躅蝽標(biāo)記信息素釋放規(guī)律研究

祁寧，吳惠惠，劉海學(xué)

摘要：對(duì)捕食性天敵昆蟲躅蝽標(biāo)記信息素釋放規(guī)律進(jìn)行觀察研究，結(jié)果表明，躅蝽會(huì)釋放標(biāo)記信息素標(biāo)記它搜索過的區(qū)域，并且只有雌蟲使用標(biāo)記信息素，標(biāo)記信息素的有效性取決于雌蟲的發(fā)育時(shí)期和被搜尋的標(biāo)記信息素的質(zhì)量。雌蟲標(biāo)記信息素化學(xué)成分尚未確定，但其活性期明顯較短。

關(guān)鍵詞：躅蝽；標(biāo)記信息素；釋放規(guī)律

中圖分類號(hào)： S476 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.20.033

躅蝽（Arma chinensis）可以捕食棉鈴蟲（Helicoverpa armigera）、三點(diǎn)盲蝽（Adelphocoris fasciaticollis）、綠盲蝽（Apolygus lucorum）（Zou et al.，2012）、雙斑長(zhǎng)跗螢葉甲（Monolepta hieroglyphica）（陳靜等，2007）、馬鈴薯甲蟲（Leptinotarsa decemlineata）（郭文超等，2011；Zou et al.，2013）和美國(guó)白蛾（Hyphantria cunea）（王文亮等，2012）等鱗翅目、鞘翅目及半翅目的多種害蟲，是農(nóng)林業(yè)上一種重要的捕食性天敵昆蟲。多年以前，人們便注意到捕食性天敵對(duì)害蟲的控制作用隨天敵本身或害蟲的密度增加而下降。近年來，我國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)，隨著七星瓢蟲密度的增加，對(duì)狹冠網(wǎng)蜻和桃蚜叫的捕食效率逐漸下降。相似的現(xiàn)象也在龜紋瓢蟲、異色瓢蟲、多異瓢蟲、中華草蛉、葉色草蛉等捕食性天敵中發(fā)現(xiàn)。這種負(fù)密度效應(yīng)由捕食者本身而不是獵物引起。近十余年的研究表明，捕食者之間的忌避作用常由標(biāo)記信息素介導(dǎo)。目前我國(guó)在昆蟲標(biāo)記信息素，尤其是捕食性天敵昆蟲標(biāo)記信息素研究領(lǐng)域尚處于一片空白。本文試圖從標(biāo)記與識(shí)別，以及辨識(shí)標(biāo)記留下的標(biāo)記信息素入手，去揭示躅蝽對(duì)害蟲的控制作用隨天敵本身或害蟲的密度增加而下降的內(nèi)在本質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

本研究所用的躅蝽種群源自天津市植物保護(hù)研究所。躅蝽種群用柞蠶蛹飼喂，條件為27 ±1℃，16：8 （L：D）及75 ± 5% RH。在室內(nèi)穩(wěn)定擴(kuò)繁4代后用于本研究。收集的躅蝽卵塊放于培養(yǎng)皿（D = 9cm）內(nèi)用蒸餾水噴濕的濾紙上。每天向?yàn)V紙噴施一次蒸餾水以保持一定的濕度。卵大約6d后孵化。將脫脂棉團(tuán)用蒸餾水浸濕后放于310mL透明的塑料杯底部，之后將新孵化的一齡若蟲轉(zhuǎn)于濕脫脂棉上。3d后孵化為二齡若蟲。

1.2 食物準(zhǔn)備

柞蠶蛹購(gòu)于天津市紅旗農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，于室內(nèi)4℃冰箱存放。分別將150頭二齡躅蝽若蟲放于300mL紙杯內(nèi)，用紗網(wǎng)蓋住以防逃逸，單頭飼喂。每個(gè)若蟲飼喂一個(gè)柞蠶蛹并將用蒸餾水浸濕的脫脂棉放于網(wǎng)上以提供水分。蒸餾水每天加一次，柞蠶蛹每7d～12d換一次。這種飼養(yǎng)方法一直用到成蟲。每天記錄蛻皮情況。

