蠋蝽在飼養(yǎng)中的品質(zhì)退化觀察

朱艷娟，殷焱芳，王 震，陳紅印，劉晨曦*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，北京 100193；2.張北縣自然資源和規(guī)劃局，張北 076450）

天敵昆蟲(chóng)的應(yīng)用是我國(guó)推進(jìn)農(nóng)藥減量控害的重要途徑，天敵昆蟲(chóng)品質(zhì)的好壞直接影響到田間釋放的成功與失敗[2]。因此，在天敵昆蟲(chóng)飼養(yǎng)和生產(chǎn)中如果質(zhì)量控制不嚴(yán)格，釋放低質(zhì)量天敵昆蟲(chóng)可能導(dǎo)致生物防治效果差或防治失敗。隨著室內(nèi)擴(kuò)繁世代的增加，昆蟲(chóng)的生活力、生殖力以及性比出現(xiàn)下降和退化[3,4]。許多研究人員針對(duì)人工繁育中天敵昆蟲(chóng)室內(nèi)種群退化問(wèn)題和復(fù)壯技術(shù)等方面做過(guò)相關(guān)研究。

蠋蝽是農(nóng)林業(yè)中一種重要的捕食性天敵昆蟲(chóng)，多年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)其相關(guān)研究報(bào)道很多。主要從蠋蝽的捕食范圍[5-12]、生物學(xué)特性[13-17]及人工飼料[6,11,12,18,19]等方面進(jìn)行了大量研究，其中大部分研究中的供試蟲(chóng)源均為室內(nèi)繼代飼養(yǎng)的種群。如果長(zhǎng)期在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)蟲(chóng)食性昆蟲(chóng)，種群的遺傳譜可能會(huì)發(fā)生變化，這種變化可能改變蟲(chóng)食性昆蟲(chóng)的取食偏好，或可能導(dǎo)致生存能力和性能受損，從而降低其生防效力[20,21]。因此，進(jìn)行蠋蝽繼代飼養(yǎng)種群的退化規(guī)律研究勢(shì)在必行。

通過(guò)對(duì)蠋蝽的各項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，蠋蝽室內(nèi)種群存在著同一卵塊的個(gè)體發(fā)育不整齊，普遍體型偏小，孵化率下降的現(xiàn)象，有研究曾對(duì)室內(nèi)飼養(yǎng)的蠋蝽種群進(jìn)行了近交衰退分析，闡述了衰退現(xiàn)象是否直接受近交繁殖的影響，其研究結(jié)果表明，近交繁殖未使蠋蝽個(gè)體的體質(zhì)量與發(fā)育歷期產(chǎn)生顯著差異，而對(duì)性比、卵孵化率的影響顯著，表現(xiàn)為顯著偏雄性，畸形卵偏多[23]?；诖?，本研究重點(diǎn)從野外采集到蠋蝽自然種群，引入室內(nèi)繼代飼養(yǎng)，從生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖力等方面進(jìn)行研究，探尋蠋蝽種群在空間局促、食物單一等環(huán)境下的退化程度，完善和補(bǔ)充蠋蝽相關(guān)知識(shí)，以期為蠋蝽的室內(nèi)種群復(fù)壯技術(shù)及田間釋放應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

蠋蝽：本研究所用野外蠋蝽種群采自北京植物園后山榆樹(shù)上，在試驗(yàn)室內(nèi)用柞蠶蛹繼代飼養(yǎng)。飼養(yǎng)在溫度（26±1）℃，相對(duì)濕度（65±5）%，光周期 16L:8D的氣候培養(yǎng)箱內(nèi)（寧波江南儀器，RXZ-500B）。

柞蠶蛹：購(gòu)于吉林省西豐縣農(nóng)豐生防專業(yè)合作社，儲(chǔ)存于4 ℃冰箱內(nèi)，以保證飼喂蠋蝽時(shí)柞蠶蛹處于活體狀態(tài)。

1.2 蠋蝽種群的退化試驗(yàn)

