烟蚜茧蜂的交配行为研究

柏天琦　杨硕媛　谷星慧　计思贵　张宏瑞　张立猛

摘要：[目的]明确烟蚜茧蜂的交配行为，探讨雌蜂传递的线索对引发雄蜂交配行为的作用，为烟蚜茧蜂的规模化繁殖和应用提供理论基础。[方法]在室内显微镜下和温室繁蜂棚内直接观察烟蚜茧蜂的交配行为，设死亡处女雌蜂（n=19）、碾碎的雌蜂腹部（n=15）、接触过处女雌蜂的滤纸（n=15）、仅提供雌蜂视觉线索（n=20）和空白对照（n=20）5个不同的试验处理，观察雌蜂传递的嗅觉和视觉线索对引发雄蜂求偶行为的作用。[结果]雄蜂交配行为包括接近、求偶、爬背、敲打触角、交配试探、插入、交配、分离，处女雌蜂交配行为包括逃跑和拒绝交配或接受交配、交配、休息。雄蜂与处女雌蜂的交配过程可划分为搜寻和求偶、交配前期、交配和交配后期4个阶段，且试图交配的雄蜂求偶成功后一般能够与处女雌蜂完成整个交配过程。雄蜂会试图与交配过的雌蜂、死亡的雌蜂发生交配行为，但仅出现交配前期。接触过活体处女雌蜂的滤纸和压碎的雌蜂腹部能够引发雄蜂强烈的振翅反应，而密闭在透明容器中的处女雌蜂不能引发雄蜂的振翅反应。[结论]烟蚜茧蜂的交配行为由一系列固定行为组成，雌蜂传递的嗅觉线索是引发雄蜂求偶行为发生的关键因素，雌蜂腹部是短程雌性性信息素产生的来源。

关键词：烟蚜茧蜂；求偶行为；交配行为；生物防治；规模化繁殖

0引言

[研究意义]烟蚜茧蜂（Aphidius gifuensis）属膜翅目（Hymenoptera）蚜茧蜂科（Aphidiidae）蚜茧蜂属（Aphidius），为烟蚜[Myzus persicae（Sulzer）]的优势寄生性天敌，主要分布于亚洲东部及夏威夷群岛，在我国南北均有分布（Takada，1992）。该蜂在国内已应用于危害烟草、蔬菜等农作物蚜虫的生物防治，并取得顯著防效，在生物防治中应用前景广阔，具有重要的经济价值（任广伟等，2000；李明福等，2006；谷星慧，2015；张升等，2015；杨静等，2017）。交配行为是物种繁殖对策的重要组成部分，其行为谱是深入开展繁殖行为进化和生态学研究的基础（杜卫国和姚智娟，2007）；寄生蜂性信息素通讯系统研究是预测其活动范围的关键，且有助于评估其种群大小和种群动态（Shu and Jones，1993；Brodeur and McNeil，1994；Mcneil and Brodeur，1995）。因此，研究寄生蜂的交配行为并明确引发交配的关键因子，对完善寄生蜂的规模化繁殖技术至关重要。[前人研究进展]国内外均报道过寄生蜂的交配行为。Cheng等（2004）观察发现，红跗头甲肿腿蜂（Cephalonomia tarsalis）的交配行为由一系列行为组成，其交配过程可划分为交配前期、爬背期、交配期和交配后期4个阶段。陈福寿等（2010）利用数码摄像机观察拍摄了半闭弯尾姬蜂（Diadegma semiclausum）的交配行为，其交配过程分为准备、交配和结束3个阶段。Kant和Minor（2015）利用装有摄像机的显微镜观察菜蚜茧蜂（Diaeretiella rapae）的交配行为，发现90%的雄蜂会通过振动翅膀追逐雌蜂进行求偶。雌蜂传递的线索对激发雄蜂求偶行为作用在不同种类寄生蜂中存在差异。如寄生蜂（Psyttalia concolor）视觉和嗅觉的混合刺激是雄蜂配偶定位和求偶行为发生的基础，而粗脊蚜茧蜂（Aphidius colemani）雌蜂传递出的视觉线索对雄蜂求偶行为的发生无明显影响（Benelli et al.，2013a；Canale et al.，2013）。毕章宝和季正端（1994）对烟蚜茧蜂的交配行为进行过简单描述，烟蚜茧蜂成蜂最快在羽化半小时后即可交配；雌蜂一生仅能交配一次，而雄蜂可进行多次交配；未交配过的雌蜂后代基本为雄性，交配过的雌蜂可产生两性后代。[本研究切人点]目前有关烟蚜茧蜂交配行为的研究仅限于毕章宝和季正端（1994）的简单描述，缺乏系统研究，烟蚜茧蜂雌蜂传递的线索对引发雄蜂交配行为的相对作用尚未明确。[拟解决的关键问题]通过室内用显微镜及在温室繁蜂棚内直接观察，系统研究烟蚜茧蜂的交配行为和交配过程，观察雌蜂传递的视觉和嗅觉线索对雄蜂求偶行为发生的影响，为烟蚜茧蜂的规模化繁殖和应用提供理论基础。

