草地貪夜蛾幼蟲日齡及取食的食物對淡足側(cè)溝繭蜂寄生效果的影響

巨學(xué)陽，薛蓉蓉，童 璐，廖 露，宋圓圓，曾任森，王 杰

（福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)學(xué)院/福建農(nóng)林大學(xué)作物遺傳育種與綜合利用教育部重點實驗室/福建農(nóng)林大學(xué)閩臺作物有害生物生態(tài)防控國家重點實驗室，福州 350002）

草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda，俗稱秋黏蟲，屬于鱗翅目夜蛾科灰翅夜蛾屬，是原產(chǎn)于美洲熱帶和亞熱帶地區(qū)的多食性害蟲，廣泛分布于美洲大陸，是世界重大的農(nóng)業(yè)害蟲[1,2]，被認(rèn)為是世界上最具破壞性的害蟲之一，且有遷飛能力強、繁衍能力強、適應(yīng)環(huán)境能力強、對化學(xué)農(nóng)藥抗性高等特點，幾乎可以取食任何植物類群，但其對禾本科植物有特定的偏好[3-6]。草地貪夜蛾幼蟲可以為害植株的各個器官，對植株破壞能力強，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致絕收。2019年1月草地貪夜蛾入侵我國云南并迅速擴散到20多個省區(qū)，對我國糧食安全造成了嚴(yán)重的影響[7]。面對草地貪夜蛾的入侵，我國采取的防治措施主要以化學(xué)農(nóng)藥為主，化學(xué)農(nóng)藥雖然會在短期內(nèi)對草地貪夜蛾起到控制效果[8]，但是長期、大量使用化學(xué)農(nóng)藥不僅會造成草地貪夜蛾農(nóng)藥抗性提高，還會破壞生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致農(nóng)藥殘留增加[9,10]。隨著草地貪夜蛾在我國不斷地擴散，尋求綠色可持續(xù)防控措施尤為重要。利用天敵進(jìn)行生物防治，能有效控制害蟲田間擴散、保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等優(yōu)點[11]。據(jù)報道，寄生蜂寄生能夠?qū)Σ莸刎澮苟甑纳L有抑制作用[12]。在我國已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有多種寄生蜂對草地貪夜蛾有防治作用[13,14]。

淡足側(cè)溝繭蜂Microplitis palidpes，屬于膜翅目繭蜂科小腹繭蜂亞科，可以寄生甜菜夜蛾Spodoptera exigua，斜紋夜蛾Spodoptera litura和黏蟲Mythimna separata等害蟲低齡幼蟲[15-17]。唐繼洪等[18]在海南省對野外草地貪夜蛾天敵調(diào)查分析后，首次報道發(fā)現(xiàn)淡足側(cè)溝繭蜂是草地貪夜蛾的寄生性天敵，自然條件下對幼蟲寄生率為12.3%。王金彥等[19]報道了在室內(nèi)條件下淡足側(cè)溝繭蜂能夠寄生草地貪夜蛾，并發(fā)現(xiàn)在29 ℃且寄主密度小于20頭/瓶情況下寄生率可以達(dá)到30%左右。為了進(jìn)一步明確淡足側(cè)溝繭蜂對草地貪夜蛾幼蟲的寄生情況，本試驗主要對寄主日齡和所取食的食物對淡足側(cè)溝繭蜂在草地貪夜蛾幼蟲上的寄生效果進(jìn)行了研究，旨在為大量擴繁和應(yīng)用淡足側(cè)溝繭蜂對草地貪夜蛾進(jìn)行田間防控提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

草地貪夜蛾人工飼料參考有關(guān)文獻(xiàn)和適當(dāng)修改，以黃豆粉、酵母粉、小麥胚芽、瓊脂、膽固醇、抗壞血酸、山梨酸、蒸餾水等為原料，混合后高溫滅菌，放涼待用[20,21]。

草地貪夜蛾于 2020年采于福建農(nóng)林大學(xué)校內(nèi)玉米地，在溫度（26±2）℃、RH 70%±10%、光周期14L:10D的養(yǎng)蟲室內(nèi)分別用玉米和人工飼料進(jìn)行繼代飼養(yǎng)，繁殖多代，取新鮮的草地貪夜蛾卵塊，孵化后飼喂幼嫩玉米苗和人工飼料生長到 1～3 齡時待用。草地貪夜蛾用人工飼料飼養(yǎng)3代以上定義為飼料種群，用玉米葉片飼養(yǎng)3代以上定義為玉米種群。

