中國金小蜂科一新紀錄屬及新紀錄種記述(膜翅目:小蜂總科)

周 樂,康 寧,胡紅英

(新疆大學 生命科學與技術學院,新疆生物資源基因工程重點實驗室,烏魯木齊 830017)

爪突金小蜂屬(MicradelusWalker,1834)隸屬于膜翅目(Hymenoptera)金小蜂科(Pteromalidae)寡節金小蜂亞科(Pireninae)[1]。目前,全世界已記述該屬3種:MicradelusrotundusWalker,1834(瑞典,荷蘭,英國等);MicradelusobscurusThomson,1878(瑞典);MicradelusacutusGraham,1969(比利時,西班牙,英國,德國等)[1]。該屬最早由Walker在1834年以M.rotundus為模式種建立,并將其歸入Ormoceridae科內[2];之后被各學者分別放入Hormoceroidae科[3]、Cleonymidae科[4-6],一直到1964年Peck、Bou?ek和Hoffer根據其頭胸具網狀刻紋,小盾片亞側溝不完整,觸角具2或3個環狀節,首次將該屬歸入金小蜂科(Pteromalidae)中[7];Graham在1969年將該屬歸入Pteromalidae科Miscogaterinae亞科Micadelinni族[8];在之后的研究中,該屬一直都在金小蜂科內被不同學者分到不同亞科,如長盾金小蜂亞科(Tridyminae)[9]、金小蜂亞科(Pteromalinae)[10-14]、Micradelinae[15]、寡節金小蜂亞科(Pireninae)[16-17]。本研究遵循Noyes[1]的分類系統。

伊犁河谷作為中亞山地生物的“物種基因庫”[18],生長在這里的野果林,是荒漠地區珍貴的山地林木果樹資源,也是栽培果樹的發源地之一,具有重要的生態價值和經濟價值[18]。近年來,杏樹鬃球蚧[Sphaerolecaniumprunastri(Boyer de Fonscolombe)][19]、蘋小吉丁(AgrilusmaliMatsumura)[20]、蘋果棉蚜[Eriosomalanigerum(Hausmann)][21-22]、蘋果巢蛾[Yponomeutapadella(Linnaeus)][23]等害蟲對野果林的生長造成嚴重危害。為更好地保護和合理利用野果林這一資源,采用以生物防治(天敵防治)為主的綜合治理尤為重要,而金小蜂作為小蜂總科中較大的類群之一,在農林牧業害蟲生物防治方面具有很大的應用前景,因此明確伊犁河谷野果林金小蜂科種類資源情況是利用天敵進行生物防治的重要基礎。

新疆大學生命科學與技術學院昆蟲學課題組對伊犁河谷西天山野果林里的金小蜂科標本進行系統分類研究過程中,發現爪突金小蜂屬的尖腹爪突金小蜂(MicradelusacutusGraham,1969)為中國新紀錄屬的一新紀錄種,本文對所研究標本的外部形態進行了詳細描述,并提供其ITS2和28S rDNA基因序列信息。

1 材料與方法

1.1 標本采集與保存

研究標本:于2021年5月,通過網掃采集新疆伊犁河谷西天山野果林里的寄生蜂標本,并詳細記錄采集時間、地點等信息。采集到的標本置于無水乙醇中保存,在實驗室內用體視顯微鏡(江南 JSZ6)進行挑揀,將挑出的金小蜂標本放入裝有無水乙醇的1.5 mL凍存管中,置于-20 ℃的冰箱中保存,以備后續提取DNA。所研究標本保存于新疆大學生命科學與技術學院昆蟲標本館(ICXU)。利用體視顯微鏡(Nikon SMZ745T)對研究標本進行形態特征觀察并給予描述,利用Nikon ECLIPSE Ci數碼顯微鏡和Nikon SMZ25-DSU3圖像采集系統對標本進行數據測量和圖像采集,用Adobe Photoshop 2022和Adobe Illustrator 2022軟件對圖像進行處理和排版。

形態學術語參考Gibson等[24]及《中國動物志:金小蜂科》[25]中的描述。文中英文縮寫含義如下:

POL:兩后單眼內緣間最短距離;OOL:后單眼外緣與復眼內緣間最短距離。

1.2 DNA提取、PCR擴增和測序

使用全式金生物技術有限公司的TransDirectAnimal Tissue PCR Kit試劑盒,對研究標本進行無損傷基因組DNA提取。參照試劑盒的提取方法,將溫育和靜置時間分別增加到30 min和10 min。

