幼蟲取食不同寄主樹種的云斑白條天牛成蟲種群分化*

彭 瀚 張守科 耿顯勝 方林鑫 張 威 舒金平 王浩杰

(1. 中國林業(yè)科學研究院亞熱帶林業(yè)研究所 杭州 311400； 2. 南京林業(yè)大學 南京 210037)

昆蟲種群分化與物種本身的適應(yīng)性有關(guān)，并受多種因素的影響(Boecklenetal., 1998; Zhangetal., 2018)。地理隔離、寄主隔離及環(huán)境脅迫等因素均會對昆蟲生物學習性和遺傳多樣性產(chǎn)生影響(Mopperetal., 1998; Schoonhovenetal., 2005)。其中寄主植物豐富度及轉(zhuǎn)換對于全變態(tài)植食性昆蟲的取食及產(chǎn)卵行為有顯著影響(Petitetal., 2017)，在昆蟲種群分化或新物種形成過程中發(fā)揮著重要作用(Drummondetal., 2009; Yassinetal., 2016)。

云斑白條天牛(Batoceralineolata)隸屬于鞘翅目(Coleoptera)天?？?Cerambycidae)，是一類重要的林木蛀干害蟲，分布廣泛，可為害楊樹(Populusspp.)、核桃(Juglansregia)、白蠟(Fraxinusspp.)等多種經(jīng)濟及生態(tài)樹種，輕則導(dǎo)致樹勢衰弱，重則全株枯死，對林業(yè)生產(chǎn)危害極大(嚴敖金等, 1997; 李建慶等, 2009)。云斑白條天牛將卵產(chǎn)于樹皮下，幼蟲孵化后在樹干內(nèi)部鉆蛀取食，為害隱蔽，防治難度較大。成蟲是云斑白條天牛唯一裸露在寄主外的蟲態(tài)，也是防治云斑白條天牛的關(guān)鍵階段，而研究云斑白條天牛成蟲的生物學特性對于制定防治策略具有重要意義?；谠瓢甙讞l天牛成蟲補充營養(yǎng)行為，利用誘餌植物(高瑞桐等, 1998)或具有引誘活性的植物源引誘劑(張冬勇等, 2016)誘殺云斑白條天牛成蟲被認為是一項有效的生態(tài)防控技術(shù)。然而，關(guān)于云斑白條天牛成蟲取食偏好的研究較多，成蟲補充營養(yǎng)時偏好的植物不盡相同，有薔薇(Rosaspp., Rosaceae)、白蠟樹(Fraxinuschinensis, Oleaceae)及日本珊瑚樹(Viburnumodoratissimumvar.awabuki, Caprifoliaceae)等多種植物(表1)，是何種原因造成云斑白條天牛成蟲取食偏好差異尚未明確?；诓煌瑢W者的研究報道，推測有如下可能： 1)多斑白條天牛(Batocerahorsfieldi)與云斑白條天牛在形態(tài)上相似度極高，兩者一度被認為是同物異名(陳世驤, 1959)，拉丁名與中文名均存在混用現(xiàn)象(王文凱, 2000)，但實為2種天牛(蔣書楠, 1989; 劉瑩等, 2012)，不同學者用于取食偏好研究的“云斑白條天?！笨赡苁遣煌姆N。2)用于行為生測的云斑白條天牛成蟲來源不同，即幼蟲取食的寄主植物不同可能是造成天牛成蟲取食偏好差異的重要原因。3)用于行為生測的天牛成蟲可能因寄主源不同出現(xiàn)明顯了種群分化，導(dǎo)致食性不同。

表1 不同寄主源云斑白條天牛成蟲偏好取食的寄主種類Tab.1 Preference hosts for B. lineolata adults emerged from different plants

