稻螟赤眼蜂誘導(dǎo)滯育條件的優(yōu)化

時(shí)亞東，田俊策，王國榮，魯艷輝，鄭許松，呂仲賢*

(1. 浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，浙江金華 321004；2. 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)與微生物研究所/農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全危害因子與風(fēng)險(xiǎn)防控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310021；3. 杭州市蕭山區(qū)農(nóng)村農(nóng)業(yè)局，杭州 311203)

赤眼蜂Trichogrammaspp.，隸屬于膜翅目Hymenoptera赤眼蜂科Trichogrammatidae，其發(fā)育周期短、寄生效率高，被廣泛地應(yīng)用于防治農(nóng)林鱗翅目害蟲(Romeisetal., 2005)。稻螟赤眼蜂Trichogrammajaponicum是稻田的優(yōu)勢赤眼蜂種群(Tianetal., 2017)，對稻縱卷葉螟、二化螟等水稻鱗翅目害蟲均具有良好的防治效果(杜文梅，2016)，目前已經(jīng)開始廣泛的進(jìn)行田間應(yīng)用。但是由于赤眼蜂產(chǎn)品貨架期短，不能長期保存，因此赤眼蜂的產(chǎn)能受到很大的限制，且生產(chǎn)季生產(chǎn)壓力大，大大限制了赤眼蜂在水稻生產(chǎn)上的推廣應(yīng)用。

貨架期短是寄生性天敵在應(yīng)用中最常見的問題，其中解決的方法之一就是利用昆蟲的滯育特性延長其貨架期。昆蟲滯育是指昆蟲通過感應(yīng)不利的環(huán)境因素(溫度、光周期等)，在不利環(huán)境到來之前進(jìn)入發(fā)育緩慢、代謝強(qiáng)度降低和抗逆性增強(qiáng)的一個(gè)生理狀態(tài)，使其個(gè)體在惡劣的環(huán)境中生存下來(徐衛(wèi)華，2008)。目前已經(jīng)有多種寄生蜂利用其滯育的特性成功的延長了產(chǎn)品的保存時(shí)間(Zhangetal., 2017)。

在赤眼蜂的滯育研究中，前人已經(jīng)開展了大量的工作，主要集中在不同種類赤眼蜂受環(huán)境因子包括溫度(李麗英等，1992；周淑香，2014；張俊杰等，2018)和光周期(Ivanov and Reznik, 2008; Pizzol and Pintureau, 2008)、內(nèi)在因素包括母代效應(yīng)(Rezniketal., 2011)、寄主(李玉艷等，2010)及誘導(dǎo)時(shí)期(周淑香，2014；張俊杰等，2018)的影響等。對于稻螟赤眼蜂已有利用麥蛾卵作為寄主進(jìn)行滯育的相關(guān)研究(李麗英等，1992)，但對以米蛾卵為寄主的誘導(dǎo)滯育的系統(tǒng)研究還未開展。因此，本實(shí)驗(yàn)以米蛾卵為稻螟赤眼蜂的寄主，分別以光周期為16 L ∶8 D、12 L ∶12 D和8 L ∶16 D繁育10代以上的3個(gè)實(shí)驗(yàn)室種群，考察了誘導(dǎo)始期、誘導(dǎo)溫度和誘導(dǎo)歷期對稻螟赤眼蜂滯育的影響，為今后實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)稻螟赤眼蜂滯育蜂技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx

稻螟赤眼蜂采自杭州市蕭山區(qū)稻田被寄生的二化螟卵，分別在光周期為16 L ∶8 D、12 L ∶12 D、8 L ∶16 D，溫度為25±1℃，相對濕度65±5%的培養(yǎng)箱中寄生于米蛾卵，室內(nèi)繁育10代以上，建立穩(wěn)定的不同光周期實(shí)驗(yàn)種群。

試驗(yàn)所用米蛾卵選自飼養(yǎng)在光周期14 L ∶10 D，溫度為27±1℃，相對濕度65%±5%的人工氣候室多代繁育的米蛾，其將卵產(chǎn)于60目的鐵紗網(wǎng)上后，并用軟毛刷清掃收集獲得。將當(dāng)天收集的新鮮米蛾卵粘附于長6.0 cm，寬1.5 cm的雙面膠上制成米蛾卵卡，暴露于30 W紫外燈正下方30 cm處照射殺胚45 min，供繁育稻螟赤眼蜂進(jìn)行試驗(yàn)所用。

