沙柳木蠹蛾性行为的生物学特性

荆小院，刘金龙，张金桐

（山西农业大学 化学生态研究所，山西 太谷030801）

沙柳木蠹蛾（Holcocerus arenicolastaudinger）是为害沙柳（Salix psammophila）根部的一种钻蛀性害虫。该虫4年一代，以幼虫在树干木质部或根内越冬。每年5月份老熟幼虫钻出蛀道开始化蛹；6月初有部分成虫羽化，中旬达到羽化盛期。初孵幼虫于7月上旬出现，幼虫阶段是为害的主要时期，孵化后的幼虫随即钻入寄主的树干皮层内并向下蛀食，至第二年即可蛀入心材。沙柳木蠹蛾对多年生沙柳的为害尤为严重［1］，可将根部完全蛀空，导致大片沙柳死亡。

本文拟对沙柳木蠹蛾的羽化、性比、寿命进行研究，并对其求偶行为和交配行为进行观察和记录，以发现该虫求偶和交配的活动规律，为进一步对沙柳木蠹蛾性信息素的提取分离、鉴定和人工合成奠定基础。在林间诱蛾试验中，测试了处女雌蛾和性腺体粗提取物对雄蛾的诱捕效果，以证实性信息素在沙柳木蠹蛾生殖过程中所起的关键媒介作用。

1 材料和方法

1.1 供试昆虫

2010年6月中旬，在陕西省榆林市巴拉素镇林场采集沙柳木蠹蛾虫茧，采集时选取受害严重的沙柳，挖取其根部附近的沙土，过筛后捡取沙柳木蠹蛾虫茧。在纸箱内装入潮湿的沙土，将沙柳木蠹蛾虫茧埋于其中，茧体距沙土表面为15cm，每箱放蛹约50头，用铁丝网覆盖纸箱上口。保持自然温度，每天用喷雾器向沙土表面喷水，以沙土表面湿透1cm为宜。试验地点在山西农业大学文理学院自建的养虫室，养虫室四壁为玻璃和窗纱，以保证良好的通风采光。试验时间为2010年6月20日～7月15日。

1.2 沙柳木蠹蛾羽化行为观察和性比调查

1.2.1 羽化行为观察

在沙柳木蠹蛾开始羽化后时，对其羽化行为进行全天候观察，记录成虫羽化的全过程；统计每小时内新羽化的成虫数目，转换成该时段的羽化百分率。

采集的虫茧在10天内分3批带回试验地点，实验分批进行。第一批羽化成虫281头，第二批羽化成虫182头，第三批羽化成虫61头。

1.2.2 性比调查

在对第1批成虫的羽化行为调查时，将羽化后的成虫按性别分开放于不同的纱笼内，统计5天内新羽化的雌虫和雄虫数量，以计算成虫的性比。

1.3 沙柳木蠹蛾寿命调查

取羽化时间相近的雌、雄成虫各20头，分别放于2个小纱笼（40cm×40cm×30cm）中，用标签注明该笼成虫的羽化时间。在纱笼底部放置一培养皿，皿底铺0.5cm厚的脱脂棉，注入5%的蔗糖溶液供成虫取食。每天观察其生命活动迹象，记录成虫从羽化到死亡的存活时间。每天清理笼中已死亡的成虫，共调查雌、雄成虫各40头。

1.4 沙柳木蠹蛾求偶行为的观察

沙柳木蠹蛾自然羽化后，立即将成虫按性别分开，避免交配。雌蛾和雄蛾分开放于两个的纱笼内（80cm×80cm×80cm），每笼放置50头成虫，观察时将放有雌蛾和雄蛾的两纱笼间相距20cm。羽化后0～24h的成虫称作1日龄（1－d－old）。在预试验中发现沙柳木蠹蛾成虫的性行为仅发生在进入暗周期后6h内，所以求偶行为的观察设在该段时间内，按照木蠹蛾科昆虫的求偶行为特征［2］每30min观察并记录该段时间的求偶雌蛾数量。每小时的两个记录值取平均值后计算该小时内成虫的求偶百分率。

