寄生3種夜蛾卵的夜蛾黑卵蜂種群增長潛能

林丹敏,李子園,蔣炎炩,陸永躍*,陳科偉,2*

(1.華南農業(yè)大學植物保護學院,廣州 501642;2. 廣東省生物農藥創(chuàng)制與利用重點實驗室,廣州 501642)

草地貪夜蛾Spodopterafrugiperda(J. E. Smith)是聯(lián)合國糧農組織向全球預警的跨國界遷飛性農業(yè)重大害蟲,該蟲具有寄主范圍廣(Montezanoetal., 2018)、繁殖力高、暴發(fā)性為害等特點(Roseetal., 1975; Johnson, 1987; Goergenetal., 2016; 王磊等, 2019)。2016年1月,草地貪夜蛾入侵非洲尼日利亞,至2018年1月擴散至非洲44個國家,發(fā)生面積超過250萬km2(Goergenetal., 2016; Feldmannetal., 2019),年潛在經(jīng)濟損失24.81～61.87億美元(Dayetal., 2017)。在巴西,由于草地貪夜蛾的為害導致玉米減產(chǎn)39%以上,每年造成的經(jīng)濟損失約 5億美元(Salvadorietal., 2012)。2019年1月11日在我國云南普洱江城發(fā)現(xiàn)草地貪夜蛾入侵,隨后在國內快速擴散蔓延(姜玉英等, 2019),目前已在云南、廣東、海南、福建、廣西、四川、貴州等南方7省(區(qū))周年繁殖(王磊和陸永躍, 2020; 姜玉英等, 2021),對我國農作物的安全生產(chǎn)構成嚴重威脅。

昆蟲天敵是抑制害蟲種群數(shù)量發(fā)展的重要生態(tài)因子,國外相關調查研究表明草地貪夜蛾的天敵資源非常豐富(Ayil-Gutiérrezetal., 2018; Shyleshaetal., 2018; Kenisetal., 2019)。在草地貪夜蛾入侵我國后,國內學者陸續(xù)開展了本地天敵資源的挖掘與評價工作,其中涉及的卵期寄生性天敵有膜翅目Hymenoptera緣腹細蜂科Scelionidae的夜蛾黑卵蜂TelenomusremusNixon,赤眼蜂科Trichogrammatidae的稻螟赤眼蜂TrichogrammajaponicumAshmead、松毛蟲赤眼蜂TrichogrammadendrolimiMatsumura、螟黃赤眼蜂TrichogrammachilonisIshii、玉米螟赤眼蜂TrichogrammaostriniaePangetChen、碧嶺赤眼蜂TrichogrammabilingensisHeetPang(戴鵬等, 2019; 孫加偉等, 2020; 田俊策等, 2020)。其中夜蛾黑卵蜂具極強的繁殖能力且對鱗翅目夜蛾科害蟲的卵有明顯的偏好,被認為是控制草地貪夜蛾最有應用潛力的一種天敵(Kenisetal., 2019)。Hernández等(1989)曾在委內瑞拉三周內連續(xù)釋放夜蛾黑卵蜂3次,兩個月后,距放蜂點30～1 400 m處,草地夜蛾卵的寄生率高達78%～100%,在距放蜂點2 000～2 200 m,寄生率也達到60%～83%,認為在合適的時間和地點釋放該蜂能將草地貪夜蛾的數(shù)量控制在很低的水平。本實驗室曾于2009年在廣州地區(qū)蔥地甜菜夜蛾Spodopteraexigua(Hübner)卵塊采獲夜蛾黑卵蜂,并以斜紋夜蛾SpodopteralituraFabricius及甜菜夜蛾卵為寄主,開展了該蜂的生物學、生態(tài)學特性研究(陳麗, 2011; 唐雅麗, 2011),并嘗試用米蛾Corcyracephalonica(Stainton)卵作為中介寄主繁育該蜂,但未獲成功。在草地貪夜蛾入侵我國后,國內陸續(xù)發(fā)現(xiàn)并報道了夜蛾黑卵蜂寄生該害蟲的情況(戴鵬等, 2019; 李志剛等, 2019; Liaoetal., 2019)。為篩選出適合夜蛾黑卵蜂室內大量繁育的寄主,本研究選擇目前室內繁育技術成熟且國內廣泛分布的3種夜蛾科害蟲(草地貪夜蛾、斜紋夜蛾及甜菜夜蛾)卵為目標寄主,通過組建實驗種群生命表的方法來評價夜蛾黑卵蜂在不同寄主上的增殖潛能,為該蜂的規(guī)模化繁育提供相關理論依據(jù)和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