淡足側(cè)溝繭蜂由上海農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供，寄生蜂在溫度（26±2）℃，光周期14L:10D的光照養(yǎng)蟲室進(jìn)行飼養(yǎng)，用10%蜂蜜水飼喂成蟲，用斜紋夜蛾繁殖2代，然后用草地貪夜蛾繁殖3代后，寄生蜂交配24 h后待用。

1.2 試驗設(shè)計

試驗在溫度（27±2）℃、RH 70%±10%、光周期14L:10D的養(yǎng)蟲室內(nèi)進(jìn)行。分別在取食玉米和取食人工飼料的群體中選取3、5、8日齡（分別對應(yīng)草地貪夜蛾1齡末、2齡中、3齡末階段）草地貪夜蛾幼蟲20頭（每20頭為一組），放入12 cm×10 cm×8 cm的果凍杯中，分別放入適量的玉米幼苗葉片和人工飼料供草地貪夜蛾幼蟲取食，每個處理組重復(fù)3次。在每個果凍杯放入事先已準(zhǔn)備的充分交配的淡足側(cè)溝繭蜂2對（雌:雄＝1:1），在杯蓋下方懸空吊放蘸有10%蜂蜜水的棉花，供寄生蜂補充營養(yǎng)。24 h后取出寄生蜂和草地貪夜蛾幼蟲，將每頭草地貪夜蛾分別放入已編號的4.5 cm×4 cm×3 cm果凍杯中用人工飼料喂養(yǎng)，草地貪夜蛾幼蟲被寄生蜂寄生后統(tǒng)一用人工飼料進(jìn)行飼養(yǎng)，直至草地貪夜蛾幼蟲死亡。

1.3 測定項目

每天觀察記錄草地貪夜蛾幼蟲存活、寄生蜂結(jié)繭、出蜂及幼蜂從寄主體內(nèi)鉆出的情況。計算寄生蜂寄生導(dǎo)致草地貪夜蛾死亡率（自寄生后7日內(nèi)沒有幼蜂出現(xiàn)且死亡的幼蟲數(shù)/供試幼蟲總數(shù)×100%）；寄生率（從寄主體內(nèi)爬出幼蜂數(shù)量/供試幼蟲總數(shù)×100%）；結(jié)繭率（幼蜂結(jié)繭數(shù)/供試幼蟲總數(shù)×100%）；出蜂（羽化）率（寄生蜂羽化數(shù)/供試幼蟲總數(shù)×100%）；發(fā)育歷期（從寄生到羽化的時間歷期）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)分析及圖表繪制采用SPSS 23.0、GraphPad Prism 8.3.0軟件，寄主死亡率、寄生率、幼蜂結(jié)繭率、寄生蜂出蜂（羽化）率以及發(fā)育歷期差異采用T檢驗和單因素方差分析（Tukey和Duncan氏法）進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 淡足側(cè)溝繭蜂在草地貪夜蛾幼蟲上的寄生情況

在試驗過程中，淡足側(cè)溝繭蜂能夠寄生低齡期草地貪夜蛾幼蟲，所產(chǎn)卵能夠在寄主幼蟲體內(nèi)完成生長發(fā)育直到鉆出體外結(jié)繭（圖 1）。圖 1a 中為未被寄生3齡初草地貪夜蛾幼蟲生長5 d后的狀況；圖 1b為3齡初草地貪夜蛾幼蟲被寄生5 d后的狀況，其尾部出現(xiàn)黑色物體為寄生蜂幼蜂，并可以看出寄生后草地貪夜蛾幼蟲生長受到了明顯的抑制；圖 1c 為寄生蜂幼蜂從寄主幼蟲鉆出后結(jié)繭情況。

圖1 淡足側(cè)溝繭蜂對草地貪夜蛾幼蟲寄生及結(jié)繭情況Fig. 1 Parasitic and cocooning behavior of M. pallidipes on S. frugiperda larvae

