全州縣松毛蟲卵期赤眼蜂種類多樣性

羅 輯，鐘雅婷，張 斌，趙錦文，鄒東霞，常明山，蔣學建，吳耀軍

（1.廣西壯族自治區林業科學研究院，廣西南寧 530002；2.全州縣林業局，廣西桂林 541500）

松毛蟲是鱗翅目（Lepidoptera）枯葉蛾科（Lasio?campidae）松毛蟲屬昆蟲的統稱，我國分布有27種，是為害松科（Pinaceae）、柏科（Cupressaceae）和杉科（Taxodiaceae）植物的主要食葉害蟲[1]。桂林市為廣西松樹重要種植區，近些年松毛蟲連年發生，對當地松樹產業造成了較為嚴重的影響。廣西桂林市主要有馬尾松毛蟲（Dendrolimus punctatus）及思茅松毛蟲（D.kikuchii），主要危害馬尾松（Pinus massoni?ana）和濕地松（P.elliottii）。

目前，松毛蟲的防治主要依靠菊酯類化學農藥，以及阿維菌素和白僵菌等生物農藥。化學農藥見效快，防治效果好，能在較短時間內對松毛蟲進行控制，是林農防治松毛蟲的首選，但對環境會造成一定影響，也會導致松毛蟲抗藥性增加[2]。目前，政府部門推廣使用的生物農藥相對化學農藥起效慢，但其藥效期較長，對環境也相對友好，值得廣泛推廣[3]。這2種農藥主要是防治松毛蟲幼蟲，如果監測不及時，當松毛蟲已進入暴食期，會對松林造成較嚴重的損害。

赤眼蜂是昆蟲卵期的寄生蜂，主要寄生在鱗翅目昆蟲卵中。其在世界各地均有分布，是目前應用最廣且最為成熟的生物防治手段之一[4-6]。為了利用本地赤眼蜂資源對當地松毛蟲進行防控，本研究通過采集自然寄生的松毛蟲卵塊，調查全州縣松毛蟲卵期赤眼蜂的種類及豐度，為赤眼蜂的擴繁及全州縣松毛蟲的生物防治提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究地點

本研究在廣西壯族自治區桂林市全州縣展開，在前期調查松毛蟲發生情況的基礎上，選擇全州縣蔡家村（111°04′E，25°56′N）、周家坪村（111°02′E，25°58′N）、竹溪田村（110°59′E，25°57′N）、珠塘村（111°03′E，25°52′N）和三塘村（110°52′E，25°45′N）5個村的松林作為研究地點。

1.2 采樣方法

2018年5月在上述研究地點，以“S”形踏查的方法在林間采集松毛蟲卵塊，每個樣地采集20個卵塊，將收集到的卵塊分別裝入單獨的試管中，帶回實驗室，將試管放入光照培養箱中，在26℃、70%RH和L∶D=16∶8的條件下保存。每天觀察試管中蟲卵的狀態，若松毛蟲幼蟲孵出，則去除；若有寄生蜂羽化，則收集保存于-20℃冰箱。

1.3 赤眼蜂的培養與分子鑒定

將單頭赤眼蜂放入PCR管中，加入5 μL抽提液（100 mmol/L Tris-HCl，0.2 mol/L KCl，10 mmol/L EDTA，pH 9.5），用封口槍頭搗碎后，放入PCR儀95℃加熱10 min，4℃保存待用。分子鑒定所用COII引物參照Simon等[7]1994年的設計：5’-ATTG?GACATCAATGATATTGA-3’和 5’-CCACCAATTTC TGAACATTGACCA-3’，擴增片段大小為300 bp左右；所用ITS-2引物參照李正西等[8]2002年的設計：5’-TTCTCGCATCGATGAAGAACG-3’和5’-TCCTCC?GCTTATTGATATGC-3’，擴增片段大小為568 bp左右。在50 μL反應體積中進行PCR反應，反應體系為 DNA 模板 2 μL，10×Buffer 5 μL，2.5 mmol/L dNTPs 4 μL，10 μmol/L正向和反向引物各1.6 μL，Taq酶（天根）0.8 μL，雙蒸水35 μL。在PCR儀（Ap?plied Biosystems SimpliAmp?）上進行PCR擴增反應，反應程序為94℃預變性5 min；94℃變性30 s，55℃退火30 s，72℃延伸1 min，擴增35個循環；72℃延伸10 min后4℃保存。擴增反應結束后，在1%瓊脂糖凝膠上進行電泳分離，將電泳條帶正確的產物回收后送Invitrogen公司雙向測通。