成蟲羽化后于450mL紙杯中配對(duì)飼養(yǎng)，每杯一對(duì)。用雙面膠將6cm×1.5cm的玻璃管粘于紙杯底部，管內(nèi)注水后將兩棵大豆苗放于管內(nèi)。玻璃管內(nèi)的水每隔2d～3d加一次。每7d～12d更換一次蠶蛹。

1.3 標(biāo)記與識(shí)別

所有實(shí)驗(yàn)都在一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行，玻璃培養(yǎng)皿（直徑6.0cm，高1.5cm），通過插入紙路障（6.0×1.5cm）分為相等的兩半。一半作為處理區(qū)域，允許躅蝽成蟲在此區(qū)域自由行動(dòng)30分鐘；另一半作為對(duì)照區(qū)，不允許躅蝽進(jìn)入。30min后移除躅蝽成蟲和紙路障，準(zhǔn)備用這個(gè)培養(yǎng)皿進(jìn)行單次的生物測(cè)定。

使用這個(gè)培養(yǎng)皿設(shè)計(jì)進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)1目的是確定躅蝽個(gè)體是否會(huì)對(duì)自己的標(biāo)記信息素和特定個(gè)體的標(biāo)記做出回應(yīng)。測(cè)試前者，使用細(xì)刷子將同一躅蝽個(gè)體，立即重新引入撤除紙路障的培養(yǎng)皿中心。

為了測(cè)試后者，立即釋放一個(gè)不同的躅蝽個(gè)體進(jìn)入撤除紙路障的培養(yǎng)皿中心。觀察所有測(cè)試個(gè)體10min，確定其在對(duì)照區(qū)或處理區(qū)的時(shí)間。分別以雄蟲、未經(jīng)交配的雌蟲和交配過的雌蟲這個(gè)試驗(yàn)。另外，為了確保標(biāo)記信息素的活性，試驗(yàn)進(jìn)行1h后，重新引入之前用于領(lǐng)域標(biāo)記的那只躅蝽爬行10min，釋放標(biāo)記信息素。試驗(yàn)1，重復(fù)20次。所有參與試驗(yàn)的躅蝽個(gè)體在試驗(yàn)前均需饑餓處理24h。

試驗(yàn)2的目的是研究躅蝽雌蟲是否會(huì)避免重復(fù)搜索相同的領(lǐng)域，以及食物的存在是否會(huì)影響雌蟲捕食者釋放的標(biāo)記信息素的質(zhì)量。試驗(yàn)引入棉鈴蟲的二齡幼蟲。本實(shí)驗(yàn)中使用的獵物幼蟲通過-20℃冷凍致死，然后在25℃下保持?jǐn)?shù)小時(shí)。12只獵物被放置在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)一邊。釋放饑餓24h的交配過的躅蝽雌蟲到試驗(yàn)場(chǎng)的另一邊。30min后，路障和所有的獵物被移走，同樣的雌蟲被釋放到競(jìng)技場(chǎng)的中心。觀察到雌蟲行為，試驗(yàn)重復(fù)20次。

試驗(yàn)3的目的是確定饑餓狀態(tài)的影響標(biāo)記信息素的利用率。試驗(yàn)開始前，每天用30只獵物的幼蟲飼喂雌蟲。除此之外，試驗(yàn)方法與試驗(yàn)1相同，試驗(yàn)重復(fù)20次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)分析（0.05水平）成蟲在試驗(yàn)平臺(tái)培養(yǎng)皿每一側(cè)的提留時(shí)間。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 試驗(yàn)1

饑餓處理后雌蟲在對(duì)照區(qū)的停留時(shí)間為明顯長(zhǎng)于處理區(qū)，在交配過和未經(jīng)交配的雌蟲之間，n = 20，Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)，z = 2.36，P <0.05交配過的雌蟲；z = 2.36，P <0.05未經(jīng)交配的雌蟲；表1。饑餓處理后雄蟲在對(duì)照區(qū)和處理區(qū)的停留時(shí)間在統(tǒng)計(jì)學(xué)上無差異，n=20，Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)，z= 0.27，P = NS；表1（a）。這些結(jié)果表明，饑餓狀態(tài)下的雌性躅蝽會(huì)避免它們之前搜索過的區(qū)域，而雄性躅蝽不會(huì)。