基于上述推測，為明確不同寄主源云斑白條天牛成蟲是否存在顯著的取食偏好差異及差異原因，本研究測定了源于美國紅木岑(Fraxinuspennsylvanica, Oleaceae)和毛白楊(Populustomentosa, Salicaceae)的2個云斑白條天牛成蟲種群對不同植物的取食偏好，并比較兩者的形態(tài)特征、生殖器結(jié)構(gòu)和mtDNA COI基因序列差異，觀察了2類天牛成蟲的交配規(guī)律。該研究結(jié)果可為基于云斑白條天牛補充營養(yǎng)行為的防治技術(shù)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2018年3月底，將采集于浙江省杭州市富陽區(qū)新登鎮(zhèn)松溪村苗圃基地(30°0′12″N, 119°44′09″E, 平均海拔22 m)內(nèi)受天牛危害的美國紅木岑植株及富陽區(qū)新沙島(30°02′31″N, 119°58′11″E, 平均海拔12 m)上受天牛危害的毛白楊植株鋸成1 m長的木段，分別放置于中國林業(yè)科學研究院亞熱帶林業(yè)研究所養(yǎng)蟲室(溫度25～30 ℃，RH52%～73%)不同的養(yǎng)蟲籠內(nèi)，供天牛成蟲羽化。待成蟲羽化后，依據(jù)日齡分別置于養(yǎng)蟲籠內(nèi)飼養(yǎng)。供試植物美國紅木岑采集自浙江省杭州市富陽區(qū)三橋村，野薔薇、美國山核桃、日本珊瑚樹及毛白楊均采集自中國林業(yè)科學研究院亞熱帶林業(yè)研究所內(nèi)。

1.2 形態(tài)學特征及生殖器結(jié)構(gòu)比較

觀察幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛和幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛外部形態(tài)，詳細比較主要用于天牛分類鑒別的細部特征(劉瑩等, 2012)。解剖天牛雄成蟲生殖器，觀察形態(tài)特征，比較關(guān)鍵部位的異同(劉瑩等, 2012)。參照嵇保中等(1995)的方法解剖生殖器，即從雄性云斑白條天牛腹部末端側(cè)面剪開至第2可見腹板，撥開背腹板，取出內(nèi)部組織，放入裝有10% KOH溶液的錐形瓶內(nèi)用酒精燈加熱煮沸10～20 min(根據(jù)生殖器大小及骨化程度而定)，洗凈后置于盛有清水的培養(yǎng)皿內(nèi)，去除其他殘留的肌肉和脂肪組織得到雄性生殖器，備用。天牛成蟲用Cannon EOS 60D微距拍攝(f=5.6)。云斑白條天牛局部形態(tài)特征及雄性生殖器使用超景深顯微鏡(VHX-5000, 日本)拍攝，并利用顯微鏡內(nèi)置軟件測量天牛陽基側(cè)突長(內(nèi)側(cè)長度)寬比、陽基側(cè)突腹面基部后緣與中軸的夾角、中莖總體長寬比、基孔夾角等參數(shù)。2種不同寄主源的云斑白條天牛雌、雄成蟲各觀測6頭。

1.3 取食試驗

取食試驗在室內(nèi)進行(溫度25 ℃±3 ℃, RH60% ± 10%, 光周期14 L∶10D)。剪取40 cm長、直徑約8 mm的野薔薇、美國山核桃、日本珊瑚樹、毛白楊和美國紅木岑1年生嫩枝，剪掉葉片后分別培養(yǎng)在裝有純凈水的細口玻璃瓶(高7 cm, 直徑3.5 cm, 口徑1.8 cm)內(nèi)。隨后將插有嫩枝的細口玻璃瓶按弧形擺放在100 cm × 50 cm × 50 cm養(yǎng)蟲籠的一端，養(yǎng)蟲籠另一端放入饑餓12 h的個體大小相似的健康幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛5頭(2♂ + 3♀, 圖1)，24 h后記錄枝條被取食的情況，取食量=取食前鮮質(zhì)量-取食后鮮質(zhì)量(取食前鮮質(zhì)量為嫩枝培養(yǎng)5 h后的鮮質(zhì)量, 以校正浸水后的質(zhì)量)，重復(fù)5次。幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛試驗方法同上。

圖1 云斑白條天牛成蟲對不同植物嫩枝的取食選擇試驗示意Fig.1 Diagrammatic sketch of feeding choice forB. lineolata adults feeding on different host plants

