十一星瓢虫对棉蚜及蚜茧蜂寄生蚜的嗅觉行为反应与选择性研究

苏 悦，马 雪，丁建朋，熊仁次，姚永生

(塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔 843300)

0 引 言

【研究意义】 目前新疆棉花种植面积196.3×104hm2，总产为408.2×104t，分别占全国的60.8%和74.4%，已成为全国最大的优质棉生产基地[1]。近年来新疆南部棉田害虫种类组成优势结构与种群消长规律发生了明显变化，棉蚜为害日趋严重[1-3]。借助于化学农药的防治措施使得棉田棉蚜抗药性不断增加，防治越来越困难[4-7]。基于自然生态调控原理的生防因子十一星瓢虫Coccinellaundecimpunctata和蚜茧蜂对棉蚜的潜在作用尤为重要[8-9]，是棉花生产中利用自然天敌防治棉蚜的重要措施。以新疆南部棉田主要捕食性天敌十一星瓢虫和寄生性天敌蚜茧蜂间的关系为研究内容，探索天敌集团内的相互作用[10]，对合理利用天敌调控棉蚜具有重要意义。【前人研究进展】利用专性寄生天敌与广食性捕食天敌联合防治农业害虫已有广泛研究[11-13]。原国辉等[14](2000)发现，瓢虫、蜘蛛和寄生蜂作为菜田潜叶蝇的天敌，它们之间存在激烈的竞争。七星瓢虫Coccinellaseptempunctata与异色瓢虫Harmoniaaxyridis都不能有效识别刚被寄生的蚜虫而取食被寄生蚜[15]。十一星瓢虫C.undecimpunctata取食刚被科曼尼蚜茧蜂Aphidiuscolemani寄生的蚜虫，但不取食寄生时间较长的僵蚜[16]。付文燕等[17](2017)研究结果表明,异色瓢虫H.axyridis可有效避开取食短翅蚜小蜂Aphelinusasychis寄生的僵蚜。徐继伟等[18](2018)研究发现，七星瓢虫C.septempunctata和异色瓢虫H.axyridis成虫在健康烟蚜Myzuspersicae和低日龄寄生蚜间无明显取食选择，而在健康烟蚜和高日龄寄生蚜间选择差异明显。【本研究切入点】十一星瓢虫和蚜茧蜂是新疆棉田重要的天敌昆虫[8-9]，而十一星瓢虫对蚜茧蜂寄生蚜是否能有效识别，两类天敌间是否存在集团内捕食作用尚不明确。研究十一星瓢虫对棉蚜及蚜茧蜂寄生蚜嗅觉行为反应和选择性。【拟解决的关键问题】以新疆南部棉区主要害虫棉蚜及其主要天敌十一星瓢虫和蚜茧蜂为研究对象，研究捕食性天敌和寄生性天敌间相互作用的关系，为合理利用两类天敌协同治理棉蚜提供依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

十一星瓢虫和棉蚜均采自新疆生产建设兵团第一师阿拉尔国家农业科技示范园区棉花试验田，在室内温度(25±1)℃、相对湿度(70±5)%、光周期L∶D=14∶10的人工气候箱(RXZ-320L)中饲养。

从田间采集被寄生的僵蚜置于平底指形管(管径15 mm，高度55 mm)中，待蚜茧蜂羽化为成虫后，解剖镜下观察并区分雌雄虫，喂蜂蜜水作为补充营养。室内设置蚜茧蜂雌雄性比2∶1，以健康的棉蚜2～3日龄若蚜作为寄生对象，连续饲养3代，抽样解剖观察，逐代排除重寄生，获得均匀整齐的室内饲养种群作为试验虫源。

1.2 方 法

1.2.1 寄生蚜及寄生率

将新鲜棉叶用蒸馏水冲洗干净晾干后放于培养皿(直径12 cm)中，用脱脂棉蘸蒸馏水包住棉花叶柄，以保证棉叶新鲜。挑选大小一致、健康的1日龄棉蚜若蚜接到准备好的培养皿中，然后将同一天羽化的未交配的蚜茧蜂雌蜂和雄蜂放入指形管中交配24 h后接入，保鲜膜封好后，用1#细昆虫针扎若干小洞以保证有足够的空气透过。一组于24 h后进行解剖，观察蚜虫体内寄生蜂卵或幼虫数量，判断验证蚜虫被寄生现象，统计不同蜂蚜比例处理的寄生率。另设一组48～72 h后观察寄生情况，待有明显寄生现象(解剖镜下寄生蚜背部上方出现有深色小点)或僵蚜后统计寄生率，判断不同蜂蚜比例的蚜虫寄生率。