草地貪夜蛾幼蟲于2019年4月在廣州市花都區(qū)花山鎮(zhèn)紅群村玉米地(23°48′ N,113°27′ E)采獲;斜紋夜蛾采自華南農業(yè)大學啟林北農場;甜菜夜蛾由華南農業(yè)大學昆蟲免疫與發(fā)育實驗室提供。以上3種夜蛾的幼蟲均采用同一人工飼料在室內繁育20代以上,提供濃度15%蜂蜜作為成蟲期補充營養(yǎng),人工飼料配方與飼養(yǎng)方法參考李子園等(2019)。夜蛾黑卵蜂采自廣州市增城區(qū)農業(yè)科學研究所試驗基地被寄生的草地貪夜蛾卵塊,在室內采用草地貪夜蛾、斜紋夜蛾及甜菜夜蛾卵(卵齡<1 d)繁育,成蜂期提供25%蜂蜜水。試驗前分別用相應種類的夜蛾卵繁育1代,備用。

室內飼養(yǎng)環(huán)境條件:光周期16L∶8D,溫度26±1℃,相對濕度60%～70%(MGC-300H型人工氣候箱,寧波萊?？萍加邢薰旧a(chǎn))。

1.2 試驗方法

1.2.1夜蛾黑卵蜂在3種夜蛾卵上的實驗種群生命表組建

分別以草地貪夜蛾、斜紋夜蛾及甜菜夜蛾卵為供試寄主,組建夜蛾黑卵蜂在這3種寄主上的實驗種群生命表。具體操作步驟如下(以草地貪夜蛾卵為例):

將草地貪夜蛾卵塊(卵齡<1 d)放入玻璃管(直徑3.2 cm,長10 cm)中,按1∶50的蜂卵比接入經(jīng)充分交配的夜蛾黑卵蜂雌蜂(羽化后1～2 d),通過觀察夜蛾黑卵蜂的寄生行為確定被寄生卵粒數(shù),選取1 h內被寄生100粒卵以上的卵塊作為供試材料。將接卵時間作為寄生蜂發(fā)育時間X的起點,X以24 h為1個單位。每隔2 h觀察一次草地貪夜蛾卵的孵化情況,如發(fā)現(xiàn)未被寄生卵孵化的情況,及時將初孵幼蟲清除。待寄生蜂羽化時,記錄各頭蜂的羽化時間及雌、雄蜂數(shù)量,將雌、雄成蜂配對移入指形玻璃管(直徑1 cm,長5 cm),每試驗組設30個重復(具體重復數(shù)同表1～表3中雌蜂數(shù)),用毛筆蘸取25%蜂蜜水涂在管壁,同時提供足量的草地貪夜蛾卵(卵齡<1 d)供雌蜂寄生。每24 h更換一次卵卡,并將更換下的卵卡放在相同試驗條件下培養(yǎng)。觀察并記錄雌、雄蜂的壽命、逐日寄生卵數(shù)(以變黑的卵數(shù)估計寄生蜂的產(chǎn)卵量)以及子代雌蜂數(shù)。

表1 以草地貪夜蛾卵繁育的夜蛾黑卵蜂特定年齡生殖力表

表2 以斜紋夜蛾卵繁育的夜蛾黑卵蜂的特定年齡生殖力表

表3 以甜菜夜蛾卵繁育的夜蛾黑卵蜂的特定年齡生殖力表

1.2.23種夜蛾卵體積以及夜蛾黑卵蜂個體大小的測量

隨機選取新鮮飽滿的草地貪夜蛾、甜菜夜蛾及斜紋夜蛾卵(卵齡<1 d)各50粒,測量卵粒的直徑與高度。選取相應寄主繁育的夜蛾黑卵蜂雌、雄蜂各30頭,測量后足脛節(jié)長度作為衡量個體大小的指標。同時隨機選擇10粒米蛾卵,測量其體積,并與3種夜蛾卵進行比較,以分析探討夜蛾黑卵蜂的寄主適合性。通過體視鏡(SZ780連續(xù)變倍體式顯微鏡,重慶奧特光學儀器公司)觀測,測量軟件為光學圖像分析軟件(OPTPro,重慶奧特光學儀器公司)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Proc GLM語句對3種夜蛾卵繁育的夜蛾黑卵蜂的發(fā)育歷期、雌雄蜂壽命、產(chǎn)卵量、后足脛節(jié)長度以及寄主卵粒大小(直徑、高度及體積)進行單因素方差分析(one-way ANOVA),采用Duncan’s新復極差法對上述相關指標進行均數(shù)間的多重比較,數(shù)據(jù)處理軟件為SAS 9.0(SAS, 2008)。采用Excel 2010軟件進行作圖。