1.4 序列分析

在GenBank中分別搜索赤眼蜂屬的COII及ITS-2序列，以分索赤眼蜂屬（Trichogrammatoidea Girault）作為外類群。將序列用Mega X比對后，用Neighbor-Joining的方法同時使用Bootstrap 1 000次構建系統進化樹。

1.5 多樣性指數

根據研究尺度，生物多樣性測定可分為α多樣性、β多樣性和γ多樣性。α多樣性主要關注局域均勻生境下的物種數目，本研究主要關注α多樣性。α多樣性指數按照香農-威納指數（Shannon-Wiener index）公式計算。

2 結果與分析

2.1 赤眼蜂寄生率

本次共采集100個松毛蟲卵塊，其中68個為馬尾松毛蟲卵塊，32個為思茅松毛蟲卵塊（表1）。蔡家村、周家坪村和珠塘村主要發現馬尾松毛蟲，竹溪田村主要發現思茅松毛蟲，三塘村2種松毛蟲數量相當。馬尾松毛蟲卵塊和思茅松毛蟲卵塊赤眼蜂寄生率分別約為50%和65%。

2.2 赤眼蜂COII及ITS-2序列

每個被赤眼蜂寄生的松毛蟲卵塊中隨機取10頭赤眼蜂用于分子鑒定，共收集550頭赤眼蜂。每頭赤眼蜂均擴增測序COII及ITS-2序列用于種類鑒定。

去除PCR擴增失敗和測序失敗等因素導致未獲得序列的數據，共獲得赤眼蜂COII序列468條（圖1a），ITS-2序列482條（圖1b）。利用Mega X軟件進行比對后，僅保留3’端第1個所有序列均有堿基的位點至5’端最后1個所有序列均有堿基的位點。最終獲取COII合并序列231 bp，ITS-2合并序列361 bp。

將序列進行進化分析后發現，無論是COII基因還是ITS-2基因，赤眼蜂均分為3組，且3組赤眼蜂的數量在2個基因分類標準上相近（圖1）。Group I數量最多，Group III數量最少。獲得的赤眼蜂應該包括3個種類。

表1 全州縣采集的松毛蟲卵塊數及被赤眼蜂寄生情況Tab.1 Egg masses of Dendrolimus collected in Quanzhou and parasitization by Trichogramma

圖1 利用COII及ITS-2基因構建的無根進化樹Fig.1 Rootless evolutionary trees constructed using COII and ITS-2 genes

2.3 赤眼蜂的種類

每組隨機選取一些序列與NCBI中收集的序列進行比對，并構建進化樹后，發現Group I與松毛蟲赤眼蜂（T.dendrolimi）聚在一起，Group II與螟黃赤眼蜂（T.chilonis，也稱擬澳洲赤眼蜂T.confusum）聚在同一分支上（圖2）。Group III在利用COII基因進行分類時，自成一支后與T.brassicae及T.mwanzai聚在一支上，但Bootstrap值較低，僅有30左右；而在利用ITS-2基因進行分類時，Group III與T.umerus聚在一支，且Bootstrap值較高，此分支與玉米螟赤眼蜂（T.ostriniae）、粘蟲赤眼蜂（T.leucaniae）及舟蛾赤眼蜂（T.closterae）聚在一支上。ITS-2構建的進化樹中，T.brassicae及T.mwanzai與Group III不在同一分支上且距離較遠，因此判斷COII基因所構建的進化樹不能很好地反映檢測赤眼蜂的分類地位。

