一種寄生豇豆重要害蟲豆野螟的中國大陸新記錄種寄生蜂

摘要 本研究發(fā)現(xiàn)一種寄生于豇豆重要害蟲豆野螟Maruca vitrata（又稱豇豆莢螟）的新寄生蜂——爪哇脊窄徑繭蜂Liragathis jaroana，是中國繭蜂科的大陸新記錄種。本文詳細(xì)描述了爪哇脊窄徑繭蜂形態(tài)特征和寄生特點，擴(kuò)增了該蜂CO工條形碼序列。同時，基于該序列構(gòu)建了爪哇脊窄徑繭蜂及其近源種共21個種24個樣品的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，并就其分布與寄主、生物學(xué)特性、生殖系統(tǒng)及應(yīng)用潛能4個方面展開了討論。研究結(jié)果表明，爪哇脊窄徑繭蜂應(yīng)用于豇豆田間生物防治豆野螟已具備一定的研究基礎(chǔ)，有望為我國農(nóng)藥殘留重點治理品種——豇豆的綠色生產(chǎn)提供新的思路或途徑。

關(guān)鍵詞 寄生性天敵；繭蜂；豆野螟；爪哇脊窄徑繭蜂；豇豆

中圖分類號：Q 969.544 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16688／j.zwbh.2024145

豇豆Vigna unguiculata又稱豆角、長豆角，在全國各省均有種植，是重要的“菜籃子”產(chǎn)品，也是近年來國家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門重點開展農(nóng)藥殘留專項治理的農(nóng)產(chǎn)品之一，豇豆生產(chǎn)過程中易受到病蟲的危害。其中，豆野螟Maruca vztrata（又稱豇豆莢螟）是豇豆的主要害蟲之一，也是其他豆類作物的全球性重要害蟲，常年在亞熱帶地區(qū)嚴(yán)重發(fā)生，防控難度很大。豆野螟的幼蟲主要蛀食豇豆的花和莢，在田間造成“十莢九蛀”的情形，使豇豆的產(chǎn)量和品質(zhì)都遭受重大損失。據(jù)估計，豆野螟每年僅在半干旱熱帶地區(qū)就造成了3000萬美元的經(jīng)濟(jì)損失。現(xiàn)階段，使用傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥依然是防治豆野螟的主要方法，但豇豆是花果同期的作物，部分菜農(nóng)在豇豆的采收期仍繼續(xù)使用農(nóng)藥以控制病蟲害，因此難以保證農(nóng)藥使用的安全間隔期，使農(nóng)藥殘留風(fēng)險的問題長期突出且嚴(yán)峻。

基于寄生蜂利用的豆野螟生物防治方法為豇豆的質(zhì)量安全生產(chǎn)開拓了新的途徑。寄生蜂是重要的天敵昆蟲資源，它不僅能精準(zhǔn)寄生藏匿在豆莢（或花苞）內(nèi)的豆野螟幼蟲（或卵）；且在成蟲期可連續(xù)多天、多次寄生，有效破解了一次性施藥無法同時殺死不同發(fā)育時期豆野螟的難題，更符合害蟲綠色防控“可持續(xù)性”的要求。目前，全球范圍內(nèi)已有超過98種寄生蜂被報道能夠有效抑制豆野螟的發(fā)生，如瓜野螟絨繭蜂Apanteles taragamae、大腿小蜂屬的Brachymeria ovata、分索赤眼蜂屬的Trichogram-matoidea eldanae、愈腹繭蜂屬的Phanerotomasyleptae等。然而，這些寄生蜂中的大部分并非我國的常見物種，部分物種甚至未見記錄。

近兩年作者在調(diào)查豇豆害蟲發(fā)生情況的過程中，發(fā)現(xiàn)了一種寄生于豇豆重要害蟲豆野螟的未知寄生蜂，在廣東省內(nèi)多個豇豆產(chǎn)區(qū)均有分布。本文基于形態(tài)特征分析以及DNA條形碼序列手段對該物種鑒定，并對其分布、寄主、生活習(xí)性等進(jìn)行描述和分析，這不僅可為豆野螟的綠色防控技術(shù)提供一種新的天敵資源，也為該蟲的識別和豇豆的安全生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1樣品采集與保存

