大麥蟲(chóng)蛹日齡對(duì)花絨寄甲發(fā)育歷期及成蟲(chóng)適合度的影響

李忠芹，高尚坤，耿翠翠，張 雪，姜 明，李 陽(yáng)，季英超，周成剛

1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，山東 泰安 271018

2.山東省林業(yè)有害生物防控工程技術(shù)研究中心，山東 泰安 271018

3.山東醫(yī)藥技師學(xué)院，山東 泰安 271000

4.威海市林業(yè)局，山東 威海 264200

花絨寄甲Dstarcus helophoroides（Fairmaire）屬鞘翅目Coleoptera 寄甲科Bothrideridae，是目前防治中大型天牛老熟幼蟲(chóng)、蛹及剛羽化成蟲(chóng)的重要外寄生性天敵昆蟲(chóng)[1]。與多數(shù)外寄生性膜翅目天敵昆蟲(chóng)以雌成蟲(chóng)搜索、制服寄主，其幼蟲(chóng)孵化后“被動(dòng)”地于寄主體表完成發(fā)育的過(guò)程不同[2-4]，花絨寄甲以成蟲(chóng)產(chǎn)卵于寄主附近，孵化后的一齡幼蟲(chóng)依靠發(fā)達(dá)胸足，“主動(dòng)”地定位、搜索寄主，通過(guò)上顎叮咬住寄主，頭部深入寄主體內(nèi)進(jìn)行取食，完成寄生[5-7]?；ńq寄甲這種以寄生性幼蟲(chóng)完成寄主搜索、寄主選擇的策略，遵循“選擇-表現(xiàn)”假說(shuō)[8]，即證明花絨寄甲初孵幼蟲(chóng)在巨大的自然選擇壓力下，具有很強(qiáng)的寄主搜尋和選擇能力。因此，一定程度上可將寄生性的花絨寄甲幼蟲(chóng)視為部分雌性膜翅目昆蟲(chóng)的生態(tài)等效體（Ecological equivalent）[9，10]，并期望表現(xiàn)出類(lèi)似后者的寄生行為和發(fā)育策略。

在“寄生蜂-寄主”的寄生系統(tǒng)中，寄主日齡與寄生性天敵的寄主選擇有著密切相關(guān)的聯(lián)系，寄主日齡的增加會(huì)引起寄主體壁厚度與角質(zhì)化厚度進(jìn)而影響寄生蜂的寄生選擇[4，11，12]。寄主體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)、免疫系統(tǒng)等其生理狀態(tài)也會(huì)隨寄主日齡增加產(chǎn)生很大差異，進(jìn)而影響寄生蜂的寄生選擇和發(fā)育表現(xiàn)[13][14]。本研究擬通過(guò)建立“花絨寄甲幼蟲(chóng)—大麥蟲(chóng)蛹”寄生系統(tǒng)，測(cè)定花絨寄甲幼蟲(chóng)在不同日齡寄主上發(fā)育歷期的變化及羽化成蟲(chóng)體長(zhǎng)、體寬、單頭重、總重等適合度差異，分析寄主日齡增加對(duì)花絨寄甲發(fā)育表現(xiàn)的影響，為明確花絨寄甲幼蟲(chóng)的發(fā)育策略和提高花絨寄甲的繁育效率提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx(chóng)

花絨寄甲種群為山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植保學(xué)院森林害蟲(chóng)生物防治研究室人工大量繁育。試驗(yàn)前將花絨寄甲卵卡置于塑料盒（14 cm×14 cm×10 cm）中，放入25 ℃±1 ℃，RH 70%±5%，L:D=16 h:8 h 的人工氣候箱中孵化、待用。替代寄主大麥蟲(chóng)蛹為人工繁育的大麥蟲(chóng)老熟幼蟲(chóng)，在化蛹盒中常溫化蛹。

