德清真片胸葉蜂在毛竹上的產卵偏好性*

方林鑫 張守科 賈克峰 葉碧歡 張 威 舒金平 王浩杰 徐天森

(1.中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所 杭州 311400；2.南京林業大學 南京 210037；3.浙江省衢州市衢江區林業局 衢州 324000；4.浙江省林業科學研究院 杭州 311400)

毛竹(Phyllostachysedulis)是我國栽培面積最大、地理分布最廣、研究和開發最深入的優質筍材兩用竹種，具有涵養水源、保持水土、增加碳匯等重要生態價值(李建華等，2012)。毛竹筍是深受大眾喜愛的有機食品，竹材可為建筑、家具、工藝品及造紙提供原材料，經濟效益巨大(封煥英，2014)，毛竹產業在我國林業經濟發展及生態文明建設中發揮著舉足輕重的作用。隨著毛竹產業高速增長，病蟲害成為制約具健康發展的關鍵因素之一(Wangetal.，2002；Choudhuryetal.，2007；舒金平等，2015)。

德清真片胸葉蜂(Eutomostethusdeqingensis)屬膜翅目(Hymenoptera)葉蜂科(Tenthredinidae)黏葉蜂亞科(Caliroinae)，是我國南方竹區頻繁暴發的重大食葉害蟲之一(徐天森等，2004)。嚴重發生時，竹林有蟲株率達到100%，竹葉被取食殆盡；輕者造成竹林地下莖、根腐爛，翌年出筍量急劇減少，新竹的高度和圍眉普遍下降；重者造成毛竹林大面積死亡衰退，經濟損失巨大(王天龍等，2000)。當前，德清真片胸葉蜂的防治依賴化學藥劑，然而毛竹高大且多分布于山區，噴霧作業防治難以實施；且藥劑高頻度使用易造成環境污染及產生抗藥性，因此亟需研發高效環境友好的防控技術。

德清真片胸葉蜂在浙江1年發生1代，單雌平均產卵量達300 ～ 500 粒(徐天森等，2004)，產卵期防控是抑制德清真片胸葉蜂種群數量的關鍵。產卵是昆蟲生殖行為的重要環節，與種群生存繁衍密切相關(王志政等，2010；Rosenwaldetal.，2017)。產卵期也是害蟲種群治理的關鍵階段，掌握害蟲產卵習性并制定針對性的防治策略，往往可有效、快速、環保地控制昆蟲數量(Fosteretal.，1997；Higashidaetal.，2016)。在研究柑橘潛葉蠅(Phyllocnistiscitrella)產卵行為的發現，其成蟲較為偏好在寄主嫩葉上產卵，針對新芽嫩葉進行藥劑防治能達到事半功倍的效果(張賀賀等，2015)。破損的石榴(Punicagranatum)對桔小實蠅(Bactroceradorsalis)產卵表現出很強的引誘作用，在該蟲產卵期，在林間放置受損的石榴表皮誘集桔小實蠅產卵，能顯著降低果實受害率(袁盛勇，2005)。而除遺傳因素外，植食性昆蟲的產卵行為還受到生境條件、寄主理化性狀及發育水平等因素的影響(Huangetal.，1994；Schoonhovenetal.，2005；Himleretal.，2011；Feietal.，2017)。桉樹葉甲(Paropsinechrysomelids)產卵行為與桉樹(Eucalyptusspp.)葉片的生長時間密切相關(Steinbaueretal.，1998)；環境溫度是影響3種麗蠅(Calliphoravicina、C.vomitoria和Luciliasericata)產卵行為的關鍵要素(Odyetal.，2017)。

研究植食性昆蟲產卵行為不僅可加深昆蟲與植物互作關系的理解，同時也可為害蟲高效防控技術的制定提供依據。本研究對德清真片胸葉蜂的產卵行為進行觀察，分析了坡位、盤枝高度等生態因子，新、老葉物理結構及營養差異與其產卵選擇的關系，以揭示生境條件及寄主質量對德清真片胸葉蜂產卵選擇偏好的影響，為制定高效、安全的防治策略提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于衢州市衢江區湖南鎮破石村塘里垅、塔塢和尖頭山地塊，海拔190 ～ 315 m，年平均氣溫14 ～ 16 ℃，年降水量1 250 ～ 1 800 mm，土壤為沙質紅壤土，pH值3.7 ～ 6.0。樣地竹林均為毛竹純林，林下生長有白花懸鉤子(Rubusleucanthus)、木莓(Rubusswinhoei)、金縷梅(Hamamelismollis)及鐵線蓮(Clematisflorida)等小型灌木及藤本，地表有鐵芒萁(Dicranopterislinearis)、五節芒(Miscanthusfloridulus)及烏蕨(Odontosoriachinensis)等草本植物。竹林每年施復合肥、翻耕，均未采取針對德清真片胸葉蜂的相關防治措施。試驗地毛竹林平均密度約1.60株·m-2，1、2、3年生毛竹各占30%，4年生毛竹占10%。德清真片胸葉蜂危害及產卵情況調查在該鎮竹葉蜂發生區內選取了5塊試驗樣地，樣地概況詳見表1。

