不同生殖方式對班氏跳小蜂寄生率和子代性比的影響

張　娟,黃　俊*，呂要斌

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究開發(fā)中心/浙江省蕭山棉麻研究所，杭州 311202;2. 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)與微生物研究所，浙江省植物有害生物防控重點試驗室-省部共建國家重點實驗室培育基地，杭州310021)

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不同生殖方式對班氏跳小蜂寄生率和子代性比的影響

張娟1,黃俊1*，呂要斌2*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花卉研究開發(fā)中心/浙江省蕭山棉麻研究所，杭州 311202;2. 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)與微生物研究所，浙江省植物有害生物防控重點試驗室-省部共建國家重點實驗室培育基地，杭州310021)

為了明確班氏跳小蜂不同生殖方式及雌蜂密度對種群的影響，研究了班氏跳小蜂在不同雌雄比例的兩性生殖和孤雌生殖條件下以及不同雌蜂密度情況時，其寄生率及子代的雌性比例。結(jié)果表明：班氏跳小蜂可進(jìn)行兩性生殖和產(chǎn)雄孤雌生殖，不同雌雄比例的兩性生殖及孤雌生殖的寄生率隨著雌蜂數(shù)量的增加不斷升高，雌雄比為20 ∶1 時的寄生率最高，為49.13 %；在兩性生殖雌雄比為15 ∶1的情況下，其后代雌性最高；不同粉蚧密度條件下，2頭雌蜂同時存在時，其寄生率和子代性比均最高。說明兩性生殖(雌雄比為15 ∶1)和2頭雌蜂同時存在條件下，更利于班氏跳小蜂種群發(fā)展。

班氏跳小蜂；生殖方式；寄生率；子代性比

寄生性天敵種群內(nèi)雌性個體的比例高低會直接關(guān)系到其控害效能 (Vasquez and Morse, 2012),而其雌性個體的比例又受到諸多因素的影響 (Heimpel and Lundgren, 2000；秦啟聯(lián)等，2001),例如交配狀態(tài) (胡好遠(yuǎn)等，2010)、雌蜂密度 (何慧和奚耕思，2008)和寄主大小 (張娟等，2014)等；其中，寄生性天敵的生殖方式是影響其子代性比的重要因素 (Heimpel and Lundgren, 2000；胡好遠(yuǎn)等，2010)。研究表明，膜翅目的寄生性天敵營兩性生殖和孤雌生殖 (Heimpel and de Boer, 2008),而兩性生殖又有兩種不同的結(jié)果，即一、同時具備雌、雄后代，二、只產(chǎn)雌性后代；孤雌生殖則分為僅產(chǎn)雄或產(chǎn)雌的后代 (West and Sheldon, 2002；何慧和奚耕思，2008)。而且，母代雌蜂還具備根據(jù)自身密度判斷其雄性后代生殖競爭壓力的能力(Local mate competition，LMC),自身密度越大，其雄性后代的數(shù)量則越多 (胡好遠(yuǎn)等，2010；Cooketal., 2015)。因此，明確寄生性天敵的生殖方式對于開發(fā)利用其生物防治潛能具有重要科學(xué)意義。

班氏跳小蜂AenasiusbambawaleiHayat，隸屬于膜翅目、跳小蜂科 Hymenoptera: Eucyrtidae (Hayat, 2009),是入侵性害蟲—扶桑綿粉蚧PhenacoccussolenopsisTinsley 的優(yōu)勢種專性寄生蜂 (陳華燕等, 2010; 張娟等, 2014；Fand and Suroshe, 2015; Zhangetal., 2016),野外寄生率高達(dá)60% (Fandetal., 2011; Vijaya Pala and Saini, 2011; 黃俊等，2012 ),應(yīng)用前景廣闊。而且，班氏跳小蜂為扶桑綿粉蚧的重要伴遷天敵，兩者存在非常緊密的關(guān)系(Ahmedetal., 2015)。前期室內(nèi)觀察發(fā)現(xiàn)：班氏跳小蜂營兩性生殖和孤雌生殖，且兩性生殖可產(chǎn)生雌、雄后代，孤雌生殖只產(chǎn)生雄性后代。然而對于該蜂在不同生殖方式或不同自身密度情形下，寄生率和子代性比的了解還很欠缺，極大限制了對其大量繁殖及田間的有效釋放。本文在室內(nèi)條件下研究了不同生殖方式 (兩性生殖和孤雌生殖)以及雌蜂密度對其寄生率和子代性比的影響，為更好地發(fā)揮其在田間的生物防治作用提供理論參考。