目的基因片段擴增所用引物序列見表1。PCR反應體系25 μL:DNA模板2 μL,上下游引物各1 μL,2×TransDirectPCR SuperMix 12.5 μL,ddH2O 8.5 μL。PCR反應條件見表2。PCR反應完成后,將產物在100 V條件下經1%瓊脂糖凝膠電泳檢測,選出檢測結果為單一、明亮的條帶的產物送生工生物工程(上海)股份有限公司(上海總部)進行測序,將測序結果整理上傳至NCBI進行序列比對。

表1 本研究所用引物序列Table 1 Primer sequences used in the study

表2 PCR反應條件Table 2 Reaction conditions of PCR

1.3 序列比對和分析

測序獲得的序列在Seqman中進行拼接后,在NCBI中用Blast進行比對,確定得到的序列為目的基因片段,并在MEGA X[26]中將所需序列放在同一文件下,應用MEGA X中Clustal W功能進行序列比對。然后,用MEGA X軟件篩選最優模型后,采用該模型計算遺傳距離并構建NJ系統發育樹。

2 結果與分析

2.1 爪突金小蜂屬Micradelus Walker,1834(中國新紀錄屬)

MicradelusWalker,1834:170[2].Type-species:M.rotundus Walker,by monotypy.

MicradelusWalker; F?rster,1856:60,61[3].

MicradelusWalker; Thomson,1878:6-7[4].

MicradelusWalker; Ashmead,1904:283,284[5].

MicradelusWalker; Schmiedeknecht,1909:155-156,159-160[27].

MicradelusWalker; Nikol＇skaya,1952:209-210[28].

MicradelusWalker; Kerrich &Graham,1957:271-275[6].

MicradelusWalker; Ferrière &Kerrich,1958:22,25[29].

MicradelusWalker; Bou?ek,1961:62-63[30].

MicradelusWalker; Graham,1969:247[8].

屬征:體型小而緊湊,全體被大面積密集的小柔毛,體黑色。觸角12節,觸式11343或11253;觸角著生位置明顯低于顏面中部,但高于兩復眼下緣連線;鞭節較短。上顎具2齒。無后頭脊。胸部被密集的毛和刻點;前胸背板短;中胸盾縱溝深而完整。前翅較寬,長至多為寬的2.2倍,完全被毛,無透明斑,緣脈短,痣脈上有很長的爪形突。后足脛節具1距。腹柄不明顯或嵌植。

目前全世界已記錄本屬3種,均分布于歐洲西部[1]。本文所描述的一種為中國新紀錄種。

中文名詞源:本屬原始文獻中未對屬名詞源進行介紹,作者根據本屬前翅爪形突較長這一特征,將其中文名確定為“爪突金小蜂屬”。

2.2 尖腹爪突金小蜂Micradelus acutus Graham,1969(中國新紀錄種)

MicradelusrotundusBou?ek,1961:62[30].

MicradelusacutusGraham,1969:249[8].

MicradelusacutusGraham,1969; Haas M,2021:36-37[31].

鑒別特征:頭胸黑色,腹部黑色或黑棕色。體型較短小(體長0.9～1.2 mm,不包括產卵器長),且較為脆弱(圖1-A,1-B)。觸角(圖1-E)12節,觸式11343。觸角索節從基部至端部逐漸變寬,且較短小。頭部背面觀(圖1-D,1-F)寬為長的1.85-2倍;上頰約為復眼長的1/3～1/2,且稍突出。前翅(圖1-G)緣脈是痣脈的1.2～1.5倍。柄后腹(圖1-I,1-J)較長,端部尖銳或稍尖,長為寬的1.6～2.1倍,腹部最后一個背板呈三角形。

A-B.整體側面觀,A. ♀,B. ♂;C.胸部背面觀, ♀;D,F.頭背面觀,D. ♀,F. ♂;E.觸角, ♀;G.前翅, ♀;H.后翅, ♀;I-J.柄后腹背面觀,I. ♂,J. ♀

雌:體長0.95 mm(圖1-A)。頭胸黑色,具黑綠色金屬光澤。柄后腹棕色。觸角柄節和梗節深棕色;鞭節棕色。上顎基部棕色,端部淺褐色。復眼紅色。足基節和轉節黑色,腿節深棕色,脛節和跗節棕褐色。前翅亞緣脈深棕色,緣脈和后緣脈棕色,緣前脈、基脈和痣脈淺棕色;翅基片淺棕色;后翅基脈直且完整,棕色。

