆是C. chinensis的最适宜寄主,这些适宜的寄主关联通常与更高的虫口密度增长和籽粒

CRediT作者贡献声明

Vasu Mehta:撰写–审阅与编辑,撰写–初稿,验证,软件,方法论,调查,形式化分析,数据整理,概念构思。Khushwinder Singh:撰写–审阅与编辑,撰写–初稿,可视化,验证,软件。

生成式AI工具的使用

生成式AI辅助工具仅用于手稿准备期间的语法改进。未使用AI工具进行数据生成、统计分析、结果解释或原始实验观察的准备。

资金支持

本研究未获得任何公共、私人或非营利基金组织的专门资助。

利益冲突声明

作者声明,他们不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系,这些关系可能影响本论文中报告的工作。

致谢

作者感谢印度喜马偕尔邦帕兰普尔的CSK喜马偕尔邦农业大学昆虫学系提供实验室设施及其他协助以开展本研究。作者还感谢印度旁遮普邦古鲁卡希大学农学院的支持以及在手稿撰写和修改过程中的协助。
Vasu Mehta|Khushwinder Singh
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