1.4 交配試驗

交配試驗條件同1.3。將幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛和幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛雌、雄成蟲各1頭共置于同一養(yǎng)蟲籠(50 cm × 30 cm × 30 cm)內(nèi)飼養(yǎng)，籠內(nèi)放置水培的新鮮美國紅木岑和野薔薇嫩枝，每2天更換1次嫩枝。自試驗開始起，人工記錄9日內(nèi)2種寄主來源天牛的交配次數(shù)，每隔60 min觀察記錄1次，暗期采用弱紅光光源(LED光源, 10 W, 照度約20 Lux, 預(yù)試驗結(jié)果表明該光照射對成蟲行為無明顯影響)觀察，雄蟲生殖器插入雌蟲腹部為成功交配，重復(fù)3次。試驗設(shè)置2個處理： a. 幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛1♂+幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛1♀； b. 幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛1♀+幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛1♂。對照組的試驗方法為：a.幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛1♂+幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛1♀；b.幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛1♀+幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛1♂。

1.5 COI基因比對

利用TIANamp Genomic DNA Kit DNA提取試劑盒[天根生化科技(北京)有限公司, 杭州]提取2種寄主源的云斑白條天牛的基因組總DNA，每種提取12頭。PCR擴增利用2 × Taq PCR MasterMix[天根生化科技(北京)有限公司, 杭州]試劑進行，引物采用mtDNA COI基因通用引物LCO1490(5′-GGTC AACAAATCATAAAGATATTGG-3′)和(HC02198: 5′-TAAACTTCAGGGTGACCAAAAAAT CA-3′)(Folmeretal., 1994)，模板為所提取的基因組DNA。25 μL反應(yīng)體系為： 上、下游引物各1 μL，2 × Taq PCR MasterMix 12.5 μL，ddH2O 9.5 μL，DNA模板1 μL。PCR反應(yīng)程序為： 94 ℃預(yù)變性5 min； 94 ℃變性30 s，49 ℃退火40 s，72 ℃延伸1 min，35個循環(huán)，最后在72 ℃下延伸10 min。PCR產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測合格后，經(jīng)杭州尚亞賽生物技術(shù)有限公司測序部測序。將所得mtDNA COI序列用BioEdit軟件讀取并觀察峰值，利用Clustal程序?qū)ζ溥M行序列對齊(Chennaetal., 2003)，并輔助人工校對去除序列兩端測序誤差較大的區(qū)域，得到準確的COI序列，確定序列后在NCBI數(shù)據(jù)庫中用BLAST進行相似性搜索，確定所得序列為目的基因片段。利用MEGA 6.0軟件對所得序列進行堿基含量和多態(tài)位點分析(Tamuraetal., 2013)，使用 DnaSP 5.0分析軟件(Libradoetal., 2009)和TCS version 1.21 軟件包(Clementetal., 2000)篩選單倍型及每個單倍型所包含的個體數(shù)量； 利用Arlguin 3.0軟件包(Excoffieretal., 2005)進行AMOVA分析，估算種群分化水平。于所獲單倍型中各選取一條序列，和NCBI中比對所得的其他相似mtDNA COI基因序列(13條)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹。利用MEGA 6.0軟件并采用最大似然法(maximum likelihood, ML)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，運用Bootstrap檢驗重復(fù)，抽樣1 000次，其余參數(shù)為默認。同時對氨基酸序列進行比對。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用單因素方差分析(One-Way ANOVA)對不同寄主被取食量及天牛交配次數(shù)等進行差異性分析。上述計算中組間差異顯著性及均值、標準誤差的獲取均采用SPSS 19.0分析，并利用CorelDRAW X7制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 形態(tài)學特征及生殖器結(jié)構(gòu)比較

