日本食蚧蚜小蜂的交配行為及雌蜂生殖系統(tǒng)觀察

沈順章，牛黎明，符悅冠，陳俊諭，朱俊洪，張方平*

(1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)環(huán)境與植物保護(hù)研究所，海口 571101；2. 海南大學(xué)熱帶農(nóng)林學(xué)院, 海口 570228；3. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱帶作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，?？?571101；4. 海南省熱帶作物病蟲害生物防治工程技術(shù)研究中心，?？?571101)

交配是兩性生殖的昆蟲繁衍后代最重要、最基本的環(huán)節(jié)(Miyatake，1997)。交配行為的本質(zhì)就是刺激雌蟲產(chǎn)卵(Opp，1986)，而產(chǎn)卵行為是昆蟲繁殖后代、維持種群數(shù)量的重要環(huán)節(jié)(楊小凡，2017)。交配對于雌、雄個體來說，既有益處又有害處。有益方面包括雄性個體可以增加其基因的傳播機(jī)會，留下更多的后代，提高雄性的遺傳適合度(張延華，2006)，雌性個體在交配過程中可以得到雄蟲的精液或者精囊中的營養(yǎng)物質(zhì)，而這些營養(yǎng)物質(zhì)有利于雌蟲的生長發(fā)育(李曉維，2014)，提高雌蟲的生殖能力(Tregenza，1988)。如只交配1次的果蠅Drosophilamojavensis，其產(chǎn)卵高峰期只能維持4 d，而多次交配的果蠅產(chǎn)卵高峰期可以持續(xù)14 d (Thornhill，1983 )；黃粉甲蟲Tenebriomolitor雌蟲在1 d內(nèi)交配4次和只交配1次相比較，其繁殖率可提高1.8倍(Worden，2001)。不利方面表現(xiàn)為：昆蟲在交配過程中會耗費(fèi)大量時間和能量(Thornhill，1983)；雌雄個體要保持一定的姿勢不動，增加被捕食的風(fēng)險；雄性在交配競爭過程中難免會對雌雄個體造成機(jī)械損傷(李曉維，2014)；在交配過程中雌性的生殖器會暴露在空氣中增加寄生蟲和疾病的傳染率(Hurst，1995；Thrall，1997；Hockham，2004；Knell，2004)；此外，一些研究表明雄性的精液產(chǎn)物會引起雌性多種生活史的改變(Baer，2001；Blanckenhorn，2002)，從而縮短壽命。

日本食蚧蚜小蜂CoccophagusjaponicusCompere是蠟蚧科昆蟲的重要寄生蜂(徐志宏，2004)。近年，本研究團(tuán)隊調(diào)查發(fā)現(xiàn)橡副珠蠟蚧ParasaissetianigraNietner是該蜂的寄主之一，為其優(yōu)勢寄生性天敵,并開展了相關(guān)的生物、生態(tài)學(xué)觀察，研究摸清了日本食蚧蚜小蜂的寄生行為特性(李賢，2019)，明確了該蜂的寄主齡期是橡副珠蠟蚧3齡若蟲及初期成蟲(吳曉霜，2019)，闡明了24～27℃、光周期12 L ∶12 D、0～8日齡的雄蜂等條件是該蜂交配的適合條件。本文僅針對日本食蚧蚜小蜂的交配行為、雄蜂交配能力、雌蜂生殖系統(tǒng)等進(jìn)行觀察，以期明確其交配行為、雄蜂交配能力及雌蜂生殖系統(tǒng)構(gòu)成，為該蜂的擴(kuò)繁利用技術(shù)研發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx

日本食蚧蚜小蜂：采于海南省儋州市中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)究所的實(shí)驗(yàn)基地，收集日本食蚧蚜小蜂褐蛹，待羽化后用橡膠上的橡副珠蠟蚧繁殖，形成數(shù)量較大的實(shí)驗(yàn)種群，然后將蜂轉(zhuǎn)接到南瓜飼養(yǎng)的橡副珠蠟蚧上，形成以南瓜為植物寄主的種群以供試驗(yàn)所需。

橡副珠蠟蚧：采于云南省熱帶作物研究所試驗(yàn)場六隊橡膠樹上，在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所內(nèi)的養(yǎng)蟲室(25℃～27℃、RH 70%～90%)里，用南瓜繁殖至成蟲備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1日本食蚧蚜小峰的交配行為

將日本食蚧蚜小蜂的褐蛹單頭裝入指形管(高7.5 cm，直徑1.3 cm)內(nèi)，待其羽化，然后按1♀ ∶1♂的比例(總共2頭)置于指形管中。觀察并記錄寄生蜂交配行為，并對交配的各階段進(jìn)行拍照。每對觀察10 min，若沒有交配行為發(fā)生則更換雄蜂繼續(xù)觀察，若再過10 min還是沒有發(fā)生交配則更換雌蜂。共觀察53對，其中有效交配30對。