生命表參數(shù)計算參考Birch(1948)方法。計算公式如下:

R0=∑Lxmx

rm=(lnR0)/T

T=∑XLxmx/∑Lxmx

λ=erm

上述公式中,R0為凈生殖力(Net reproductive rate);rm為內稟增長率(Intrinsic rate of increase);T為世代平均歷期(Mean generation time);λ為周限增長率(Finite rate of increase);Lx為存活到年齡X時雌性個體的存活率;mx為存活到年齡X時,在單位時間段內存活雌性個體平均產(chǎn)雌數(shù)。

3種夜蛾卵形狀均為扁圓形,米蛾卵形狀為圓錐形,體積計算公式如下:

式中,ν為卵體積,a為卵粒高度,b為卵粒直徑。

采用Pearson相關系數(shù)對不同寄主繁育的夜蛾黑卵蜂雌、雄蜂后足脛節(jié)長度與寄主體積大小進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 夜蛾黑卵蜂在3種夜蛾卵上的生長發(fā)育與繁殖特性

以草地貪夜蛾、斜紋夜蛾和甜菜夜蛾卵為寄主時,夜蛾黑卵蜂發(fā)長發(fā)育至第11天開始羽化出蜂,且均在羽化當日達到產(chǎn)卵高峰,寄生卵量分別占總寄生卵量的59.65%(草地貪夜蛾卵)、50.20%(斜紋夜蛾卵)以及74.74%(甜菜夜蛾卵),羽化后3 d內的寄生卵量占總寄生卵量的80%以上(表1～表3,圖1)。

圖1 3種夜蛾卵繁育的夜蛾黑卵蜂雌蜂的逐日存活率(Lx,圖左側y軸)和寄生卵量(圖右側y軸)

夜蛾黑卵蜂在3種夜蛾卵上的發(fā)育歷期比較一致,從卵發(fā)育到成蜂羽化(幼期)時間為11 d(表4)。以斜紋夜蛾卵所繁育的雌蜂壽命最長,為10.76 d,顯著高于草地貪夜蛾卵(6.32 d)和甜菜夜蛾卵(5.30 d)。以甜菜夜蛾和斜紋夜蛾卵繁育的夜蛾黑卵蜂的繁殖力較強,寄生卵量分別為95.03粒和90.20粒,明顯高于草地貪夜蛾卵所繁育的(65.16粒)。以不同寄主繁育的夜蛾黑卵蜂在子代羽化率(77.90%～85.56%)與子代雌性比率(0.53～0.59)之間均無明顯差異(子代羽化率:F2, 86=2.22,P=0.115;子代性比:F2, 86=0.85,P=0.429)。

表4 3種夜蛾卵繁育的夜蛾黑卵蜂生物學參數(shù)

2.2 3種夜蛾卵繁育的夜蛾黑卵蜂的實驗種群生命表參數(shù)

以草地貪夜蛾、斜紋夜蛾和甜菜夜蛾卵為寄主繁育的夜蛾黑卵蜂的生命表參數(shù)存在一定差異(表5)。平均世代歷期以甜菜夜蛾繁育的夜蛾黑卵蜂最短(11.97 d),其次為草地貪夜蛾卵繁育的(12.12 d),以斜紋夜蛾卵繁育的最長(12.63 d)。從反映種群增長指標的內稟增長率(rm)、凈生殖力(R0)及周限增長率(λ)來看,均以甜菜夜蛾卵繁育的最高,分別為0.3486、57.97和1.4171,其次為以斜紋夜蛾卵繁育的(rm,0.3091;R0,49.60;λ,1.3623),而以草地貪夜蛾卵繁育的種群增長潛力最低(rm,0.2842;R0,31.29;λ,1.3286)。

表5 3種夜蛾卵繁育的夜蛾黑卵蜂的實驗種群生命表參數(shù)