试验共设3个重复，共观察雌蛾150头。观察室内安装一红色灯泡用于照明，通过调压器控制其照度为3～5lux。

1.5 沙柳木蠹蛾交配行为的观察

沙柳木蠹蛾的交配行为按以下方法研究：成虫羽化后，分别取1～4日龄的未交配成虫各20对放入纱笼内，在进入暗周期后6h内，每30min观察并记录该段时间的交配成虫数量，每小时的两个记录值取平均值后计为该小时内的交配成虫数量。对各日龄的成虫分别按下式计算其在6个时段内的交配百分率。同时，对已开始交配的成虫记录其交配持续时间，观察持续6d。

1.6 数据分析

数据分析采用PASW Statistics 18（SPSS Inc.，Chicago IL）统计软件包。实验数据经单因素方差分析，F检验，平均值用Tukey＇s检验法比较。

2 结果与分析

2.1 沙柳木蠹蛾羽化行为、性别比例和寿命

沙柳木蠹蛾开始羽化时，蛹体在沙土中不断蠕动，逐渐成直立状，头部向上钻出沙土表面约1～1.5cm，蛹壳下部及茧壳仍埋于沙土中。5～10 min后，蛹体顶部的蛹皮开裂，成虫缓慢爬出，爬行一段距离后停留在蛹壳附近。刚羽化的成虫，双翅柔软呈折叠装状，表面布满皱褶，前翅面积仅为正常成虫的1／3左右。静止几分钟后成虫开始抖动双翅并使双翅向上直立，约30～50min后，前后翅逐渐由皱褶状伸展，翅面积恢复正常。随后成虫有间歇飞行行为。雌蛾个体较大，腹部饱满，腹末呈钝圆形，经解剖发现雌蛾腹内含有数百枚未受精卵。由于腹部较重，雌蛾一般不进行远距离飞翔，静止时双翅呈屋脊状，覆盖于腹部，腹部末端第8～9节套缩于第7腹节内，从外部无法观察到产卵器和性腺体。

沙柳木蠹蛾羽化时间的统计见图1。从图1可以看出，沙柳木蠹蛾每日从14：00～23：00均有成虫羽化，特别是进入暗期后羽化率明显增高，其中以19：00～21：00时羽化最为集中，占羽化总数的70%～75%。

图1 沙柳木蠹蛾在自然光周期下的羽化动态节律Fig.1 The dynamic rhythm of eclosion of H.areniscolaat the natural light－dark cycle注：不同的字母表示它们之间的差异性达显著水平（n＝3，p＝0.05）。图3同。Note：Bars with same letter are not significantly different（n＝3，p＝0.05）.The same as in Fig.3.

根据羽化后性别比例的统计（表1），雌雄比例为0.58～0.76∶1（雌∶雄），平均值为0.66∶1，从统计结果看雄蛾的数量高于雌蛾的数量。实验中观察到雌、雄蛾羽化不是同步进行的，羽化初期1～2天内以雄蛾羽化较多，第3天后雌蛾才大量羽化。成虫的平均寿命为4.8±2.2d，最短为1d，最长为8d。其中雌蛾寿命为5.5±2.3d，雄蛾寿命为4.1±1.9d。此外，由于沙柳木蠹蛾成虫的口器退化，在实验中未观察到成虫有取食现象。

表1 沙柳木蠹蛾性比统计Table 1 Sex ratio of H.arenicola

2.2 沙柳木蠹蛾的求偶行为节律

沙柳木蠹蛾求偶时将腹部末端外伸，使其腹部8～10节突出，8～9节节间膜外露。不同蛾龄的雌虫在光周期内的求偶模式见图2。求偶行为开始于暗周期的0.5～1h，结束于暗周期的4～5h。大多数在20：00以前羽化的雌蛾当晚即可开始求偶行为，部分羽化较晚的雌蛾在第二个暗期才有召唤行为。1日龄雌虫在进入暗期后的1h内求偶百分率较低，求偶行为大都发生在此后的2～3h之间；而2～5日龄雌蛾在进入暗期后的1h内就具有较高的求偶百分率，远远超过该时段内1日龄雌虫的求偶百分率，这可能是因为蛾龄越大，达到性成熟的雌虫越多。求偶后如未获得交配，雌蛾能在此后的第2～5个暗周期内连续求偶。最大求偶百分率出现在羽化后的第二、三个暗周期，随着蛾龄的增大求偶百分率呈下降趋势，4～5日龄雌虫的求偶百分率明显低于2～3日龄（图3）。此外，在雌蛾求偶期间，位于附近的雄蛾异常兴奋，表现为频繁地飞行、极速爬行等行为。

