中華潤(rùn)楠食葉新害蟲：異斑酷大蠶蛾羽化節(jié)律與生殖行為觀察

張錦坤，胡可炎，張國(guó)祥，范凌華，馮 瑩，王 偲，溫秀軍＊，馬 濤＊

(1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東省森林植物種質(zhì)創(chuàng)新與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642；2. 廣東省森林資源保育中心，廣東 廣州 510173)

異斑酷大蠶蛾（Cricula variabilisNaumann &L?ffler）隸屬于鱗翅目（Lepidoptera）大蠶蛾科（Saturniidae）小字大蠶蛾屬（Cricula），該蟲于2019年4月在廣州市增城區(qū)大封門林場(chǎng)爆發(fā)危害，是林區(qū)的重大闊葉樹食葉害蟲，其幼蟲主要危害中華潤(rùn)楠（Machilus chinensis(Champ. ex Benth.)Hemsl.），此外，還會(huì)取食黧蒴錐（Castanopsis fissa(Champion ex Bentham) Rehder et E. H. Wilson）、鴨腳木（Schefflera octophylla(Lour.) Harms）、枇杷葉紫珠（Callicarpa kochianaMakino）等多種闊葉樹，嚴(yán)重時(shí)可造成林區(qū)闊葉喬木大面積枯死[1-2]，其中對(duì)潤(rùn)楠屬樹種危害最為嚴(yán)重。潤(rùn)楠屬樹種在我國(guó)種類較多、分布較廣，具有干直，速生，木材輕軟，紋理直，耐腐等特性，大部分可作為建筑、家具用材、藥用樹種、園林綠化、工業(yè)原料等多種用途，具有顯著的經(jīng)濟(jì)意義[3]。

目前，昆蟲性信息素作為綠色環(huán)保高效防治方法之一，不僅可以監(jiān)測(cè)害蟲的發(fā)生動(dòng)態(tài)，而且還可以大量誘捕害蟲，干擾成蟲交配。如今，越來越多的昆蟲性信息素已應(yīng)用到農(nóng)林害蟲的無公害綠色防控中[4-8]。昆蟲生殖行為學(xué)的研究可以更好地了解害蟲性信息素的產(chǎn)生和釋放節(jié)律，為性信息素的提取和鑒定提供參考。國(guó)內(nèi)已有研究人員對(duì)六星黑點(diǎn)豹蠹蛾（Zeuzera leuconotumButler）、褸裳夜蛾（Catocala remissaStaudinger）、棗粘蟲（Ancylis sativaLiu）和楊小舟蛾（Micromelalopha sieversi(Staudinger)）等鱗翅目害蟲的生殖生物學(xué)特性進(jìn)行報(bào)道[9-12]，但有關(guān)大蠶蛾科昆蟲的生殖行為研究極少，因此，有必要開展異斑酷大蠶蛾生殖行為學(xué)研究，可為其性信息素研究和新型防治策略制定提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

供試蟲源采自廣東省廣州市增城區(qū)大封門林場(chǎng)（23°36′ N，113°47′ E），然后將其帶回實(shí)驗(yàn)室暗室內(nèi)進(jìn)行飼養(yǎng)（溫度27 ± 1℃，相對(duì)濕度75% ± 5%，光暗周期L∶D = 12 h∶12 h，其中光期19:00—7:00，暗期7:00—17:00），將幼蟲分裝在收納箱（62.5 cm ×45.5 cm × 35 cm）內(nèi)每天更換新鮮的中華潤(rùn)楠枝葉，飼養(yǎng)至其全部化蛹，按化蛹日期與不同性別分別放置在各個(gè)網(wǎng)籠（50 cm × 50 cm × 50 cm）內(nèi)飼養(yǎng)至羽化。成蟲羽化24 h內(nèi)視為1日齡，以此類推。

1.2 羽化行為觀察及動(dòng)態(tài)節(jié)律

每天定時(shí)觀察蛹的羽化情況，直到第1頭成蟲羽化開始，持續(xù)每天觀察成蟲的羽化行為（在暗期使用紅光進(jìn)行觀察），每隔1 h觀察記錄1次雌雄成蟲的羽化數(shù)，并收集雌雄成蟲放置在新的網(wǎng)籠內(nèi)分開飼養(yǎng)，直到所有蛹全部羽化。