表1 樣地概況

1.2 供試植物與昆蟲

6月上旬，在衢州試驗區內，隨機選取同一海拔的健康2年生老竹與1年生新竹各5株，依次從最低盤枝至頂部采集無損葉片，置于生物采樣箱(4 ℃)中保鮮帶回實驗室備用。同時，在試驗樣地內，收集健康的德清真片胸葉蜂老熟幼蟲400余頭，帶回至中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所養蟲室，在60目飼養籠中飼養(溫度25 ± 1 ℃，相對濕度70% ± 10%)，直至結繭化蛹備用。

1.3 試驗方法

1.3.1 產卵行為觀察 在成蟲羽化期，每日檢查并統計羽化的雌、雄蟲數量。將同日羽化的10對1日齡成蟲飼養于50 cm × 50 cm × 100 cm的60目飼養籠中，同時放入2年生盆栽毛竹供其休憩產卵，飼養籠中用棉球供以體積分數為10%的蜂蜜水。自發現有成蟲交配后，直至雌蟲全部死亡，每天7:00—19:00，每60 min觀察1次，記錄成蟲產卵情況，詳細記錄產卵的行為特征。夜間(暗期)采用弱紅光光源(LED光源，10 W，光強約20 lx，預試驗結果表明該光照射對成蟲行為無明顯影響)觀察(舒金平等，2012)。試驗期共觀察6 籠。在觀察產卵行為的同時，記錄各籠中雌雄成蟲的壽命。

1.3.2 毛竹林產卵情況調查 在成蟲產卵盛期，分別于所選定的5塊試驗地內，隨機選取不同生長位置、不同年齡的毛竹5株，詳細調查每株毛竹各盤枝枝條葉片上卵塊數、卵量。

1.3.3 毛竹葉片含水率及營養成分(C、N、Na、K)測定 在采集的新、老竹葉新鮮樣品中，分別選取長勢良好，無病蟲害、生長狀況基本一致的葉片，在實驗室內使用電子天平(瑞士梅特勒NewClassic ML精密天平，精度0.000 1 g，上海保衡電子科技有限公司)各稱取10.00 g，置于鼓風干燥箱內65 ℃烘干至恒質量，再次稱其質量，計算葉片的含水率。設置3個重復。含水率(%)=(鮮質量-干質量)/干質量 × 100%。

取恒質量的干樣粉碎，過80目篩。稱取0.50 g樣品置于燒杯中，加入HNO3-HClO4(4∶1)10 mL，靜置過夜。24 h后置電熱板上于180 ℃加熱消解至液體呈無色透明或略帶黃色，冷卻，轉入25 mL容量瓶，用1%硝酸定容至25 mL容量瓶中，搖勻。同法制備試劑空白溶液。使用ICP-OES光譜儀(iCAP 7400，德國)分析K、Na及C元素的含量(張守科等，2017)；利用FOSS定氮儀(Kjeltec 8400，丹麥)測定N元素含量，試驗共設置每組6個重復。

1.3.4 葉片組織結構觀測 選取新鮮新、老葉各10片，切取部分葉片組織，寬度為1 cm。進行冷凍切片(CryoStar NX70，德國)時，將所切取葉片垂直放于冷凍臺上，周邊滴上包埋劑，冰凍1 min。將冰凍好的組織塊，固定于持承器上，橫向縱切20 μm厚，制片利用超景深顯微鏡(基恩士5000，日本)進行觀察，并利用顯微鏡自帶軟件測量葉片上、下表皮的厚度。

1.3.5 數據處理與分析 利用GraphPad Prism 7軟件，采用Studentt檢驗(Student’sttest)分析德清真片胸葉蜂在各種因素下的產卵偏好及雌雄成蟲壽命差異。利用逐步判別分析法(Stepwise discriminant analysis)分析竹葉各營養元素與產卵選擇的關系。利用CorelDRAW X7畫圖軟件制圖。數據分析前進行標準化處理，卵粒數采用常用對數轉換，百分比數據采用反余弦轉換。