1　材料與方法

1.1試驗材料

班氏跳小蜂為浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)與微生物研究所繼代飼養(yǎng)種群，2012年3月底引進(jìn)并在人工氣候室內(nèi) (溫度25℃±1℃，相對濕度70%±5%，光周期14 L ∶10 D)以扶桑綿粉蚧為寄主維持種群，現(xiàn)已連續(xù)繁殖10代以上。其飼養(yǎng)裝置及飼養(yǎng)方法參照黃俊等(2012)。

扶桑綿粉蚧于2011年8月采自浙江省杭州蕭山錦科花卉園藝場的大花馬齒莧PortulacagrandifloraHook上，室內(nèi)以盆栽棉花GossypiumhirsutumL. (品種為“浙棉607”)為寄主飼養(yǎng)繼代至今。

1.2試驗方法

1.2.1不同生殖方式及不同雌、雄比例條件下下班氏跳小蜂的寄生率和子代性比

根據(jù)前期預(yù)實驗，設(shè)置兩性生殖條件下的雌、雄蜂個體比例，分別是1 ∶1、5 ∶1、10 ∶1、15 ∶1及20 ∶1，而孤雌生殖為1 ∶0，共6個處理，其中兩性生殖處理需觀察到其具備明顯的交配行為。選取初羽化約5 d (該時間點雌蜂體內(nèi)成熟卵量最多)的雌、雄成蟲，每處理內(nèi)分別接入300頭扶桑綿粉蚧雌成蟲供雌蜂寄生，寄生裝置參照黃俊等 (2012)；寄生裝置放入溫度25℃± 1℃，相對濕度70% ± 5%，光周期14 L ∶10 D人工氣候箱中。寄生24 h后移除班氏跳小蜂，并繼續(xù)飼養(yǎng)粉蚧，最后統(tǒng)計僵蚧數(shù)量及羽化雌、雄性后代的數(shù)量。各處理設(shè)5次重復(fù)。

1.2.2不同雌蜂密度條件下其寄生率及子代性比

設(shè)置不同密度的扶桑綿粉蚧雌成蟲處理，分別為10、20、30、40及50頭/寄生裝置，然后分別吹入不同數(shù)量 (1、2和3頭)、且已交配未產(chǎn)卵的班氏跳小蜂雌蜂 (約5 d)。寄生裝置放入同樣條件的人工氣候箱中。統(tǒng)計僵蚧數(shù)量及羽化雌、雄性后代的數(shù)量。每處理設(shè)5次重復(fù)。

1.3數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均用Excel匯總并通過DPS 3.0軟件進(jìn)行分析處理。首先對不同雌、雄比例的兩性生殖及孤雌生殖每次重復(fù)5次出現(xiàn)的僵蚧、子代雌蜂和雄蜂數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計，然后求5次重復(fù)的平均值，并采用單因素方差分析檢驗不同處理下班氏跳小蜂的寄生率和子代性比，利用Duncan多重比較區(qū)分各處理間的差異顯著性；其次對不同雌蜂密度下班氏跳小蜂的寄生率和子代性比進(jìn)行統(tǒng)計，然后求5次重復(fù)的均值，同時采用單因素方差分析檢驗不同雌蜂密度下班氏跳小蜂的寄生率和子代雌性比例，利用Duncan多重比較區(qū)分各處理間的差異顯著性。根據(jù)各處理下的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，進(jìn)行做圖。

2　結(jié)果與分析

2.1班氏跳小蜂不同雌雄比例的兩性生殖及孤雌生殖的寄生率和子代性比

班氏跳小蜂可進(jìn)行兩性生殖和孤雌生殖兩種生殖方式。兩性生殖既可產(chǎn)生雌性后代，也可產(chǎn)生雄性后代；孤雌生殖的后代均為雄性，屬于產(chǎn)雄孤雌生殖。班氏跳小蜂不同雌雄比例的兩性生殖及孤雌生殖的寄生率隨著雌蜂數(shù)量的增加不斷升高，雌雄比為20 ∶1時的寄生率最高，為49.13%；雌雄比為1 ∶1時的寄生率最低，為3.53%，接近于孤雌生殖水平 (2.33%)(圖1)。