1.2.1 野生種群室內(nèi)繼代飼養(yǎng) 將野外采集的蠋蝽單頭飼養(yǎng)至成蟲(chóng)后，選取雌、雄成蟲(chóng)各一頭進(jìn)行配對(duì)，設(shè)為F0代。每24 h，收集一次卵塊，將收集的蠋蝽新產(chǎn)卵塊分別放于內(nèi)置噴施蒸餾水濾紙的玻璃培養(yǎng)皿（D＝12 cm）內(nèi)，隨后將其放入人工氣候箱內(nèi)孵化，每天向?yàn)V紙噴一次蒸餾水保濕，孵化條件同蠋蝽飼養(yǎng)條件（同1.1），n＝110；每日觀察孵化情況，及時(shí)將初孵若蟲(chóng)轉(zhuǎn)移到300 mL硬塑料太空杯中，杯底預(yù)先放置噴有蒸餾水的濕脫脂棉團(tuán)為蠋蝽初孵若蟲(chóng)提供水源，杯口用紗網(wǎng)封蓋并用橡皮筋扎緊固定，防止蠋蝽逃脫；在封口網(wǎng)上放一塊2.5 cm×2.5 cm方形脫脂棉噴足水分，保證蠋蝽生長(zhǎng)中所需水分供給，同時(shí)在封口網(wǎng)上放置足夠的活體柞蠶蛹供蠋蝽刺吸取食，其中柞蠶蛹每3 d更新一次。以此方式，連續(xù)飼養(yǎng)6代，即F1～F6，通過(guò)試驗(yàn)得出蠋蝽每完成一個(gè)世代需要17～35 d。

1.2.2 生物學(xué)參數(shù)測(cè)定 用上述方法將蠋蝽野外種群產(chǎn)下的卵塊設(shè)置為一組，每日9：00 和 21：00 觀察若蟲(chóng)脫皮和齡期變化情況，并做好每個(gè)卵塊的發(fā)育記錄。通過(guò)觀察記錄卵塊孵化前期所需的時(shí)間，記錄孵化頭數(shù)，計(jì)算卵孵化率（n＝110）；每日觀察蠋蝽發(fā)育情況，記錄各齡期蛻皮時(shí)間，計(jì)算各齡期歷期（n＝60）和發(fā)育至成蟲(chóng)的全歷期（n＝75）；記錄每組卵塊的雌、雄性比（n＝33）。成蟲(chóng)3 d后，分別測(cè)定雌、雄成蟲(chóng)的體質(zhì)量及體長(zhǎng)（n＝30），成蟲(chóng)7 d后，隨機(jī)選取雌、雄成蟲(chóng)各50頭，按1:1單對(duì)配對(duì)放入太空杯內(nèi)（n＝50），同時(shí)放入比杯內(nèi)高度略低的瓦楞紙，為蠋蝽提供棲息及產(chǎn)卵場(chǎng)所，用紗網(wǎng)封口橡皮筋固定，防止蠋蝽逃出容器，在紗網(wǎng)上放置2個(gè)柞蠶蛹為蠋蝽提供足夠食物，放置脫脂棉并噴施蒸餾水提供水源，放入人工氣候箱（溫度26 ℃±1 ℃，相對(duì)濕度65%±5%，光周期 16L:8D）內(nèi)配對(duì)飼養(yǎng)。每12 h檢查雌蟲(chóng)產(chǎn)卵情況，剪下所產(chǎn)卵塊，標(biāo)記雌蟲(chóng)每個(gè)卵塊的產(chǎn)卵日期（為下一代繁育做準(zhǔn)備），同時(shí)記錄單雌單次產(chǎn)卵量。試驗(yàn)組雌蟲(chóng)產(chǎn)卵期，如果雄蟲(chóng)死亡，及時(shí)清理蟲(chóng)體并補(bǔ)充成熟雄蟲(chóng)，直到雌蟲(chóng)死亡，每雌產(chǎn)卵量記錄完成。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

采用統(tǒng)計(jì)分析軟件Graphpad 6進(jìn)行趨勢(shì)方差分析，不同處理間的顯著差異性用LSD進(jìn)行檢驗(yàn)。文中數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 蠋蝽室內(nèi)繼代飼養(yǎng)對(duì)卵孵化歷期的影響

由方差分析得出，蠋蝽室內(nèi)繼代飼養(yǎng)對(duì)卵孵化歷期存在顯著差異（F5,54＝21.68，P＜0.0001），F(xiàn)1代與 F3代間差異顯著。F3～F6代相鄰世代之間，蠋蝽的卵孵化歷期均無(wú)顯著性差異，在排除溫濕度及光照等外界生態(tài)因素，衰退效果在第3代表現(xiàn)為卵孵化歷期的增長(zhǎng)，蠋蝽室內(nèi)飼養(yǎng)到第3代后，發(fā)育呈現(xiàn)出明顯的遲緩（圖1）。

圖1 連續(xù)世代蠋蝽卵孵化歷期Fig.1 Egg incubation period of Arma chinensis in successive generations

2.2 室內(nèi)繼代飼養(yǎng)對(duì)蠋蝽生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.2.1 繼代飼養(yǎng)對(duì)卵孵化率的影響 蠋蝽的室內(nèi)繼代飼養(yǎng)對(duì)子代卵孵化率存在顯著影響（F5,60＝27.74，P＜0.0001）。F1～F2代間差異不顯著，卵孵化率均高于88%，其中F1代平均孵化率達(dá)91.9%，孵化率最高為100%的卵塊占總數(shù)的42.7%； F3代卵平均孵化率為78.8%，相較前兩代顯著下降，孵化率最高為100%的卵塊僅占總數(shù)的5.5%；隨著飼養(yǎng)代數(shù)增加，F(xiàn)3～F5代卵孵化率整體呈下降趨勢(shì)（圖2）。