1.3 求偶行為觀察及動(dòng)態(tài)節(jié)律

預(yù)實(shí)驗(yàn)表明：異斑酷大蠶蛾雄蛾沒有釋放性信息素的能力，但在暗期前1個(gè)小時(shí)內(nèi)會(huì)表現(xiàn)出興奮、劇烈振翅等行為；雌蛾求偶行為主要為釋放性信息素，通常在光期最后2個(gè)小時(shí)內(nèi)開始。為此，將新羽化的處女雌蛾分別單獨(dú)放在500 mL透明塑料圓形盒中，每天5點(diǎn)（光期10 h）觀察其求偶行為，實(shí)驗(yàn)設(shè)置3組重復(fù)，每組10只雌蛾，共觀察30只雌蛾求偶始末時(shí)間與持續(xù)時(shí)間，每隔30 min記錄1次，直到全部雌蛾求偶結(jié)束為止。

1.4 交尾行為觀察及動(dòng)態(tài)節(jié)律

將同一天新羽化的雌雄成蟲1對(duì)放入500 mL透明塑料圓形盒中飼養(yǎng)并進(jìn)行觀察記錄，共設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)10對(duì)成蟲，共30對(duì)成蟲，觀察方法同1.3。

1.5 產(chǎn)卵行為觀察及動(dòng)態(tài)節(jié)律

待1.4中的實(shí)驗(yàn)組交尾后，將已交尾的雌雄成蟲集中在一起，觀察其產(chǎn)卵行為，每天記錄產(chǎn)卵時(shí)間與產(chǎn)卵量，同時(shí)以1.3中處女雌蛾為對(duì)照，記錄其產(chǎn)卵時(shí)間與產(chǎn)卵量，直到所有雌蛾死亡為止。

1.6 成蟲壽命

將新羽化的雌雄成蟲分別單獨(dú)放置在300 mL透明塑料圓形盒內(nèi)進(jìn)行飼養(yǎng)并記錄其羽化日期，與1.4中已交尾雌雄成蟲實(shí)驗(yàn)組作對(duì)比，每天觀察記錄兩組的死亡數(shù)。

1.7 數(shù)據(jù)處理

交尾率 = 交尾對(duì)數(shù)/總對(duì)數(shù) × 100%，求偶率、產(chǎn)卵率計(jì)算方法同上。所有數(shù)據(jù)采用Excel 2013進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理、SPSS 22.0進(jìn)行方差分析，使用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 羽化過程

成蟲羽化前，蛹體先從背中線處裂開，通過持續(xù)不斷的蠕動(dòng)，成蟲頭部得以完全露出，進(jìn)而成蟲的足開始從蛹體慢慢伸出，此過程通常持續(xù)5～10 min。待成蟲觸角晾干以后，成蟲腹部開始進(jìn)一步扭動(dòng)，同時(shí)借助胸足一起推開腹部蛹?xì)?，成蟲得以從蛹?xì)ぶ型耆莱?，此時(shí)成蟲腹部粗長(zhǎng)，翅尚未完全展開。之后成蟲開始分泌溶解液，將蟲繭頂端的蠶絲化開，成蟲爬出即開始尋找空曠處進(jìn)行展翅（圖1），待雙翅完全展開晾干后會(huì)排泄蛹便，整個(gè)羽化過程持續(xù)20～30 min。

圖 1 初羽化成蟲Fig. 1 Initial emergence adult

2.2 羽化節(jié)律

共計(jì)觀察異斑酷大蠶蛾蛹618個(gè)，雌雄蛹比例約為1∶5.24，其中雌蛹99個(gè)，羽化率為89.90%；雄蛹519個(gè)，羽化率為68.98%。圖2顯示，異斑酷大蠶蛾在各個(gè)時(shí)段內(nèi)均有羽化，但是雌雄成蟲羽化時(shí)段明顯不同。雌成蟲主要集中在光期羽化，光期羽化的數(shù)量占羽化總數(shù)91.01%，其中光期1～9 h為雌蛾的羽化高峰期，占羽化總數(shù)的80.90%；雄成蟲主要集中在暗期羽化，暗期羽化的數(shù)量占羽化總數(shù)的78.49%，羽化高峰期為暗期1～4 h，占羽化總數(shù)82.12%。