1.2 試驗(yàn)方法

從化蛹盒中挑選出羽化不超過(guò)24 h 的大麥蟲(chóng)蛹，定義為1 日齡大麥蟲(chóng)蛹，將其放置在25 ℃±1 ℃，RH 70%±5%，L:D=16 h:8 h 的人工氣候箱24 h、48 h、72 h、96 h、108 h、132 h，即視為2 日齡、3 日齡、4 日齡、5 日齡、6 日齡、7 日齡大麥蟲(chóng)蛹，將各日齡大麥蟲(chóng)蛹分別稱(chēng)重后，選取重量為300～310 mg 的大麥蟲(chóng)蛹作為供試寄主。

挑選活躍的、孵化不超過(guò)24 h 的花絨寄甲幼蟲(chóng)，均接種6 頭至不同日齡的大麥蟲(chóng)蛹腹部腹面的節(jié)間膜處[15]，接種后的大麥蟲(chóng)蛹放入直徑14 mm×高42 mm 的透明無(wú)蓋的平底塑料管中，每個(gè)處理重復(fù)30 次，按日齡分裝于塑料盒中，置于人工氣候箱（溫度：25 ℃±1 ℃，相對(duì)濕度：70%±5%，光照：L:D=16 h:8 h）內(nèi)培養(yǎng)。每天8:00 和20:00 于體視顯微鏡下觀察、記錄結(jié)繭日期和羽化日期，統(tǒng)計(jì)花絨寄甲的幼蟲(chóng)期和繭期，計(jì)算結(jié)繭率、成蟲(chóng)羽化率。待所有的成蟲(chóng)羽化后，統(tǒng)計(jì)每頭寄主繁育出的花絨寄甲成蟲(chóng)數(shù)量，并利用體式顯微鏡測(cè)定每頭成蟲(chóng)的體長(zhǎng)、體寬、單頭重量和總重。

幼蟲(chóng)期=每個(gè)管中所有幼蟲(chóng)結(jié)繭日期的平均值—接種日期

繭期=所有成蟲(chóng)羽化日期的均值—所有幼蟲(chóng)結(jié)繭日期的平均值

結(jié)繭率=每頭大麥蟲(chóng)蛹上花絨寄甲結(jié)繭數(shù)量/接種花絨寄甲幼蟲(chóng)數(shù)量×100%

羽化率=羽化成蟲(chóng)的數(shù)量/結(jié)繭數(shù)量×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 寄主日齡對(duì)花絨寄甲幼蟲(chóng)發(fā)育歷期的影響

表1 花絨寄甲幼蟲(chóng)于不同日齡寄主上的發(fā)育歷期Table 1 Developmental durations of D.helophoroide larvae on different day-old hosts

由表1 可知，隨寄主日齡的增加，花絨寄甲的幼蟲(chóng)期顯著增長(zhǎng)（F=2.369，df=6，119，P=0.0338），表明寄主日齡的增加降低了花絨寄甲幼蟲(chóng)的寄生適合度。但寄主日齡增加對(duì)花絨寄甲幼蟲(chóng)的結(jié)繭率無(wú)顯著影響（F=1.835，df=6，203，P=0.0939），結(jié)繭率為40%左右。當(dāng)寄主日齡超過(guò)4 d 時(shí)，花絨寄甲的繭期開(kāi)始顯著降低（F=4.749，df=6，472，P=0.0001），表明寄主日齡超過(guò)4 d 后，花絨寄甲發(fā)育進(jìn)度逐漸加快?；ńq寄甲的羽化率受寄主日齡影響顯著，隨寄主日齡增加，成蟲(chóng)羽化率顯著增加（F=3.868，df=6，180，P=0.0012），均在90%以上。表明寄主日齡越長(zhǎng)，花絨寄甲成蟲(chóng)羽化率越高。