頭部被有密集的短柔毛和刻點;正面觀頭寬為高的1.2倍(333∶276),背面觀(圖1-D)寬為長的1.9倍(337∶179),復眼長約為上頰的2.2倍(111∶50);觸角著生于復眼下緣連線稍上方,兩觸角窩之間的距離與觸角窩至唇基的距離幾乎等長(57∶58),中部隆起;觸角洼淺;唇基前緣對稱,中間稍凹;上顎具2齒;顎眼溝不明顯,顎眼距為復眼高的0.57倍(89∶156);復眼近圓形,大而光裸;前額寬為頭寬的0.55倍(184∶335);單眼排列呈鈍角三角形,POL是OOL的1.96倍 (94∶48)。無后頭脊。觸角(圖1-E)12節,觸式11343;感覺毛分布在索節和棒節上,每節只分布一排;柄節輕微扁平,不伸達中單眼,長為寬的 4.6倍(111∶24);梗節近似鐘狀,長為寬的1.67倍(60∶36);環狀節明顯橫形;索節從基部向端部逐漸加寬加長;棒節寬于其余各節,長為寬的2.3倍(113∶49),逐漸向端部變尖。

胸部(圖1-C)被密集的短棕色柔毛和弱的網狀刻紋。前胸背板鐘形,領明顯,領前緣無脊,具一列緣毛將頸部和領分開;前胸背板寬稍小于中胸盾片寬(27∶29);盾縱溝深而完整;中胸盾片寬為長的1.67倍(288∶172);小盾片長稍短于中胸盾片(15∶17),無橫溝,近圓形,端部鈍圓;并胸腹節短,約為小盾片長的1/4,光滑無刻紋,中脊明顯且完整,側褶不完整,并胸腹節氣門靠近其前緣;胸腹側片較大,具較粗糙的網狀刻點;中胸側板和后胸側板光滑,幾乎無刻紋。足具密毛,中足脛節和后足脛節均具1距。前翅(圖1-G)被密毛,無透明斑,外緣具緣毛,翅長為寬的2.1倍 (1 102∶524),緣脈是痣脈的1.4倍(170∶118),后緣脈是緣脈的1.75倍(297∶170),痣脈長是爪形突長的2.6倍(118∶45),翅痣小,爪形突長。后翅較短,幾乎為前翅長的一半。

腹柄不明顯或者嵌植,寬明顯大于長,表面光滑無刻紋。柄后腹(圖1-J)長卵圓形,近似披針形;長是寬的1.7倍(510∶301);端部尖銳或稍尖銳;第1、2背板長之和幾乎占柄后腹長的一半;腹部最后一個背板呈三角形;肛下板伸達柄后腹 1/3～1/2處。

雄:體長1.0 mm(圖1-B)。體色與雌性標本相似。背面觀(圖1-F)頭寬約為長的2倍(340∶171);POL為OOL的1.8倍(95∶52);復眼長為上頰的2.5倍(113∶45);柄后腹(圖1-I)長為寬的1.5倍(420∶274);前翅爪形突較雌性長。

檢視標本:1 ♀5♂,新疆鞏留縣庫爾德寧鎮小莫合鄉,N43°14′42.3168″,E82°49′14.6496″,H:1 196 m,2021.Ⅴ.23,胡紅英團隊采;1♂,新疆新源縣阿勒瑪勒鄉改良場植物園,N43°22′ 43.078 8″,E83°36′9.062 1″,H:1 329 m,2021.Ⅴ.24,胡紅英團隊采;3 ♀3♂,新疆鞏留縣庫爾德寧鎮72團8連,N43°14′57.440 4″,E82°50′ 25.389 2″,H:1 187 m,2021.Ⅴ.23,胡紅英團隊采。

分布:新疆(鞏留縣、新源縣);比利時,保加利亞,捷克,匈牙利,荷蘭,西班牙,瑞典,英國。

生物學:文獻記載可能寄生于蚜繭蜂脊柄金小蜂AsaphesvulgarisWalker,1833[10,31]。

中文名詞源:本屬原始文獻中未對詞源進行介紹,“acutus”一詞在拉丁文中的意思是“尖的,尖銳的”,結合該種的特征,作者將其中文名定為“尖腹爪突金小蜂”。

2.3 爪突金小蜂屬Micradelus Walker,1834世界已知種分種檢索表

根據目前已報道的有關爪突金小蜂屬MicradelusWalker,1834相關的文獻[2,4,6,8],編制已知種檢索表。因M.obscurusThomson,1878的模式標本為雄性,且至今為止,沒有M.obscurusThomson,1878雌性標本的相關描述,故本文只提供另外兩個種的雌性分種檢索表提供。