通过设置蚜茧蜂雌雄性比2∶1，蜂蚜数量比例分别为3头∶30头、3头∶60头、3头∶90头、3头∶120头和3头∶150头预试验，蜂蚜比3∶60条件下，可保证蚜茧蜂对棉蚜1日龄若蚜的寄生率达≥95%。正式试验时选取该比例条件培育寄生蚜为供试材料。表1

表1 不同蜂蚜比处理下蚜虫寄生率

Table 1 Parasitic rate of aphids under different ratio of parasitoids to aphids

蜂蚜比Parasitoids/aphids 解剖棉蚜量①Anatomical aphids(头)寄生率Parasitic rate(%)蜂蚜比Parasitoids/aphids 处理蚜虫数量②Number of aphids(头)寄生率Parasitic rate(%)3∶3012098.33∶3015097.73∶6012096.73∶6018095.33∶9015090.33∶9018087.53∶12015076.73∶12024074.33∶15015067.43∶15030070.8

注：① 解剖蚜虫观察体内寄生蜂卵或幼虫数量判断被寄生率；② 观察蚜虫被寄生的现象判断寄生率

Note: ① Parasitic rate was determined by dissecting aphids for observing the number of parasitic wasp eggs or larvae in vivo; ② The parasitic rate was judged by observing the phenomenon of aphids being parasitized

1.2.2 嗅觉行为测定

利用南京普森仪器设备有限公司生产的“Y”型三臂嗅觉仪(型号为PSM3～200，活动室直径200 mm，臂孔径为20 mm)测定十一星瓢虫雌、雄成虫对1日龄健蚜和1日龄寄生蚜、2日龄健蚜和2日龄寄生蚜、3日龄健蚜和3日龄寄生蚜、4日龄健蚜和4日龄寄生蚜、5日龄健蚜和5日龄寄生蚜的嗅觉行为反应。分别取健蚜和不同寄生时长的寄生蚜50头放入三臂嗅觉仪两臂相连的物料瓶作为气味源，另一臂中每次放入1头瓢虫，每头成虫测定1次，观察其在两臂间的选择性。试验在避光条件下进行(以红光作为照明光源)，重复30次。每进行1次试验后用脱脂棉浸95%乙醇擦拭管道烘干，试验2～3次后交换气味源位置。选择判断标准如下：当十一星瓢虫成虫3 min爬至测定臂1/3及以上距离处，记为对该处理有嗅觉行为选择；否则，则认为无选择。

1.2.3 选择性测定

将健蚜分别与1～5 日龄时长的寄生蚜各放50头于培养皿中，再接入1对经饥饿处理的十一星瓢虫成虫，24 h后观察培养皿中剩余蚜虫数量。将剩余的棉蚜继续培养，每12 h观察一次，并清除新生若蚜，记录变成僵蚜的数量，直到无新僵蚜形成为止，每组处理设30次重复。另设雌、雄成虫分开，测定取食选择性。将记录的数据按下列公式计算[18]：

1.3 数据处理

试验数据利用SPSS 19.0、Excel 2010进行统计分析，十一星瓢虫对 2 种不同状态蚜虫间的嗅觉行为反应和取食选择性比较采用Student’s t测验法进行差异显著性检验。十一星瓢虫取食不同寄生时长寄生蚜采用Duncan’s 氏新复极差法分析差异显著性。

