短梗長尾嚙小蜂的生物學(xué)特性

王 晶，陳永明，李天昊，溫玄燁，徐 偉，

宋麗文3，臧連生1*

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)生物防治研究所/吉林省資源昆蟲產(chǎn)業(yè)化工程研究中心，長春 130118；2. 國家林業(yè)和草原局森林和草原病蟲害防治總站，林業(yè)有害生物監(jiān)測預(yù)警國家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，沈陽 110034；3. 吉林省林業(yè)科學(xué)研究院，長春 130033)

我國是世界上林業(yè)害蟲發(fā)生較重的國家之一(劉冬等, 2014)。近年來，由于全球氣候變暖、極端天氣頻發(fā)以及天然林減少而人工林增多等因素，為林業(yè)害蟲的發(fā)生和危害提供了有利的條件(劉東等, 2014; 段東紅等, 2015; 楊忠岐, 2018 a, b)。據(jù)國家林業(yè)局森防總站進(jìn)行的第三次全國林業(yè)有害生物普查的數(shù)據(jù)顯示，目前我國林業(yè)害蟲有5 055種，占有害生物總數(shù)的81.52%；發(fā)生面積為1 142.82萬hm2，占林業(yè)有害生物發(fā)生總面積的60.23%(宋玉雙等, 2019)。林業(yè)害蟲不僅種類多、數(shù)量大，而且分布十分廣泛、危害類型極為復(fù)雜，發(fā)生時(shí)可造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和生態(tài)損害(蕭剛?cè)? 1992)，尤其是一些重大林業(yè)害蟲的爆發(fā)常常會(huì)造成大范圍的區(qū)域性災(zāi)害。

目前，對林業(yè)害蟲的防治仍主要以化學(xué)防治為主，但由于長期大量的使用化學(xué)農(nóng)藥，會(huì)使害蟲產(chǎn)生抗藥性，導(dǎo)致害蟲的再猖獗。此外，在使用化學(xué)農(nóng)藥防治害蟲的同時(shí)，也會(huì)殺害大量的天敵昆蟲、其他有益生物和非主要害蟲，嚴(yán)重地破壞了森林生態(tài)系統(tǒng)的平衡和生物多樣性(戴建昌和林乃銓, 2000)。因此，利用生物防治技術(shù)來控制林業(yè)害蟲的發(fā)生和為害就顯得極為重要，而寄生蜂由于其能夠主動(dòng)搜索尋找寄主，并將卵產(chǎn)在寄主體內(nèi)或體表，利用寄主的營養(yǎng)完成子代的發(fā)育，而受到了人們的廣泛關(guān)注(Chan and Godfray, 1993; 劉樹生等, 2003)。目前，在林業(yè)害蟲防治中，研究較多且應(yīng)用較成功的寄生蜂種類有：赤眼蜂Trichogrammaspp.(Sandy, 1996; Yanetal., 2020; Saad and Nabil, 2019; 韓詩疇等, 2020)、管氏腫腿蜂Sclerodermusguani(Xuetal., 2015; Luo and Chen, 2016; 楊文波等, 2017)、平腹小蜂Anastatusspp.(吳猛耐等, 2001; 冼繼東等, 2008)、白蛾周氏嚙小蜂Chouioiacunea(鄭雅楠等, 2012; Lietal., 2019)、花角蚜小蜂Coccobiusazumal(戴建昌和林乃銓, 2000; 湯陳生, 2009; 楊忠岐等, 2018 b)、椰甲截脈姬小蜂Asecodeshispinarum(唐超等, 2006, 2008)和椰扁甲嚙小蜂Tetrastichusbrontispae(劉奎等, 2008)等。相較于林業(yè)害蟲的種類，用于防治林業(yè)害蟲的寄生蜂種類少之又少，新天敵昆蟲種類的開發(fā)，無疑對生物防治林業(yè)害蟲具有重要意義。