2種幼蟲取食不同寄主源的云斑白條天牛成蟲外觀形態(tài)的細部特征存在明顯差異(圖2、表2)，但生殖器結(jié)構(gòu)差異不明顯(圖3、表3)。比較發(fā)現(xiàn)2類天牛前胸背板斑紋距離均相距較遠(圖2a、d)，中胸后側(cè)片毛色均為白色或邊緣附帶黑色條紋(表2)，這些特征說明2種寄主源的云斑白條天牛為同一物種，即云斑白條天牛(劉瑩等, 2012)。幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛雌、雄蟲觸角第3節(jié)與柄節(jié)長度之比相對幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛更大，前者鞘翅端部為圓弧形，后者為平截或斜截狀(表2)。同時，2類天牛成蟲腹部末端形狀明顯不同，幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛雄蟲腹部末端窄，呈鈍角內(nèi)凹狀，毛稀疏； 雌蟲腹部末端呈弧形內(nèi)凹，底部中央缺刻不明顯，而幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛雄蟲腹部末端寬，呈弧形內(nèi)凹狀，密被毛，雌蟲腹部末端呈平截狀，底部中央具有明顯缺刻(圖2b、c、e、f, 表2)。此外，幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛中莖相對更大，而長寬比相對小(圖3c、d、g、h, 表3)。外部形態(tài)及雄性生殖器比較的結(jié)果表明，幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛和幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛為同一物種，由于幼蟲寄主的不同，其外觀形態(tài)和生殖器特征出現(xiàn)了差異。

2.2 室內(nèi)取食偏好試驗

幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛和幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛所偏好取食的寄主植物明顯不同，取食量存在顯著差異(圖4)。供試植物中，幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛食性單一，僅取食美國紅木岑嫩枝，對于其他寄主植物的取食量均為0(圖4)。而幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛食性相對較廣，對野薔薇、美國山核桃及日本珊瑚樹嫩枝均有取食，取食量差異顯著(F(4,14)=8.483,P=0.003 < 0.05)，24 h內(nèi)的取食偏好順序為野薔薇>美國山核桃>日本珊瑚樹。在多寄主條件下，幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛不取食毛白楊和美國紅木岑嫩枝(圖4)。

2.3 交配試驗

幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛和幼蟲取食毛白楊的云斑白條天?？上嗷ソ慌?，交互交配和自交交配的次數(shù)差異不顯著(圖5)。相同寄主源云斑白條天牛成蟲的平均交配次數(shù)分別為5.3次和4.3次，而不同寄主來源云斑白條天牛的平均交配次數(shù)分別為5.6次和4.0次(圖5)。混合交配的6對云斑白條天牛有4對出現(xiàn)了交配現(xiàn)象，其中最多交配14次，最少交配1次。

2.4 COI基因序列變異分析

對測序所得序列進行對齊校對，并在NCBI中用BLAST進行檢索，共獲得24條有效的云斑白條天牛mtDNA COI序列，各序列全長為546 bp。其中含有515個保守位點，31個多態(tài)性位點，多態(tài)性位點占序列總長的5.68%，其中含有1個自裔位點，30個簡約信息位點。所有序列堿基平均含量分別為A 30.52%、T 34.90%、C 19.42%、G 15.16%。所有序列總突變數(shù)為32，其中：發(fā)生轉(zhuǎn)換的位點數(shù)為24，發(fā)生顛換的位點數(shù)為8，轉(zhuǎn)換/顛換偏倚率為3.25。從所得24條云斑白條天牛樣本序列中共得到5種單倍型，其中幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛有2種，即P1、P6(登錄號分別為MH925772、MH925773)，分別包含11個和1個個體，幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛有3種，即F1、F2、F3(登錄號分別為MH925769、MH925770、MH925771)，分別包含3、4、5個個體(圖6)。

圖2 幼蟲取食不同寄主樹種的云斑白條天牛形態(tài)特征比較Fig.2 External characteristics of B. lineolata whose larvae fed on two different host tree speciesa—c： 幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛B. lineolata whose larvae fed on F. pennsylvanica； d—f： 幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛B. lineolata whose larvae fed on P. tomentosa. a，d： 天牛雄蟲Male adult； b，e： 雌成蟲腹部末端Abdomen bottom of female adult； c，f： 雄成蟲腹部末端Abdomen bottom of male adult.

圖3 幼蟲取食不同寄主樹種的云斑白條天牛雄性生殖器結(jié)構(gòu)特征比較Fig.3 Morphological characters of male genitlia within B. lineolata adults whose larvae fed on different host tree speciesa—d： 幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛 B. lineolata whose larvae fed on F. pennsylvanica; e—h： 幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛B. lineolata whose larvae fed on P. tomentosa. a，e： 陽基側(cè)突(正面)Lateral lobe(front view); b，f： 第8腹板The 8th sternite; c，g： 中莖基(正面) Median lobe(front view); d，h： 中莖基(側(cè)面)Median lobe(lateral view).