圖 2 異斑酷大蠶蛾羽化時(shí)辰節(jié)律Fig. 2 The time rhythm of adult emergence

異斑酷大蠶蛾蛹期約為22 d左右，自第一只成蟲羽化到最后一頭成蟲羽化結(jié)束，共歷時(shí)16 d，如圖3可見，雄蟲主要集中在5月3日到10日羽化，羽化峰值在5日，雌蟲主要在5月4日到11日羽化，7日羽化最多。雄蟲羽化日動(dòng)態(tài)節(jié)律呈單峰性，雌蟲羽化峰相比雄蟲有明顯滯后性，且出現(xiàn)多個(gè)峰。

圖 3 異斑酷大蠶蛾羽化日動(dòng)態(tài)節(jié)律Fig. 3 The daily rhythm of adult emergence

2.3 求偶與交尾過程

觀察到異斑酷大蠶蛾雌蛾開始求偶，釋放性信息素，雄蛾未發(fā)現(xiàn)有求偶行為。雌蛾在進(jìn)入暗期前即開始求偶，最早求偶時(shí)間為5:00，即光期第11 h。雌蛾開始微微振動(dòng)翅膀，腹部第八、第九節(jié)間膜上的性腺表皮開始外翻、膨脹，形成兩個(gè)半球狀黃褐色突起（圖4a），持續(xù)膨脹與收縮，腹部末端的產(chǎn)卵器外伸并暴露于空氣中。雄蛾在此期間，表現(xiàn)為在透明塑料圓形盒內(nèi)開始劇烈振動(dòng)翅膀等行為，該過程一般從5點(diǎn)開始，持續(xù)到8點(diǎn)左右，即進(jìn)入暗期1 h內(nèi)?？梢杂^察到交尾實(shí)驗(yàn)組的部分雌蛾會(huì)因雄蛾的興奮狀態(tài)而影響性信息素的釋放，每次中斷后一般5～15 min內(nèi)會(huì)繼續(xù)恢復(fù)釋放性信息素。

圖 4 成蟲生殖行為Fig. 4 Adult’s reproductive behavior

在準(zhǔn)備交尾前，雄蛾會(huì)飛到雌蛾附近停留，大部分雄蛾會(huì)爬到雌蛾體驅(qū)，并用足緊抱雌蛾的腹部，開始做交尾準(zhǔn)備（圖4b），5～10 min后即開始交尾（圖4c），少部分雄蛾也會(huì)停留在雌蛾附近，采取“一字型”方式交尾，交尾一般持續(xù)3 h左右。而未交尾的雌蛾會(huì)在11:00以后陸續(xù)停止求偶，性腺體慢慢收縮，此時(shí)僅僅是第八、第九節(jié)間膜被拉長(zhǎng)，持續(xù)2～3 h后，雌蛾恢復(fù)至正常棲息狀態(tài)。

2.4 雌激素釋放、交尾節(jié)律

異斑酷大蠶蛾最早雌激素釋放時(shí)間為4:40左右，從5:00開始雌激素釋放的雌蛾逐漸增多（圖5），在7:00接近峰值，一直持續(xù)到10:30以后雌蛾開始逐漸停止交尾，雌激素釋放高峰期在5:30—11:30，該時(shí)段釋放雌激素的雌蛾占84.48%。雌蛾的激素釋放時(shí)段主要分布在暗期，暗期雌激素釋放蟲次占總蟲次的74.94%。同時(shí)，雌雄成蟲交尾時(shí)段也是主要分布在暗期（圖6），暗期交尾的蟲次占89.47%，交尾高峰期在7:00—10:30，該時(shí)段交尾蟲次占80.00%。