寄生蜂及其寄主豆野螟的樣品于2023年7月在廣州市豇豆綠色種植標(biāo)準(zhǔn)化示范基地（23°18′N，113°35′E）采集。將逾百頭豆野螟幼蟲采回至實驗室后，單頭放置在直徑為90mm的一次性培養(yǎng)皿中飼養(yǎng)，投放人工飼料供其取食，人工飼料配方：蒸餾水800mL、大豆粉75g、紅豆粉20g、瓊脂粉13g、小麥胚芽10g、葡萄糖粉10g、干酪素10g、纖維素粉10g、抗壞血酸4g、復(fù)合維生素5g、山梨酸1g、尼泊金甲酯1.5g、膽固醇3g、β-谷甾醇1g、氟苯尼考（80 g/kg）0.5g，并連續(xù)觀察其生長發(fā)育情況，4頭寄生蜂幼蟲分別從寄主幼蟲體表嚙出、化蛹及羽化。該蜂成蟲標(biāo)本現(xiàn)保存于浙江大學(xué)昆蟲研究所。

1.2形態(tài)鑒定

寄生蜂的雌、雄成蟲形態(tài)特征使用LeicaMZAPO體視顯微鏡（德國蔡司公司）和Leica Image 1000自動成像系統(tǒng)拍攝，及Auto Montage 5.0合成軟件拍攝而成。其幼蟲及蛹的形態(tài)特征在明美MSHOT體視顯微鏡MZ 62（廣州明美光電技術(shù)有限公司）下進(jìn)行觀察，體視顯微鏡連接有一臺彩色相機(jī)MD60（廣州明美光電技術(shù)有限公司）進(jìn)行拍照。寄生蜂寄生豆野螟幼蟲的照片為佳能SX 740（日本佳能公司）拍攝（圖1）。

1.3 CO Ⅰ條形碼序列擴(kuò)增

寄生蜂的總DNA提取使用高效動物基因組DNA提取試劑盒（TSP202，擎科生物科技有限公司），以全蟲按照試劑盒操作說明提取DNA。擴(kuò)增序列引物使用Folmer等的LCO1490和HCO2198。PCR反應(yīng)體系（40μL）：2×T8 High-FidelitylasterMix（TSE111，擎科生物）20μL，ddH²O 15μL，上、下游引物各2μL，DNA模板1μL。擴(kuò)增程序為：98。C預(yù)變性2 min; 98℃變性10s，55℃退火20s，68℃延伸25s，35個循環(huán)；72℃延伸2min。PCR產(chǎn)物送至武漢擎科生物技術(shù)有限公司進(jìn)行純化測序和拼接，拼接所得序列在NCBI網(wǎng)站上進(jìn)行Blastn比對。

1.4系統(tǒng)發(fā)育分析

寄生蜂及其20個近源種（9個屬）共23條窄徑繭蜂亞科物種的CO工序列用于系統(tǒng)發(fā)育分析，除本研究PCR擴(kuò)增測序所得CO工序列之外，其余樣品的CO Ⅰ序列從GenBank數(shù)據(jù)庫或BOLD條形碼數(shù)據(jù)庫下載（表1）。采用MEGA 11軟件對24個樣品的序列進(jìn)行比對及系統(tǒng)發(fā)育分析。系統(tǒng)發(fā)育分析采用最大似然法（maximum likelihood，ML），選擇GTR+G+I的堿基替代模型，自舉法（boot-strap）重復(fù)1000次用于檢驗各節(jié)點可信度。

2結(jié)果與分析

2.1形態(tài)特征

成蟲：頭橫形，頭長是頭最大寬的0.5倍；頭頂近光滑；額近光滑，稍凹陷；觸角柄節(jié)長是寬的1.2倍；臉具明顯刻點；唇基光滑，具十分稀疏的刻點；顎眼距是上顎基寬的2.5～3.0倍，是復(fù)眼高的0. 5～0.6倍；前胸背板光滑；中胸盾片近光亮，具明顯密集刻點；盾縱溝明顯，完整，具微弱橫刻條；小盾片前凹具3～5縱刻條；小盾片光亮，具十分稀疏的小刻點，側(cè)脊缺；中胸側(cè)板光亮，具稀疏刻點，前部具光滑區(qū)域；中胸側(cè)板溝明顯，寬，長是中胸側(cè)板長的0.6～0.7倍；并胸腹節(jié)具網(wǎng)狀皺，氣門圓形，中等大小；后足基節(jié)具密集的小刻點，后足脛節(jié)距長是后足基跗節(jié)長0.5倍；腹部光亮；第1背板具背脊和中縱脊，端部70%具縱刻條；第1背板長是其端寬的1.2倍；第2背板具微弱刻紋，長是其寬的3.0倍，基半部具明顯橫溝；其余背板光滑。體黑色，前胸背板、中胸盾片、小盾片、中胸側(cè)板上半部及產(chǎn)卵管紅黃色；前足腿節(jié)端部70%、前足脛節(jié)、前足跗節(jié)、中足脛節(jié)、中足跗節(jié)和后足距黃色；翅透明，翅痣和翅脈褐色（圖2a）。雌、雄蟲特征相似。