2 結果與分析

2.1 性比與成蟲壽命

德清真片胸葉蜂雄蟲早于雌蟲羽化，雌、雄比為1∶1.16(n=238，♀=110，♂=128)。混養交配條件下雌、雄蜂壽命差異不顯著(P> 0.05)，雌蜂平均壽命為8.68天，最長16天，雄蛾為7.65天，最長13天(表2)。

表2 雌、雄成蟲的壽命

2.2 產卵行為

該葉蜂羽化當天便可交尾，求偶交尾時，初期雌、雄成蟲頭相對，觸角相互反復觸碰。雌蟲接納雄蟲被后，雌雄蟲身體幾近重疊，呈現“一”字狀。交尾后1天便可產卵。產卵時，雌蟲抱住選定的竹葉，伸出產卵器，并用產卵器在竹葉上表面來回搓動，以刺破竹葉表皮，隨后將卵產在竹葉內，刺破表皮到產卵的持續時間55 s ～ 221 s，平均107.73 ± 6.72 s(n=49)，依據成蟲產卵數量不等。成蟲1次產卵結束后，有的立即飛離葉片，或在同一片葉子上爬行，找到合適位置后再產卵2 ～ 3次。成蟲在白天產卵，主要集中在下午13:00 ～ 16:00之間(占81.63%，n=49)。卵沿葉脈方向呈直線排列，每排2 ～ 14 粒不等，平均6.9 粒(圖1)。卵分布在近葉緣部位，卵與卵之間的距離約為0.4 ～ 0.6 mm，少數為不規則排列(圖1)。夜間成蟲基本在竹上棲息，未見成蟲產卵。成蟲可進行多次交尾，也可多次產卵。林間觀察結果與室內基本一致，成蟲在白天活動，夜間不活動。另外，陰雨天成蟲少活動或不活動(多在林間灌木、草叢中棲息)。

圖1 德清真片胸葉蜂產卵

2.3 產卵選擇與坡位的關系

坡位(毛竹生長的海拔)對德清真片胸葉蜂產卵有顯著影響。成蟲偏好在坡底部的竹子上產卵，其在坡底(海拔約194 m)的產卵量顯著高于在坡頂部(約315 m)的產卵量(圖2 A)。其中在坡底的每株平均產卵量為3 835.0 ± 385.2 粒，頂部為864.5 ± 215.5 粒，差異極顯著(P=0.007 4；t=5.01)。德清真片胸葉蜂偏好在坡底土層松軟且較厚的土層中結繭，羽化后也多在灌木周圍交尾，且成蟲飛行能力不強，這可能是造成成蟲偏好在坡底的毛竹上產卵的主要原因。

2.4 卵粒在竹子上的垂直分布

依據竹葉的高度，選取高度約13 m的新竹為統計對象(每株約30盤)，以2盤枝為一個統計單位，將竹枝分成15 ～ 16層，統計各高度范圍內產卵量，新、老毛竹各重復5組。結果表明，德清真片胸葉蜂產卵量隨竹子高度的升高逐漸增加，到竹子的頂部稍微下降(圖3)。其中，在竹子的下盤枝部分產卵量最少，占總卵量的5% ～ 10%，在中上部的產卵量最大，占總卵量的50% ～ 60%。各盤枝卵量占比隨著盤枝高度增加呈拋物線變化趨勢(Y=-0.151X2+ 2.908X-4.102，F=13.273，P=0.001，R2=0.637)。

2.5 產卵選擇與竹齡的關系

竹子年齡對德清真片胸葉蜂產卵有極顯著的影響。在胸徑、坡位及高度一致情況下，卵主要產在當年生新竹的葉片上。在當年生新竹(H=13.5 ～ 14.5 m，Φ=11.0 ～ 11.6 cm)上的平均產卵量為3 954.6 ± 1 247.4粒，2年生老竹(H=13.1 ～ 15.0 m，Φ=9.3 ± 0.5 cm)上的平均產卵量為144.3 ± 49.3 粒，在新竹上的產卵量為老竹上產卵量的27.47倍，差異極顯著(P=0.001 5，t=2.73)(圖2B)。造成這一情況的原因可能是新竹竹葉表皮容易穿透，適合成蟲產卵，也可能是新竹葉的營養更利于德清真片胸葉蜂幼蟲的生長發育，因而更能吸引成蟲產卵。