表2 幼蟲取食不同寄主樹種的云斑白條天牛外部形態(tài)特征比較Tab.2 Comparison of morphological characteristics of B. lineolata whose larva fed on different host tree species

表3 幼蟲取食不同寄生樹種的云斑白條天牛雄性外生殖器特征比較Tab.3 Comparison of the characteristics of male genitalia between B. lineolata whose larvae fed on different host tree species

圖4 云斑白條天牛成蟲取食選擇Fig.4 Feeding preference of B. lineolata whose larvae fed on different host plantA. 幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛B.lineolata whose larvae fed on F. pennsylvanica； B. 幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛B.lineolata whose larvae fed on P. tomentosa； R. m： 野薔薇R. multiflora； C. i： 美國山核桃C. illinoinensis； V. o： 日本珊瑚樹V. odoratissimum var. awabuki； P. t： 毛白楊P. tomentosa； F. p： 美國紅木岑F. pennsylvanica. 不同的小寫字母表示差異顯著(P < 0.05)。The bar marked with different lowercase letters is significantly different at the level of P < 0.05.

圖5 不同寄主來源云斑白條天牛9日內(nèi)平均交配次數(shù)Fig.5 Mating bouts of B. lineolata adults from two different hosts in nine daysF： 幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛B. lineolata adults whose larvae fed on F. pennsylvanica; P： 幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛B. lineolata adults whose larvae fed on P. tomentosa. ns：差異不顯著(P > 0.05)No significance(P > 0.05).

圖6 云斑白條天牛COI基因5種單倍型序列比對Fig.6 Alignment of 5 haplotypes of COI gene sequences of B. lineolata F1、F2、F3： 幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛B. lineolata whose larvae fed on F. pennsylvanica； P1、P6： 幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛B. lineolata whose larvae fed on P. tomentosa.下同The same below.

氨基酸序列比對結(jié)果顯示，2類云斑白條天牛的mtDNA COI基因序列編碼182個氨基酸，同源性高達99.91%，其中出現(xiàn)變異的為第125個氨基酸，幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛的基因片段于該位點均編碼表達亮氨酸(leucine)，而幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛的基因片段于該位點既表達亮氨酸(leucine)，也表達甲硫氨酸(methionine)(圖7)。

表4 2種不同寄主源云斑白條天牛COI基因序列間的AMOVA分析Tab.4 Analysis of molecular variance(AMOVA) among B. lineolata populations from different hosts

AMOVA分析結(jié)果顯示，2個種群間的遺傳分化指數(shù)Fst=0.813 85(P< 0.001)，變異主要來源于種群間(81.39%)，同一種群內(nèi)不同個體間變異僅占18.61%(表4)。COI基因序列變異分析和AMOVA分析均表明幼蟲取食美國紅木岑的和幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛種群間發(fā)生了遺傳變異，后者種群內(nèi)變異小，而前者種群內(nèi)變異相對較大，2個云斑白條天牛種群之間出現(xiàn)了遺傳變異。

圖7 最大似然法構(gòu)建2種不同寄主來源的云斑白條天牛種群COI基因單倍型系統(tǒng)發(fā)育樹Fig.7 Maximum likely-hood tree of COI for B. lineolata sequences from two different hosts

采用最大似然法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，結(jié)果顯示不同寄主來源的云斑白條天牛明顯分成了2支，其中幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛種群的2個單倍型(P1、P6)序列與其他學者提交的云斑白條天牛序列聚在一起(圖7)，而幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛種群的3個單倍型(F1、F2、F3)雖與幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛分屬不同支(圖7)，但仍屬于一個大支，說明種群內(nèi)部的遺傳變異較大，該結(jié)果與單倍型篩選及氨基酸序列比對結(jié)果一致。2條多斑白條天牛序列與2個云斑白條天牛種群的序列聚在一個大支上(圖7)，而形態(tài)鑒定結(jié)果表明2類天牛均為云斑白條天牛，這可能是先前云斑天牛的拉丁學名存在混用和誤用造成(王文凱, 2000)，此處2條多斑白條天牛應(yīng)為云斑白條天牛。