1.2.2雄蜂的交配能力

參考侯茜(2015)的試驗(yàn)方法，將當(dāng)天羽化的1對雌、雄蜂置于指形管中進(jìn)行配交配能力試驗(yàn)。每對觀察30 min，若雌、雄蜂均無任何反應(yīng)，則更換新的未交配過的雌蜂；次日重復(fù)進(jìn)行前一天的試驗(yàn)步驟，直到雄蜂死亡(所使用的雌蜂均是當(dāng)天羽化且未交配過的)。每頭雄蜂每天給予30頭雌蜂，雄蜂總數(shù)為10頭。試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.3雌成蟲卵巢生殖系統(tǒng)

將日本食蚧蚜小蜂雌蜂置于70%酒精內(nèi)2 min，在載玻片上滴1滴清水，將寄生蜂放置清水邊緣。在體視鏡(OLYMPUS-SZ61)下，左手用解剖針按住寄生蜂胸部與腹部交界處，右手用解剖針按住腹末的外生殖器將雌蜂腹部卵巢輕輕往側(cè)邊拖動，待腹板斷裂時，同時用2根解剖針切斷腹部與胸部的連接處，小心剝離外生殖器、腹板、消化系統(tǒng)等，留下內(nèi)生殖系統(tǒng)，然后將帶有完整生殖系統(tǒng)的載玻片置于超景深三維顯微鏡(KEYENG VHX-500)下觀察、拍照。

2 結(jié)果與分析

2.1 日本食蚧蚜小峰的交配行為

觀察發(fā)現(xiàn)日本食蚧蚜小蜂的雌蜂和雄蜂均能進(jìn)行多次交配，其交配過程分為交配前、交配和交配后3個步驟：

交配前行為(圖1 A)：當(dāng)雄蜂遇到雌蜂后，若雌蜂有意愿與雄蜂進(jìn)行交配，則雌蜂會保持不動，然后雄蜂逆時針或順時針繞著雌蜂爬行；最后爬到雌蜂的腹部并準(zhǔn)備進(jìn)行外生殖器的對接，交配前行為平均花費(fèi)時間為3.25±4.99 s。

交配行為(圖1 B)：雌、雄蜂完成外生殖器對接后，雄峰以后足為支撐，前足抱住雌蜂的腹部，中足不停地敲打雌蜂的腹部；交配時雄峰的翅膀張開與自身垂直并保持不動，雄蜂的觸角與頭胸部成一條直線并保持靜止。交配過程中雌蜂則始終保持靜止。交配持續(xù)時間為20.61±11.78 s。

交配后行為(圖1 C)：雄峰以后足為支撐，把前足放在雌蜂的翅膀上，中足懸空；此階段雄蜂會有節(jié)奏擺動翅膀；每次擺動翅膀時，觸角也會隨之?dāng)[動1次。雌蜂在此時保持不動。然后，雄蜂自動離開或雌蜂用后足將雄蜂的前足從雌蜂的翅膀上踢開；雌蜂有時會在原地停留小段時間，有時雌蜂交配完會馬上飛走，交配后行為持續(xù)時間為52.3±30.9 s。

圖1 日本食蚧蚜小蜂的交配行為Fig.1 Mating behavior of Coccophagus japonicus注：A，交配前；B，交配行為；C，交配后行為。Note: A, pre-mating behavior ; B, mating behavior; C, post-mating behavior.

2.2 雄蜂交配能力

雄蜂的交配次數(shù)隨雄蜂日齡的增加而減少，雄蜂死亡前3 d均無交配活動。1日齡雄蜂的平均交配次數(shù)最多，為6.3次/ d。雄蜂一生平均可交配36.9±16.8次，個別雄蜂多達(dá)105次(圖2)。

圖2 雄蜂不同日齡的平均交配次數(shù)Fig.2 Average mating times(Mean±SE)of male Coccophagus japonicus at different age

2.3 日本食蚧蚜小蜂雌蜂生殖系統(tǒng)

日本食蚧蚜小蜂雌蜂的生殖系統(tǒng)位于腹部(圖3)。整個內(nèi)生殖系統(tǒng)呈乳白半透明，卵巢絲端具有較長的透明懸?guī)?。生殖系統(tǒng)由1對卵巢、1對側(cè)輸卵管(基部膨大為輸卵管萼)、1條中輸卵管、1個受精囊、毒囊及毒腺和外生殖器等組成。外生殖器又包括產(chǎn)卵針、產(chǎn)卵瓣、產(chǎn)卵瓣鞘等。

圖3 日本食蚧蚜小蜂雌蜂生殖系統(tǒng)(80×)Fig.3 The female reproductive system of Coccophagus japonicus (80×)注：A，卵巢；B，側(cè)輸卵管；C，中輸卵管；D，受精囊；E，外生殖器；F，毒囊；G，毒腺。Note: A, ovaries; B, lateral oviducts; C, median oviducts; D, spermatheca; E, external genitalia; F, venom reservoir; G, venom gland.