1材料与方法

1.1虫源及试验条件

试验所用烟蚜和烟蚜茧蜂均采自云南省玉溪市烟草公司马桥科研基地。从繁蜂烟株（云烟203）上挑取个体较大的烟蚜茧蜂僵蚜，单头放于1.5 mL离心管中待其羽化得到未经交配的成蜂，羽化后24 h内的成蜂用2%蜂蜜水饲养备用。试验在9：30-16：30的时间段内进行。试验室温度（25±1）℃、湿度60%-70%，光照为室内日光灯。

1.2试验方法

1.2.1烟蚜茧蜂雄蜂与处女雌蜂交配行为观察 将羽化后24 h内未交配的烟蚜茧蜂雌、雄蜂各1头配对后置于直径9 cm的培养皿中，观察50组，在显微镜下每组观察20 min，记录20 min内成功交配的烟蚜茧蜂对数、交配行为特征及整个交配过程，并用秒表记录主要行为的持续时间。

1.2.2烟蚜茧蜂雄蜂与雄蜂、死亡处女雌蜂及交配过的雌蜂交配行为观察 从僵蚜羽化得到的部分成蜂，不补充营养，让离心管中处女雌蜂自然死亡。在温室繁蜂小棚（棚内有大量羽化出的烟蚜茧蜂）内，将离心管管盖打开后取出死亡处女雌蜂虫体，并将死亡处女雌蜂虫体和装过死亡处女雌蜂的离心管同时置于棚内1片烟叶上，观察棚内被吸引到烟叶上的雄蜂与雄蜂及死亡处女雌蜂的交配行为；在室内将1头雄蜂、1头交配过的雌蜂及1个装过死亡处女雌蜂而带有雌蜂性激素的离心管管盖打开后置于直径为9 cm的培养皿中，观察雄蜂与交配过的雌蜂的交配行为。繁蜂小棚内和室内试验分别重复10次，用秒表记录雄蜂主要交配行为的持续时间。

1.2.3烟蚜茧蜂雌蜂产生的嗅觉和视觉线索对雄蜂求偶行为发生的影响 参照Benelli等（2013a）研究粗脊蚜茧蜂的方法，设5个试验处理，观察烟蚜茧蜂雌蜂产生的嗅觉和视觉线索对雄蜂交配行为发生的影响。处理1：在铺有滤纸的15 cm培养皿正中央放置1头死亡处女雌蜂虫体（-20℃下冷藏10 min）；处理2：在铺有直径为5 cm滤纸的培养皿内放入5头处女雌蜂个体，5 b后将接触过处女雌蜂的滤纸立即移人15 cm培养皿内并放入1头雄蜂进行生物检测；处理3：在5 cm滤纸上用玻棒将1头处女雌蜂腹部碾碎，去除滤纸上的所有表皮（视觉刺激）；处理4：将5头处女雌蜂放于5 cm培养皿内，将其放于测试培养皿的上方正中央，雄蜂在测试培养皿中能接收到雌蜂的视觉线索而不能接收到雌蜂的嗅觉线索；处理5：以干净的5 cm滤纸作为对照。

每处理均在底部铺有干净滤纸、直径为15 cm的培养皿中进行，将雄蜂放人培养皿边缘。记录10min内雄蜂出现接近[雄蜂停在给定线索附近（<1.5cm）]、求偶和交配试探行为的雄蜂数量。记录每头雄蜂的到达时间。处理1～处理5分别用19、15、15、20和20头雄蜂进行检测。为避免性引诱剂消散，处理2每隔6个重复更换一次接触过雌蜂的滤纸。

1.4统计分析

利用SPSS 20.0进行数据分析，烟蚜茧蜂雄蜂与不同状态个体交配前持续时间对比和暴露在雌蜂产生的不同线索中雄性烟蚜茧蜂对线索的接近时间采用单因素方差分析，不同处理问采用Duncans新复极差法分析。