2 结果与分析

2.1 十一星瓢虫成虫对不同状态棉蚜的嗅觉行为反应

研究表明，十一星瓢虫成虫趋向健蚜的比例大于寄生蚜，但1 日龄、2日龄寄生蚜和健蚜相比，嗅觉反应无显著差异(1 日龄寄生蚜和健蚜：t=0.089 4，df=58，P=0.929 4；2日龄寄生蚜和健蚜：t=0.038，df=58，P=0.971 0)；3 日龄、4日龄和5日龄寄生蚜和健蚜相比，嗅觉反应均有显著差异(3 日龄寄生蚜和健蚜：t=2.127 4，df=58，P=0.042 1；4日龄寄生蚜和健蚜：t=2.105 4，df=58，P=0.044 2；5日龄寄生蚜和健蚜：t=2.657 6，df=58，P=0.012 7)。十一星瓢虫成虫对寄生初期的棉蚜和健蚜间无明显嗅觉趋向，而寄生时间较长的高日龄寄生蚜与健蚜相比，更趋向于健蚜。图1研究表明，雌虫和雄虫对1日龄、2日龄寄生蚜与健蚜间无显著差异(1日龄寄生蚜和健蚜：t=0.263 8，0.252 2，df=58，58，P=0.793 8，0.802 6；2日龄寄生蚜和健蚜：t=0.123 3，0.207 0；df=58，58；P=0.902 7，0.837 5)，对3日龄、4日龄和5日龄寄生蚜与健蚜间存在显著差异(3日龄寄生蚜和健蚜：t=2.141 9，2.089 6；df=58，58；P=0.040 7，0.045 5；4日龄寄生蚜和健蚜：t=2.257 2，2.235 2；df=58，58；P=0.031 7，0.033 3；5日龄寄生蚜和健蚜：t=2.196 1，2.291 3；df=58，58；P=0.036 2，0.029 4)。十一星瓢虫雌、雄成虫均明显趋向于健蚜和初期寄生蚜，雌、雄成虫间无明显差异。图2 ，图3

注：图1中寄生蚜和健蚜成对比较，以此类推。“*”表示差异显著(P<0.05)，NS表示差异不显著(P> 0.05)。下同

Note: Only 1-day-old parasiticA.gossypii and 1-day-old healthyA.gossypii were compared in the figure, by analogy.“*”shows significant difference (P< 0.05)and NS shows no significant difference (P> 0.05).The same as below

图1 十一星瓢虫成虫对不同状态棉蚜的嗅觉行为反应

Fig.1 Odor behavior response of adults ofC.undecimpunctatatoA.gossypiiwith different states

图2 十一星瓢虫雌成虫对不同状态蚜虫的嗅觉行为反应

Fig.2 Odor behavior response of female adults ofC.undecimpunctatatoA.gossypiiwithdifferent states

图3 十一星瓢虫雄成虫对不同状态蚜虫的嗅觉行为反应

Fig.3 Odor behavior response of male adults ofC.undecimpunctatatoA.gossypiiwithdifferent states

2.2 十一星瓢虫成虫对寄生蚜和棉蚜的取食选择性

研究表明，十一星瓢虫成虫取食1日龄和2日龄寄生若蚜比率高于健蚜，但是无显著差异(1日龄寄生蚜和健蚜：t=0.224 6，df=58，P=0.823；2日龄寄生蚜和健蚜：t=0.218 6，df=58，P=0.827 7)；十一星瓢虫成虫取食健蚜的比率均显著高于3日龄、4日龄和5日龄寄生蚜(3日龄寄生蚜和健蚜：t=2.074 2，df=58，P=0.042 5；4日龄寄生蚜和健蚜：t=3.822 8，df=58，P=0.000 3；5日龄寄生蚜和健蚜：t=6.541 6，df=58，P<0.05)。与健蚜相比，十一星瓢虫成虫对蚜茧蜂寄生初期蚜虫无明显选择性，对高日龄寄生蚜选择性明显降低。图4

图4 十一星瓢虫成虫对被寄生蚜和健蚜的取食率

Fig.4 Feeding rate of adults ofC.undecimpunctataon parasiticA.gossypiiand healthyA.gossypii

注：相同小写字母表示差异不显著(P>0.05)

Note: The same lowercase letters showed no significant difference (P> 0.05)

图5 十一星瓢虫成虫取食后剩余蚜虫僵蚜形成率

Fig.5 Formation rate of remaining mummifiedA.gossypiiafter the prey byC.undecimpunctataadults

研究表明，十一星瓢虫成虫取食后，剩余蚜虫继续培育最后形成僵蚜比例最高的是5日龄寄生蚜处理，其次是3日龄和4日龄寄生蚜，最低是1日龄和2日龄寄生蚜。1 日龄和2 日龄寄生蚜虫形成僵蚜的比例差异不显著，3日龄和4日龄寄生蚜形成僵蚜的比例差异也不显著。高日龄(3～5日龄)寄生蚜处理形成僵蚜的比例均显著高于低日龄寄生蚜处理。十一星瓢虫成虫可取食健蚜和被寄生初期若蚜，而对高日龄寄生蚜的取食率较低。图5

图6 十一星瓢虫雌、雄成虫对健蚜的取食率

Fig.6 Feeding rate of adults ofC.undecimpunctataof male and female adults on healthyA.gossypii