結合2個基因構建的進化樹，Group I為松毛蟲赤眼蜂，Group II為螟黃赤眼蜂，Group III為T.umerus。

圖2 COII及ITS-2基因構建的系統進化樹Fig.2 Phylogenetic trees constructed by COII and ITS-2 genes

2.4 全州縣松毛蟲卵期赤眼蜂多樣性

5個地點赤眼蜂種類有所差異，在周家坪村僅發現松毛蟲赤眼蜂，蔡家村發現松毛蟲赤眼蜂及螟黃赤眼蜂，其他3個地點3種赤眼蜂均有發現（表2）。從數量上看，松毛蟲赤眼蜂在各地分布較為均勻，各地數量間差異不顯著；螟黃赤眼蜂在竹溪田村與三塘村差異不顯著，但顯著多于其他3個村（P＜0.05），三塘村顯著多于周家坪村（P ＜0.05）；T.umerus在珠塘村顯著多于其他4個村（P＜0.05）。珠塘村多樣性指數最高（1.05），三塘村多樣性指數與其接近（1.03），蔡家村多樣性指數較低（0.27），周家坪村只發現1種赤眼蜂，指數為0。

表2 全州不同地點松毛蟲卵赤眼蜂多樣性Tab.2 Diversity of Trichogramma in different locations in Quanzhou

3 討論

赤眼蜂是松毛蟲卵期重要的寄生天敵，自然狀況下赤眼蜂寄生率一般低于30%[9]，如果人工大量擴繁后進行林間釋放，則會增加赤眼蜂寄生率，可對松毛蟲進行適當防控[10-11]。桂林市全州縣的赤眼蜂主要為松毛蟲赤眼蜂，與文獻報道的其他地區一致[12-14]。調查中還發現其他2種赤眼蜂種類，螟黃赤眼蜂也是松毛蟲卵期的一種寄生蜂，但分布沒有松毛蟲赤眼蜂廣泛，部分地區調查中未發現[15]；另一種赤眼蜂T.umerus是Jose等[16]在2005年發現的新種，此赤眼蜂被收集于日本琉球群島，野外寄生于小菜蛾（Plutella xylostella）卵，也可寄生用于誘集赤眼蜂的地中海粉螟（Ephestia kuehniella）卵，除此之外未有其他報道，此赤眼蜂為國內首次報道，但具體定種還需后續形態學進一步核對。

在利用分子技術進行種類鑒定時，COII基因應用不如ITS-2基因廣泛，導致提交到NCBI數據庫中的赤眼蜂COII基因序列過少，影響了種類鑒定的準確性，而ITS-2序列相對較多，因此利用ITS-2基因的分類結果較為準確。本研究中COII基因的結果大部分可與ITS-2基因的結果相匹配，也驗證了分類的準確性。

調查的5個地點中，有的地方只發現松毛蟲赤眼蜂，有的地方發現3種赤眼蜂，可能是因為采樣地的松毛蟲發生情況不同。松毛蟲發生較少的地方，采集的20個卵塊分布面積較大；松毛蟲發生較多的地方，采集的20個卵塊分布較為集中，可能導致分布較少的赤眼蜂未能采集到。松毛蟲種類的差異也有可能導致這樣的結果，馬尾松毛蟲卵塊較小，常多層覆蓋，思茅松毛蟲卵塊較大，常單層排列于松針上，赤眼蜂僅能寄生裸露在表面的松毛蟲卵塊，導致思茅松毛蟲卵塊寄生率明顯高于馬尾松毛蟲卵塊，進而使得思茅松毛蟲較多的點赤眼蜂種類可能更多。赤眼蜂寄生數量很大，而抽樣數量有限，不一定所有種類赤眼蜂都能抽到。