(雌性)

體長1.2～1.6 mm;頭背面觀寬為長的 2.05～2.2倍,POL約是OOL的1.5倍,上頰不超過復眼長3倍;觸角具2環狀節5個索節;中胸盾片寬是長的2倍左右;緣脈約為痣脈的1.2倍,后緣脈是緣脈的1.5倍左右;柄后腹短卵圓形或近圓形,長是寬的1.1～1.5倍(產卵器鞘長不計入腹長),端部微鈍;腹部最后一個背板近梯形,其后緣平截或微凹

M.rotundusWalker,1834

?傆b體長0.9～1.1 mm;頭背面觀寬為長的 1.9～2.0倍,POL是OOL的1.8～2倍,復眼長約是上頰的2.2～2.5倍;觸角具3個環狀節4個索節;中胸盾片寬是長的1.6倍左右;緣脈約為痣脈的1.4倍,后緣脈是緣脈的1.7倍左右;柄后腹長卵圓形,長是寬的1.6～2.1倍,端部尖銳或稍尖;最后一個腹部背板呈三角形

M.acutusGraham,1969

(雄性)

1.觸角第4索節寬是長的2.5倍左右;微毛區占棒節端部末節后1/3;后軀輕微短于中軀,且柄后腹具一條明顯的腹側皺褶

M.rotundusWalker,1834

?傆b觸角第4索節寬小于長的2倍;棒節末端微毛區不達棒節端部末節的1/5;中軀長超過后軀的1.2倍,柄后腹不具腹側皺褶

2

2.柄后腹近圓形;緣脈與痣脈等長,爪形突非常長,幾乎伸達至后緣脈;中胸后側片和后胸側板具明顯刻點

M.obscurusThomson,1878

?傆b柄后腹長卵圓形;緣脈是痣脈的1.2～1.5倍,爪形突最多延伸至翅痣距后緣脈的一半處;中胸后側片和后胸側板光滑幾乎無刻紋

M.acutusGraham,1969

2.4 爪突金小蜂屬Micradelus Walker,1834 DNA條形碼分析

本研究首次獲得尖腹爪突金小蜂M.acutus和同亞科翹尾金小蜂屬GastrancistrusWestwood,1833、縊胸金小蜂屬SpathopusAshmead,1904部分種的ITS2和28S rDNA基因序列(GenBank登錄號見表3)。利用MEGA X對11條金小蜂的ITS2基因序列進行比對后保留504個位點的同源性序列,分析結果顯示,總序列的T、C、A、G含量分別為21.51%、29.18%、 20.07%、29.24%,且G+C含量較高,為 58.42%;保守位點、變異位點和簡約信息位點分別為224個、280個和232個,分別占總位點的 44.44%、55.56%和46.03%。對15條28S rDNA基因序列進行比對后保留626 bp的同源序列,分析表明,總序列的T、C、A、G含量分別為21.39%、27.94%、19.66%和31.01%,并且G+C含量較高,為58.95%;保守位點、變異位點和簡約信息位點分別為253個、373個和370個,分別占總位點的40.42%、59.58%和59.11%。ITS2基因和28S rDNA基因的T、C、A、G含量不同,但均呈現出明顯的G+C偏向性,這與金小蜂科其他類群的ITS2和28S rDNA基因序列的特征相符[32]。

表3 寡節金小蜂亞科標本的采集信息和GenBank登錄號Table 3 Collection information and GenBank accession numbers for specimens of Pireninae

在MEGA X中利用Tamura 3-parameter模型(BIC值最小,為5925.485),計算伊犁河谷野生果林寡節金小蜂亞科ITS2基因序列的遺傳距離(表4),分析表明種內的遺傳距離為0～0.01,平均值為0.002 7;而同亞科不同種間的遺傳距離為0.2～0.9,平均值為0.567。另外,28S rDNA基因序列的種內與種間遺傳距離之間有重疊區域,因此本文不對此進行分析。