3 討論

在昆蟲與植物長期的協(xié)同進化過程中，植食性昆蟲和寄主之間形成了相互選擇、相互作用、相互適應(yīng)的關(guān)系，植食性昆蟲也形成了特定的寄主譜(Schoonhovenetal., 2005; Foristeretal., 2012)。寄主植物的選擇對于植食性昆蟲的生長發(fā)育及種群繁衍至關(guān)重要(Schoonhovenetal., 2005; Bernaysetal., 2007)，而早期幼蟲的取食經(jīng)歷可能會影響后期成蟲補充營養(yǎng)、寄主搜尋及產(chǎn)卵等行為(Proffitetal., 2015; Petitetal., 2017)。研究表明，幼蟲在不同寄主植物間轉(zhuǎn)移是造成蛺蝶科(Nymphalidae)昆蟲物種多樣化的重要因素(Nylinetal., 2008)； 棉鈴蟲(Spodopteralittoralis)幼蟲取食棉花(Gossypiumhirsutum, Malvaceae)、三葉草(Trifoliumalexandrinum, Fabaceae)或紫花苜蓿(Medicagosativa, Fabaceae)等不同寄主植物時，成蟲交配和產(chǎn)卵行為均發(fā)生顯著變化(Andersonetal., 2013)。另外，相對于用向日葵(Helianthusannuus, Asteraceae)喂養(yǎng)幼蟲的向日葵天牛(Dectestexanus)成蟲，用大豆(Glycinemax, Fabaceae)喂養(yǎng)幼蟲的向日葵天牛雌成蟲在田間顯著偏好取食大豆來補充營養(yǎng)(Michaudetal., 2005)。本研究發(fā)現(xiàn)幼蟲取食不同寄主的云斑白條天牛成蟲對補充營養(yǎng)的植物選擇存在顯著差異(圖4)。幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛成蟲可取食野薔薇、美國山核桃、日本珊瑚樹等多種植物的枝條補充營養(yǎng)，但明顯偏好取食野薔薇，而幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛僅取食美國紅木岑。幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛和幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛成蟲取食偏好出現(xiàn)了明顯的分化，這與張冬勇等(2016)取食試驗結(jié)果相似。食性變化的原因可能是長期的不同寄主寄生生活使2個云斑白條天牛種群產(chǎn)生了適應(yīng)性分化，形成了特定取食偏好習性，其內(nèi)在機制需進一步研究。

氣候變化、地質(zhì)運動、地理阻隔、寄主變換及人類活動等因素是造成植食性昆蟲種群分化，甚至物種形成的關(guān)鍵要素(Maixneretal., 2014; Sahooetal., 2017)。對于一些專食性或飛行能力不強的植食性昆蟲而言，為了更好地適應(yīng)寄主植物轉(zhuǎn)換或生境變化等因素，種群變異或新物種的形成更容易發(fā)生(Hébertetal., 2016; Nakadaietal., 2016)，而昆蟲對于寄主植物、生境的適應(yīng)或新物種形成往往也體現(xiàn)在形態(tài)特征的變化上(Bernays, 1991; Nosiletal., 2002)。本研究表明，云斑白條天牛幼蟲取食的寄主植物不同，導(dǎo)致成蟲在形態(tài)特征上出現(xiàn)變化，最為顯著的特征是二者的腹部末端端部形態(tài)顯著不同(表2、圖2)，但這種適應(yīng)變化的生態(tài)功能尚不清楚，在其他天牛中是否有類似現(xiàn)象也需進一步研究。

