吉林地區(qū)樺潛葉蜂生物學特性1)

胡靚 王祿鑫 邢蒙恩 肖雨桐 王亞潔 劉亦然 馮立超 范文忠

(吉林農業(yè)科技學院,吉林省·吉林市,132101)

樺樹是優(yōu)質的木材,也是園林綠化樹種。近年來,國內樺樹的種植日益增多,在城市道路、居民區(qū)及森林中均有大面積種植。樺潛葉蜂(Profenusathomsoni)為膜翅目葉蜂科潛葉蜂亞科昆蟲,原產于歐洲,主要危害樺樹(BetulaplatyphyllaSuk.)。樺潛葉蜂于1924年在歐洲首次被報導,美國、瑞士、俄羅斯、英國、德國、法國、日本、加拿大、意大利等地均有危害記錄[1-2]。2012年,《吉林省園林植物病蟲害生態(tài)圖鑒》中記錄了樺潛葉蜂幼蟲會危害吉林地區(qū)樺樹,屬外來有害生物。2012—2016年,樺潛葉蜂在吉林地區(qū)的危害較輕,自2017年,其在吉林地區(qū)的危害逐年加重,對園林綠化及白樺種植構成了威脅。本研究探索了吉林地區(qū)樺潛葉蜂生物學特性,對了解入侵物種在入侵地的分布、擴散速度及動態(tài),控制樺潛葉蜂種群入侵等具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究材料

供試植物為樹齡為8～10 a的白樺樹,其株高為9～10 m,種植行距及株距為5 m。供試昆蟲為樺潛葉蜂各蟲態(tài)。

1.2 物種鑒定方法

形態(tài)學鑒定:在顯微鏡下觀察卵、幼蟲、蛹、成蟲形態(tài)大小;卵及蛹的顏色;幼蟲足、胸的特征;成蟲頭、胸、腹、翅的特征,拍照及對比鑒定。

分子生物學鑒定:采集樺樹潛葉蜂成蟲活體,75%酒精進行滅殺處理,再用無水酒精浸泡若干成蟲。采用DNA(COI)測序,鑒定物種。按照動物組織快速提取試劑盒說明書提取DNA,使用引物(COI-F:5’-CAACATTTATTTTGATTTTTTGG-3’,COI-R:5’-TCCAATGCACTAATCTGCCATATTA-3’擴增,按常規(guī)試驗方法獲得PCR產物,同時采用瓊脂糖凝膠電泳檢測,桑格測序法雙向測序,獲得DNA序列,經Blast比對分析,確定其分類地位[3-7]。

1.3 樺潛葉蜂生活史觀察

采用室內測定與野外田間觀察的方法[8-18]確定樺潛葉蜂越冬場所。

野外田間觀察:于4月下旬,在吉林市郊區(qū)樺潛葉蜂為害嚴重的白樺根際周圍2 m內,分東、南、西、北、中5個方位進行五點取樣,采集土壤深度(h)分別為:表層土、0

室內飼養(yǎng)觀察:采用上述方法采樣,設置恒溫箱20 ℃并在黑暗條件下進行飼養(yǎng)。根據(jù)恒溫箱內土壤水份日蒸發(fā)量,每日噴灑等量蒸餾水90～100 mL,保持土壤含水量為18%～20%。當發(fā)現(xiàn)第1頭成蟲后,每8 h檢查1次,分別記錄成蟲羽化數(shù)量,直至連續(xù)7 d成蟲不再出現(xiàn)為止,統(tǒng)計不同土層成蟲數(shù)量。

幼蟲及蛹田間觀察:春季,在白樺根際周圍1 m內,每3 d取樣1次,采用隨機取樣法,每次選10株樺樹為調查樣本,每點取長×寬×深=10 cm×10 cm×10 cm的土樣各5塊,觀察幼蟲、蛹形態(tài)特征,拍照記錄蟲體大小、體色。

成蟲觀察:連續(xù)多天,采用定點掛簽的方法,每1 h查看1次,拍照記錄成蟲行為特征、活動時間、棲息場所及其產卵時間和位置。

卵觀察:連續(xù)多天,根據(jù)對角線取樣,定點定枝,觀察多個葉片當日產卵情況,并掛簽標于葉柄,共標記50塊產卵痕。白天每2 h觀察1次,觀測其單葉產卵情況及產卵痕形狀,同時鏡下觀察卵的形態(tài)、大小、顏色等。

林間為害觀察:采用定點掛簽的方式,連續(xù)觀察幼蟲為害情況,觀察幼蟲為害特征及取食特點,幼蟲從葉片中脫落及化蛹時間,幼蟲及蛹的形態(tài)、大小、顏色,2代危害情況。

1.4 樺潛葉蜂為害習性觀察

2019—2021年,在為害期于樺樹林內采用五點取樣法進行取樣,每點間隔5 m,調查3株樺樹。將樹冠分上、中、下層(縱莖比為1∶3∶1),用高枝剪剪取外層枝條,每株取樹葉500片,觀察野外樺潛葉蜂的為害情況[16-20]。