對900頭雌蜂進(jìn)行解剖，觀察發(fā)現(xiàn)日本食蚧蚜小蜂的卵巢管數(shù)量存在變異。95.78%的雌蜂卵巢由6條(3+3)卵巢管組成；2.78%的雌蜂卵巢是由5條(3+2)卵巢管組成；1.22%的雌蜂卵巢是由7條(3+4)卵巢管組成；0.22%的雌蜂卵巢是由4條卵巢管組成，這部份又分為2+2和1+3兩種類型，2種類型所占的比例均為0.11%。還有極個別的雌蜂個體僅有1個卵巢，由3條卵巢管組成。

3 結(jié)論與討論

3.1 交配行為和雄蜂的交配能力

在昆蟲交配過程中雄性昆蟲通常為主動方，例如茶細(xì)蛾雕絨繭蜂ApantelestheivoraeMinamikawa(侯茜, 2015)、班氏跳小蜂AehasiusbambawaleiHayat(高原，2014)、蠅蛹金小蜂PachycrepoideusvindemmiaeRondani(孫芳，2013)、褐帶卷蛾繭蜂BraconadoxophyesiMinamikawa(羅旭初，2017)等寄生蜂的雄蜂在交配過程均起著主動作用。本研究中，日本食蚧蚜小蜂雄蜂在交配過程中也表現(xiàn)出主動尋找雌蜂、求偶、擁抱、交尾等行為，雄蜂的這種主動可能是接收到了雌蟲發(fā)出的性信息素、聽覺或視覺等方面信號導(dǎo)致(Fonseca，2013)。寄生蜂的交配次數(shù)因種類及性別不同而存在差異。據(jù)報道，錘角細(xì)蜂Trichopriadrosophilae雌蟲一生只能交配1次，雄蜂一生可交配16.54次，最多達(dá)到19次(劉冰，2017)；日本恩蚜小蜂EncarsiajaponicaViggiani雄蜂一生最多交配6次(謝金莉，2015)；茶細(xì)蛾雕絨繭蜂單頭雄蜂最高交配次數(shù)為6次、而雌蜂僅為4次(侯茜, 2015)。本研究中，日本食蚧蚜小蜂的雌雄蜂都存在多次交配的習(xí)性，但雌蜂的交配次數(shù)明顯少于雄蜂；雄蜂交配能力隨雄蜂日齡的增加而逐漸減弱，雄蜂一生能交配36.94次，最多能交配105次，其交配能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于其他寄生蜂，這可能是該蜂對其種群偏雌性的一種適應(yīng)性。

3.2 日本食蚧蚜小蜂雌蜂的生殖系統(tǒng)

解剖觀察發(fā)現(xiàn)，日本食蚧蚜小蜂雌蜂的生殖系統(tǒng)位于腹部。整個內(nèi)生殖系統(tǒng)呈乳白半透明，絲端具有較長的透明懸?guī)?。日本食蚧蚜小蜂的生殖系統(tǒng)與大多數(shù)蚜小蜂屬寄生蜂相似，由1對卵巢、1對側(cè)輸卵管、中輸卵管、受精囊(為亮黃色球型)、毒囊及毒腺和外生殖器等組成。日本食蚧蚜小蜂側(cè)輸卵管最基部膨大，稱之為輸卵管萼(Grosch，1977)。

不同種類昆蟲間的卵巢管數(shù)量及構(gòu)成差異很大，如蚜繭蜂屬Aphidius僅有1對卵巢管,而優(yōu)姬蜂屬Euceros的卵巢管則多達(dá)200對以上，其中，以鉤腹姬蜂Trigonalyid卵巢管數(shù)最多，可達(dá)700對(Iwata，1960a；1960b)。在卵巢管數(shù)量較少的昆蟲種類中，個體間的差異也較小；而在卵巢管數(shù)目較多的昆蟲種類，個體間的差異則較大，甚至同一個體間的左右卵巢的卵巢管數(shù)目也會不同(Iwat，1960a；1960b)。本研究中，日本食蚧蚜小蜂不同個體間的卵巢構(gòu)成及卵巢管數(shù)量存在較大差異，絕大部分雌蜂卵巢由6條卵巢管(3+3)組成，但也有少量的為7條(3+4)、5條(3+2)、4條(2+2、1+3)條、3條(僅有1個卵巢)等多種形式。呂慧平(2002)對480頭蝶蛹金小蜂的解剖后也發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)(96.9%)的蝶蛹金小蜂的左右卵巢也均由3條卵巢管組成，另外，3.1%的雌蜂的左右卵巢則由數(shù)目不同的卵巢管構(gòu)成。造成卵巢管數(shù)目變異的原因較多，如柔繭蜂Habrobraconjuglandis的4齡幼蟲在低溫處理后，卵巢管數(shù)目可以由正常的2對(每個卵巢2條)增加到5～11對不等(Grosch ，1977)。因此，日本食蚧蚜小蜂不同個體的卵巢管數(shù)量存在差異具體是由環(huán)境因素造成還是內(nèi)在因素造成還是由兩者共同作用下造成的，則有待下一步研究。