緣腹繭蜂對(duì)草地貪夜蛾的寄生能力及子代發(fā)育情況研究

張紅艷，張晶晶，王珊珊，王婭玲，王晴晴，王香萍

(1.農(nóng)林病蟲害預(yù)警與調(diào)控湖北省工程技術(shù)中心，湖北 荊州 434025;2.長江大學(xué)，湖北 荊州 434025)

草地貪夜蛾[Spodopterafrugiperda(Smith)]是熱帶亞熱帶地區(qū)的主要害蟲，可以危害60余種植物，20世紀(jì)90年代初期為美洲主要農(nóng)業(yè)害蟲[1-2]；2019年1月首次在我國云南江城縣發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾幼蟲危害玉米，至9月已蔓延至全國21個(gè)省、市。該蟲具有強(qiáng)大的繁殖力、適應(yīng)性和遷飛能力，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全威脅極大[3-4]。目前，我國草地貪夜蛾發(fā)生地普遍采用應(yīng)急性化學(xué)防治，盡管取得了一定的防控效果，但其可能引起的農(nóng)藥殘留(Residue)、有害生物再度猖獗(Resurgence)及生物抗藥性(Resistance)即“3R”問題值得重視。國外使用化學(xué)農(nóng)藥控制草地貪夜蛾傳播已有超過50 a歷史[1]，草地貪夜蛾不僅對(duì)傳統(tǒng)多種類型化學(xué)農(nóng)藥產(chǎn)生抗藥性[5-10]，而且已對(duì)多種轉(zhuǎn)基因(如CryF1、Cry1ac或Cry2ab)玉米產(chǎn)生了抗性[11-15]。生物防治技術(shù)具有可持續(xù)性、環(huán)境友好和提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量等特點(diǎn)，是減少化學(xué)農(nóng)藥使用量和綠色防控害蟲的重要手段。寄生蜂是害蟲生物防治的重要組成部分，利用寄生蜂防治害蟲也取得很多成果[16-17]。據(jù)報(bào)道，草地貪夜蛾的寄生性天敵有208種，其中主要是寄生卵和幼蟲的寄生蜂和寄生蠅，寄生比例高達(dá)90%以上[18]。目前，國內(nèi)已有多種寄生蜂對(duì)草地貪夜蛾寄生能力以及各地寄生蜂對(duì)其田間寄生競爭的研究報(bào)道[19-21]。

緣腹繭蜂[Cotesiamarginiventris(Cresson)，膜翅目繭蜂科]是一種單寄生于鱗翅目幼蟲的內(nèi)寄生性天敵，雌蟲產(chǎn)卵于夜蛾科低齡幼蟲(1～2齡)，卵于寄主體內(nèi)孵化后取食寄主的血淋巴和組織，殺死寄主，其經(jīng)過3個(gè)齡期后于寄主體外結(jié)繭化蛹[22]。緣腹繭蜂寄主范圍廣，可寄生小地老虎[Anagraphafalcifera(Kirby)]、甜菜夜蛾[Spodopteraexigua(Hbn.)]、草地貪夜蛾[S.frugiperda(Smith)]、粉紋夜蛾[Trichoplusiani(Hbn.)]等多種寄主，在生物防治中具有較為廣闊的應(yīng)用前景[23-25]。因此，了解緣腹繭蜂的生物學(xué)特性并對(duì)其進(jìn)行大規(guī)模飼養(yǎng)有利于利用此天敵防治害蟲，但截至目前，尚未見緣腹繭蜂對(duì)草地貪夜蛾寄生情況的研究報(bào)道。鑒于此，研究緣腹繭蜂對(duì)草地貪夜蛾和粉紋夜蛾的寄生情況，同時(shí)比較以不同食物喂養(yǎng)草地貪夜蛾時(shí)其生長發(fā)育差異，旨為草地貪夜蛾的生物防治提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