圖 5 成蟲求偶時(shí)辰動(dòng)態(tài)節(jié)律Fig. 5 The time rhythm of adult calling behavior

異斑酷大蠶蛾從羽化第1日起即開始釋放雌激素，且成蟲1日齡雌激素釋放率最高，與成蟲3～7日齡雌激素釋放率差異顯著（P＜ 0.05），1日齡往后的個(gè)體雌激素釋放率遞減。而雌激素釋放時(shí)長(zhǎng)分布呈現(xiàn)M型，5日齡成蟲雌激素釋放時(shí)長(zhǎng)最高，2日齡次之，1～6日齡成蟲間的雌激素釋放時(shí)長(zhǎng)均無顯著性差異。成蟲1～3日齡雌激素釋放高峰期均在暗期2～3 h內(nèi)，但1日齡與2日齡差異顯著（P＜ 0.05），其他日齡成蟲雌激素釋放高峰期均在暗期1～2 h內(nèi)（表1）。此次實(shí)驗(yàn)共有30對(duì)成蟲，交尾率為46.67%，其中1、2日齡交尾率最高（表2），與4日齡交尾率差異顯著（P＜0.05），而交尾時(shí)長(zhǎng)也是4日齡成蟲最低，與1日齡成蟲交尾率差異顯著（P＜ 0.05）。在交尾高峰期上，成蟲1～4日齡間并無顯著性差異，未觀察到5日齡以上的成蟲有交尾行為（表2）。

2.5 產(chǎn)卵過程與節(jié)律

雌蛾交尾結(jié)束后10～30 min內(nèi)會(huì)進(jìn)行產(chǎn)卵，數(shù)額不定，且產(chǎn)卵通常在暗期進(jìn)行（圖4d）。剛產(chǎn)的卵呈米黃色，之后卵粒逐漸變成乳白色。在野外，交尾后的雌蛾會(huì)在寄主葉片背面產(chǎn)卵，產(chǎn)卵方式為聚產(chǎn)，產(chǎn)卵位置在距葉緣4～6 mm處，卵較多時(shí)每枚葉片上有70～110粒卵，排列呈“U”字型，卵粒部分堆疊（圖7a）；卵較少時(shí)每枚葉片上有10～30粒卵，呈圓弧狀排列。在室內(nèi)，交尾雌蛾產(chǎn)卵方式為散產(chǎn)，一次產(chǎn)卵較多時(shí)卵粒會(huì)堆積且無規(guī)律性（圖7b）。

圖 6 成蟲交尾時(shí)辰動(dòng)態(tài)節(jié)律Fig. 6 The time rhythm of adult mating behavior

表 1 雌成蟲不同日齡的雌激素釋放行為 Table 1 Calling behavior of female adults at different ages

表 2 成蟲不同日齡的交尾行為 Table 2 Mating behavior of adults at different ages

圖 7 不同環(huán)境下雌蛾產(chǎn)卵Fig. 7 Oviposition pattern in different environments

交尾過的雌蛾一般會(huì)在交尾后連續(xù)2～3 d產(chǎn)卵，且產(chǎn)卵數(shù)呈遞減趨勢(shì)。未交尾的雌蛾通常在壽命即將耗盡的最后幾天內(nèi)產(chǎn)卵，產(chǎn)卵數(shù)呈遞增趨勢(shì)。交尾雌蛾最大產(chǎn)卵量為271粒，最長(zhǎng)產(chǎn)卵期為6 d，最大日產(chǎn)卵量為191粒。未交尾雌蛾最大產(chǎn)卵量為234粒，最長(zhǎng)產(chǎn)卵期為6 d，最大日產(chǎn)卵量為220粒。交尾與未交尾雌蛾產(chǎn)卵情況不同（表3），交尾雌蛾無論產(chǎn)卵率、產(chǎn)卵天數(shù)與產(chǎn)卵數(shù)均高于未交尾雌蛾，且不同處理雌蛾在產(chǎn)卵數(shù)上差異顯著（P＜ 0.05）。

表 3 不同處理雌蟲產(chǎn)卵行為 Table 3 Oviposition behavior of female under different treatments

