《Frontiers in Plant Science》：The invasive bark beetle, Pagiocerus frontalis (Fabricius): as an emerging maize storage pest in Tanzania
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本研究首次系统评估了坦桑尼亚广泛种植的27个玉米品种对新兴入侵性仓储害虫——小蠹Pagiocerus frontalis的易感性。研究通过测定籽粒损害、重量损失、子代产生、子代羽化时间和成虫死亡率等指标，发现不同品种在籽粒损害和成虫死亡率上存在显著差异，但在重量损失、子代数量及羽化时间上无显著差异。研究结果证实了P. frontalis对所有主要品种均能造成实质性损害，表明植物宿主抗性（Host Plant Resistance）这一安全可持续的病虫害管理策略，虽然可产生部分影响，但不足以单独有效控制该害虫。文章为发展IPM（Integrated Pest Management）综合虫害管理策略，保护非洲玉米生产和粮食安全提供了首批关键数据。本文为相关领域的学者、植保专家和决策者提供了重要参考。
1引言
在坦桑尼亚，玉米是关乎粮食安全、营养和农村生计的重要主粮作物，占全国谷物产量的70%以上。然而，小农户通常面临巨大的收获后损失，仓储害虫是主要原因之一。传统的仓储方式和过度依赖合成杀虫剂带来了成本、抗药性和食品安全等多重挑战。近年来，一种新的威胁正在浮现——入侵性小蠹Pagiocerus frontalis (Fabricius, 1801)。该害虫原产于中美洲和南美洲，与鳄梨种子侵害相关，但已被证实能在玉米上取食和繁殖。2018年12月，该害虫首次在坦桑尼亚阿鲁沙省的仓储玉米中被发现，初步实验室饲养证实其能够刺穿聚丙烯编织袋，造成的损害堪比另一种破坏力巨大的入侵害虫——大谷蠹Prostephanus truncatus。其出现对区域粮食安全、贸易和植物检疫构成了新的风险。因此，评估当地主栽玉米品种对该害虫的易感性，对于制定基于宿主植物抗性的可持续综合虫害管理策略，具有紧迫的现实意义。
2材料与方法
研究在坦桑尼亚植物健康与农药管理局的收获后昆虫学实验室进行。实验用的P. frontalis虫源采集自2018年12月阿鲁沙省受侵染的仓储玉米，并在控制条件下用玉米维持饲养。研究评估了27个在坦桑尼亚广泛种植的玉米品种，这些品种的种子经过消毒、水分调节和标准化筛选。实验采用完全随机设计，每个品种设置4个重复。每个重复在培养皿中放入30粒玉米和20头混合性别、日龄小于7天的成虫。在侵染10天后，记录籽粒损害率和成虫死亡率。从侵染后第14天起，每日监测子代成虫的羽化情况，并在65天后评估子代产生数和籽粒重量损失。数据分析采用单因素方差分析和Tukey HSD事后检验。
3结果
3.1籽粒损害
实验室筛选显示，玉米品种对籽粒损害有显著影响。所有27个品种均受到损害，但程度存在显著差异。TMV1和Hybrid 513品种的平均籽粒损害率最低，分别为42.5%和45.0%。而Staha和Pioneer 3253品种的损害率最高，分别达到90.83%和92.5%。在损害率高的品种中，大部分籽粒表现出广泛的穿孔和胚乳损失。侵染后10天即可检测到损害，在实验条件下没有品种能完全免受侵害。
3.2成虫死亡率
不同玉米品种间的成虫死亡率也存在显著差异，尽管总体死亡率水平较低。DK8031品种的死亡率最低，为13.75%，而Staha和Hybrid 513品种的死亡率分别为21.25%和29.5%。成虫死亡率的差异与籽粒损害的模式并不完全一致。
3.3子代产生
在子代首次羽化所需平均时间以及产生的子代平均数量上，不同玉米品种之间未检测到显著差异。首次成虫羽化时间在各品种间为20至23天，而每个样品的子代产生数量在6.75到10.25头成虫之间。
3.4籽粒重量损失
不同玉米品种之间的籽粒重量损失没有显著差异。平均重量损失范围从TMV1品种的16.69%到SY6444品种的24.43%。尽管一些品种表现出较低的籽粒损害或较高的成虫死亡率，但这些差异并未转化为累计重量损失的显著变化。
4讨论
本研究表明，P. frontalis能够对坦桑尼亚广泛种植的玉米品种造成严重的收获后损害，突显了其作为新兴仓储害虫的潜力。品种间籽粒损害的差异表明易感性存在不同，这可能与籽粒硬度、果皮厚度、胚乳成分、直链淀粉含量和次生代谢物谱等性状有关。TMV1和Hybrid 513品种比Staha和Pioneer 3253品种表现出更低的籽粒损害，表明品种间存在相对易感性差异。尽管观察到品种间在籽粒损害和成虫死亡率上存在差异，但子代产生和发育时间无显著差异，这表明一旦产卵发生，幼虫和蛹的发育在不同品种间是相似的。观察到的易感性差异更可能由影响成虫取食和产卵的因素驱动，而非幼虫表现。此外，尽管籽粒损害存在显著差异，但累计籽粒重量损失并无显著不同。这可能与害虫成功定殖后持续的取食和繁殖有关，这可以补偿在较不敏感品种上初始取食的减少。这些发现表明，虽然一些玉米品种在受控条件下可能表现出较低的易感性，但仅靠宿主植物性状可能不足以显著限制仓储期间的总体数量损失，这凸显了综合虫害管理策略的重要性。
5结论
本研究首次全面评估了坦桑尼亚玉米品种对入侵性小蠹Pagiocerus frontalis侵染的反应。尽管在籽粒损害和成虫死亡率方面检测到显著的品种差异，但所有测试品种均易感，且没有任何品种表现出足以破坏子代发育或减少累计籽粒重量损失的强抗性。观察到的模式表明，测试种质中的抗性是部分的，可能通过降低取食效率的物理或生化籽粒性状介导，而非直接抑制生存或繁殖。然而，这些效果不足以限制种群增长或经济损失，这证实了在热带仓储条件下，仅靠宿主植物抗性无法提供对P. frontalis的有效控制。因此，有效管理P. frontalis需要综合的虫害管理方法，将中等耐受品种与改进的仓储基础设施相结合，特别是气密仓储系统，以及互补的生物或选择性化学防治措施。
6建议
未来的研究应扩大抗性筛选和育种工作，评估本地和改良玉米种质中与降低对P. frontalis易感性相关的性状。还应研究可控条件和农场条件下的综合管理策略。需要进行长期的生态学研究来监测P. frontalis的分布、种群动态以及与其它主要仓储害虫的竞争相互作用。此外，应评估有效的推广方法，以实现早期检测和限制侵染及再侵染的收获后处理实践。最后，更广泛的研究审视P. frontalis在国家收获后系统中的作用，将有助于为制定基于证据的策略提供信息，以增强玉米仓储韧性和粮食安全。