7月中旬,選擇為害嚴重的白樺林,隨機選取12株白樺,株高9～10 m,設距地面5.5 m以下、5.5～7.0 m、7.0～8.5 m 3個高度,從東、南、西、北4個方位,用高枝剪剪取外層枝條各15枝,調查為害葉片數(shù)量及總葉片數(shù)量,計算為害率,并計算為害占比(為害占比表示危害程度)。從被幼蟲為害的葉片中隨機取500片,調查單片葉片中幼蟲數(shù)量后進行統(tǒng)計,記錄為害量。公式如下:

為害率=(不同高度為害的葉片數(shù)量/對應高度調查的總葉片數(shù)量)×100%;

為害占比=(不同高度為害的葉片數(shù)量/為害的葉片總量)×100%。

1.5 樺潛葉蜂越冬行為調查

9月,采用五點取樣法,在樹盤周圍按不同土壤深度分層取樣(表層土、0

2 結果與分析

2.1 樺潛葉蜂各蟲態(tài)特征

樺潛葉蜂成蟲:體長約3 mm,頭部為黑褐色,觸角為絲狀,11節(jié)。前翅第三臀脈與第一臀脈遠離,翅基片為黑色。成蟲產卵器為橙黃色至深褐色,呈鋸狀,具弧形鋸齒。

樺潛葉蜂卵:初產時為白色,略呈圓形或橢圓形,于葉片表皮內吸水膨脹后呈半透明狀,大小為(0.25～0.30)mm×(0.50～0.60)mm。孵化過程中蜂卵顏色逐漸變深,孵化前為棕色。

樺潛葉蜂幼蟲:蟲體呈圓筒形,體表多褶皺。初孵幼蟲體長為0.08～0.12 mm,老熟幼蟲體長為4.0±0.7 mm。幼蟲胸足退化,頭部為棕褐色,呈三角形,前胸寬于頭部,中胸和后胸腹側有小的橢圓形棕色斑紋。幼蟲共5齡,1齡幼蟲為乳白色,2～3齡為黃白色,4～5齡為墨綠色。

樺潛葉蜂蛹:體長為3.5～4.0 mm,呈卵圓形,復眼為紅棕色,頭部為半透明白色,體軀呈淡黃色,兩頭均呈現(xiàn)尖端,末期逐漸變成藍灰至黑色。

分子生物學鑒定:采用形態(tài)學與DNA基因序列片段對比結合的方式進行物種鑒定。將獲得的序列拼接后,使用Blast進行比對分析。系統(tǒng)發(fā)育樹分析該物種與樺潛葉蜂(Profenusathomsoni)同源性為99%,確定昆蟲為樺潛葉蜂(Profenusathomsoni)。

2.2 樺潛葉蜂生活史及習性特征

野外觀察發(fā)現(xiàn),樺潛葉蜂在吉林地區(qū)1 a發(fā)生2代,5月下旬化蛹,蛹期5～10 d,6月上旬,始見羽化第1代成蟲,成蟲一般可存活1～2 d。成蟲于上午07:00—09:00,產卵于樹冠下層嫩葉表皮葉肉組織內。樺潛葉蜂成蟲主要在葉片正面活動,沿著葉脈產卵,1條葉脈附近可產5～10頭卵,同一葉片可有1～10個產卵痕。產卵處形似透明水泡,吸水后脹大,在日平均溫度為15～20 ℃時,5～7 d可孵化出幼蟲。樺潛葉蜂1齡幼蟲為乳白色,2～3齡為黃白色,4～5齡為墨綠色。初孵幼蟲孵出后隨即開始取食,且隨著齡期的增加,幼蟲取食量逐漸增大。初孵幼蟲潛葉危害嫩葉,初期在葉片上形成黑色小點,該物質為幼蟲糞便及褪皮殘留物。隨著幼蟲取食量增大,為害狀呈近圓圈形,葉片變成黃色,為害部位組織壞死、褪綠、干枯、易碎,上下表皮夾層內殘留黑色糞便。幼蟲取食葉肉,最終只剩上下葉表皮。樺潛葉蜂幼蟲期為20～25 d,大部分老熟幼蟲從葉片中脫落,潛入淺土中,少部分老熟幼蟲在葉片為害部位化蛹,蛹期5～8 d,7月上旬,成蟲羽化,為2代成蟲。7月上旬,成蟲產卵于樺樹中層、上層嫩葉中,卵經過3～5 d孵出幼蟲,幼蟲進入為害盛期,嚴重為害葉片,造成大部分葉片褪綠、干枯脫落;7月中旬不見成蟲;8月中旬,老熟幼蟲脫葉落入土壤表層,隨即爬行至相對松軟或具縫隙的土壤后潛入土中,多于5～10 cm土層中做土繭越冬;次年春季,當土壤中溫濕度適宜時,越冬幼蟲化蛹,蛹期5～7 d,之后羽化出成蟲,為次年主要蟲源。

