松毛蟲赤眼蜂繁殖性狀的遺傳改良分析

松毛蟲赤眼蜂在農業方面具有巨大的應用價值，不僅在國內研究中對其進行實驗分析，在國際對害蟲生物防治中對其也進行了深入研究。本文對松毛蟲赤眼蜂繁殖性狀的遺傳改良進行了綜合分析。經研究表明，松毛蟲赤眼蜂繁殖能力極強，繁殖效率比一般昆蟲高，用于生產中成本較低，可以有效應對田間害蟲等問題，是保障田間作物健康生長的重要影響因素之一。

赤眼蜂是天敵昆蟲的代表，與農作物、家養動物選育改良工作相比，對赤眼蜂的繁殖與生產如今依舊處于原始階段。雌孤雌生殖的松毛蟲赤眼蜂種群遺傳多樣性低，繁殖能力存在退化等現象，現有的赤眼蜂種群大多來源于自然種群，人工培植數量較少，因為沒有經過系統性的人工選育，其優勢性并不夠明顯，在田間和野外起到的防治效果也相對較差，因此，還要進一步對其遺傳基因進行改良，以提高生物防治效果。

一、赤眼蜂與害蟲生物防治

1、赤眼蜂概述

赤眼蜂是鱗翅目害蟲的天敵，在農業生產中屬于有益昆蟲，在生物防治方面具有較大的優勢性，當前階段在農業生產中應用范圍相對較廣，取得的治蟲效果非常好，所防治面積也相對較大，在我國玉米、水稻等糧食作物田間被廣泛推廣，同時在甘蔗、棉花與林業中也應用其進行害蟲防治。為促進其繁殖率提高，相關學者對其個體特征進行了深入研究。將柞蠶卵作為中間寄主可以對赤眼蜂進行規模化防治，在田間釋放大量赤眼蜂可以對玉米螟蟲進行防治。我國當前階段對赤眼蜂繁殖與生產技術高度重視，在研究和發展中逐步構建了赤眼蜂規模化繁殖基地與體系，為進一步增加其生產效率奠定了基礎。

2、赤眼蜂繁殖研究

對赤眼蜂的應用已經有多年的歷史，早在20世紀前就利用赤眼蜂對茶麓葉蜂進行防治。在取得了一定成效后，各地開始通過大規模養殖和釋放赤眼蜂對田間鱗翅目害蟲進行防治，其中在針對玉米螟害蟲防治時，取得了良好的效果。我國對赤眼蜂的研究相對于世界上其他發達國家起步時間較晚，具體可追溯到上世紀30年代初期，在研究初期發現松毛蟲卵內具有赤眼蜂的因素，基于此研究成果分別對松毛蟲卵生活年代歷史、繁殖能力、寄生率以及性比等生物特征逐一進行了研究。根據各國對赤眼蜂研究的經驗對比分析，在螟蟲對治上具有良好的效果，正因為如此，我國部分農學生物研究員建立了赤眼蜂站。此時，在北方部分地區的玉米種植區和南方部分甘蔗種植區對赤眼蜂進行了引進，玉米螟和甘蔗螟蟲等害蟲得到了有效治理。此后，通過對赤眼蜂不斷研究，逐步擁有了以柞蠶卵作為中間寄主的規模化繁殖技術、人工寄主的繁殖技術，在此期間還研究出了人工寄主卵液冷凍干燥劑，可有效延長人工卵存放時間，解決了跨區域運輸等問題。近年來，赤眼蜂繁殖技術日趨成熟，建立了大規模的工廠化繁育體系，同時還控制了繁殖成本，在未來會將其運用到田間治理上，以保障各類作物健康生產，減少病蟲害問題造成的減產問題。

二、沃爾巴克氏菌誘導赤眼蜂產雌孤雌生殖

1、沃爾巴克氏菌對赤眼蜂適合度的影響

沃爾巴克氏菌是由母系遺傳的細胞內共生菌，主要存在于多種節肢動物和線蟲體內。沃爾巴克氏菌對宿主會起到誘導作用，使宿主產生產雌孤雌生殖，根據研究結果來看，當前階段已經有超過20種的赤眼蜂被沃爾巴克氏菌誘導。但是沃爾巴克氏菌對赤眼蜂的影響不僅在產雌孤雌生殖一個方面，與此同時也會影響到赤眼蜂寄生率、羽化率還有生命力。被感染的赤眼蜂適合度會明顯下降，但是松毛蟲赤眼蜂無論感染還是未經感染在單雌繁殖方面都沒有顯著差異，其中產雌孤雌類生殖種群松毛蟲赤眼蜂發育期要比其他系種群時間長，被感染后繁殖能力、羽化率與平均壽命會縮短。沃爾巴克氏菌可以使雌性種群個體數增多，但是雌性種群的壽命和繁殖能力會顯著下降。比較特殊的是蜆蝶赤眼蜂與摩洛哥赤眼蜂，在感染了沃爾巴克氏菌后繁殖能力得到提升。在 25℃、RH78%的環境中，兩種品系松毛蟲赤眼蜂羽化率沒有明顯差異。孤雌產雌生殖種群的單雌產卵總量要遠遠高于兩性生殖。