图7 十一星瓢虫雌雄成虫对寄生蚜的取食率

Fig.7 Feeding rate of adults ofC.undecimpunctataof male and female adults on parasiticA.gossypii

研究表明，十一星瓢虫雌成虫对健蚜和寄生蚜的取食率均大于雄成虫，但对健蚜和寄生蚜间的选择性无显著差异(雌虫对1～5日龄寄生蚜和健蚜：t=0.07，df=30，P=0.944 5；t=0.081 2，df=30，P=0.935 8；t=0.086 3，df=30，P=0.931 8；t=0.108，df=30，P=0.914 7；t=0.130 7，df=30，P=0.896 9；雄虫对1～5日龄寄生蚜和健蚜：t=0.109 7，df=30，P=0.913 4；t=0.128 1，df=30，P=0.898 9；t=0.144 4，df=30，P=0.886 2；t=0.185 9，df=30，P=0.853 8；t=0.135 2，df=30，P=0.893 4)。图6，图7

3 讨 论

利用捕食性天敌和寄生性天敌协同防控农林生产中的害虫是生物防治研究的热点问题之一[15-17]。十一星瓢虫和蚜茧蜂是新疆棉田中优势种天敌，在棉花蚜虫种群的自然调节中有重要作用[8-9,19]，而两类天敌间拥有共同的寄主，明确在共存环境中二者间的相互作用对棉蚜的生物防治有重要意义。研究结果表明，十一星瓢虫取食健蚜与1日龄和2日龄寄生蚜相比无明显差异，对3日龄、4日龄和5日龄寄生蚜而言，明显倾向于取食健蚜。这与十一星瓢虫不取食科曼尼蚜茧蜂寄生的僵蚜的研究结果基本一致[12]，表明瓢虫对寄生蜂的存活有一定影响，对寄生初期的蚜虫的选择性不明显，但随寄生时间延长，更偏好取食未被寄生的健蚜。为充分利用捕食性瓢虫和寄生性天敌对棉蚜的协同防控作用[22]，田间应避开十一星瓢虫与蚜茧蜂尤其是寄生初期的相遇机率，以发挥天敌间的协同防控效果。

寄生性天敌或捕食性天敌可利用植食性昆虫释放一些化学信息物质等来实现更有效的觅食功能[20-21]。研究中发现十一星瓢虫成虫对3日龄以上寄生蚜有明显的负趋向行为反应，而对1日龄和2日龄寄生蚜趋向行为反应与健蚜相比差异不明显，取食1日龄和2日龄寄生蚜与健蚜相比选择性也无明显差异，十一星瓢虫成虫对不同寄生时长寄生蚜的嗅觉反应差异与取食选择性相一致。十一星瓢虫成虫对不同寄生时长寄生蚜的嗅觉反应差异是否与健蚜和寄生期长短不同的寄生蚜间可能存在的信号物质差异有关有待进一步研究。另外，在捕食者与寄生蜂的集团内捕食作用中存在不对称性，如寄生蜂由于寄生后在寄主体内而不能灵活移动，与捕食性瓢虫相比处于被动地位。有研究显示捕食者取食了僵蚜后，会影响其生长发育，表现出发育历期延长、体重增加变缓，分析认为可能与寄生形成的营养差有关[12-13]。进一步研究被寄生蜂寄生前后寄主的营养物质差异，可为研究两者间相互作用提供科学依据。

4 结 论

与健蚜相比，十一星瓢虫成虫对3日龄、4日龄、5日龄寄生蚜的选择率分别比健蚜降低10.09%、14.76%、18.36%，有明显的负趋向行为反应，对1日龄和2日龄寄生蚜趋向行为反应差异不明显，雌、雄成虫间具有相似的嗅觉行为反应。十一星瓢虫成虫对健蚜和寄生初期蚜虫间取食选择率分别为39.96%、42.65%，差异不明显；但对3日龄、4日龄和5日龄寄生蚜的取食选择率分别为32.93%、19.57%、5.21%，与对健蚜的取食选择率相比分别降低12.78%、23.29%、31.47%，每组处理差异均显著，十一星瓢虫更喜欢取食未被寄生的健康蚜虫和寄生初期的蚜虫，这一点与成虫嗅觉选择趋势结果一致。因此，十一星瓢虫和蚜茧蜂间存在降低集团内捕食作用的某些机制。