a.卵及產卵痕;b.為不同齡期幼蟲;c.蛹期的土繭;d.成蟲及前后翅特征。

田間觀察發(fā)現(xiàn),成蟲活動能力不強,無遠距離遷飛能力。當遇到干旱年份時,由于越冬代幼蟲發(fā)育延遲,導致其他蟲態(tài)發(fā)育也相對延遲。為害較輕時,葉片為害率為40%～50%;為害較重時,為害率達90%以上,造成大量的葉片褪綠變黃、干枯脫落,嚴重影響樹勢及觀賞效果,造成重大經濟損失。樺潛葉蜂僅為害樺樹。

1代樺潛葉蜂集中為害白樺下層葉片,而2代則主要為害中、上層葉片,且2代幼蟲從為害新葉為主。

2.3 樺潛葉蜂為害情況

樺潛葉蜂為害結果表明,樺潛葉蜂幼蟲對樺樹上、中、下層葉片為害率分別為54.71%、40.47%、46.99%,為害占比分別為42.58%、29.74%、27.68%?？梢?樺潛葉蜂對上、中層葉片為害較重。

田間為害調查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),樺潛葉蜂1代成蟲主要產卵在下層葉片中,2代則逐漸向中、上層為害,且2代為害達到高峰,為害占比為72.32%,比1代為害更重,其原因為樺潛葉蜂2代成蟲產卵量更多,所以造成的為害更大。

圖2 樺潛葉蜂相近屬系統(tǒng)發(fā)育樹

a.成蟲在葉脈附近產卵;b.幼蟲在取食葉肉;c.幼蟲典型危害狀;d.幼蟲在葉片內化蛹。

在為害盛期,對不同為害葉片中蟲量進行調查發(fā)現(xiàn),單片葉片中幼蟲1、2、3、4、5頭數(shù)量占比分別為59.13%、24.35%、10.43%、3.48%、2.16%。其中老熟幼蟲,單葉以1～2頭為主,所占比例為83.48%。

通過對樺潛葉蜂越冬場所及越冬幼蟲在土層的分布情況進行調查及統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)不同土層中越冬蟲量不同。取樣調查發(fā)現(xiàn),表層土、0

3 討論

吉林市發(fā)現(xiàn)的樺潛葉蜂為外來有害生物,寄主為白樺。樺潛葉蜂在吉林地區(qū)1 a發(fā)生2代,而在歐洲及北美地區(qū)1 a發(fā)生1代[21],說明樺潛葉蜂分布區(qū)域及生境的變化直接影響其生物學特性變化,以便其能更好地適應新的生存環(huán)境[22]。在北美地區(qū),1代老熟幼蟲選擇樹盤周圍土壤深度為15 cm處越冬[21],而吉林地區(qū)老熟幼蟲在樺樹下5～10 cm土層中做土繭越冬。該現(xiàn)象表明,幼蟲在淺土層中越冬,隨著分布緯度的升高,越冬時期平均溫度升高,對越冬代幼蟲生存并未構成威脅。因此,在研究擴散機制中,應考慮樺潛葉蜂在其他區(qū)域內隨溫度升高其生物學特性及為害行為的變化。

樺潛葉蜂僅為害樺樹嫩葉,對發(fā)生區(qū)白樺的生產構成威脅。調查表明,樺潛葉蜂對白樺上、中層葉片為害最為嚴重。被為害的葉片中多以1～2頭幼蟲為主。老熟幼蟲從葉片中脫落,于土中做繭越冬,次年春季于土中化蛹、羽化,成為1代主要蟲源。少部分老熟幼蟲化蛹于葉片為害部位,7月上旬,葉片中樺潛葉蜂蛹羽化出成蟲,為2代蟲源,該成蟲喜歡將卵產于中上部新的嫩葉中。8月中旬(干旱年份延至9月上旬),老熟幼蟲脫葉潛入5～10 cm土層做繭越冬。

在北美地區(qū)分布的樺潛葉蜂為害主要發(fā)生在樺樹中上部區(qū)域,而在吉林地區(qū)1代樺潛葉蜂集中為害白樺下層葉片,而2代樺潛葉蜂主要為害中、上層葉片,出現(xiàn)該現(xiàn)象與成蟲的營養(yǎng)有關[23-24]。

樺潛葉蜂為外來有害生物,已入侵吉林地區(qū)。在野外觀察發(fā)現(xiàn),樺潛葉蜂幼蟲在發(fā)育過程中,會有數(shù)量減少的現(xiàn)象,這與種間競爭相關。樺潛葉蜂種群在國內天敵的組成情況還需要進一步研究,這類研究對樺潛葉蜂擴散動態(tài)、分布地區(qū)、擴散速度等問題均具有重要意義。