2.2 寄主日齡對(duì)花絨寄甲成蟲(chóng)適合度的影響

由圖1A 可知，隨寄主日齡的增加，花絨寄甲成蟲(chóng)的羽化數(shù)量無(wú)顯著影響（F=9.9750.806，df=6，175，P=0.5666），即單頭大麥蟲(chóng)蛹平均可育出2.5 頭左右的花絨寄甲成蟲(chóng)。花絨寄甲成蟲(chóng)的體長(zhǎng)、體寬和單重均隨寄主日齡增加而顯著降低（體長(zhǎng)：F=9.975，df=6，472，P=0.0001，見(jiàn)圖B；體寬：F=10.215，df=6，472，P=0.0001，見(jiàn)圖C；單重：F=13.323，df=6，472，P=0.0001，見(jiàn)圖D），表明寄主日齡的增加降低了單頭花絨寄甲成蟲(chóng)的個(gè)體大小。其中寄主日齡為2 d 時(shí)，花絨寄甲成蟲(chóng)的個(gè)體最大，體長(zhǎng)、體寬和單頭重分別為9.04±0.063 mm、3.53±0.022 mm、0.03±0.0006 g。寄主日齡為6 d 時(shí)，花絨寄甲成蟲(chóng)個(gè)體最小，體長(zhǎng)、體寬和單頭重分別為8.25±0.098 mm、3.22±0.036 mm、0.024±0.0008 g。單頭大麥蟲(chóng)蛹育出花絨寄甲成蟲(chóng)的總重受寄主日齡影響顯著，即隨寄主日齡增加，花絨寄甲總重顯著降低（F=2.337，df=6，174，P=0.034），見(jiàn)圖E。將大麥蟲(chóng)蛹的日齡分別與花絨寄甲成蟲(chóng)數(shù)量、體長(zhǎng)、體寬、單頭重及總重進(jìn)行擬合，擬合方程分別為體長(zhǎng)：y=-0.0081x2-0.0238x+8.9377，R2=0.629；體寬：y=0.0036x2-0.0576x+3.5318，R2=0.4188；單頭重：y=0.0001x2-0.0019x+0.0322，R2=0.8366；總重：y=0.0009x2-0.0095x+0.0915，R2=0.3121，表明大麥蟲(chóng)蛹日齡對(duì)花絨寄甲成蟲(chóng)體長(zhǎng)和單頭重的影響較大。

圖1 不同日齡寄主上羽化的花絨寄甲成蟲(chóng)數(shù)量Fig.1 Numbers,body length,body width,weight of a single adult and total weight of D.helophoroides adults emerged from different day-old hosts

3 結(jié)論與討論

天敵昆蟲(chóng)的人工繁育是害蟲(chóng)生物防控的重要基礎(chǔ)，同時(shí)也是害蟲(chóng)綜合管理（IPM）項(xiàng)目中的一項(xiàng)重要策略。作為外寄生性天敵昆蟲(chóng)，花絨寄甲不同于多數(shù)膜翅目寄生蜂：（1）由寄生蜂成蟲(chóng)完成寄主資源、質(zhì)量、大小等寄生適合度評(píng)價(jià)，而人工大量繁育花絨寄甲過(guò)程中屬被動(dòng)寄生，且由幼蟲(chóng)去評(píng)價(jià)寄生適合度[16-22]；（2）寄生蜂可根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，決定產(chǎn)卵數(shù)量或子代數(shù)量，子代之間的競(jìng)爭(zhēng)程度是由母蜂決定的，屬主動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)[23-25]，而花絨寄甲幼蟲(chóng)密度是由人為決定的，其競(jìng)爭(zhēng)程度是人為造成的，屬于被動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)；（3）從寄主資源角度，寄生蜂子代成蟲(chóng)的適合度（性別）主要由母蜂決定，而花絨寄甲成蟲(chóng)的適合度是由其幼蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果決定的[8，26，27]。