2.6 新、老葉片表皮厚度比較

對新老竹葉片主要結構的切片觀察表明，新葉上表皮(18.775 ± 2.152 μm)與老葉上表皮(23.575 ± 3.026 μm)、新葉下表皮(13.68 ± 1.02 μm)與老葉下表皮(15.24 ± 0.82 μm)厚度差異均不顯著(上表皮：P=0.206；下表皮：P=0.252)(圖4)；因此竹葉表皮厚度可能不是影響德清真片胸葉蜂產卵選擇的關鍵因素。

圖4 毛竹新老葉表皮厚度

2.7 新、老竹葉含水率比較

新、老葉新鮮葉片含水率測定表明，竹葉蜂產卵期，新葉的含水率為54.90% ± 0.33%，而老葉的含水率為51.99% ± 0.93%，兩者差異顯著(P=0.019)(表3)。德清真片胸葉蜂可能更偏好在水分含量高的竹葉上產卵，從而造成新葉上的卵量顯著多于老葉(圖2B)。

表3 新老葉微量元素含量及含水率

2.8 葉片營養元素含量對產卵選擇的關系

新葉有機碳含量(45.85 ± 0.40)%、全氮含量(19.48 ± 0.47)g·kg-1、鉀元素(13.88 ± 0.48)g·kg-1均小于老葉；相對于新葉，老葉鈉元素(76.96 ± 2.63)mg·kg-1有所降低。在4種微量元素中，新葉與老葉有機碳(P=0.114，t=1.734)與鉀元素(P=0.949，t=0.065)含量均無顯著性差異；老葉全氮含量極顯著高于新葉(P< 0.001，t=7.117)；新葉鈉元素含量顯著高于老葉(P=0.000，t=5.243)。

逐步判別分析結果顯示，函數特征值為17.627，覆蓋所有所用方差(100%)，相關系數為0.973，各因素區別度較高。同時，Wilks統計量(表5)說明4種微量元素在德清真片胸葉蜂寄主產卵選擇時，差異極顯著(P=0.000)(表4)，這種差異性也得到了100%準確判別率的進一步證實。4種微量元素中，對葉蜂寄主產卵選擇影響貢獻度由大到小可能依次為N(0.114)、Na(0.173)、K(0.408)、C(0.719)(Wilks’ λ值越小，貢獻值越大)。判別函數方程為：F=0.474×Na-6.344×K + 1.242×N + 41.545×C-985.237。該方程對于4種元素含量貢獻度進行區分時，正確判別率為100%。

表4 Wilks λ值

表5 各營養元素判別分析

3 討論

昆蟲能保持種群繁盛與其種類、繁殖方式及生存環境的多樣性密切相關(Gillott，2005)。在與寄主長期的協同進化的過程中，植食性昆蟲形成了特定的寄主譜及產卵行為(Schoonhovenetal.，2005；張守科，2017)。昆蟲偏好對子代安全性更高的場所進行產卵，以保證卵孵化率和幼蟲存活率(Kohandanietal.，2017)，而植物本身的理化特性及生境條件是影響昆蟲的寄主定向和產卵行為的重要因素。

昆蟲產卵行為的影響因素是相當復雜的(Renwicketal.，1980；張賀賀等，2015；董子舒等，2017)。植物生長狀況對昆蟲的產卵選擇有顯著影響，不同營林條件對于植物的生長狀況起關鍵性作用，進而影響植食性昆蟲的產卵(鄭成洋等，2003；Hilkeretal.，2015)。本研究結果表明，德清真片胸葉蜂偏好在坡底的毛竹上產卵(圖2 A)，這可能與坡底毛竹的生長狀況及土壤環境相關。坡底土層松軟且較厚利于老熟幼蟲在土層中結繭；同時，坡底的毛竹生長健壯，生物量分布集中，幼蟲孵化后食物相對充足。該推論在探討生境條件對于毛竹生物量分布影響的研究中得到了證實，中、下坡位毛竹生物量及生態穩定性均優于中上坡位(范葉青等，2012)；同時，毛竹林的生長指標由上坡至下坡逐漸轉好(鄧司馬等，2016)，這也可能是食葉昆蟲偏好坡底竹子的一個原因。另外，德清真片胸葉蜂成蟲飛行能力不強，多在灌木周圍交尾，因而也可能多選擇在坡底產卵。