1.2 母代光周期經(jīng)歷、誘導(dǎo)始期、誘導(dǎo)溫度和誘導(dǎo)歷期對稻螟赤眼蜂滯育的影響

將羽化后交配4 h的3個(gè)光周種群期的稻螟赤眼蜂以蜂卵比1 ∶4的比例分別引入裝有米蛾卵卡的玻璃試管中，待其寄生 4 h 后除去卵卡上的母蜂分別于各自的光周期、溫度26±1℃、相對濕度65%±5%的條件下分別培養(yǎng)12 h、24 h、36 h、48 h、60 h和72 h，隨后對稻螟赤眼蜂進(jìn)行誘導(dǎo)滯育處理。進(jìn)行誘導(dǎo)滯育處理的蜂卡分別置于10℃或13℃，全黑暗的培養(yǎng)箱內(nèi)誘導(dǎo)滯育14 d、21 d、28 d和35 d。誘導(dǎo)完成后將蜂卡置于玻璃指形管內(nèi)于光周期為14 L ∶10 D，溫度27±1℃，相對濕度65%±5%的條件下發(fā)育10 d后，按照王承綸等(1981)標(biāo)準(zhǔn)在解剖鏡下分別檢查并記錄活預(yù)蛹數(shù)(滯育個(gè)體數(shù))、死預(yù)蛹數(shù)、蛹及成蜂數(shù)，并計(jì)算滯育率。滯育率(%)=活預(yù)蛹數(shù)/(活預(yù)蛹數(shù)+死預(yù)蛹數(shù)+蛹+成蜂數(shù))×100。每個(gè)處理重復(fù) 10次，每個(gè)重復(fù)為50粒黑卵的蜂卡，實(shí)驗(yàn)共計(jì)使用3(實(shí)驗(yàn)種群)×6(誘導(dǎo)始期)×2(誘導(dǎo)溫度)×4(誘導(dǎo)歷期)×10(重復(fù))=1440張蜂卡。

1.3 數(shù)據(jù)分析

滯育率數(shù)據(jù)用DPS軟件(v15.10高級版)進(jìn)行4因素(母代光周期經(jīng)歷、誘導(dǎo)始期、誘導(dǎo)溫度和誘導(dǎo)歷期)方差分析，不同因子組合下的處理間比較采用Tukey方法進(jìn)行多重比較(Tang and Zhang, 2013)。

2 結(jié)果與分析

2.1 母代光周期經(jīng)歷、誘導(dǎo)始期、誘導(dǎo)溫度和誘導(dǎo)歷期對稻螟赤眼蜂滯育的影響

結(jié)果顯示，在各種條件下均能成功誘導(dǎo)一定比例的稻螟赤眼蜂進(jìn)入滯育狀態(tài)。 4個(gè)因子均對稻螟赤眼蜂的滯育率具有顯著的影響，且各個(gè)因子之間也有顯著的互作效應(yīng)(表1)。其中滯育率達(dá)到90%以上的均為8 L ∶16 D下繁育的赤眼蜂種群，效果最好的為寄生后發(fā)育12 h于13℃下誘導(dǎo)滯育28 d或35 d，以及寄生后發(fā)育24 h于10℃或13℃下誘導(dǎo)滯育35 d，這幾種條件下滯育率可達(dá)95%以上。

2.2 母代光周期經(jīng)歷對稻螟赤眼蜂滯育的影響

不同光周期下繁育的稻螟赤眼蜂種群對滯育具有顯著影響，其中短光照8 L ∶16 D下繁育的種群相較于其他兩個(gè)光周期的種群有更多比例的赤眼蜂進(jìn)入滯育狀態(tài)(圖1)。對各個(gè)具體的條件下進(jìn)行光周期種群之間的比較也可以發(fā)現(xiàn)，大部分條件下都符合短光照種群比長光照種群更容易進(jìn)入滯育(圖2)。

2.3 誘導(dǎo)始期對稻螟赤眼蜂滯育的影響

誘導(dǎo)始期對稻螟赤眼蜂的滯育也有顯著的影響，綜合所有分析數(shù)據(jù)可知寄生繁育24 h后進(jìn)行誘導(dǎo)滯育的效果最好，但與12 h無顯著差異，而隨著誘導(dǎo)始期蟲齡的增長，滯育效果也隨之下降(圖3)。而在各個(gè)具體的條件下，誘導(dǎo)始期對滯育的影響略有不同，如長光照種群在10℃和12 L ∶12 D種群在13℃進(jìn)行滯育時(shí)，滯育率隨著滯育始期的增長而增加，到36 h或48 h達(dá)到高峰再隨后下降(圖4)。

表1 母代光周期經(jīng)歷、誘導(dǎo)始期、誘導(dǎo)溫度和誘導(dǎo)歷期對稻螟赤眼蜂滯育率影響的方差分析結(jié)果

注: A, 母代光周期經(jīng)歷; B, 誘導(dǎo)始期; C, 誘導(dǎo)溫度; D,誘導(dǎo)歷期。
Note: A, Maternal photoperiod experience; B, Inducing initial stage; C, Inducing temperature; D, Inducing period.