2结果与分析

2.1烟蚜茧蜂雄蜂与处女雌蜂的交配行为观察结果

烟蚜茧蜂雄蜂与处女雌蜂的交配行为由表1所列行为组成。通过观察发现烟蚜茧蜂雌雄交配主要过程可划分为搜寻和求偶、交配前期、交尾及交配后期4个阶段（图1）。

2.1.1搜寻和求偶 室内条件下，雄蜂发现雌蜂历时14.29+5.32 s；当雄蜂接近雌蜂后，振动翅膀追逐雌蜂，一次求偶过程历时6.25±1.97 s。

2.1.2交配前期 追上雌蜂后，雄蜂从雌蜂后面迅速爬到雌蜂背部，快速以前足抱握雌蜂的胸部，中足抱握雌蜂腹部，以后足支撑身体，同时用触角不断敲打雌蜂的触角。雄蜂触角敲打行为持续一段时间后，雌蜂尾部抬起打开生殖孔。交配前期历时17.00±2.04 s。

2.1.3交配期 雌蜂尾部抬起打开生殖孔后，雄蜂后退，將交配器插入雌蜂的生殖孔。交尾成功后，雌蜂多静止不动，雄蜂两触角有节奏地自上而下猛烈摆动片刻后也静止不动。交尾期历时38.29±5.16 s。

2.1.4交配后期 交尾结束后，雄蜂将交配器抽出，从雌蜂背部爬离，雌蜂一般静伏一段时间后即开始寻找寄主产卵。交尾后期历时104.00±3 1.84 s。

在50组雄蜂与处女雌蜂配对试验中，20 min内有21组出现雄蜂对处女雌蜂的求偶行为，其中19组成功交配。烟蚜茧蜂雄蜂振动翅膀追逐雌蜂进行求偶时，雌蜂（15组）一般会出现逃跑行为，致使雄蜂求偶失败。同一对雌雄蜂的雄蜂通常要经历多次搜寻和求偶才能配对成功。出现雄蜂求偶后配对失败的2对烟蚜茧蜂为雄蜂在求偶过程中雌蜂一直出现逃跑行为，最终导致交配失败。19组烟蚜茧蜂雄蜂爬背成功后皆一次性成功完成剩余全部交配过程，表明试图交配的烟蚜茧蜂雄蜂求偶成功后一般能够与处女雌蜂一次性完成整个交配过程。

2.2烟蚜茧蜂雄蜂与雄蜂、死亡处女雌蜂及已交配过雌蜂的交配行为观察结果

繁蜂棚内观察到大量雄蜂被装过死亡处女雌蜂的离心管和死亡处女雌蜂吸引到烟叶叶片上，并出现求偶行为。被吸引到烟叶上的雄蜂会试图与雄蜂、死亡处女雌蜂虫体发生交配行为，但只会出现交配前期。烟叶上会出现多只雄蜂同时试图与一头死亡处女雌蜂或雄蜂交配的现象。烟蚜茧蜂雄蜂与死亡处女雌蜂试图交配的交配前期持续时间较长，为260.00±45.39 s，与试图交配的另一雄蜂交配前期持续时间为115.40±15.11 s。

室内试验显示，雄蜂会试图与已交配过的雌蜂进行交配，但在交配过程中会出现拒绝交配行为，仅出现交配前期后交配失败，交配前期持续时间为99.56±16.06 s。从2.1.2中得出，烟蚜茧蜂雄蜂与处女雌蜂的交配前期持续时间较短，为17.00±2.04 s。表明烟蚜茧蜂雄蜂交配成功的交配前期触角敲打雌蜂触角持续时间较短，交配失败的则交配前期触角敲打雌蜂触角持续时间较长。

2.3雌蜂产生的视觉和嗅觉线索对雄蜂求偶的影响

试验结果如表2所示。烟蚜茧蜂雄蜂能在很短时间内找到死亡雌蜂，对碾碎的处女雌蜂腹部和接触过处女雌蜂的滤纸均能产生求偶行为，且3种处理引发雄蜂接近和振翅的比例无显著差异（x5=0.252，P=0.882>0.05）。雄蜂接近碾碎的处女雌蜂腹部滤纸的时间最长，接近死亡处女雌蜂的时间次之，接近接触过处女雌蜂滤纸的时间最短，三者间存在显著差异（F=4.957，P=0.017<0.05）。表明雌蜂产生的嗅觉线索对雄蜂求偶行为的发生具有较大影响，雌蜂腹部是短程雌性信息素产生的来源；雌蜂产生的视觉线索对雄蜂求偶行为的发生影响较小。