在雌雄比15 ∶1的情況下，其后代性比 (雌 ∶雄)最高，為1.48 ∶1；雌雄比為20 ∶1的情況下，其后代性比 (雌 ∶雄)最低，僅為0.03 ∶1；雌雄比為1 ∶1、5 ∶1和10 ∶1的情況下，其后代性比分別為0.83、0.99和0.91。由此可見，班氏跳小蜂雄成蟲可進(jìn)行多次交配，且其最大授精次數(shù)為15次 (圖1)。

圖1　不同生殖方式下班氏跳小蜂的寄生率和子代性比Fig.1　The parasitization rate and offspring female ratio of Aenasius bambawalei under different reproductive patterns

2.2班氏跳小蜂雌成蟲不同密度下寄生率和子代性比

班氏跳小蜂不同密度下的寄生率和子代雌性比例存在現(xiàn)在顯著差異 (表1, 2,3)。2頭雌蜂同時存在情況下，其寄生率 (65%-90%)和子代性比 (0.6-2.9)均最高；1頭雌蜂時，寄生率最低 (37.5%-53.0%),子代性比則接近于3頭雌蜂存在時水平。另外，班氏跳小蜂數(shù)目一定情況下，不同粉蚧密度對其寄生率和子代性比也存在較大影響 (表1, 2, 3)。1頭雌蜂情況下，其寄生率和子代性比以寄生10頭粉蚧最高 (53.0%，2.0),以寄生40頭粉蚧的最低 (37.5%，0.3)；2頭雌蜂情況下，其寄生率以50頭粉蚧最高 (90%),但其子代雌性比例卻最低 (0.6),子代雌性比例以10頭粉蚧最高 (2.9)；3頭雌蜂情況下，寄生率隨寄主密度增加不斷升高，在50頭粉蚧時達(dá)到最大值，為72.4 %，而其子代雌性比例則不斷下降，在50頭粉蚧時僅為0.3。

表1　班氏跳小蜂雌成蟲不同密度下的寄生率

注：同行相同小寫字母表示扶桑綿粉蚧密度處理間差異不顯著 (P<0.05)，同列相同大寫字母表示班氏跳小蜂雌成蟲密度間差異不顯著 (P<0.05),下同。Note：Same lowercase letters indicated no significant difference betweenPhenacoccussolenopsisdensity at 0.05 level, Same uppercase letters indicated not significant difference betweenA.bambawaleidensity at 0.05 level, the same below.

表2　班氏跳小蜂雌成蟲不同密度下的子代雌性比例

表3　班氏跳小蜂雌蜂密度和扶桑綿粉蚧密度對寄生率和子代性比影響的二因素方差分析

3　結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，班氏跳小蜂兩性生殖及孤雌生殖的寄生率隨著雌蜂數(shù)量的增加不斷升高，雌雄比為20 ∶1時的寄生率最高，為49.13 %；雌雄比為1 ∶1時的寄生率最低，為3.53 %，接近于孤雌生殖水平 (2.33 %)。說明在寄主數(shù)量一定的情況下，寄生蜂數(shù)量越多，寄生率越高 (黃俊等，2012)。同時，寄生率與供試雌蜂和寄主扶桑綿粉蚧數(shù)量密切相關(guān)。兩性生殖1 ∶1和雌蜂生殖情況下蜂 ∶蚧比均為1 ∶300，其它兩性生殖條件下寄生蜂數(shù)量不斷增加，其寄生率也不斷增加，15 ∶1和20 ∶1條件下，班氏跳小蜂寄生率分別為37.47 %和49.13 %，已接近正常水平 (Fandetal., 2011; Vijaya and Saini, 2011; 黃俊等，2012)。因此，為了明確合適的蜂 ∶蚧比例，本研究進(jìn)一步就不同蜂 ∶蚧比例對班氏跳小蜂寄生率的影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明，蜂 ∶蚧比為1 ∶10時寄生率為53.0%，粉蚧數(shù)量進(jìn)一步增加，寄生率反而下降。說明1頭雌蜂存在情況下，最適合寄生的扶桑綿粉蚧數(shù)量不宜超過10頭。另外，寄生蜂相互之間也會相互作用，2頭雌蜂同時存在時，寄生50頭粉蚧時的寄生率最高 (90 %)；3頭蜂同時存在時，則可能存在相互干擾。