短梗長尾嚙小蜂Aprostocetusbrevipedicellus隸屬于小蜂總科Chalcidoidea姬小蜂科Eulophidae長尾嚙小蜂屬Aprostocetus，于2005年首次被發(fā)現(xiàn)(姚艷霞, 2005)。短梗長尾嚙蜂為卵寄生蜂，目前已知其可寄生銀杏大蠶蛾Caligulajaponica、松毛蟲Dendrolimusspp.以及油茶枯葉蛾Lebedanobilis的卵(姚艷霞, 2005; 楊忠岐等, 2015; Chenetal., 2019)。短梗長尾嚙小蜂雌蜂體黑綠色且具金屬光澤，頭綠色，觸角除柄節(jié)外其余各節(jié)均為褐色；足除基節(jié)外其余各節(jié)均為黃色，端跗節(jié)黑褐色；腹部為卵圓形，后端較尖，腹柄鐘形。雄蜂與雌蜂較為相似，但雄蜂體長較雌蜂小，觸角柄節(jié)較雌蜂的黃色微帶褐色(姚艷霞, 2005)。從發(fā)現(xiàn)至今，除以上關(guān)于短梗長尾嚙小蜂分類形態(tài)學(xué)研究外尚無其它關(guān)于該蜂的研究報(bào)道，為了探討利用該寄生蜂防控林業(yè)害蟲危害的可能性，同時(shí)更好的開發(fā)和利用天敵資源，本研究以柞蠶卵為中間繁育寄主對其生物學(xué)特性進(jìn)行了觀察研究。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試寄生蜂：短梗長尾嚙小蜂于2018年甘肅隴南地區(qū)核桃樹上采集的銀杏大蠶蛾卵塊中獲得。供試時(shí)短梗長尾嚙小蜂已經(jīng)利用柞蠶剖腹卵為替代寄主在人工氣候箱內(nèi)連續(xù)繁育5代。實(shí)驗(yàn)種群維持的氣候條件為溫度25±1℃、相對濕度70%±5%、光周期14 L ∶10 D。

供試寄主：柞蠶繭于每年12月購自吉林省蠶業(yè)科學(xué)研究院，在冷庫冷藏保存，待需要柞蠶卵時(shí)，取出暖繭發(fā)蛾，剖腹獲得寄主卵，將寄主卵水洗陰干備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1短梗長尾嚙小蜂幼期蟲態(tài)特征與發(fā)育歷期

取300頭(羽化4 d，20%蜂蜜補(bǔ)充營養(yǎng))完成交配的短梗長尾嚙小蜂雌蜂，每10頭寄生蜂接入一個(gè)放有150粒新鮮柞蠶卵的指形管(2.5 cm×12 cm)中，管的內(nèi)壁涂有20%蜂蜜水，以紗布封口，待寄生蜂寄生12 h后去蜂，并移至溫度25±1℃、相對濕度70%±5%、光周期14 L ∶10 D的人工氣候箱中繼續(xù)發(fā)育。

短梗長尾嚙小蜂的卵期、幼蟲期和蛹期的蟲態(tài)特征及發(fā)育歷期觀察從初產(chǎn)卵開始直至成蜂羽化為止，即從寄生后0 h開始調(diào)查，每隔24 h取被寄生的柞蠶卵進(jìn)行解剖，觀察寄生蜂在柞蠶卵內(nèi)的不同發(fā)育階段，并在超景深顯微鏡(KEYYNCEVHX-2000C)下進(jìn)行拍照。由于試驗(yàn)過程中存在個(gè)體間的差異，所以每日解剖調(diào)查的卵粒數(shù)不少于30粒。試驗(yàn)中隨機(jī)挑取200粒寄生的柞蠶卵用于調(diào)查該寄生蜂的發(fā)育歷期(指寄生蜂從卵至成蜂咬破卵殼羽化出蜂所需時(shí)間)。寄生蜂羽化出蜂后，在不提供營養(yǎng)物質(zhì)的條件下，調(diào)查雌、雄蜂壽命。

1.2.2雌性比及寄主的出蜂量調(diào)查

隨機(jī)選取100粒即將羽化的寄主卵，分裝至指形管(1 cm×5 cm)內(nèi)，每管1粒卵，并移至人工氣候箱內(nèi)繼續(xù)發(fā)育。待寄生蜂全部羽化后調(diào)查每粒寄主卵的總出蜂數(shù)和雌雄蜂數(shù)。試驗(yàn)環(huán)境條件：溫度25±1℃、相對濕度70%±5%、光周期14 L ∶10 D。