草地貪夜蛾、粉紋夜蛾均為室內(nèi)人工飼料多代飼養(yǎng)，緣腹繭蜂為室內(nèi)種群。玉米為溫室種植，溫度(25±1)℃，每20 d播種1批，保證每次使用葉片的日齡相同。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 緣腹繭蜂對(duì)草地貪夜蛾及粉紋夜蛾的寄生能力及其發(fā)育行為研究 采用人工飼料喂養(yǎng)草地貪夜蛾和粉紋夜蛾，將20頭2齡的草地貪夜蛾和粉紋夜蛾分別放入5 cm培養(yǎng)皿，培養(yǎng)皿內(nèi)放入相應(yīng)的人工飼料，然后將培養(yǎng)皿放入550 mL Soda瓶中(瓶底部切掉用紗布封口)；同時(shí)放入2日齡的緣腹繭蜂雌雄成蟲1對(duì)，并于瓶內(nèi)懸掛蘸滿10%蜂蜜水的棉芯供緣腹繭蜂成蟲取食；每24 h更換1次草地貪夜蛾或粉紋夜蛾幼蟲，直至寄生蜂成蟲死亡。將被寄生的幼蟲轉(zhuǎn)入5 mL塑料杯中，提供相應(yīng)的人工飼料繼續(xù)飼養(yǎng)，至寄生蜂從寄主體內(nèi)化蛹結(jié)繭。重復(fù)4次。記錄幼蟲被寄生的情況以及緣腹繭蜂的發(fā)育歷期等。結(jié)繭2 d后，將繭移入新的塑料杯稱質(zhì)量并測量繭長及繭寬，隨后觀察其羽化所需時(shí)間，羽化后將雌雄分開單頭飼養(yǎng)，分別飼喂蜂蜜，記錄處女雌雄蟲的壽命，試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)重復(fù)。

1.2.2 緣腹繭蜂對(duì)不同食物喂養(yǎng)的草地貪夜蛾的寄生情況比較 對(duì)草地貪夜蛾分別飼喂人工飼料與20日齡玉米葉，將20頭2齡草地貪夜蛾幼蟲放入Soda瓶中用于寄生，寄生24 h后更換草地貪夜蛾，將被寄生的草地貪夜蛾幼蟲分別轉(zhuǎn)移到人工飼料與寄主植物玉米上，飼喂玉米的處理在Soda瓶中放入打濕的濾紙用以保濕，重復(fù)4次，其他操作同1.2.1。

1.2.3 緣腹繭蜂寄生草地貪夜蛾體外結(jié)繭及羽化節(jié)律研究 將人工飼料飼養(yǎng)的2齡草地貪夜蛾幼蟲放入Soda瓶中用于寄生，每個(gè)Soda瓶中放入10頭幼蟲，設(shè)置5個(gè)Soda瓶作為重復(fù)，觀察緣腹繭蜂寄生草地貪夜蛾后在其體外化蛹結(jié)繭的規(guī)律。結(jié)繭2 d后收集緣腹繭蜂的繭，稱繭質(zhì)量并測量繭長及繭寬，隨后觀察繭的羽化規(guī)律。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行t檢驗(yàn)(P=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 緣腹繭蜂對(duì)草地貪夜蛾與粉紋夜蛾的寄生能力及生長發(fā)育表現(xiàn)

由表1可見，每日20頭幼蟲條件下，單頭緣腹繭蜂對(duì)草地貪夜蛾和粉紋夜蛾的寄生率分別為98.50%和97.65%，子代可分別發(fā)育出寄生蜂176.0頭和170.0頭，子代緣腹繭蜂雌雄蟲比例均較為平衡，子代緣腹繭蜂繭—成蟲的存活率分別為85.9%和86.0%，差異均不顯著。在草地貪夜蛾上寄生時(shí)，緣腹繭蜂子代卵—繭發(fā)育需要7.74 d，繭—成蟲發(fā)育需要5.53 d，繭質(zhì)量為2.38 mg，繭長為2.61 mm，繭寬為0.95 mm，較在粉紋夜蛾上寄生時(shí)顯著降低；而緣腹繭蜂寄生在草地貪夜蛾上，其子代處女雌、雄蟲壽命較寄生在粉紋夜蛾上顯著延長，分別為10.87 d和9.70 d。

表1 緣腹繭蜂對(duì)草地貪夜蛾和粉紋夜蛾的寄生能力及生長發(fā)育表現(xiàn)Tab.1 Parasitic ability and development performance of C. marginiventris on hosts S.frugiperda and T.ni

2.2 緣腹繭蜂對(duì)不同食物喂養(yǎng)的草地貪夜蛾的寄生能力及生長發(fā)育表現(xiàn)

由表2可見，分別采用人工飼料和玉米飼養(yǎng)草地貪夜蛾時(shí)，緣腹繭蜂的寄生能力沒有明顯差異，寄生率分別為95.0%和94.0%，子代可分別發(fā)育出寄生蜂170.5頭和156.4頭。采用人工飼料飼養(yǎng)寄主處理的子代緣腹繭蜂卵—繭發(fā)育歷期為10.26 d，繭質(zhì)量2.93 mg，繭長3.35 mm，繭寬1.16 mm，均顯著高于采用玉米飼養(yǎng)寄主處理，而子代雌雄性比及處女雌蟲和處女雄蟲壽命無顯著差異。由此可見，在大量飼養(yǎng)緣腹繭蜂的過程中，可以采用人工飼料飼養(yǎng)的草地貪夜蛾用來繁殖。