2、沃爾巴克氏菌誘導赤眼蜂產雌孤雌生殖潛在優勢

沃爾巴克氏菌的潛在優勢主要體現在對赤眼蜂生殖調控方面，可利用沃爾巴克氏菌對赤眼蜂遺傳因素進行改良，經改良后的遺傳基因可大幅度增加赤眼蜂雌性蜂種個體數量，從而能夠進一步擴大其生殖規模，在改良過后對治天敵的能力會有效提升，在害蟲生物防治方面具有重要的參考價值。站在產雌孤雌生殖理論角度對其進行分析，可以總結出3種優勢：第一，產雌孤雌生殖種群均為雌性，在田間使用時可有效減少放蜂總量。第二，在繁殖生育上不再完全依靠雄性個體蜂群，在低密度環境中可建立較大規模種群。第三，在生產成本方面做到了有效控制，只需要對雌性個體進行繁殖，無需在繁育過程中培植雄性蜂群。

三、高繁殖力松毛蟲赤眼蜂數量性狀的遺傳特征

在害蟲生物防治過程中，松毛蟲赤眼蜂的研究時間最久、防治效果最佳。沃爾巴克氏菌可誘導松毛蟲赤眼蜂出現產雌孤雌生殖現象，相較于兩性生殖品系，此種品系的松毛蟲赤眼蜂優勢更多。目前，赤眼蜂工廠繁殖技術發展趨于成熟，我國南北部地區已擁有完整的繁育技術體系。赤眼蜂品系形狀篩選是影響生物防治效果的重要環節。基于此，本文以人工選擇、構建純系、雜交、回交遺傳學手段進行遺傳改良，以獲得繁殖能力較高的松毛蟲赤眼蜂，從而為其形狀遺傳改良提供理論支撐。

1、前期準備

供試蟲源為混合種群松毛蟲赤眼蜂，寄生產卵量在前20%。所選擇的所有供試蟲源均采用柞蠶卵進行繁育。不同區域種群的赤眼蜂在田間應用時帶來的防護效果具有較大差異性，為研究高繁殖力松毛蟲赤眼蜂數量性狀的遺傳特征要優先選取優良性狀的赤眼蜂。對數量性狀的遺傳是對其遺傳基因改良的基礎，數量性狀主要體現在個體形態差異上。在此項目研究中，主要從3個角度進行思考：第一，高繁殖力兩性生殖松毛蟲赤眼蜂繁殖總量性狀與孟德爾遺傳定律是否相符合。第二，高繁殖力兩性生殖松毛蟲赤眼蜂的性狀是否屬于顯性遺傳范疇。第三，決定高繁殖力兩性生殖松毛蟲赤眼蜂的性狀與幾個等位基因連鎖群相關。

2、低繁殖力兩性生殖品系松毛蟲赤眼蜂種群的篩選

實驗中共有12個不同區域的兩性生殖種群松毛蟲赤眼蜂，對其進行隨機篩選后采用20-30頭赤眼蜂，給蜂群留下24h的時間供其進行充分交配，在其交配期間要飼喂濃度為5%的蜂蜜水。在24h-48h內需要更換一次卵卡，直到雌性松毛蟲赤眼蜂死亡。將雌性赤眼蜂根據不同區域編號進行分類，并將其放置到具有75%濃度的酒精中，或者將雌性赤眼蜂尸體轉移到零下20℃的冰箱中保存，以便于對其后足脛節進行測量分析。每次更換卵卡后需要將已經被寄生的新卵卡放入到玻璃指形管中，用脫脂棉球進行封口處理，之后再將其置放在人工養殖箱中。寄生時間達到7天后，用體式解剖顯微鏡對樣本進行觀察，統計出寄生卵總量。等到子代蜂羽化，用體式解剖顯微鏡繼續對剩余樣本進行觀察，對子代蜂個數和性別做好記錄。經過充分統計后還需要再次利用體式解剖顯微鏡對松毛蟲赤眼蜂的母帶雌性蜂群的后足脛節長度進行測量，將繁殖能力低下的兩性生殖松毛蟲赤眼蜂進行篩選。