1.2.3羽化規(guī)律與羽化率調(diào)查

取60頭(羽化4 d，20%蜂蜜補(bǔ)充營養(yǎng))已完成交配的短梗長尾嚙小蜂雌蜂，每20頭接入放有100粒新鮮柞蠶卵的指形管(2.5 cm×12 cm)中，試管內(nèi)壁涂有20%蜂蜜水，寄生12 h后去蜂，6 d后調(diào)查并記錄寄生卵粒數(shù)(被寄生的柞蠶卵為灰色)。將被寄生的柞蠶卵移至氣候條件為溫度25±1℃、相對濕度70%±5%、光周期14 L ∶10 D的人工氣候箱中繼續(xù)發(fā)育。待寄生蜂即將羽化時(shí)，每隔2 h觀察一次寄生蜂羽化情況，同時(shí)記錄各時(shí)間段的羽化數(shù)量。在確定各個(gè)時(shí)間段的羽化數(shù)量的同時(shí)，統(tǒng)計(jì)每天羽化的寄生蜂總數(shù)。待寄生蜂全部羽化后調(diào)查未羽化卵粒數(shù)，計(jì)算羽化率。

1.2.4交配行為觀察

將一對初羽化(<15 min)未交配的短梗長尾嚙小蜂的雌雄蜂同時(shí)引入指形管(1 cm×5 cm)中，用脫脂棉封口，在體視顯微鏡下錄像觀察(30 min)記錄寄生蜂的交尾行為及持續(xù)時(shí)間，共觀察30對寄生蜂的交配行為。另設(shè)1頭未交配寄生蜂與3頭異性未交配寄生蜂的混合交配情形，觀察寄生蜂是否可以進(jìn)行多次交配，重復(fù)30次。

1.2.5孤雌生殖調(diào)查

取30頭未交配的短梗長尾嚙小蜂雌蜂(羽化4 d，20%蜂蜜補(bǔ)充營養(yǎng))，分別引入30支指形管(1 cm×7.5 cm)中，每頭寄生蜂提供20粒新鮮的柞蠶卵和20%蜂蜜水，寄生24 h后去蜂，寄生后的柞蠶卵移至溫度25±1℃、相對濕度70%±5%、光周期14 L ∶10 D的人工氣候箱中繼續(xù)發(fā)育。待寄生蜂羽化后調(diào)查子代蜂的性別。

2 結(jié)果與分析

2.1 短梗長尾嚙小蜂幼期蟲態(tài)特征與發(fā)育歷期

2.1.1蟲態(tài)特征

卵：茄形，具卵柄，表面光滑。卵長為362.70±5.81 μm，卵柄長為51.50±3.06 μm，初產(chǎn)時(shí)為乳白色，隨著卵的發(fā)育顏色逐漸加深(圖1-A)。

幼蟲：體紡錘形，體節(jié)明顯。初孵幼蟲體表光滑，半透明，活動(dòng)能力較強(qiáng)；隨著蟲齡的增長，蟲體顏色逐漸變?yōu)榈S綠色、淺棕色、深褐色，活動(dòng)能力也逐漸減弱；老熟幼蟲時(shí)，蟲體明顯增粗，體表變?yōu)槿榘咨?，?nèi)部呈褐色，行動(dòng)遲緩(圖1-B, F)。

蛹：裸蛹。預(yù)蛹和蛹初期的體色均為乳白色，前端鈍圓，后部較尖；蛹中期，各部分組織和器官分化較為明顯，蛹的頭部、復(fù)眼、胸部和翅芽為淺棕色，后復(fù)眼變?yōu)榧t色，腹部和胸部也逐漸變?yōu)楹谏?；蛹后期，整個(gè)蛹體均呈黑色，復(fù)眼變?yōu)樯罴t色，腹部的基部開始縊縮，蛹體可輕微活動(dòng)(圖1-G, O)。

圖1 短梗長尾嚙小蜂卵、幼蟲和蛹的形態(tài)特征Fig.1 Morphological characteristics of egg, larva and pupa of Aprostocetus brevipedicellus注：A，卵；B-E，幼蟲；F，老熟幼蟲；G，預(yù)蛹；H-O，蛹。Note: A, Egg; B-E, Larva; F, Late larva; G, Prepupa; H-O, Pupa.