圖1 母代光周期經(jīng)歷對稻螟赤眼蜂滯育的影響Fig.1 The effect of maternal photoperiod experience on the diapause of Trichogramma japonicum注：圖中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，不字母表示經(jīng)Tukey多重比較檢驗(yàn)差異顯著(P<0.05)。下圖同。Note: Data in the figure are means±SE. Different letters indicated that significant difference were detected among treatments (P<0.05). The same below.

圖2 具體條件下母代光周期經(jīng)歷對稻螟赤眼蜂滯育的影響Fig.2 The effect of maternal photoperiod experience on the diapause of Trichogramma japonicum under detail condition注：A，10℃，誘導(dǎo)滯育14 d；B，10℃，誘導(dǎo)滯育21 d；C，10℃，誘導(dǎo)滯育28 d；D，10℃，誘導(dǎo)滯育35 d；E，13℃，誘導(dǎo)滯育14 d；F，13℃，誘導(dǎo)滯育21 d；G，13℃，誘導(dǎo)滯育28 d；H，13℃，誘導(dǎo)滯育35 d。Note: A, 10℃, diapause inducing 14 d; B, 10℃, diapause inducing 21 d; C, 10℃, diapause inducing 28 d; D, 10℃, diapause inducing 35 d; E, 13℃，diapause inducing 14 d; F, 13℃, diapause inducing 21 d; G, 13℃, diapause inducing 28 d; H, 13℃, diapause inducing 35 d.

圖4 具體條件下誘導(dǎo)始期對稻螟赤眼蜂滯育的影響Fig.4 The effect of inducing initial stage on the diapause of Trichogramma japonicum under detail condition注Note：A, 16 L ∶8 D, 10℃；B, 16 L ∶8 D, 13℃；C, 12 L ∶12 D, 10℃；D, 12 L ∶12 D, 13℃；E, 8 L ∶16 D, 10℃；F, 8 L ∶16 D, 13℃。

圖3 誘導(dǎo)始期對稻螟赤眼蜂滯育的影響Fig.3 The effect of inducing initial stage on the diapause of Trichogramma japonicum

2.4 誘導(dǎo)溫度對稻螟赤眼蜂滯育的影響

誘導(dǎo)溫度對稻螟赤眼蜂滯育也具有顯著的影響，其中16 L ∶8 D和12 L ∶12 D種群的赤眼蜂在10℃下誘導(dǎo)的滯育率要顯著高于13℃下誘導(dǎo)的滯育率，但短光照種群的赤眼蜂在13℃下誘導(dǎo)的滯育率要顯著高于10℃下誘導(dǎo)的滯育率(圖5)。

2.5 誘導(dǎo)歷期對稻螟赤眼蜂滯育的影響

誘導(dǎo)歷期對稻螟赤眼蜂滯育也具有顯著的影響。在誘導(dǎo)滯育14～35 d的范圍內(nèi)，隨著誘導(dǎo)歷期的延長滯育率也顯著增加(圖6)。在各個(gè)具體的條件下，誘導(dǎo)35 d的處理也多為該條件下滯育率最高的處理(圖7)。

圖5 誘導(dǎo)溫度對稻螟赤眼蜂滯育的影響Fig.5 The effect of inducing temperature on the diapause of Trichogramma japonicum

圖6 誘導(dǎo)歷期對稻螟赤眼蜂滯育的影響Fig.6 The effect of inducing period on the diapause of Trichogramma japonicum

圖7 具體條件下誘導(dǎo)歷期對稻螟赤眼蜂滯育的影響Fig.7 The effect of inducing period on the diapause of Trichogramma japonicum under detail condition注Note：A, 16 L ∶8 D, 10℃；B, 16 L ∶8 D, 13℃；C, 12 L ∶12 D, 10℃；D, 12 L ∶12 D, 13℃；E, 8 L ∶16 D, 10℃；F, 8 L ∶16 D, 13℃。

3 結(jié)論與討論

大多數(shù)昆蟲的滯育與光周期和溫度密切相關(guān)，其中光周期反應(yīng)了季節(jié)性的變化是昆蟲預(yù)測環(huán)境變化最可靠的信息，而季節(jié)的變化又反應(yīng)了溫度的變化，因此這兩個(gè)因子是大多數(shù)昆蟲滯育最主要的影響因子。一般來說冬滯育的昆蟲在短光照和低溫下滯育，而夏滯育的昆蟲多在長光照和高溫下滯育(張洪志等，2018)。赤眼蜂屬于冬滯育類型的昆蟲，因此在自然界中多在短光照和低溫下滯育。Rezniketal.(2011)報(bào)道了食胚赤眼蜂Trichogrammaembryophagum在短光照下的滯育率要高于長光照下的滯育率。而赤眼蜂Trichogrammabuesi和Trichogramamprincipium只有母代在經(jīng)歷了短光照下才能產(chǎn)生大量的滯育蜂(Voinovichetal., 2015)。本研究結(jié)果與前人的報(bào)道相似，即短光照下繁育的稻螟赤眼蜂種群更容易進(jìn)入滯育狀態(tài)(圖1)。