幼蟲：1至2齡幼蟲在寄主幼蟲體內(nèi)攝食。3齡幼蟲從寄主幼蟲體表嚙出，體呈圓柱形，兩端變窄，前端彎曲；體呈半透明白色；其腸道可見，內(nèi)容物呈黃綠色。嚙出的爪哇脊窄徑繭蜂幼蟲通過嚙出孔繼續(xù)取食寄主幼蟲，以獲取自身生長發(fā)育所需的營養(yǎng)（圖2b，c）。

繭和蛹：待豆野螟幼蟲體內(nèi)的組織被消耗殆盡后，爪哇脊窄徑繭蜂幼蟲于3齡末期開始在寄主的絲繭內(nèi)結(jié)繭，并進(jìn)入預(yù)蛹階段。寄生蜂預(yù)蛹呈臟白色，未來成蟲的頭、胸、腹部隱約可區(qū)分。待其腸道中的棕色糞便排出后，新形成的蛹在繭內(nèi)變成米白色。化蛹期間，色素沉著是漸進(jìn)式的，從頭部開始，逐步到達(dá)胸部、腹部、腿部、觸角，最后是產(chǎn)卵器（僅針對雌蟲）（圖2d，e）。

2.2 CO Ⅰ條形碼序列及分析

測序獲得爪哇脊窄徑繭蜂5個樣品（Ljav-a、Ljav-b、Ljav-c、Ljav-d、Ljav-e）的CO工條形碼序列，經(jīng)拼接、剪除正反向引物序列后，長度均為655 bp，堿基序列不存在任何的替代、缺失、插入或倒位。其中各堿基所占比例分別為：A=33.59%，C=9.77%，G=13.28%，T= 43.36%。C+G含量低，僅有23.05%。

COⅠ基因序列比對結(jié)果表明，田間采集的寄生蜂COⅠ基因序列與NCBI數(shù)據(jù)庫中爪哇脊窄徑繭蜂Liragathis jaoana的CO Ⅰ基因序列KX431795.1和MW646474高度相似，相似性分別為99.29%和99.42%，序列覆蓋度分別為78%和85%，而與其他相近物種的序列相似性均在93.46%及以下。

2.3系統(tǒng)發(fā)育分析

從系統(tǒng)發(fā)育樹（圖3）可見，外群黑腹果蠅Dro-sophila-melanogaster單獨(dú)分為一支，寄生蜂簇物種位于另一大支。其中，本研究樣品與3條已知的爪哇脊窄徑繭蜂CO Ⅰ基因序列（ATRMK228-11.C01-5P、KX431795、MW646474）位于同一分支，具有最近的進(jìn)化關(guān)系。基于形態(tài)特征、序列相似性與進(jìn)化關(guān)系，本研究可以明確本次所研究的物種為爪哇脊窄徑繭蜂，為我國大陸首次發(fā)現(xiàn)和鑒定的新記錄種。然而，爪哇脊窄徑繭蜂并未與同屬的L.ba-onai和L.damnai聚為同一小分支，卻與溶腔繭蜂屬Lytopylus的L.andreamezae和L.rufofemora-tus親緣關(guān)系更近。因此，認(rèn)為對脊窄徑繭蜂屬與溶腔繭蜂屬的分類地位還需要進(jìn)行深入的研究。

本研究基于形態(tài)特征分析以及DNA條形碼序列將豆野螟寄生蜂鑒定為Liragathis jaroana （Bhatamp; Gupta），是我國大陸繭蜂科的新記錄種，作者將其中文名定為爪哇脊窄徑繭蜂。該蜂異名Ther-ophilus javanus、Bassus javanus、Baeognatha ja-vana等，是一種單寄生的內(nèi)寄生蜂，隸屬于膜翅目Hymenoptera細(xì)腰亞目Apocrita繭蜂科Bra-conidae窄徑繭蜂亞科Agathidinae，脊窄徑繭蜂屬Liragathis。該屬昆蟲目前全世界共記錄4種，我國臺灣地區(qū)記錄有1種。