3、兩性生殖品系松毛蟲赤眼蜂種群的適合度評價

將繁殖能力高的赤眼蜂蜂種和繁殖能力低的赤眼蜂蜂種分別隨機選取出來，同樣為其預留24h的時間使其進行充分交配。將其引入到玻璃指形管中，對其喂養蜂蜜水，同時放入足夠量的柞蠶卵，用脫脂棉球將指形玻璃管管口堵住。在24h-48h之內對卵卡進行更換，直到雌性松毛蟲赤眼蜂死亡。按照繁殖能力高低程度對不同區域的松毛蟲赤眼蜂進行分類編號，并再次將參與實驗的蜂群放置在75%濃度的酒精溶液中，或者將雌性赤眼蜂尸體轉移到零下20℃的冰箱中保存，以便于對其后足脛節進行測量分析。每次更換卵卡后需要將已經被寄生的新卵卡放入到玻璃指形管中，用脫脂棉球進行封口處理，之后再將其置放在人工養殖箱中。寄生時間達到7天后，用體式解剖顯微鏡對樣本進行觀察，統計出寄生卵總量。等到子代蜂羽化，用體式解剖顯微鏡繼續對剩余樣本進行觀察，對子代蜂個數和性別做好記錄。經過充分統計后還需要再次利用體式解剖顯微鏡對松毛蟲赤眼蜂的母帶雌性蜂群的后足脛節長度進行測量，測量之后需要對相關數據做好記錄。

4、高、低繁殖力兩性生殖品系松毛蟲赤眼蜂的雜交

經過實驗篩查后需要將繁殖能力低下的松毛蟲赤眼蜂種群切割下其黑卵，并將其放入到單管中進行培養，直到其羽化。在實驗進行中需要挑選出未參與過交配的雌蜂，并給予其充足的柞蠶卵卡，直到黑卵單卵經切割后將其放入到玻璃指形管中，用脫脂棉球將其管口堵住，再將其轉移到培養箱中進行飼養，以便于在后續進行正交。正交是指，具有較高繁殖能力的松毛蟲赤眼蜂雌性群體與具有較低繁殖能力的松毛蟲赤眼蜂群體之間相互交配，子代雌蜂為正。具有較高繁殖能力的松毛蟲赤眼蜂切下黑卵后將其放入到單管中對其進行培養，直到其羽化，選出未參與過交配的雌蜂，并給予其充足的柞蠶卵卡，用脫脂棉球將管口堵住，將其轉移到培養箱中進行飼養，以便于在后續進行反交。反交是指具有較高繁殖能力的松毛蟲赤眼蜂雌性群體與具有較低繁殖能力的松毛蟲赤眼蜂群體之間相互交配，子代雌蜂為反。

5、高、低繁殖力兩性生殖品系松毛蟲赤眼蜂的回交

在高低繁殖力兩性生殖品系的松毛蟲赤眼蜂經過雜交后產生了4種結果，分別是正雌赤眼蜂與雄性赤眼蜂、正雄赤眼蜂與雌性赤眼蜂、反雌性赤眼蜂與雄性赤眼蜂、反雄性赤眼蜂與雌性赤眼蜂。分別將不同的黑卵經過配對后放置于玻璃指形管中對其進行飼養，用脫脂棉球將管口堵住，等到雌性赤眼蜂與雄性赤眼蜂經過交配后喂養其5%濃度的蜂蜜水，并給予其充足的柞蠶卵卡，再將其轉移到培養箱中進行飼養。在24h-48h之內對卵卡進行更換，直到雌性松毛蟲赤眼蜂死亡。等到雌性赤眼蜂死亡后將其放置在75%濃度的酒精溶液中，或者將雌性赤眼蜂尸體轉移到零下20℃的冰箱中保存，以便于對其后足脛節進行測量分析。每次更換后的寄生卵卡需要放入到新的玻璃試管中，用脫脂棉球堵住管口，并將其轉移到人工培植箱中，寄生時間達到7天后，用體式解剖顯微鏡對樣本進行觀察，統計出寄生卵總量。等到子代蜂羽化，用體式解剖顯微鏡繼續對剩余樣本進行觀察，對子代蜂個數和性別做好記錄。