同時(shí)我們的結(jié)果顯示雖然10℃和13℃都能誘導(dǎo)稻螟赤眼蜂滯育，但溫度對于稻螟赤眼蜂的滯育也具有顯著的影響(圖5)，值得一提的是本研究開展的預(yù)實(shí)驗(yàn)顯示16℃下并不能誘導(dǎo)稻螟赤眼蜂滯育。大多數(shù)的赤眼蜂滯育研究顯示10～14℃是最佳的滯育溫度，如科爾多瓦赤眼蜂Trichogrammacordubensis在10℃誘導(dǎo)滯育效果最佳，誘導(dǎo)處理30 d可使90.0%以上個(gè)體進(jìn)入滯育(Ventura Garciaetal., 2002)，而松毛蟲赤眼蜂滯育誘導(dǎo)的適宜溫度為10～12℃(張俊杰等，2018)。

雖然赤眼蜂在多個(gè)發(fā)育階段均可進(jìn)入滯育，但合適的誘導(dǎo)始期可提高滯育率。周淑香等(2014)對松毛蟲赤眼蜂的研究結(jié)果表明，以幼蟲前期階段開始誘導(dǎo)滯育效果最好。而張俊杰等(2018)的研究顯示松毛蟲赤眼蜂從卵期到幼蟲中、后期開始誘導(dǎo)均能獲得較好的滯育率, 其中幼蟲中期為誘導(dǎo)赤眼蜂滯育的最佳時(shí)期。本研究結(jié)果與其他赤眼蜂中得到的結(jié)果一致，本研究表明對寄生后發(fā)育12～24 h(幼蟲前期)的稻螟赤眼蜂進(jìn)行誘導(dǎo)滯育的效果最好(圖3)，在某些特定條件下寄生后發(fā)育36～48 h(幼蟲中期)進(jìn)行誘導(dǎo)滯育的效果最好(圖4)。研究結(jié)果也表明在不同實(shí)驗(yàn)室種群、誘導(dǎo)溫度、誘導(dǎo)歷期等的條件下，誘導(dǎo)赤眼蜂滯育的最佳誘導(dǎo)始期會有所變化。

誘導(dǎo)歷期是影響赤眼蜂滯育的另一個(gè)重要因子。誘導(dǎo)時(shí)間不足赤眼蜂滯育生理變化不完全，導(dǎo)致滯育率下降。本研究結(jié)果顯示在誘導(dǎo)時(shí)長35 d內(nèi)，稻螟赤眼蜂的滯育率隨著誘導(dǎo)歷期的延長而增加(圖6)。有研究結(jié)果表明，松毛蟲赤眼蜂在10℃下隨著誘導(dǎo)時(shí)間增加滯育率也隨之增加，當(dāng)誘導(dǎo)28 d后達(dá)到最高峰，有84.3%的松毛蟲赤眼蜂進(jìn)入滯育狀態(tài)(Ma and Chen, 2006)。張俊杰等(2018)的研究結(jié)果也顯示誘導(dǎo)時(shí)間從10 d 延長至40 d，松毛蟲赤眼蜂的滯育率隨之升高，并在30 d后進(jìn)入穩(wěn)定滯育狀態(tài)。

本文系統(tǒng)研究通過對4個(gè)因子誘導(dǎo)稻螟赤眼蜂滯育的協(xié)同作用，明確了各種因子對稻螟赤眼蜂滯育的影響，得到了供試稻螟赤眼蜂種群的較優(yōu)滯育條件為：(1) 光周期8 L ∶16 D下繁育的赤眼蜂種群寄生后發(fā)育12 h、置于13℃下、持續(xù)誘導(dǎo)28 d或35 d，(2) 光周期8 L ∶16 D下繁育的赤眼蜂種群寄生后發(fā)育24 h、置于10℃或13℃下、持續(xù)誘導(dǎo)35 d。本研究結(jié)果可以為了解稻螟赤眼蜂的滯育特性提供參考。然而赤眼蜂的滯育具有復(fù)雜性，不同地理種群或品系的赤眼蜂其滯育特征可能會有很大的不同(Zhangetal., 2017)。因此在今后的研究中還應(yīng)開展不同地理種群或品系的稻螟赤眼蜂滯育特征的研究，同時(shí)還應(yīng)對稻螟赤眼蜂的滯育機(jī)制進(jìn)行深入的研究以進(jìn)一步揭示稻螟赤眼蜂的滯育特性，為稻螟赤眼蜂的大規(guī)模生產(chǎn)進(jìn)一步提供技術(shù)支撐。