3結(jié)論與討論

3.1分布與寄主

據(jù)現(xiàn)有記錄，爪哇脊窄徑繭蜂主要分布在印度、泰國、印度尼西亞、馬來西亞、越南、老撾等國家及我國臺灣地區(qū)。該蜂作為豇豆重要害蟲豆野螟的優(yōu)勢寄生蜂，曾由我國臺灣被引入至非洲貝寧，用于開展適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的豇豆害蟲生物防治研究。2016年，貝寧成功建立爪哇脊窄徑繭蜂的本地種群，并將其應(yīng)用推廣至鄰國布基納法索。除寄生豆野螟以外，亦有報道稱以豆莢螟Etiella zinck-enella為寄主，可繁育出爪哇脊窄徑繭蜂成蟲。豆莢螟通常是大豆、豇豆等多種豆類作物的次要害蟲，一般在高溫干旱的環(huán)境下加重發(fā)生。目前有關(guān)爪哇脊窄徑繭蜂寄生于其他寄主的報道仍然有限，但其作為豇豆害蟲的重要天敵資源的優(yōu)勢已經(jīng)十分明顯。

3.2生物學(xué)特性

爪哇脊窄徑繭蜂是一種單寄生的內(nèi)寄生蜂，即雌蜂將卵產(chǎn)在寄主體內(nèi)，每頭寄主內(nèi)只孵化出1頭子蜂。該蜂作為豆野螟的優(yōu)勢寄生蜂，能成功寄生3齡以內(nèi)的豆野螟幼蟲。在（26±1）℃條件下，爪哇脊窄徑繭蜂卵的平均發(fā)育歷期為（1.94±0.16）d;1齡幼蟲歷期為（3.04±0.21）d，2齡和3齡幼蟲分別為（2.04±0.21）d和（1.84±0.37）d。寄生后歷期約8d，3齡幼蟲從寄主體表嚙出成為外寄生型，3齡末期開始結(jié)繭并進(jìn)入預(yù)蛹期。預(yù)蛹期持續(xù)（1.11±0.21）d后化蛹，蛹期共持續(xù)約（5.65±0.82）d。爪哇脊窄徑繭蜂的幼期（不包括成蟲期）發(fā)育歷期為15～17d不等，且寄生時寄主齡期越小，從該寄主中育出的寄生蜂的發(fā)育歷期越短。

此外，爪哇脊窄徑繭蜂的產(chǎn)卵量不僅受雌蟲日齡影響，還與其寄主幼蟲的齡期（或體型大小）有關(guān)。已有研究表明，雌蜂羽化后前3d的產(chǎn)卵量相對較低；從4日齡寄主幼蟲中羽化的雌蜂在第5日齡時產(chǎn)生的成熟卵數(shù)量最多。從子代數(shù)量來看，該蜂寄生3日齡寄主幼蟲時的內(nèi)稟增長率最高，但子代的雌雄比更低。因此，在規(guī)模化人工繁育爪哇脊窄徑繭蜂的過程中，可通過對寄主齡期進(jìn)行篩選從而提高該蜂的整體繁殖力。

3.3生殖系統(tǒng)

雌性爪哇脊窄徑繭蜂的生殖系統(tǒng)由一對球形的卵巢、受精囊、毒器官和產(chǎn)卵器組成。其中，該蜂卵巢中卵巢管的數(shù)量與其寄主被寄生時的日齡（或體型大小）呈正相關(guān)。同其他大多數(shù)膜翅目昆蟲一樣，爪哇脊窄徑繭蜂的卵巢管屬于多滋式，既卵巢管內(nèi)的卵母細(xì)胞與滋養(yǎng)細(xì)胞呈交替排列。然而，與其他多數(shù)繭蜂不同的是，爪哇脊窄徑繭蜂卵巢管中的卵泡并非呈線性排列，而是游離式分布的。該特征與姬小蜂科部分寄生蜂相似。爪哇脊窄徑繭蜂的卵母細(xì)胞發(fā)育為成熟卵時呈卵圓形，末端為細(xì)長的錐形柄。