2.6 成蟲壽命

異斑酷大蠶蛾成蟲壽命與交尾情況有關(guān)（表4），成蟲平均壽命為5 d左右，未交尾雌（雄）蟲平均壽命大于交尾雌（雄）蟲，相同生殖狀態(tài)下雌蟲平均壽命大于雄蟲，但是不同處理雌雄成蟲壽命之間均無顯著性差異。

表 4 不同處理成蟲壽命 Table 4 The lifespan of adults under different treatments

3 討論

蛾類昆蟲的生殖過程是從羽化開始的，隨著雌蛾性器官發(fā)育成熟開始在體內(nèi)合成性信息素，而后才有成蟲求偶、交尾、產(chǎn)卵等一系列生殖行為，其中光照條件、晝夜節(jié)律等重要因子，對(duì)昆蟲的生殖行為及生理代謝都具有顯著影響[13-14]。同樣，異斑酷大蠶蛾的羽化和生殖行為受晝夜節(jié)律影響顯著且有明顯階段性，全天可見成蟲羽化，但是雄蛾主要在暗期羽化，而雌蛾主要在光期羽化，這種雌雄羽化時(shí)段的非一致性不同于其他的蛾類，如褸裳夜蛾（C. remissa）、甜菜夜蛾（Spodoptera exigua(Hodopte)）主要在暗期羽化[10,15]，核桃舉肢蛾（Atrijuglans hetaoheiYang）、蘋果蠹蛾（Cydia pomonellaL.）主要在光期羽化[16-17]。且與大多數(shù)蛾類羽化規(guī)律一樣，雄成蟲羽化一般要早于雌成蟲1～2 d，推測(cè)這種羽化日期的差異可以使雄蟲更早性成熟，以便于尋找剛羽化的處女雌蟲進(jìn)行交尾。