2.3 沙柳木蠹蛾的交配行为节律

图2 不同日龄雌蛾在暗期各时间内的求偶百分率Fig.2 The calling percentage of Holcocerus arenicolafemales at different ages and times

图3 沙柳木蠹蛾雌虫在不同蛾龄下的求偶百分率Fig.3 The percentage（mean±SE）of Holcocerus areniscola calling females at different ages

沙柳木蠹蛾交配时，雄虫利用第9节腹末内的抱握器握住雌虫生殖器后，将身体反转，使雌、雄虫呈头部方向相反仅尾部相连的“一”字形。交配行为一般发生在纱笼四壁的上半部分或顶盖下方，1日龄成虫在进入暗周期后交配百分率逐渐提高，在两小时达到交配高峰，交配百分率为13.75±2.39%，随着时间延续交配百分率呈下降趋势；而2～4日龄成虫的交配高峰出现在进入暗期后的1小时内，其交配百分率分别为23.75±2.39%，11.25±2.39%，6.25±1.25%，明显高于暗期其它时段（图4）。统计结果表明，不同日龄的雌虫，其交配百分率明显不同。最大交配百分率出现在羽化后的第二个暗周期，此后成虫的交配能力随着蛾龄的增大而迅速降低，甚至5～6日龄雌蛾的交配行为几乎观察不到。这一结论与求偶行为随蛾龄的变化趋势相一致。此外，由于人为将正在交配的成虫移至单独的纱笼用于观察，干扰了成虫的正常交配，导致交配持续的时间差别较大，平均值为38.41±11.42min，最短为25min，最长为84min。

3 讨论

沙柳木蠹蛾羽化当晚即达性成熟，可进行求偶、交配等性行为。影响沙柳木蠹蛾性行为的因素很多，其中蛾龄和暗期时间为两个主要因素，直接决定了性信息素的生物合成量和释放时段。随着蛾龄的增大，雌虫在各暗周期中求偶和交配行为发生的时间明显提前。相似的结论也出现在其它鳞翅目昆虫的性行为模式中［3～6］，这种行为可以用一种假说［7，8］解释，即鳞翅目昆虫随着日龄增大性行为时间前移是一种适应机制，目的是让日龄较大的雌蛾有更多的机会吸引配偶，从时间上避免与新羽化的雌蛾竞争交配对象。

通过在防治区设置适当数量的性信息素诱捕器，对性成熟的雄虫尽可能及时诱杀，使雌虫失去交配的机会，不能有效地繁殖后代［9］，从而降低子代虫口密度，减轻该虫对寄主的为害。从求偶和交配的调查结果看，沙柳木蠹蛾的性活动主要集中在羽化后连续3个暗周期的前半段（20：00～24：00）。在这一特定的时段内，用性信息素集中对成虫的交配进行化学干扰或者直接诱杀雄虫，对于提高防治效果可起到事半功倍的作用，同时亦可减少性信息素的用量，降低防治成本。

图4 沙柳木蠹蛾在各日龄和各时段的交配百分率（n＝3，p＝0.05）Fig.4 The percentage（mean± SE）of mating behavior of Holcocerus areniscolain different ages and times（n＝3，p＝0.05）

在对沙柳木蠹蛾求偶行为的研究过程中发现，在遇到阴雨天或大风降温时，几乎未观察到雌蛾的求偶行为。Appel和Rust［10］曾报道过相似的情况，即低温影响美洲大蠊（Periplaneta americana）性信息素的产生、释放和接收。另外还发现，进入暗期后在无风的情况下，雌蛾求偶百分率较低，交尾率也随之降低，人工提供风力后，雌蛾求偶率趋向提高，而在风力为2～3级（风速0.3～3.3m·s－1）时，求偶行为百分率显著提高，这可能是由于雌蛾要借助风力更好地传播性信息素，以顺利实现交尾，完成繁殖。风力大于5级（8.0～10.7m·s－1）时，成虫飞行困难，未见交尾现象。除了温度和风力外，许多生物或非生物因素，如寄主植物、光周期、光密度以及相对湿度等均会对昆虫的性信息素通讯造成影响［11］。

［1］胡忠朗，陈孝达，杨鹏辉，等.沙柳木蠹蛾的研究［J］.昆虫学报，1987，30（3）：259－264.

［2］张金桐，孟宪佐.小木蠢蛾性行为和性信息素产生与释放的时辰节律［J］.昆虫学报，2001，44（4）：428－432.

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