毒液是由成熟寄生蜂雌性生殖系統(tǒng)中的毒器官分泌的關(guān)鍵寄生因子，為寄生蜂所保守共有，通過調(diào)控寄主的行為、免疫、發(fā)育和代謝等方式，幫助寄生蜂成功完成寄生。已有研究發(fā)現(xiàn)，爪哇脊窄徑繭蜂的毒器官由一根通向產(chǎn)卵器的毒液導(dǎo)管和兩根絲狀腺體組成，并附有杜氏腺。雖然目前對該蜂的毒腺轉(zhuǎn)錄組已進(jìn)行了測序研究，但對其毒液（或其他寄生因子，如多分DNA病毒、畸形細(xì)胞等）組分和功能的認(rèn)識仍然不夠全面。基于寄生后豆野螟幼蟲期的持續(xù)時間從10d延長至14d的觀察可以推測，該蜂毒液等寄生因子可能調(diào)節(jié)寄主豆野螟的代謝過程，通過影響寄主發(fā)育從而保障寄生蜂幼蟲的完全發(fā)育。此外，爪哇脊窄徑繭蜂毒液等寄生因子及其衍生物的體外利用可能作為綠色防控豇豆害蟲的潛在手段，助力豇豆的質(zhì)量安全生產(chǎn)。

3.4應(yīng)用潛力

寄生蜂的規(guī)模化繁殖與田間釋放技術(shù)在害蟲生物防治和綜合治理中發(fā)揮著極其重要的作用。為探索豇豆在非洲地區(qū)的安全生產(chǎn)模式，國際熱帶農(nóng)業(yè)研究所（International Institute of Tropical Ag-riculture，IITA）貝寧研究站協(xié)助非洲多國引進(jìn)了包括爪哇脊窄徑繭蜂在內(nèi)的多種寄生蜂，用于開展豆野螟的生物防治技術(shù)研究。截至目前，該研究站已在貝寧、布基納法索、尼日利亞、尼日爾、馬里、加納等多國多地的豇豆田或野生豆科植物上進(jìn)行了爪哇脊窄徑繭蜂和Phanerotoma syleptae的試驗性釋放。結(jié)果顯示，在西非的多個試點區(qū)域豆野螟的種群數(shù)量顯著減少，最高可達(dá)86%。該技術(shù)在非洲的成功應(yīng)用與推廣，為其他地區(qū)的豆野螟生物防治提供了有益的借鑒。此外，部分寄生蜂可能作為昆蟲病原病毒在不同地理種群之間傳播的媒介。例如，瓜螟絨繭蜂已被證實是豆野螟多核衣殼型多角體病毒MaviMNPV（M.vitrata multiple nucleo-capsid nucleopolyhedrovirus）在豆野螟不同地理種群中傳播的主要途徑之一。然而，對于爪哇脊窄徑繭蜂是否具備相似的病毒傳播潛能，仍需進(jìn)一步研究。

我國地處東亞地區(qū)，邊界與東南亞接壤，而東南亞被認(rèn)為是豇豆害蟲豆野螟及其優(yōu)勢寄生蜂——爪哇脊窄徑繭蜂的發(fā)源地。盡管我國南方與東南亞氣候仍存在較大差異，但部分地區(qū)在生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)上具有一定相似性，可能為該蜂的引入和定殖提供一定生態(tài)基礎(chǔ)。然而，其適應(yīng)性和防治效果仍需通過系統(tǒng)的田間試驗和生態(tài)評估加以驗證。迄今，我國除臺灣地區(qū)外尚未有關(guān)于這一物種的記述，同時也缺乏相關(guān)的田間調(diào)查數(shù)據(jù)。在過去兩年的田間調(diào)查中，筆者在我國大陸發(fā)現(xiàn)了該新記錄種，然而其在田間的自然寄生率并不高（僅在6月底至7月初始才陸續(xù)采集到該蜂）。該現(xiàn)象可能與爪哇脊窄徑繭蜂的田間種群基數(shù)較少或季節(jié)性活動模式有關(guān)。因此，未來的研究重點可能集中在：1）如何通過人工擴(kuò)繁技術(shù)來增加該蜂的田間種群數(shù)量；2）如何延長該蜂在田間的控害時間；3）如何利用該蜂毒液等衍生物開發(fā)有效的生物農(nóng)藥。圍繞該系列問題開展深入的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，將有助于拓展豆野螟生物防治的新方式或新技術(shù)，為我國農(nóng)藥殘留重點治理品種——豇豆的質(zhì)量安全生產(chǎn)提供新的思路。