表2 緣腹繭蜂對(duì)不同食物喂養(yǎng)草地貪夜蛾的寄生能力及生長發(fā)育表現(xiàn)Tab.2 Parasitic efficacy and development performance of C. marginiventris on S.frugiperda fed with different food

2.3 緣腹繭蜂寄生草地貪夜蛾的結(jié)繭節(jié)律及羽化節(jié)律

2.3.1 結(jié)繭節(jié)律 緣腹繭蜂寄生完成后各個(gè)時(shí)段都有結(jié)繭，但多數(shù)是在16：00—18：00，占比約為25%。其次是18：00—20：00，占比約為20%，顯著高于其他時(shí)間段。由此可見，緣腹繭蜂從寄主體內(nèi)化蛹結(jié)繭以黃昏時(shí)段為主(圖1)。

2.3.2 羽化節(jié)律 緣腹繭蜂雌蟲和雄蟲羽化時(shí)間節(jié)律有所不同，羽化高峰有明顯的時(shí)間段。雄蟲羽化主要在白天，8：30—12：30羽化所占比例超過90%，其他時(shí)段所占比例很少。雌蟲羽化主要集中在晚上20：30—次日1：30，比例約75%。雄蟲羽化時(shí)間早于雌蟲羽化12 h左右(圖2)。

3 結(jié)論與討論

多寄生的寄生蜂對(duì)寄主的寄生能力受寄主種類、寄主齡期、寄生所處的空間等因素影響[19-21,26-28]。寄生蜂對(duì)適宜寄主有較高的寄生率，能夠較快地完成發(fā)育，具有較高的繁殖力等。本研究結(jié)果表明，緣腹繭蜂寄生在草地貪夜蛾上時(shí)，存活率和繁殖力比較高，雌雄比例均衡，說明緣腹繭蜂在草地貪夜蛾上寄生良好，其具有防治草地貪夜蛾的潛力。

昆蟲的發(fā)育歷期、蛹質(zhì)量及成蟲繁殖力等均會(huì)受到其取食的寄主植物種類的影響，進(jìn)而影響到寄生此昆蟲的天敵[29-31]，寄主植物的揮發(fā)性氣味也會(huì)影響寄生蜂對(duì)害蟲的搜尋過程及寄生效率[32]。本研究在室內(nèi)進(jìn)行寄生試驗(yàn)，分別以玉米和人工飼料飼喂草地貪夜蛾對(duì)緣腹繭蜂寄生率等沒有明顯影響，但已有研究表明緣腹繭蜂受玉米揮發(fā)物的影響，被害蟲危害的玉米揮發(fā)物對(duì)其有吸引作用[33-35]。在野外復(fù)雜環(huán)境條件下，寄主植物會(huì)如何影響緣腹繭蜂的寄生能力等需要進(jìn)一步研究。

國外研究表明，草地貪夜蛾取食轉(zhuǎn)CryF、Cry1ac或Cry2ab1基因玉米時(shí)，體內(nèi)有少量非活性的轉(zhuǎn)基因蛋白質(zhì)，但這種非活性轉(zhuǎn)基因蛋白質(zhì)對(duì)緣腹繭蜂無不利影響[14-15]。因此，該寄生蜂在生產(chǎn)實(shí)踐中既可應(yīng)用于非轉(zhuǎn)基因作物，也可以應(yīng)用于轉(zhuǎn)CryF1、Cry1ac或Cry2ab基因的作物，也有可能應(yīng)用于其他轉(zhuǎn)基因作物田。隨著草地貪夜蛾入侵我國時(shí)間的不斷增加，其有可能對(duì)農(nóng)藥產(chǎn)生抗性，利用緣腹繭蜂生物防治草地貪夜蛾具有一定的潛力。

大多數(shù)寄生蜂雄蜂先于雌蜂羽化，并主動(dòng)尋找其配偶，且雄蜂在求偶活動(dòng)中占據(jù)主導(dǎo)地位[30]。本研究結(jié)果也表明，雄蟲先于雌蟲羽化。

在長期進(jìn)化過程中，寄生蜂與寄主之間協(xié)同進(jìn)化，相互適應(yīng)，因此寄生蜂對(duì)寄主的寄生能力除受寄主種類影響外，還受寄主地理種群及其自身地理種群的影響，也受同屬寄生蜂競爭的影響[30，34]。本研究表明,緣腹繭蜂對(duì)草地貪夜蛾寄生能力比較強(qiáng)，但草地貪夜蛾入侵我國后存在本地寄生蜂對(duì)其適應(yīng)寄生以及相互競爭等，緣腹繭蜂在野外對(duì)草地貪夜蛾的寄生能力以及對(duì)草地貪夜蛾的防控效果如何還需要進(jìn)一步研究。