因為雌蜂是生物防治中更為有效的種類，因此性比差異可極大的影響生防的效果 (Heimpel and Lundgren, 2000)。本研究驗證了前期試驗結(jié)果：班氏跳小蜂可進(jìn)行兩性生殖和孤雌生殖兩種生殖方式，兩性生殖既可產(chǎn)生雌性后代，又可產(chǎn)生雄性后代，而孤雌生殖則只能產(chǎn)生雄性后代。而且，在雌雄比15 ∶1的情況下，其后代雌性比例最高，為1.48 ∶1，而雌雄比例進(jìn)一步增加為 20 ∶1，后代雌性比例則顯著下降，僅為0.03 ∶1。說明1頭班氏跳小蜂雄蜂最多可與15頭雌蜂交配。另外，雌雄比為1 ∶1、5 ∶1和10 ∶1的情況下，其后代性比分別為0.83、0.99和0.91，三者之間無差異。因為寄生蜂雌性后代的數(shù)量由交配產(chǎn)生，這與雄蟲傳遞的精子數(shù)量有關(guān) (Nguyenetal., 2013)。本研究中，所有兩性生殖處理中雄蜂數(shù)量均為1頭，所傳遞的精子數(shù)量無差異，產(chǎn)生雌性后代的數(shù)量也應(yīng)該相同。但是，研究結(jié)果并不符合以上推論。據(jù)此，我們推測：雄蟲傳遞的精子數(shù)量與寄生蜂雌性后代數(shù)量并無線性相關(guān)性，可能有其它因素參與了性別調(diào)控過程。目前，對班氏跳小蜂雄蜂傳遞精子的行為以及雌蜂性別分配的習(xí)性尚不明確，需進(jìn)一步研究以驗證以上假設(shè)。

另外，膜翅目寄生性天敵母代雌蜂具有根據(jù)自身密度判斷其雄性后代生殖競爭壓力的能力 (Cooketal., 2015)，但其作用機制尚缺乏定論。局部競爭理論 (Local mate competition)認(rèn)為，同時產(chǎn)卵的母代雌蜂數(shù)量增加，雌蜂因此判斷產(chǎn)生更多的雄蜂有利于后代的繁衍 (Cooketal., 2015)。另有學(xué)者則指出，母代雌蜂是根據(jù)寄主體內(nèi)探測到的寄生蜂卵數(shù)量，來分配自身子代的性別 (Shuker and West, 2004)。本研究結(jié)果表明：2頭雌蜂同時存在情況下，子代性比 (0.6 - 2.9)高于1頭雌蜂和3頭雌蜂同時存在時，說明此密度有利于產(chǎn)生更多的雌性后代。除母代雌蜂密度的影響外，寄生蜂的子代性比還與母代自身的交配方式 (Boulton and Shuker，2013)以及LMC的水平 (Grillenbergeretal., 2008)密切相關(guān)。明確班氏跳小蜂的交配狀態(tài)以及LMC的水平，從而探明雌蜂密度與子代性比的關(guān)系，這將是下一步研究的重點。

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Effects of different reproductive patterns on the parasitization rate and offspring sex ratio ofAenasiusbambawalei

ZHANG Juan1, HUANG Jun1*, LU Yao-Bin2*

(1. Flower Research and Development Centre, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences/Xiaoshan Institute of Cotton and Fiber Crops, Hangzhou 311202, China; 2. State Key Laboratory Breeding Base for Zhejiang Sustainable Pest and Disease Control, Institute of Plant Protection and Microbiology, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021, China)

The effects of reproductive patterns andAenasiusbambawaleifemale adult density on the parasitization rate and offspring sex ratio were determined in the laboratory. The results indicated that the reproductive model ofA.bambawaleiincluded bisexual reproduction and arrhenotoky. Meanwhile, the parasitization rate ofA.bambawaleiincreased with the increase of parasitic wasp density and peaked (49.13 %)with 20 ∶1 female to male ratio. The offspring female ratio peaked with 15 ∶1 female to male ratio. Additionally, the parasitization rate and offspring female ratio were higer when two femaleA.bambawaleioccurred at the same time. This study interpreted that bisexual reproduction and two female parasitic wasps occurred at the same time were more beneficial for the population development ofA.bambawalei.

Aenasiusbambawalei; reproductive patterns; parasitization rate; offspring sex ratio

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研專項 (201103026)；浙江省自然科學(xué)基金(LQ14C140004，LQ16C140004)；杭州市農(nóng)業(yè)科研攻關(guān)專項(20150432B36)

張娟，博士，助理研究員,研究方向為有害生物防治

Author for correspondence, E-mail: junhuang1981@aliyun.com，luybcn@163.com

2016-04-29日期Accepted：2016-07-15

Q968；S476

A

1674-0858(2016)04-0742-06