除坡度外，本研究還發現毛竹葉片著生高度對葉蜂產卵選擇存在一定的影響(圖3)，雌蟲偏好在毛竹中段2/3處的葉片上產卵，這可能是中上部的葉片更適合幼蟲取食。宋偉敏等(2009)也發現類似的現象，松毛蟲(Dendrolimus)偏好將卵產在馬尾松(Pinusmassoniana)頂部，以便幼蟲在樹冠頂端越冬，并在次年2月份從頂部順延往下取食。另外，研究表明竹冠中、高盤枝的竹葉能更有效地利用太陽能進行光合作用，生產有機物質(周芳純等，1982；楊迪蝶等，1988；Caoetal.，2011)。施肥的毛竹林中，毛竹樹冠呈紡錘結構，生物量主要分布在中部冠層(8 ～ 24盤枝)(朱強根等，2015)。綜合光合作用效率、毛竹生物量與盤枝高度的關系，食葉昆蟲幼蟲更加適合生存于毛竹的中、上盤枝，這與本研究結果相吻合。除此之外，頂端盤枝產卵量下降(圖3)的另一原因還可能與高盤枝受到空氣流動影響更大，不利于葉蜂成蟲產卵。

昆蟲產卵是一個復雜的行為過程，當產卵雌蟲到達寄主植物后，并非立即開始產卵，而是先通過觸角、唇須等器官上的感受器對寄主進行篩選(張璐，2015；趙嬋等，2019)，如寄主符合產卵要求，便會開始下一步產卵刺探，反之，則會放棄(張賀賀等，2015)。植物性狀是影響植食性昆蟲產卵的重要因素之一(Bernaysetal.，2007；Schoonhovenetal.，2005),“Mother Choice”理論認為，雌性成蟲在產卵選擇上，會傾向子代偏好性強且合適的寄主，最大程度保護子代安全和提高子代生存率(Wennstr?metal.，2010；Rigsbyetal.，2014)。如：在葎草(Humulusscandens)、菜豆(Phaseolusvulgaris)、玉米(Zeamays)及棉花(Gossypiumsp.)等寄主間，亞洲玉米螟(Ostriniafurnacalis)在葎草上的產卵量最大，菜豆最小，原因是葎草葉長勢茂盛，可為后代提供更多的食物。柑橘潛葉蠅偏好在較嫩葉上產卵，可為孵化后的幼蟲提供易取食的幼嫩葉片(張賀賀等，2015)。本研究表明，德清真片胸葉蜂將大量的卵產于1年生新竹上，這可能是1年生竹葉葉片更為柔軟鮮嫩(圖4，表2)，利于成蟲產卵及取食。

植物的營養元素是植物生長狀況及質量的重要表征，與植食性昆蟲產卵選擇密切相關(Carrascoetal.，2015)。研究發現，竹葉中的N、P、Na、Ca、Mg及Si等微量元素含量差異是造成黃脊竹蝗(Ceracriskiangsu)成蟲偏好取食毛竹的重要原因(張守科等，2017)。楊樹葉蟬(Chrysomelascripta)產卵選擇受到葉片微量元素以及化學物質的影響(Bingamanetal.，1993)。N素是植食性昆蟲生長發育的必需物質，但如果攝入氮素過量會對植食性昆蟲造成損害(Rodriguez，1972；Schrocder，1986)。德清真片胸葉蜂偏好將卵產在氮含量更少的新竹竹葉，可能與老竹竹葉氮含量過高有關(表3)。Na元素參與昆蟲酪氨酸的合成，而酪氨酸與昆蟲蛻皮時蛋白質鞣化與暗化密不可分，寄主中Na元素含量對昆蟲生長發育至關重要(王蔭長，2004)。本研究結果表明，新葉中Na含量顯著高于老葉，德清真片胸葉蜂前3齡幼蟲歷期分別為2天、2 ～ 5天、2.5 ～ 6天，蛻皮間隔時間短，Na含量需求大。同時，Na鹽是植食性昆蟲健康發育的必不可少且稀缺的物質，Na鹽含量的高低可能與成蟲產卵偏好有密切關系；判別分析進一步證實了Na含量在德清真片胸葉蜂產卵偏好中發揮著關鍵作用。本研究所測定的微量元素種類較少，是否其他的微量元素在此過程中發揮作用，需進一步研究。

隨著昆蟲科學研究的深入，利用昆蟲生長發育過程特定行為，如寄主搜尋、取食、求偶及產卵等，針對性地開發高效防控技術可能成為實現害蟲有效防控的重要途徑。本研究表明，德清真片胸葉蜂偏好在坡底的1年生竹葉上產卵，因此在采用竹腔注射防治時，僅需要針對當年生新竹進行藥劑處理即可有效控制蟲口密度。

4 結論

德清真片胸葉蜂偏好在坡底的1年生高盤枝竹葉上產卵，竹葉含水率及N、Na含量與其產卵選擇密切相關。這一發現為德清真片胸葉蜂的防治提供了新的思路，在進行葉蜂防治時，僅需針對當年新竹進行針對性的防治，將會達到事半功倍的防治效果。