圖2 連續(xù)世代蠋蝽卵孵化率Fig.2 Egg hatchability of Arma chinensis in successive generations

2.2.2 繼代飼養(yǎng)對(duì)發(fā)育歷期的影響 隨著繼代的增加，1齡幼蟲(chóng)發(fā)育歷期呈增加趨勢(shì)，其中，F(xiàn)3代時(shí)差異開(kāi)始顯著；2齡幼蟲(chóng)歷期在F6代時(shí)最長(zhǎng)，其次是F4代和F1代，F(xiàn)2、F3和F5歷期短，且三代間差異不顯著；3齡幼蟲(chóng)發(fā)育歷期呈增加趨勢(shì)，各代間差異不顯著；4齡幼蟲(chóng)發(fā)育歷期，F(xiàn)1和F2代最短，且兩代間差異不顯著，F(xiàn)3代歷期顯著增加，F(xiàn)4～F6代較F3代有所回落，但差異不顯著；5齡幼蟲(chóng)發(fā)育歷期與4齡幼蟲(chóng)歷期各代間的差異相似，均是在F3代時(shí)歷期顯著增長(zhǎng)，之后幾代有所回落，但差異不顯著。最終通過(guò)對(duì)10組（每組6個(gè)重復(fù)）的蠋蝽進(jìn)行繼代飼養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)隨著飼養(yǎng)繼代的增加，蠋蝽的發(fā)育歷期差異顯著（F5,54＜35.07，P＜0.0001），總體上，繼代蠋蝽發(fā)育歷期呈延長(zhǎng)趨勢(shì)，其中從F4代開(kāi)始顯著延長(zhǎng)（圖3）。

圖3 連續(xù)世代蠋蝽生長(zhǎng)歷期Fig.3 Developmental duration of Arma chinensis in successive generations

2.2.3 繼代飼養(yǎng)對(duì)成蟲(chóng)體質(zhì)量和體長(zhǎng)的影響 隨著世代的增加，蠋蝽雌成蟲(chóng)的體質(zhì)量差異顯著，整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。F1代雌成蟲(chóng)體質(zhì)量最高，F(xiàn)2代開(kāi)始下降，呈極顯著差異（F5,174＝9.882，P＜0.0001），F(xiàn)2～F6間差異不顯著；雄成蟲(chóng)自F3代體質(zhì)量開(kāi)始下降，呈顯著差異（F5,174＝9.546，P＜0.0001），F(xiàn)3～F6代間差異不顯著（圖4）。

圖4 連續(xù)世代蠋蝽成蟲(chóng)體質(zhì)量Fig.4 Weight of Arma chinensis adult in successive generations

蠋蝽雌成蟲(chóng)的體長(zhǎng)隨著繼代增加，F(xiàn)1和F2代無(wú)顯著差異，自F3代開(kāi)始體長(zhǎng)顯著減少（F5,198＝20.02，P＜0.0001）)，F(xiàn)3～F6代間無(wú)顯著差異；蠋蝽雄成蟲(chóng)體長(zhǎng)連續(xù)世代整體無(wú)顯著差異（圖5）。

圖5 連續(xù)世代蠋蝽成蟲(chóng)體長(zhǎng)Fig.5 Body length of Arma chinensis adults across successive generations

2.3 繼代飼養(yǎng)對(duì)蠋蝽繁殖力的影響

2.3.1 繼代飼養(yǎng)對(duì)性比的影響 隨著繼代的增加，蠋蝽雌雄性比整體呈下降趨勢(shì)，F(xiàn)2代雌雄性比出現(xiàn)上升，F(xiàn)3～F6代各代間均有小幅度起伏，但繼代增加對(duì)各代雌雄性比影響不顯著（F5,36＝2.162）（圖6）。

圖6 連續(xù)世代蠋蝽雌雄性比Fig.6 Sex ratio of Arma chinensis in successive generations

2.3.2 繼代飼養(yǎng)對(duì)單雌產(chǎn)卵量的影響 蠋蝽的單雌產(chǎn)卵量隨著繼代的增加，整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在F2代時(shí)顯著下降（F5,258＝24.27，P＜0.0001），F(xiàn)5代再次顯著下降（圖7）。

圖7 連續(xù)世代蠋蝽單雌產(chǎn)卵量Fig.7 Egg-laying amount of a Arma chinensis female in successive generation