2.1.2發(fā)育歷期

短梗長尾嚙小蜂從卵至成蟲羽化，個(gè)體發(fā)育均在寄主體內(nèi)完成。以柞蠶卵為寄主時(shí)，在溫度25±1℃、相對濕度70%±5%、光周期14 L ∶10 D的條件下，該寄生蜂的發(fā)育歷期為23.58±0.15 d，其中卵期2.73±0.08 d，幼蟲期8.96±0.12 d，預(yù)蛹-蛹期11.50±0.14 d。成蜂羽化后至咬破卵殼出蜂約持續(xù)8～12 h，從卵殼鉆出后，在沒有營養(yǎng)物質(zhì)補(bǔ)充的條件下，雌蜂可存活2.92±0.08 d，雄蜂可存活1.96±0.05 d。

2.2 后代雌性比及寄主的出蜂量

短梗長尾嚙小蜂的性比明顯偏雌性，雌性比最高時(shí)可達(dá)到100%，最低時(shí)為66.67%，平均為87.49%±0.01%；單粒寄主卵的寄生蜂出蜂量最少為3頭，最多為19頭，平均為7.04±0.19頭。

2.3 羽化規(guī)律及羽化率

短梗長尾嚙小蜂的成蟲在寄主卵內(nèi)羽化，羽化后會(huì)在卵殼上咬出一個(gè)羽化孔，然后從孔內(nèi)鉆出。大多數(shù)情況下，是由雌蜂咬破卵殼，先羽化出蜂，雄蜂從雌蜂咬出的羽化孔鉆出卵殼。寄生蜂羽化共持續(xù)10 d，羽化主要集中在第3天到第5天，在第3天達(dá)到了羽化最高峰，占總羽化量的26.05%。自第5天之后，隨著羽化天數(shù)的增加，羽化量逐漸減少。在一天之中，寄生蜂晝夜均能羽化，但羽化主要集中在10 ∶00-16 ∶00，日羽化最高峰在10 ∶00-12 ∶00，占全天羽化總蜂數(shù)的33.33%。試驗(yàn)調(diào)查發(fā)現(xiàn)短梗長尾嚙小蜂共寄生163粒寄主卵，成功羽化的寄主卵為156粒，羽化率為95.71%。

圖2 短梗長尾嚙小蜂逐日羽化量在總羽化量中的百分比Fig.2 Proportion of daily eclosion number of Aprostocetus brevipedicellus in the total number of eclosion

圖3 短梗長尾嚙小蜂羽化晝夜節(jié)律Fig.3 Diurnal rhythms of eclosion in Aprostocetus brevipedicellus

2.4 短梗長尾嚙小蜂的交配行為

短梗長尾嚙小蜂在羽化出蜂后即可交配。求偶時(shí)，雄蜂不斷追逐雌蜂，并用觸角碰觸雌蜂的觸角，如雌蜂未拒絕，則會(huì)從雌蜂體側(cè)爬到雌蜂背上；交尾前，雄蜂爬至雌蜂體背后，用前足和中足抱握雌蜂的胸部，后足支撐身體，同時(shí)雄蜂的觸角和翅有規(guī)律地進(jìn)行震動(dòng)，并用觸角有規(guī)律地碰觸雌蜂的觸角(圖4-A)。當(dāng)雌蜂的生殖孔打開時(shí)，其觸角會(huì)向身體后方伸展，暗示雄蜂進(jìn)行交尾；交尾時(shí)，雄蜂退到雌蜂的腹部末端，用前足和中足抱握雌蜂的腹部，并將雄性交配器插入雌蜂的生殖孔(圖4-B)；交尾結(jié)束后雄蜂從雌蜂腹部末端離開，雌蜂迅速跑離雄蜂，交配結(jié)束(圖4-C)。

圖4 短梗長尾嚙小蜂交配行為Fig.4 Mating behavior of Aprostocetus brevipedicellus注：A，交尾前期；B，交尾；C，交尾后期。Note: A, Mating early; B, Mating; C, Late mating.