2.2 淡足側(cè)溝繭蜂在草地貪夜蛾幼蟲上的寄生率

寄主的日齡和所取食的食物對淡足側(cè)溝繭蜂在草地貪夜蛾幼蟲上寄生率有顯著影響（表 1），在幼蟲取食同樣食物的條件下，淡足側(cè)溝繭蜂對3日齡和5日齡草地貪夜蛾幼蟲的寄生率顯著高于8日齡。淡足側(cè)溝繭蜂寄生取食人工飼料的草地貪夜蛾幼蟲，其中對3日齡幼蟲寄生效率最高為53.33%，8日齡幼蟲寄生率最低為28.33%（F2,6＝29.17；P＜0.001）。淡足側(cè)溝繭蜂寄生取食玉米葉片的5日齡幼蟲寄生效率最高為 91.67%，8日齡幼蟲寄生率最低為 65.00%（F2,6＝18.91；P＝0.0026）。在相同日齡條件下，寄生蜂對取食玉米的寄主幼蟲的寄生率顯著大于寄生取食人工飼料的幼蟲的寄生（P＜0.05），說明寄主昆蟲所取食食物會影響淡足側(cè)溝繭蜂對草地貪夜蛾的寄生率。

表1 寄主日齡和取食的食物對淡足側(cè)溝繭蜂在草地貪夜蛾幼蟲上寄生率的影響Table 1 Effects of day-old and food of S. frugiperda larvae on the parasitism rate of M. pallidipes

2.3 淡足側(cè)溝繭蜂寄生對草地貪夜蛾幼蟲的致死率

淡足側(cè)溝繭蜂寄生會導(dǎo)致寄主幼蟲在被寄生后一周之內(nèi)出現(xiàn)不同程度的死亡情況，淡足側(cè)溝繭蜂對取食不同食物、不同日齡的草地貪夜蛾幼蟲致死率存在顯著差異（表2）。結(jié)果表明，淡足側(cè)溝繭蜂對3、5和8日齡取食人工飼料的幼蟲的平均致死率分別為21.67%、31.67%和15.00%；對取食玉米的草地貪夜蛾幼蟲平均致死率分別為13.33%、23.33%和6.67%（取食人工飼料的幼蟲：F2,6＝38.00；P＜0.001；取食玉米的幼蟲：F2,6＝25.33；P＝0.0012）。在幼蟲取食相同食物的條件下，淡足側(cè)溝繭蜂寄生導(dǎo)致5日齡幼蟲的死亡率最高，被寄生的 8日齡幼蟲死亡率相對最小。此外，在相同日齡條件下，寄生蜂寄生導(dǎo)致取食玉米的草地貪夜蛾幼蟲的死亡率要低于取食人工飼料的幼蟲（P＜0.05）。

表2 淡足側(cè)溝繭蜂寄生對草地貪夜蛾幼蟲死亡率的影響Table 2 Mortality of different development stages of S. frugiperda larvae parasitized by M. pallidipes

2.4 淡足側(cè)溝繭蜂在草地貪夜蛾幼蟲上的結(jié)繭率

草地貪夜蛾日齡和取食不同食物對淡足側(cè)溝繭蜂子代蜂結(jié)繭率有顯著的影響（圖 2）。在取食人工飼料的草地貪夜蛾幼蟲中，3日齡寄主被寄生后的寄生蜂結(jié)繭率最高，為48.33%；8日齡寄主上的結(jié)繭率最低，為18.33%；結(jié)繭率隨著寄主幼蟲日齡不同而變化（F2,6＝40.67；P＜0.001）。在取食玉米的草地貪夜蛾幼蟲中淡足側(cè)溝繭蜂在8日齡幼蟲上結(jié)繭率最低，為36.67%；在3日齡和5日齡幼蟲上結(jié)繭率相似，結(jié)繭率約為60% （F2,6＝31.00；P＜0.001）。在相同日齡條件下，寄生于取食人工飼料的草地貪夜蛾幼蟲的寄生蜂子代結(jié)繭率低于寄生于取食玉米的幼蟲的寄生蜂子代的結(jié)繭率（P＜0.05）。以上結(jié)果表明，低齡期或取食玉米葉片的草地貪夜蛾幼蟲更有利于淡足側(cè)溝繭蜂成功結(jié)繭。

圖2 寄主日齡和取食的食物對淡足側(cè)溝繭蜂在草地貪夜蛾上結(jié)繭率的影響Fig. 2 Effects of day-old and food intake of S. frugiperda larvae on the cocoon rate of M. pallidipes