隨寄主日齡的增加，寄主會(huì)經(jīng)歷一系列形態(tài)和生理上的變化，從而對(duì)寄生性天敵的發(fā)育產(chǎn)生影響[16]。寄主日齡增加導(dǎo)致體壁厚度和角質(zhì)化程度等生理變化往往影響寄生蜂雌成蟲(chóng)的產(chǎn)卵適合度，如寄主日齡的增加使得蝶蛹金小蜂Pteromalus puparum穿刺產(chǎn)卵的時(shí)間明顯延長(zhǎng)[14]。本研究中花絨寄甲幼蟲(chóng)幼蟲(chóng)期隨寄主日齡的增加而顯著降低，表明寄主日齡的增加引起的體壁變化及內(nèi)在免疫反應(yīng)的增強(qiáng)延緩了花絨寄甲幼蟲(chóng)的取食行為，使其發(fā)育進(jìn)度變慢，與陳聰?shù)壤没ńq寄甲寄生黃粉蟲(chóng)蛹的結(jié)果一致[28]?；ńq寄甲幼蟲(chóng)的結(jié)繭率無(wú)顯著差異，表明一旦花絨寄甲幼蟲(chóng)取食成功，寄主日齡的增加不影響花絨寄甲幼蟲(chóng)的正常生長(zhǎng)。對(duì)多數(shù)膜翅目寄生蜂來(lái)說(shuō)，蛹齡或卵齡的增加會(huì)導(dǎo)致其后代發(fā)育歷期縮短，后代出蜂率或適合度均降低[29]。研究中花絨寄甲的繭期在高于寄主4 日齡后明顯降低，但其成蟲(chóng)羽化率明顯升高，表明花絨寄甲幼蟲(chóng)偏好4 日齡以上的大麥蟲(chóng)蛹，可能此時(shí)大麥蟲(chóng)蛹內(nèi)營(yíng)養(yǎng)成分的變化更適合花絨寄甲幼蟲(chóng)的生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)需要。而不同于寄生蜂攻擊寄主大齡卵或蛹后，可能會(huì)導(dǎo)致子代生長(zhǎng)過(guò)程中寄主卵已孵化或蛹已羽化的現(xiàn)象[30]?；ńq寄甲幼蟲(chóng)這種發(fā)育表現(xiàn)與與林間花絨寄甲偏好寄生中大型天牛類(lèi)害蟲(chóng)的老熟幼蟲(chóng)、蛹和剛羽化成蟲(chóng)的跨期寄生現(xiàn)象基本一致。

對(duì)抑性寄生蜂來(lái)說(shuō)，寄主日齡的增加會(huì)顯著降低寄主的營(yíng)養(yǎng)成分，從而使得后代不能正常發(fā)育或者能夠正常發(fā)育但個(gè)體較小或畸形。非洲角蠅金小蜂Muscidifurar[31]、頸雙緣姬蜂Diadromus collar[32]和東方實(shí)蠅蛹俑小蜂Spalangia endius[33]后代個(gè)體隨寄主日齡增加而減小。本研究中花絨寄甲成蟲(chóng)的個(gè)體大?。w長(zhǎng)、體寬、單頭重和總重）均隨寄主日齡增加而減小。東方實(shí)蠅蛹俑小蜂的后代數(shù)量與寄主日齡呈負(fù)相關(guān)[33]，但本研究中單頭大麥蟲(chóng)蛹育出的花絨寄甲成蟲(chóng)數(shù)量與寄主日齡關(guān)系不大，均在2.5 頭左右。原因可能是在“花絨寄甲幼蟲(chóng)—大麥蟲(chóng)蛹”的寄生系統(tǒng)中，后代的數(shù)量與接種花絨寄甲幼蟲(chóng)密度及大麥蟲(chóng)蛹體重關(guān)系較大。

花絨寄甲作為罕見(jiàn)的寄生性鞘翅目天敵昆蟲(chóng)，以寄生性幼蟲(chóng)實(shí)現(xiàn)寄生、生長(zhǎng)和發(fā)育的獨(dú)特繁育策略，與常見(jiàn)的膜翅目寄生蜂存在較大差異。作為目前防治中大型天牛害蟲(chóng)和木蜂害蟲(chóng)的重要寄生性天敵昆蟲(chóng)，弄清其寄生和發(fā)育策略，為提高繁育效率及豐富寄生性幼蟲(chóng)的基礎(chǔ)性研究有重要意義。