短梗長尾嚙小蜂的交配時(shí)間較短，平均為43.60±4.48 s，其中交尾時(shí)間為5.34±0.27 s。初次交配之后，雄蜂會(huì)再次向雌蜂求偶，在雌蜂體背上方震動(dòng)觸角和翅，大多數(shù)雌蜂不再與雄蜂進(jìn)行交尾，只有少數(shù)雌蜂會(huì)與雄蜂繼續(xù)交尾。

試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，多頭雄蜂同時(shí)存在的情況下，交配過程中雄蜂間有明顯的競爭行為，有多頭雄蜂同時(shí)爭搶與1頭雌蜂交配的現(xiàn)象。已交配過的雄蜂可以與其他未交配過的雌蜂進(jìn)行交配，而已交配過的雌蜂不再與其它雄蜂進(jìn)行交配。

2.5 短梗長尾嚙小蜂的孤雌生殖

研究發(fā)現(xiàn)，未交配的短梗長尾嚙小蜂的雌蜂也能夠寄生產(chǎn)卵，產(chǎn)生子代，其所產(chǎn)生的子代蜂全部為雄性。由此可見，未交配的短梗長尾嚙小蜂雌蜂進(jìn)行孤雌產(chǎn)雄生殖。試驗(yàn)中30頭短梗長尾嚙小蜂共寄生134粒柞蠶卵，其中有78粒寄主卵羽化出蜂，其羽化率為58.21%，單粒寄主卵的平均出蜂量為10.02±0.35頭。

3 結(jié)論與討論

本研究初步明確了短梗長尾嚙小蜂以柞蠶卵為中間繁育寄主時(shí)的發(fā)育適合度。結(jié)果表明，該寄生蜂適合以柞蠶卵來進(jìn)行生產(chǎn)繁育。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，短梗長尾嚙小蜂的性比明顯偏雌性，且雌性比越高，單粒寄主卵的出蜂量越少，這可能是寄生蜂在產(chǎn)卵時(shí)表現(xiàn)出的一種調(diào)節(jié)行為，同屬的天牛卵長尾嚙小蜂Aprostocetusfukutai也具有此現(xiàn)象(仇蘭芬, 2003)。

短梗長尾嚙小蜂成蟲全天均可羽化，羽化高峰期在10 ∶00-16 ∶00，具有明顯的晝夜節(jié)律，這與黃色潛蠅繭蜂Opiusflayus(楊琪等, 2017)、斑翅食蚧蚜小蜂Coccophagusceroplastae(張方平等, 2010)、哥德恩蚜小蜂Encarsiaguadeloupae(鄒游興, 2012)等許多寄生蜂的研究結(jié)果相似。在大多數(shù)情況下，短梗長尾嚙小蜂是由雌蜂咬破卵殼先羽化出蜂，而同屬的天牛卵長尾嚙小蜂(仇蘭芬, 2003)通常是雄蜂先羽化，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生可能是由于雌雄蜂口器發(fā)達(dá)程度不同所致。短梗長尾嚙小蜂的交配時(shí)間較短，平均為43.60 s，交配過程主要包括搜尋求偶、交尾前期、交尾、交尾后期4個(gè)階段，雄蜂可進(jìn)行多次交配，并且在多頭雄蜂同時(shí)存在的情況下，存在著明顯的競爭現(xiàn)象，與椰心葉甲嚙小蜂Tetrastichusbrontispae(呂寶乾等, 2006)和切割潛蠅繭蜂Psytalliaincise(梁光紅等, 2007)的交配習(xí)性相似。本研究發(fā)現(xiàn)初羽化未交配的短梗長尾嚙小蜂進(jìn)行孤雌產(chǎn)雄生殖，由此可見，在寄生蜂咬破卵殼出蜂前雖已在寄主卵內(nèi)羽化，但雌雄蜂并未在寄主卵內(nèi)進(jìn)行交配，交配行為發(fā)生在寄主卵外。

相對于種類繁多的林業(yè)害蟲，能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化大面積防治林業(yè)害蟲的寄生蜂種類少之又少(段東紅等, 2015; 宋玉雙等, 2019)。本研究對短梗長尾嚙小蜂的基礎(chǔ)生物學(xué)特性進(jìn)行了初步的研究，發(fā)現(xiàn)該蜂有較高的開發(fā)潛力，這對進(jìn)一步研究和利用該蜂提供了重要的理論基礎(chǔ)。未來還需對該蜂的寄生策略、生殖條件適應(yīng)性、靶標(biāo)寄主以及繁育替代寄主篩選等方面繼續(xù)深入研究，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)短梗長尾嚙小蜂的大量繁育以及釋放應(yīng)用提供理論依據(jù)。