2.5 寄生草地貪夜蛾幼蟲的淡足側(cè)溝繭蜂子代羽化（出蜂）率的影響

寄主日齡與取食食物的不同對寄生蜂羽化（出蜂）率有明顯的影響（圖3）。在取食人工飼料草地貪夜蛾幼蟲中，寄生3日齡時寄生蜂羽化（出蜂）率最高為43.33%，8日齡最低為16.67%（F2,6＝40.20；P＜0.001）。在取食玉米草地貪夜蛾幼蟲中，寄生3日齡時寄生蜂羽化（出蜂）率最高為51.67%，8日齡最低為26.67%（F2,6＝33.80；P＜0.001）。寄主幼蟲在5或8日齡時，寄生于取食玉米的幼蟲的寄生蜂羽化（出蜂）率高于寄生于取食人工飼料的幼蟲的寄生蜂子代出蜂率，取食不同食物的3日齡幼蟲對寄生蜂羽化（出蜂）率無顯著影響。

圖3 寄主日齡和取食的食物對淡足側(cè)溝繭蜂子代蜂羽化率的影響Fig. 3 Effects of day-old and food intake of S. frugiperda larvae on the eclosion rate of M. pallidipes

2.6 寄生草地貪夜蛾幼蟲的淡足側(cè)溝繭蜂子代蜂的發(fā)育歷期

寄主的日齡和所取食的食物對淡足側(cè)溝繭蜂子代蜂發(fā)育歷期有顯著的影響（圖4），寄生于取食人工飼料的5日齡幼蟲的寄生蜂發(fā)育歷期最短為7.07 d，寄生8日齡寄主發(fā)育歷期最長為8.19 d（F2,6＝26.68；P＝0.001）。寄生于取食玉米的5日齡幼蟲的寄生蜂發(fā)育歷期最短為7.50 d，寄生于8日齡寄主寄生蜂發(fā)育歷期最長為8.69 d（F2,6＝177.7；P＜0.001）。此外，在同一日齡情況下，淡足側(cè)溝繭蜂寄生取食人工飼料的寄主后其子代蜂發(fā)育歷期小于寄生于取食玉米的幼蟲的寄生蜂子代發(fā)育歷期（P＜0.05）。

圖4 寄主日齡和取食的食物對淡足側(cè)溝繭蜂子代蜂發(fā)育歷期的影響Fig. 4 Effects of day-old and food intake of S. frugiperda larvae on the developmental duration of M. pallidipes progeny

3 討論

淡足側(cè)溝繭蜂是鱗翅目夜蛾科害蟲，如甜菜夜蛾、斜紋夜蛾和黏蟲等幼蟲期重要的寄生蜂[15-17]，而草地貪夜蛾同屬鱗翅目夜蛾科昆蟲，已有報道發(fā)現(xiàn)淡足側(cè)溝繭蜂可以寄生草地貪夜蛾幼蟲[18,19]，因此評價淡足側(cè)溝繭蜂對取食人工飼料和玉米的草地貪夜蛾幼蟲群體的寄生效果，對利用本土天敵資源防治外來入侵物種草地貪夜蛾有重大意義。寄生蜂自身因素和外界環(huán)境因素對寄生蜂的寄生行為和繁殖均有顯著的影響，這些因素主要包括溫度、光照、寄生蜂日齡、蜂蟲比、寄主齡期以及寄主的食物等[22]。研究發(fā)現(xiàn)淡足側(cè)溝繭蜂在溫度為29 ℃時對草地貪夜蛾幼蟲的寄生效能最高，此外其寄生效果還受到寄生蜂雌蜂密度的干擾[19]。本研究在前人的研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，淡足側(cè)溝繭峰對草地貪夜蛾幼蟲寄生率隨著寄主日齡增加而呈現(xiàn)下降趨勢，并且草地貪夜蛾幼蟲取食不同食物會影響淡足側(cè)溝繭蜂的寄生率。