四、產雌孤雌生殖品系松毛蟲赤眼蜂繁殖力性狀的遺傳改良

1、產雌孤雌生殖品系松毛蟲赤眼蜂穩定性評估

本實驗中所選擇蟲源與上述實驗一致，實驗過程中隨機選取了30頭雌性松毛蟲赤眼蜂，每代赤眼蜂羽化后需要飼喂濃度為5%的蜂蜜水，并給予其充足的新鮮柞蠶卵卡，用脫脂棉球將玻璃指形管管口堵住，并將其放置到人工培養箱中。每經過24h-48h內進行一次卵卡更換，直到全部赤眼蜂死亡。按照編號對雌性松毛蟲赤眼蜂進行分類，經過整理后，將其按照順序放入到75%的酒精溶液中，并將其放置到零下20℃的冰箱中進行保存，以便于在后續對其足脛節進行測量。每次更換后的寄生卵卡需要放入到新的玻璃試管中，用脫脂棉球封口后，將其轉移到人工培養箱中，直到第7天，利用體式解剖顯微鏡對其寄生卵數量進行統計，并利用顯微鏡觀察結果對子代蜂個數和性別進行記錄，經記錄后再利用體式解剖顯微鏡對其后足脛節長度進行測量記錄。

2、產雌孤雌生殖品系松毛蟲赤眼蜂繁殖力性狀的遺傳改良

具有高繁殖能力的松毛蟲赤眼蜂種群預先將黑卵切下，并培養其至羽化，挑選出未參與過交配的雌蜂，并給予其充足的柞蠶卵卡，在黑卵數量達到100粒單卵時，將其放入指形管中，用脫脂棉球將管口封堵，并置于人工培養箱中進行飼養。在雌蜂羽化后放入足量柞蠶卵卡，隨機選取100粒單卵切下，用HF雄性黑卵對其進行配對，并再次將其裝入指形管中，將其放置到人工培養箱中進行飼養，等到雌性蜂種和雄性蜂種羽化交配后飼喂濃度為5%的蜂蜜水，并同時供以足量的柞蠶卵卡，再將其轉移到人工培植箱中。每經過24h-48h更換一次卵卡，直到雌蜂死亡。寄生后的第7天，用體式解剖顯微鏡對其寄生卵數量，性別和子代蜂個數進行記錄，等到第8天，隨機選取2-4粒單卵，將黑卵配對裝入到指形管中，重復上述所有步驟，直到繁殖結果達到F3。

3、實驗結果總結分析

經沃爾巴克氏菌誘導的產雌孤雌生殖品系松毛蟲赤眼蜂具有巨大的生物性質防治潛能，借助現代化生物科技，可進一步提高其繁殖能力。因為沃爾巴克氏菌因素部分不同品系的松毛蟲赤眼蜂繁殖能力下降，壽命縮短，針對此，要進一步對其遺傳基因進行改良，無論是在相關理論上還是在實驗應用上都具有重要的參考價值。隨著漸滲雜交技術的優化升級，兩性生殖品系的松毛蟲赤眼蜂繁育能力也逐漸提高，在赤眼蜂生產方面已經逐步占有較大比重。將高繁殖能力的基因滲透到兩性生殖品系的松毛蟲赤眼蜂中，其雜交能力和回交能力都得到了顯著提高。漸滲雜交是對松毛蟲赤眼蜂基因改良的重要方法，該方法經推廣還可用于兩棲動物或者飛行動物與魚類中，漸滲雜交在推動生物進化方面取得了重大成就。雖然當前階段漸滲雜交由于發展的還不夠成熟，在應用中可能會產生降低生物適合度等現象，因此生物壽命會縮短。漸滲雜交在發展中不斷成熟，其所雜交出的松毛蟲赤眼蜂個體大小雌性赤眼蜂要大于之前的產雌孤雌赤眼蜂生殖品系。在推廣漸滲雜交的過程中要善于利用其優勢部分，合理規避其負面影響。

總之，產雌孤雌生殖松毛蟲赤眼蜂品系繁殖能力在經過了性狀改良后得到了提高，利用漸滲雜交等方法，對赤眼蜂進行繁育取得了良好的效果。現如今，赤眼蜂繁育基地已經建立，赤眼蜂繁育技術已經發展成熟，在此基礎上可以篩選出更多優良品種，并將其投入到田間進行生物病蟲害防治中去，高繁殖力性狀的赤眼蜂繁育技術不屬于完全顯性，還需要使用相關技術對其進行改良，以便于進一步提高其繁殖和生產能力。

（作者單位：112400 遼寧省鐵嶺市西豐縣現代農業發展服務中心）