3讨论

烟蚜茧蜂雄蜂在整个交配活动中处于主动地位，而雌蜂在整个交配活动中处于相对被动地位。烟蚜茧蜂的交配行为与其他种类蚜茧蜂的交配行为基本相似（Kant and Minor，2015）。烟蚜茧蜂的交配过程可划分为搜寻和求偶、交配前期、交配期和交配后期4个阶段。烟蚜茧蜂雄蜂在求偶过程中会出现振翅行为，通常认为雄蜂陕速上下振动翅膀是其求偶行为的一个重要组成部分（Gordh and DeBach，1978）。研究发现寄生蜂中雄蜂翅膀快速上下振动能够产生一系列的加强雌性对雄性性接受的种间特异性脉冲，这在阿尔蚜茧蜂（Aphidius ervi）和米象金小蜂（Lariophagus distinguendus）等一些寄生蜂中已被观察到（McClure et al.，2007；Villagra et al.，2011；Benelliand Canale，2012b）。因此，烟蚜茧蜂雄蜂振翅可能在其求偶过程中起到重要作用，翅膀振动质量可能会影响到雄性个体的交配成功率。

许多膜翅目寄生蜂的雄蜂触角腺在交配行为过程中发挥关键性作用。雄蜂通过散布在触角表面的分泌小孔释放触角腺分泌物，雌蜂通过接触雄蜂触角感受腺体的分泌物，从而识别和接受雄蜂，最终完成交配过程（Battaglia et al，2002；陆剑锋等，2005；辛星等，2010）。烟蚜茧蜂交配前期时雄蜂对处女雌蜂短时间的触角敲打行为可使处女雌蜂生殖孔打开完成整个交配过程，而交配前期时雄蜂与试图交配的雄蜂、已交配过的雌蜂、死亡处女雌蜂能够发生较长时间的触角敲打行为，表明烟蚜茧蜂交配前期时的触角敲打行为可能与雌蜂识别和接受雄蜂有关。

烟蚜茧蜂雄蜂对雄蜂能够发生求偶和交配前期，表明烟蚜茧蜂雄蜂可能无法从形态上识别雌蜂。在许多寄生蜂中已发现雄性与雄性试图交尾的现象，如菜蚜茧蜂（Diaeretiella rapae）和阿尔蚜茧蜂（A.ervi Haliday）等。有学者认为在野外条件下雄性与雄性的求偶经历可能致使雄性改善其求偶行为，提高它们与之后相遇的雌蜂交配的成功率（Benelli and Canale，2012a，2012b）。Kant等（2012）通过对菜蚜茧蜂的研究认为雄雄试图交尾行为可能是为了阻断雄性对配偶的竞争行为。有关雄性与雄性烟蚜茧蜂试图交尾是否有适应意义，还有待于进一步评估雄雄性行为的成本和利益。

本研究證实处女烟蚜茧蜂雌蜂可释放信息素吸引同种雄蜂进行交配，与前人对其他雌性寄生蜂的研究结果相似（McClure et al，2007；Benelli etal，2013b）。通过室内试验和温室繁蜂棚内观察到烟蚜茧蜂死亡的处女雌蜂个体可吸引雄蜂对其求偶和爬背，表明烟蚜茧蜂雄蜂可以不依赖雌蜂行为对其求偶和定位。粗脊蚜茧蜂雌蜂传递出的嗅觉线索对引发雄蜂求偶反应起到重要作用，且传递出的视觉线索对雄蜂求偶行为的发生影响不明显（Benelli et al，2013a）。而在寄生蜂啮小蜂属的啮小蜂（Tetrastichus sp.）和椰心叶甲啮小蜂（T.brontispae）中，视觉对两种寄生蜂雄蜂的求偶行为发生影响较大，涂抹复眼的雄蜂完成交尾的数量明显降低（陆剑锋等，2005；辛星等，2010）。本研究中接触雌蜂产生的视觉线索的密闭容器不能引发雄蜂的振翅反应，表明雌蜂传递出的视觉线索不能引发雄蜂求偶行为，与Benelli等（2013a）对粗脊蚜茧蜂的研究结果相同。研究中发现接触过烟蚜茧蜂雌蜂的滤纸能够引发雄蜂强烈的振翅反应，表明雌性传递出的嗅觉线索可引发雄性的求偶行为，与前人对粗脊蚜茧蜂和阿尔蚜茧蜂研究结果相同（McClure et al.，2007；Benelli et al.，2013a）。有许多研究表明在寄生蜂腹部的腺区（如杜氏腺）能产生性信息素和引诱剂（Buckingham and Sharkey，1988；Salerno et al.，2012）。碾碎的雌蜂腹部能够引发雄蜂的振翅反应，表明雌蜂腹部能够产生短程雌性性信息素。有关烟蚜茧蜂性信息素的化学成分有待进一步研究。

4结论

烟蚜茧蜂的交配行为由一系列固定行为组成，可划分为搜寻和求偶、交配前期、交配和交配后期4个阶段。雌蜂传递的嗅觉线索是引发雄蜂求偶行为的关键因素，雌蜂腹部是短程雌性性信息素产生的来源。