不同齡期的寄主昆蟲可以顯著影響寄生蜂的寄生行為。在研究斯氏側(cè)溝繭蜂Microplitis similisLyle對不同齡期草地貪夜蛾幼蟲的寄生行為時發(fā)現(xiàn)寄生蜂可以順利在2～4齡寄主體內(nèi)產(chǎn)卵，而在具有較強的反抗能力的5、6齡期寄主上寄生蜂未能順利產(chǎn)卵[23]。路子云等[24]在室內(nèi)條件下測定了中紅側(cè)溝繭蜂Microplitis mediator對4、6和8日齡草地貪夜蛾幼蟲的寄生效果，發(fā)現(xiàn)寄生蜂寄生4日齡幼蟲的寄生率最高，而寄生8日齡幼蟲的寄生率最低。我們的研究除了發(fā)現(xiàn)淡足側(cè)溝繭蜂的寄生率隨草地貪夜蛾幼蟲齡期增加而呈現(xiàn)下降趨勢，還發(fā)現(xiàn)低齡期草地貪夜蛾幼蟲更利于淡足側(cè)溝繭蜂成功結(jié)繭和較快地出蜂。這與李建成等[25]測定中紅側(cè)溝繭蜂對黏蟲幼蟲寄生效果類似，該研究發(fā)現(xiàn)中紅側(cè)溝繭蜂子代的發(fā)育情況受到寄主黏蟲齡期的影響，寄生于4齡寄主幼蟲的蜂的卵至結(jié)繭的歷期顯著長于寄生于2或3齡幼蟲的蜂。在探究管側(cè)溝繭峰對草地貪夜蛾寄生效果中也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果，寄生6日齡草地貪夜蛾幼蟲的寄生蜂子代發(fā)育歷期要明顯低于寄生4或8日齡幼蟲的寄生蜂子代發(fā)育歷期，此外寄生4或8日齡幼蟲的寄生蜂子代蜂繭的畸形率要高于寄生4日齡幼蟲的寄生蜂子代蜂繭[26]。

寄主昆蟲取食不同食物也會影響寄生蜂的寄生效能。淡足側(cè)溝繭蜂分別寄生取食大豆、芋艿、卷心菜和青菜葉的甜菜夜蛾幼蟲后，發(fā)現(xiàn)在取食大豆的甜菜夜蛾上寄生率高達(dá)82.39%，而在取食青菜葉的甜菜夜蛾上寄生率最低[22]。于此類似，我們的研究發(fā)現(xiàn)淡足側(cè)溝繭蜂在取食玉米的草地貪夜蛾幼蟲上的寄生率要顯著高于其在同齡期取食人工飼料的幼蟲上的寄生率。造成以上現(xiàn)象的原因可能與寄主所取食的食物相關(guān)成分有關(guān)，例如植物揮發(fā)物在寄生蜂定位寄主中起著重要作用[27]。在同一日齡情況下，淡足側(cè)溝繭蜂寄生導(dǎo)致取食人工飼料的幼蟲死亡率高于取食玉米的幼蟲，可能是因為草地貪夜蛾幼蟲前期所攝入食物在物質(zhì)組成上存在差異，玉米葉片存在一些次生物質(zhì)可能有利于寄主幼蟲提高自身免疫水平，從而更好地抵御天敵[28-30]。此外，寄生取食玉米的幼蟲的寄生蜂子代的結(jié)繭率和羽化率均顯著高于寄生于取食人工飼料的幼蟲的寄生蜂后代，這些結(jié)果可能與前期寄主昆蟲所取食的食物營養(yǎng)成分差異有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)甜菜夜蛾幼蟲被淡足側(cè)溝繭蜂寄生后，與未寄生的幼蟲相比其體內(nèi)氨基酸種類和數(shù)量在寄生蜂發(fā)育的不同階段存在差異[31]。寄生蜂可以通過一些寄生因子來調(diào)節(jié)寄主昆蟲使自身能在適合的范圍內(nèi)生長[32]，寄主所取食的食物及其營養(yǎng)成分可能會影響寄生蜂卵發(fā)育和寄生因子在寄主體內(nèi)的表達(dá)，具體原因有待深入探究。

植物-昆蟲-天敵三者間相關(guān)關(guān)系是化學(xué)生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域的熱點，也是探尋害蟲可持續(xù)防控的重要途徑[33]。本研究初步表明利用淡足側(cè)溝繭蜂防控低齡期草地夜蛾幼蟲會有很好的防控效果，其中寄生5日齡幼蟲的寄生蜂子代蜂發(fā)育歷期最短。此外，草地貪夜蛾幼蟲取食不同食物也會對淡足側(cè)溝繭蜂的寄生效果產(chǎn)生一定的影響，寄生取食玉米的幼蟲更加有利于寄生蜂擴繁后代。我國有著豐富的天敵昆蟲資源，但真正投入大規(guī)模使用的不多，因而需要進(jìn)一步加強對天敵擴繁和利用的研究[34]。本試驗研究結(jié)果為下一步利用草地貪夜蛾高效擴繁淡足側(cè)溝繭蜂，以及在大田生產(chǎn)中應(yīng)用淡足側(cè)溝繭蜂防治草地貪夜蛾提供一定的參考。