2.3 3種夜蛾卵體積以及夜蛾黑卵蜂個體大小

3種夜蛾卵在直徑(F2,147=196.48,P<0.01)、高度(F2,147=47.25,P<0.01)及體積(F2,147=212.27,P<0.01)方面均存在顯著差異(表6)。卵粒直徑從長到短次為草地貪夜蛾(565.80 μm)、斜紋夜蛾(521.00 μm)及甜菜夜蛾(480.40 μm),卵高度從高到低依次為草地貪夜蛾(372.20 μm)、甜菜夜蛾(355.00 μm)及斜紋夜蛾(327.80 μm),卵粒體積大小與直徑相一致。從夜蛾黑卵蜂后脛節(jié)長度來看,不同寄主繁育的夜蛾黑卵蜂雄蜂后足脛節(jié)長度無明顯差異(F2,87=1.89,P=0.157),但雌蜂后足脛節(jié)長度存在顯著差異(F2,87=2.70,P=0.073)。以甜菜夜蛾卵繁育的雌蜂的后足脛節(jié)最長(152.00 μm),草地貪夜蛾卵繁育的最短(142.67 μm),兩者之間差異顯著,而斜紋夜蛾卵繁育的居中(146.33 μm),與前兩者之間無顯著差異。雌、雄蜂后足脛節(jié)長度與寄主體積大小無明顯的相關性(雌蜂:r=-0.8902,P=0.3011;雄蜂:r=-0.5617,P=0.6203)。

表6 3種夜蛾卵粒大小及所繁育的夜蛾黑卵蜂后足脛節(jié)長度

3 結論與討論

目前已知夜蛾黑卵蜂的寄主包括夜蛾科Noctuidae(27種)、螟蛾科Pyralidae(2種)以及燈蛾科Arctiidae(1種),且偏好寄生夜蛾科灰翅夜蛾屬Spodoptera害蟲的卵(Cave, 2000)。本試驗中,夜蛾黑卵蜂在草地貪夜蛾、斜紋夜蛾及甜菜夜蛾卵上均能順利完成世代發(fā)育,且發(fā)育進程較整齊,子代羽化率介于77.90%～85.56%之間,雌性比率介于0.53～0.59之間,產(chǎn)卵高峰集中在羽化后的3 d內,占總產(chǎn)卵量的80%以上。從反映種群增長指標的內稟增長率、凈生殖力及周限增長率來看,均以甜菜夜蛾卵繁育的夜蛾黑卵蜂最高,其次為以斜紋夜蛾卵繁育的,而以草地貪夜蛾卵繁育的種群增長潛力最低。Dass和Parshad(1984)測試了夜蛾黑卵蜂對15種鱗翅目害蟲卵的寄生能力,發(fā)現(xiàn)其不能寄生米蛾卵,但小地老虎Agrotisipsilon(Rottemberg)、刺地老虎Agrotisspinifera(Hübner)、蓖麻夜蛾Achaeajanata(L.)、棉鈴蟲Heliothisarmigera(Hübner)、勞氏粘蟲Mythimnaloreyi(Duponchel)、豆銀紋夜蛾AutographanigrisignaWalker和甜菜夜蛾卵均能用于繁育夜蛾黑卵蜂,其中對甜菜夜蛾卵(86.9%)與刺地老虎卵(81.9%)的寄生率最高,并建議以這2種卵繁育夜蛾黑卵蜂。隨后Jalali等(1987)評估了夜蛾黑卵蜂對包括斜紋夜蛾、甜菜夜蛾、棉鈴蟲、米蛾等16種鱗翅目害蟲卵的寄生適合性,寄生率位居前6的分別為斜紋夜蛾(98.8%)、甜菜夜蛾(25.4%)、米蛾(24.4%)、棉鈴蟲(19.25%)、綠紋夜蛾Plusiasignata(Fabricius)(10.9%)和黃地老虎Agrotissegetum(DenisetSchiffermüller)(7.9%),其中在斜紋夜蛾卵上的寄生率特別高,可能與室內長期用該卵繁育夜蛾黑卵蜂形成寄主偏好有關。唐雅麗(2011)曾評價了夜蛾黑卵蜂在甜菜夜蛾與斜紋夜蛾卵上的種群增長潛能,在甜菜夜蛾卵上的羽化率、凈生殖力、內稟增長率與周限增長率分別為78.00%、120.72、0.35與1.43,在斜紋夜蛾卵上的分別為77.00%、103.47、0.36與1.44,兩者的生命表參數(shù)比較接近;但當同時提供足量的甜菜夜蛾與斜紋夜蛾卵供其寄生時,無論原先繁育的寄主是兩者中的哪一個,夜蛾黑卵蜂均明顯偏好選擇甜菜夜蛾卵,其中當原繁育寄主為甜菜夜蛾卵時,所育蜂對甜菜夜蛾與斜紋夜蛾卵的選擇率分別為81.50%和18.50%,當原繁育寄主為斜紋夜蛾卵時,所育蜂對甜菜夜蛾與斜紋夜蛾卵的選擇率分別為56.67%%和43.33%。吳志美等(2021)以寄生率指標評價了夜蛾黑卵蜂對 5種夜蛾卵的寄生能力,寄生率居前3位的分別是斜紋夜蛾(95.48%)、草地貪夜蛾(92.11%)及甜菜夜蛾(86.71%),以斜紋夜蛾及甜菜夜蛾卵繁育的羽化率在90%左右,而以草地貪夜蛾卵繁育的羽化率為68.06%,認為斜紋夜蛾卵是規(guī)?；庇苟旰诼逊溥m宜的中間寄主。綜合國內外相關研究結果,以及考慮到草地貪夜蛾高齡幼蟲具互相殘殺的習性,將極大地增大飼養(yǎng)成本,本研究建議首選甜菜夜蛾卵作為夜蛾黑卵蜂室內大量繁育的適宜寄主,其次為斜紋夜蛾卵。