表4 寡節金小蜂亞科種間遺傳距離(左下三角)與標準誤(右上三角)Table 4 Inter-species genetic distance of Pireninae(lower-left) and standard error(upper-right)

根據金小蜂科形態學及DNA條形碼相關研究[33],本研究選擇脊柄金小蜂亞科(Asaphinae)脊柄金小蜂屬未知種Asaphessp.作為外群(GenBank登錄號:KJ624631.1),基于ITS2基因,以Tamura 3-parameter模型構建伊犁河谷野生果林寡節金小蜂亞科的NJ系統發育樹(圖2),結果顯示內群的11條序列聚成5個分支,前4個分支分別對應形態學鑒定的4個種,且都有>99%的支持率,并且它們聚為一支,與分支5形成姐妹群的關系,可以看出寡節金小蜂亞科并不是一個單系群;可以證明ITS2基因序列可以有效地區分寡節金小蜂亞科的各物種。由此可知,和翹尾金小蜂屬相比,爪突金小蜂屬與縊胸金小蜂屬的進化關系最近。

圖2 基于ITS2基因構建的寡節金小蜂亞科的NJ系統發育樹Fig.2 NJ phylogenetic tree of Pireninae based on ITS2 sequence

3 討 論

Bou?ek[30]提到M.rotundus雌性柄后腹的形態變化較大,且雌雄觸角形態也有所不同,這一情況Graham在其之后的標本中也有所發現,但之前都是將這些標本歸入M.rotundus中;Graham[8]認為M.obscurus是M.rotundus中一個體型較大的個例,故其懷疑M.obscurus可能是M.rotundus的同物異名;但是,到目前為止,沒有文獻能確定M.obscurus與M.rotundus的具體關系,故本研究還是遵循Noyes[1]所承認的3個有效種。本研究所獲得的標本都是在開放地帶通過網掃采集,不能明確其寄主,雖然國外有文獻記載其可能寄生于蚜繭蜂脊柄金小蜂[10,31],但是沒有文獻對此進行詳細說明和研究,因此,其寄主信息尚有待研究。

從形態學角度分析,爪突金小蜂屬(MicradelusWalker,1834)與同亞科的翹尾金小蜂屬(GastrancistrusWestwood,1833)、縊胸金小蜂屬(SpathopusAshmead,1904)較相似,它們的觸角著生位置都明顯低于顏面中部,觸角少于13節,無后頭脊,盾縱溝深而完整。但是,爪突金小蜂屬和縊胸金小蜂屬形態相似度更高,這兩者同樣的體黑色,觸角較短,柄節不伸達中單眼,腹柄不明顯,不同點主要是后者觸角10節,無環狀節(觸式1153),頭胸被較稀疏的毛,前翅具較小的透明斑,后緣脈短于緣脈,前胸背板后緣縊縮,且后足脛節明顯膨大;前者觸角12節,具2個或3個環狀節(觸式11343或11253),體被密毛,前翅無透明斑,后緣脈明顯長于緣脈;因此,從形態學方面分析可以得出該屬與縊胸金小蜂屬的關系更近一些,這與分子分析結果一致。

盡管構建NJ樹是基于單個ITS2基因,但分析結果顯示爪突金小蜂屬MicradelusWalker能與翹尾金小蜂屬GastrancistrusWestwood、縊胸金小蜂屬SpathopusAshmead 聚為一支,可以支持Noyes[1]的分類系統;再者Heraty[13]對小蜂總科系統發育關系進行相關研究,僅從形態學方面的研究結果顯示該屬明顯應該和寡節金小蜂亞科等其他幾個類群在同一組,因此結合本研究結果,作者認為將爪突金小蜂屬歸入寡節金小蜂亞科更合適。此外,28S rDNA基因序列的種內與種間遺傳距離之間產生了重疊區域,NJ樹也不能將各種分開,因此,不能利用28S rDNA基因序列進行寡節金小蜂亞科屬級和種級階元的分析。另外,目前爪突金小蜂屬中其他兩個種的分子信息欠缺,所以目前暫時無法分析爪突金小蜂屬種間差異及尖腹爪突金小蜂與其他兩個種間的親緣關系,也不能明確該屬的單系性。

致謝:感謝新疆大學生命科學與技術學院昆蟲學課題組博士研究生趙倩在進行DNA提取時給予的幫助與指導及碩士研究生張楠、楊海濤和曹竹君在野外采集和標本挑揀過程中提供的幫助。