3 討論

種群的退化是昆蟲(chóng)在室內(nèi)人工飼養(yǎng)過(guò)程中存在的普遍現(xiàn)象，常表現(xiàn)為體質(zhì)量降低、生殖力衰退及發(fā)育歷期延長(zhǎng)等[19]，退化主要原因中遺傳因素是最根本的原因，室內(nèi)飼養(yǎng)的種群缺少自然生態(tài)的淘汰，進(jìn)而出現(xiàn)同系連續(xù)飼養(yǎng)、同宗近緣交配、個(gè)體遺傳異質(zhì)性降低等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致個(gè)體大小、種群存活率、發(fā)育齊整度、后代繁殖能力、抗病菌能力等全面下降[20]。代平禮等[3]在研究中表示種群在繁殖過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不同程度的退化，尤其是室內(nèi)累代培養(yǎng)退化現(xiàn)象更加明顯。Crozier[17]在昆蟲(chóng)的進(jìn)化遺傳中提到，寄生蜂在退化過(guò)程中，往往伴隨著雄性個(gè)體減少、雌性個(gè)體增多。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，蠋蝽作為捕食性蝽的種群退化表現(xiàn)中，雌雄性比變化不顯著。

目前，關(guān)于寄生性天敵昆蟲(chóng)的種群退化研究較多，其中傘裙追寄蠅Exoristacivilis在室內(nèi)條件下累代擴(kuò)繁，出現(xiàn)寄生成功率下降[32]；花絨寄甲Dastarcushelophoroides的退化呈逐年緩慢下降的趨勢(shì)，在 15 代后各生物學(xué)參數(shù)出現(xiàn)明顯的退化現(xiàn)象等[33]。捕食性天敵的種群退化少見(jiàn)報(bào)道，蠋蝽作為捕食性天敵昆蟲(chóng)與其他天敵昆蟲(chóng)相比，體型偏大，每完成一個(gè)世代需要22～38 d，耗時(shí)較長(zhǎng)，因此本研究通過(guò)連續(xù)飼養(yǎng)F1～F6共6代，針對(duì)蠋蝽野外種群的卵發(fā)育歷期、各齡期歷期及全歷期、卵孵化率，雌雄成蟲(chóng)體質(zhì)量、體長(zhǎng)、性比以及單雌產(chǎn)卵量等方面的詳細(xì)測(cè)定和分析，對(duì)蠋蝽種群在室內(nèi)飼養(yǎng)環(huán)境下的退化規(guī)律進(jìn)行探索研究。結(jié)果表明，蠋蝽受室內(nèi)繼代飼養(yǎng)影響顯著，其中雌蟲(chóng)體質(zhì)量和產(chǎn)卵量在F2代時(shí)就呈現(xiàn)極顯著下降趨勢(shì)，卵孵化歷期、卵孵化率、成蟲(chóng)發(fā)育全歷期、雌蟲(chóng)體長(zhǎng)等生物學(xué)參數(shù)在F3代出現(xiàn)顯著衰退趨勢(shì)，總體而言，蠋蝽雌蟲(chóng)受繼代增加影響較大，降低了蠋蝽作為天敵昆蟲(chóng)的品質(zhì)，限制了生物防治中天敵昆蟲(chóng)的規(guī)?；瘮U(kuò)繁與應(yīng)用，鑒于此，建議在蠋蝽的室內(nèi)人工擴(kuò)繁中，至少每年一次采集野外蠋蝽種群補(bǔ)充進(jìn)室內(nèi)種群中，實(shí)施室內(nèi)種群復(fù)壯，重點(diǎn)補(bǔ)充蠋蝽雌成蟲(chóng)，以更有效地提升復(fù)壯效果。

今后在蠋蝽的生物學(xué)參數(shù)研究中，增加捕食功能反應(yīng)測(cè)定，探索蠋蝽的捕食能力受繼代增加影響是否顯著，從而更全面地了解室內(nèi)繼代飼養(yǎng)的蠋蝽捕食功能是否顯著衰退，為蠋蝽的大規(guī)模人工擴(kuò)繁技術(shù)的改進(jìn)提供理論依據(jù)。對(duì)蠋蝽野外種群與室內(nèi)種群的生物學(xué)特性、生理生化特性及轉(zhuǎn)錄組分析等方面的差異進(jìn)行研究探索，根據(jù)蠋蝽室內(nèi)種群的退化規(guī)律，圍繞改善室內(nèi)種群的飼養(yǎng)環(huán)境、采集野外種群雜交、改良單一食物等幾種復(fù)壯措施，探索蠋蝽室內(nèi)種群的最佳復(fù)壯技術(shù)，以期提升室內(nèi)種群品質(zhì)，為成功進(jìn)行田間釋放奠定基礎(chǔ)。