昆蟲的后足脛節(jié)因骨化程度高,不易扭曲變形,常被用來衡量個體大小(Baietal., 1992)。本試驗中以草地貪夜蛾、斜紋夜蛾及甜菜夜蛾卵寄主繁育的夜蛾黑卵蜂的雄蜂后足脛節(jié)長度介于163.3～172.3 μm之間,相互間無顯著差異,但雌蜂后足脛節(jié)長度存在差異。以甜菜夜蛾卵繁育的雌蜂的后足脛節(jié)最長(152.00 μm),斜紋夜蛾卵繁育的次之(146.33 μm),而以草地貪夜蛾卵繁育的最短(142.67 μm)?；袅合?2020)研究結果也表明以斜紋夜蛾卵繁育的夜蛾黑卵蜂雌蜂的后足脛節(jié)長度(165.6 μm)長于以草地貪夜蛾卵繁育的(163.9 μm)。研究表明,昆蟲的抱卵量、繁殖力、壽命、爬行及飛翔能力往往與個體大小密切相關,個體大小也成為監(jiān)測室內規(guī)?；庇奶鞌称焚|的一個重要指標(Leather, 1988; Baietal., 1992; Laneetal., 1999)。本試驗中以甜菜夜蛾及斜紋夜蛾卵繁育的夜蛾黑卵蜂的個體較大,其繁殖力也高于以草地貪夜蛾卵繁育的,研究結果與上述觀點相一致。

Queiroz等(2017)用米蛾卵連續(xù)繁育夜蛾黑卵蜂45代以上,且在飛行能力、發(fā)育歷期、性比、成蜂壽命、寄生卵量等方面未出現(xiàn)明顯衰退。戴鵬等(2019)報道夜蛾黑夜蜂不能寄生米蛾卵,在本研究的預試驗中曾嘗試用米蛾卵繁育夜蛾黑卵蜂,但未獲成功。米蛾卵被廣泛用于赤眼蜂的室內大量繁殖,但卵粒大小通常小于夜蛾類的卵,本實驗室飼養(yǎng)的米蛾卵(直徑380.60 μm,高509.00 μm)的體積為0.0398 mm3,明顯小于供試的草地貪夜蛾(0.0625 mm3)、斜紋夜蛾(0.0466 mm3)及甜菜夜蛾卵(0.0430 mm3)(F3,156=153.20,P<0.01)。而Queiroz等(2017)試驗中草地貪夜蛾卵的體積為0.036 mm3,米蛾卵的體積也約為0.036 mm3,兩者的體積大小基本一致,但均小于本試驗中的測量值。另外從寄生蜂個體大小來看,Queiroz等(2017)所繁育的夜蛾黑卵蜂雌、雄蜂后足脛節(jié)長度約為130 μm,小于霍梁宵等(2020)以及本試驗所測量的結果,造成這差異的原因,不排除夜蛾黑卵蜂與當?shù)丶闹髟陂L期適應過程中形成了獨特的地理品系,即寄生蜂的個體大小與寄主卵粒大小形成良好的匹配關系。在今后的研究中可以考慮采用體積較小的寄主來不斷馴化夜蛾黑卵蜂,以達到適應寄生米蛾卵的目的,解決制約夜蛾黑卵蜂室內規(guī)?；庇钠款i問題。