不同鱗翅目昆蟲的性發(fā)育時(shí)間存在著差異，黃野螟（Heortia vitessoidesMoore）需要1 d時(shí)間[18]，褸裳夜蛾需要2 d時(shí)間[10]，而異斑酷大蠶蛾羽化當(dāng)天的1日齡成蟲就已經(jīng)性成熟，可以開始釋放雌性激素、交尾、產(chǎn)卵等一系列生殖行為，這與楊扇舟蛾（Clostera anachoreta(Fabricius)）、楊小舟蛾（M. sieversi）、黃褐幕枯葉蛾（Malacosoma neustria testaceaL.）等蛾類相似[12,19-20]，推測(cè)由于異斑酷大蠶蛾成蟲壽命較短，所以性成熟的時(shí)間縮短，成蟲羽化后數(shù)小時(shí)即可性成熟。成蟲生殖行為主要在臨近暗期和暗期前段時(shí)段內(nèi)進(jìn)行，而大部分蛾類天敵（鳥類、蝙蝠）都有著明顯的晝夜節(jié)律，該生殖行為特點(diǎn)可以使成蟲避開大部分天敵的捕食，且成蟲求偶、交尾行為的高峰期在前后時(shí)間上的延續(xù)進(jìn)行，體現(xiàn)了該蟲羽化、求偶、交尾等行為是具有協(xié)調(diào)性的。隨著日齡的增加，雌蛾的求偶率與求偶時(shí)長(zhǎng)會(huì)顯著減少，且求偶的時(shí)段會(huì)逐漸提前，這種生殖行為策略與大多數(shù)鱗翅目昆蟲相似[21-23]，這也符合Swier的觀點(diǎn)，高齡雌蛾以提前求偶來增加對(duì)低齡雌蛾的交配競(jìng)爭(zhēng)力[24]。同樣地，雌蛾交尾率與交尾時(shí)長(zhǎng)也與日齡成負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與六星黑點(diǎn)豹蠹蛾高齡成蟲交尾時(shí)長(zhǎng)更長(zhǎng)不同[25]，一般來說，成蟲交配時(shí)間會(huì)受日齡的影響，雄蟲可以在交配過程中通過延長(zhǎng)交配時(shí)間來增加生殖力，以達(dá)到占有雌蟲，降低其再次交配的幾率[26-27]，但是由于生命力不足反而會(huì)使雌雄雙方付出更高的交配價(jià)[12]。觀察發(fā)現(xiàn)通常高齡雌蛾求偶持續(xù)時(shí)長(zhǎng)突然縮短以后，當(dāng)天就會(huì)死亡，說明求偶時(shí)長(zhǎng)突然縮短主要是由于生命力不足引起。昆蟲成蟲階段主要的生存意義即繁衍后代，同樣異斑酷大蠶蛾雌蛾交尾結(jié)束后會(huì)立刻進(jìn)行產(chǎn)卵，通常產(chǎn)卵持續(xù)2～4 d，交尾成蟲產(chǎn)卵周期比未交尾成蟲長(zhǎng)，最長(zhǎng)產(chǎn)卵天數(shù)可達(dá)6 d，與交尾雌蛾壽命相當(dāng)，且交尾行為會(huì)顯著影響雌蛾的產(chǎn)卵量（P ＜ 0.05）。另有研究表明，植食性昆蟲可以通過視覺、味覺、嗅覺和觸覺等行為模式對(duì)產(chǎn)卵方式、產(chǎn)卵場(chǎng)所的識(shí)別與選擇等行為進(jìn) 行 調(diào) 控[28-29]，依 照“Preference-Performance”學(xué)說，植食性昆蟲的幼體的環(huán)境適應(yīng)能力通常取決于成蟲的寄主選擇行為，對(duì)于這類昆蟲，會(huì)優(yōu)先選擇那些能最大限度使其后代存活的植物，導(dǎo)致成蟲產(chǎn)卵偏好跟幼蟲生長(zhǎng)存活、種群參數(shù)之間有正相關(guān)關(guān)系[30-33]。因此異斑酷大蠶蛾才會(huì)選擇在有利于后代發(fā)育生長(zhǎng)的最佳寄主上進(jìn)行產(chǎn)卵，在這個(gè)過程中寄主植物的形狀、顏色以及揮發(fā)性物質(zhì)都會(huì)對(duì)昆蟲的選擇產(chǎn)生影響[34-35]，所以異斑酷大蠶蛾在室內(nèi)與野外采取不同的產(chǎn)卵方式很可能與生境或寄主植物有關(guān)。相同生殖情況下雌蟲平均壽命大于雄蟲，未交尾成蟲平均壽命大于交尾成蟲，證明交尾行為可以減少成蟲的壽命，這一規(guī)律已在大部分鱗翅目蛾類昆蟲中進(jìn)行報(bào)道[10,18,20,36]。

近些年來，昆蟲性信息素因其高效專一、綠色環(huán)保、不產(chǎn)生耐藥性、對(duì)天敵無害等優(yōu)點(diǎn)，成為害蟲防治的一項(xiàng)重要手段[8,37]，因此，掌握成蟲的生殖行為節(jié)律有利于把握提取性信息素的最佳時(shí)機(jī)，為下一步研究異斑酷大蠶蛾性信息素活性組分與野外誘捕試驗(yàn)奠定基礎(chǔ)，進(jìn)而通過性信息素引誘法誘殺雄蛾或迷向法干擾雌雄蛾交配等方式降低交配率，從而降低林間異斑酷大蠶蛾的種群密度。

4 結(jié)論

異斑酷大蠶蛾雌雄羽化時(shí)間有著非一致性，雄蛾主要在暗期羽化，雌蛾主要在光期羽化。成蟲生殖行為主要在臨近暗期和暗期前段時(shí)段內(nèi)進(jìn)行，且1日齡成蟲生殖行為最為活躍，成蟲的求偶（交尾）高峰期、求偶（交尾）率、求偶（交尾）時(shí)長(zhǎng)均與日齡成負(fù)相關(guān)關(guān)系。交尾會(huì)減少雌雄成蟲的壽命，無論是否交尾雌蛾都會(huì)產(chǎn)卵，但是交尾雌蛾的產(chǎn)卵率、產(chǎn)卵量和產(chǎn)卵天數(shù)比未交尾雌蛾都要多。