與雌性成蟲對(duì)自身標(biāo)記信息素的反應(yīng)相反，無論是經(jīng)過交配的雌蟲還是未經(jīng)交配的雌蟲對(duì)其他同種個(gè)體標(biāo)記信息素均沒有趨避反應(yīng)，n=20，Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)，z=0.19，P=NS為交配過的雌蟲；z = 0.85，P = NS為未經(jīng)交配的雌蟲。 雄性成蟲也沒有避免其他同種標(biāo)記信息素的反應(yīng)，n = 20，Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)，z = 0.89，P =NS；表1（c）。

移除饑餓的交配過的雌蟲1h后，同一只雌蟲在對(duì)照區(qū)和處理區(qū)停留的時(shí)間沒有不同，n=20，Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)，z=0.51，P=NS；表1（b）。

2.2 試驗(yàn)2

引入獵物并不會(huì)影響雌蟲釋放的標(biāo)記信息素的質(zhì)量，n= 20，Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)，z=0.25，P=NS；表2（a）。

2.3 試驗(yàn)3

與試驗(yàn)1的結(jié)果不同，不處于饑餓狀態(tài)的雌蟲在對(duì)照區(qū)和處理區(qū)的停留時(shí)間沒有區(qū)別，n=20，Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)，z=1.67，P=NS；表2（b）。

3 討論

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，天敵昆蟲躅蝽會(huì)釋放標(biāo)記信息素標(biāo)記其搜索過的區(qū)域，但只有雌蟲使用標(biāo)記信息素。并且這種標(biāo)記的有效性取決于兩個(gè)因素：雌蟲的發(fā)育時(shí)期和被搜尋的標(biāo)記信息素的質(zhì)量。被剝奪食物的雌性捕食者在以前搜索過的食物缺乏地區(qū)的時(shí)間要比在新遇到的區(qū)域少得多。因此，雌蟲可以區(qū)分先前搜索過的區(qū)域和之前沒有搜索過的區(qū)域，分別通過雌蟲自身釋放一種標(biāo)記化學(xué)物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的。該標(biāo)記信息素化學(xué)成分尚未確定，但其活性期明顯較短。由于活動(dòng)時(shí)間很短，雌性動(dòng)物所留下的印記是它們最近訪問過的食物不足地區(qū)的可靠指標(biāo)。

昆蟲標(biāo)記信息素主要影響其自身的行為，有些也同種其他個(gè)體的行為。Nakashima等發(fā)現(xiàn)東亞小花蝽雌成蟲釋放標(biāo)記信息素標(biāo)記已搜索過的區(qū)域，為了避免重復(fù)，節(jié)省時(shí)間和能量。Gil等在溫室研究了異色瓢蟲成蟲受同種幼蟲標(biāo)記信息素影響而擴(kuò)散的問題，在溫室植株上無同種幼蟲時(shí)，成蟲隨機(jī)移動(dòng)。當(dāng)在溫室的一半植株上釋放同種幼蟲時(shí)，成蟲明顯遷移到另一半沒有釋放幼蟲的植株上。昆蟲也可以利用標(biāo)記信息素避免來自集團(tuán)內(nèi)的傷害，可以根據(jù)標(biāo)記信息素宣告本身的存在，使其他捕食者遠(yuǎn)離而保證自身安全和獵物資源。信息素的接受者借此信號(hào)評(píng)估潛在的捕食者，避免在具有強(qiáng)勢(shì)捕食者的區(qū)域取食和產(chǎn)卵，保證了自身安全和種群延續(xù)。

進(jìn)一步提取和鑒定躅蝽標(biāo)記信息素，分析各組分間的最佳配比，驗(yàn)證躅蝽標(biāo)記信息素組分及配比的準(zhǔn)確性。利用躅蝽標(biāo)記信息素來修飾躅蝽行為，提高天敵昆蟲對(duì)害蟲的控制能力和效率值得深入研究。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：祁寧，在讀本科生，研究方向：園林園藝。

通訊作者：吳惠惠，博士，助理研究員，研究方向：昆蟲信息素。