對于植食性昆蟲的遺傳分析可為深入理解物種的分布格局、種群擴張及環(huán)境適應(yīng)進化等提供關(guān)鍵信息，同時也有利于害蟲治理策略的制定(Ekesietal., 2016; Zhangetal., 2019)。mtDNA COI基因具有分布普遍、結(jié)構(gòu)相對保守等特性，自Hebert等(2003)提出該基因可用于物種識別和鑒定以來，COI基因已被廣泛應(yīng)用于不同分類階元層次上的物種鑒定和分子系統(tǒng)學研究(Beneferetal., 2017; Wilsonetal., 2017)。本研究基于COI基因分析幼蟲取食毛白楊的和幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛的種群多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明2類云斑白條天牛種群之間出現(xiàn)了明顯的遺傳變異，且這種變異主要來源于種群間(表4、圖6和圖7)。對于植食性昆蟲而言，寄主植物是影響昆蟲種群的遺傳變異的關(guān)鍵因素之一，昆蟲通過化學感受器選擇性識別寄主的某些次生物質(zhì)，更好地適應(yīng)寄主(豐富度、多樣性和寄主轉(zhuǎn)換等)，進而產(chǎn)生行為分化、食性轉(zhuǎn)變，進一步出現(xiàn)遺傳分化(Zhangetal., 2018)。本研究表明，2類云斑白條天牛幼蟲取食的寄主不同，成蟲產(chǎn)卵前經(jīng)歷也不同，這可能是造成二者分化的因素之一。另外，地理距離、生境異質(zhì)等亦是造成種群分化的重要因素(De Queiroz, 2007; Zhangetal., 2019)。本研究中幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛采集于浙江省杭州市富陽區(qū)新沙島內(nèi)，小島四周被寬闊的富春江圍繞，江面平均寬約500 m，與外界環(huán)境相對隔絕，島內(nèi)的云斑白條天牛生活環(huán)境相對單一(主要種植了毛白楊和其他農(nóng)作物，少量垂柳(Salixbabylonica, Salicaceae)和桑(Morusalba, Moraceae)，而云斑白條天牛成蟲平均擴散距離僅為63 m(錢范俊等, 1994)，很難與島外的云斑白條天牛種群發(fā)生基因交流，島內(nèi)的幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛種群內(nèi)部的遺傳多樣性較小(圖7)。幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛種群采集自浙江省杭州市富陽區(qū)新登鎮(zhèn)松溪村苗圃基地內(nèi)，地理位置開闊，且周圍種植大量的桑、美國山核桃、雞爪槭(Acerpalmatum, Aceraceae)及女貞(Ligustrumlucidum, Oleaceae)等寄主植物，該樣地內(nèi)的云斑白條天牛種群易與其他云斑白條天牛種群發(fā)生基因交流，遺傳多樣性相對豐富(圖7)。

同一物種植食性昆蟲的寄主不同，可能會在行為、生理、生態(tài)及形態(tài)上產(chǎn)生差異，于種內(nèi)形成不同的寄主種群，甚至表現(xiàn)出生殖隔離(Zhangetal., 2018)。這種不同寄主種群出現(xiàn)的現(xiàn)象屬于物種形成早期階段(Rundleetal., 2005)，如蘋果實蠅(Rhagoletispomonella)(Hoodetal., 2012)、山松大小蠹(dendroctonusponderosae)(Bracewelletal., 2011)，草地貪夜蛾(Spodopterafrugiperda)(Unbehendetal., 2013)，均存在這一現(xiàn)象。本研究表明，幼蟲取食美國紅木岑的云斑白條天牛和幼蟲取食毛白楊的云斑白條天牛在行為、形態(tài)特征及種群遺傳上都產(chǎn)生不同程度的變異，而交配試驗結(jié)果顯示2類天牛之間可交互進行交配，尚未出現(xiàn)生殖前隔離(圖5)。但為進一步證實2類天牛是否生殖隔離，還有待對兩者交配后的雌蟲能否正常產(chǎn)卵、后代能否正常發(fā)育及繁殖進行觀測確認。

4 結(jié)論

早期幼蟲的取食經(jīng)歷(寄主異質(zhì))或生境隔離(生境異質(zhì))會導(dǎo)致同一物種昆蟲出現(xiàn)遺傳變異，進而影響后期成蟲補充營養(yǎng)、寄主搜尋及產(chǎn)卵等行為。因此在應(yīng)用誘餌樹或具有引誘活性的植物源引誘劑進行云斑白條天牛行為調(diào)控時，必須先明確防治對象的寄主來源及取食習性，或依據(jù)形態(tài)外觀或分子生物學手段鑒定防控對象所屬的類群，在此基礎(chǔ)上制定相應(yīng)的防控策略，以實現(xiàn)害蟲的精準防控。