大麦虫蛹日龄对花绒寄甲发育历期及成虫适合度的影响

李忠芹，高尚坤，耿翠翠，张 雪，姜 明，李 阳，季英超，周成刚

1.山东农业大学植物保护学院，山东 泰安 271018

2.山东省林业有害生物防控工程技术研究中心，山东 泰安 271018

3.山东医药技师学院，山东 泰安 271000

4.威海市林业局，山东 威海 264200

花绒寄甲Dstarcus helophoroides（Fairmaire）属鞘翅目Coleoptera 寄甲科Bothrideridae，是目前防治中大型天牛老熟幼虫、蛹及刚羽化成虫的重要外寄生性天敌昆虫[1]。与多数外寄生性膜翅目天敌昆虫以雌成虫搜索、制服寄主，其幼虫孵化后“被动”地于寄主体表完成发育的过程不同[2-4]，花绒寄甲以成虫产卵于寄主附近，孵化后的一龄幼虫依靠发达胸足，“主动”地定位、搜索寄主，通过上颚叮咬住寄主，头部深入寄主体内进行取食，完成寄生[5-7]。花绒寄甲这种以寄生性幼虫完成寄主搜索、寄主选择的策略，遵循“选择-表现”假说[8]，即证明花绒寄甲初孵幼虫在巨大的自然选择压力下，具有很强的寄主搜寻和选择能力。因此，一定程度上可将寄生性的花绒寄甲幼虫视为部分雌性膜翅目昆虫的生态等效体（Ecological equivalent）[9，10]，并期望表现出类似后者的寄生行为和发育策略。

在“寄生蜂-寄主”的寄生系统中，寄主日龄与寄生性天敌的寄主选择有着密切相关的联系，寄主日龄的增加会引起寄主体壁厚度与角质化厚度进而影响寄生蜂的寄生选择[4，11，12]。寄主体内营养、免疫系统等其生理状态也会随寄主日龄增加产生很大差异，进而影响寄生蜂的寄生选择和发育表现[13][14]。本研究拟通过建立“花绒寄甲幼虫—大麦虫蛹”寄生系统，测定花绒寄甲幼虫在不同日龄寄主上发育历期的变化及羽化成虫体长、体宽、单头重、总重等适合度差异，分析寄主日龄增加对花绒寄甲发育表现的影响，为明确花绒寄甲幼虫的发育策略和提高花绒寄甲的繁育效率提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

花绒寄甲种群为山东农业大学植保学院森林害虫生物防治研究室人工大量繁育。试验前将花绒寄甲卵卡置于塑料盒（14 cm×14 cm×10 cm）中，放入25 ℃±1 ℃，RH 70%±5%，L:D=16 h:8 h 的人工气候箱中孵化、待用。替代寄主大麦虫蛹为人工繁育的大麦虫老熟幼虫，在化蛹盒中常温化蛹。

1.2 试验方法

从化蛹盒中挑选出羽化不超过24 h 的大麦虫蛹，定义为1 日龄大麦虫蛹，将其放置在25 ℃±1 ℃，RH 70%±5%，L:D=16 h:8 h 的人工气候箱24 h、48 h、72 h、96 h、108 h、132 h，即视为2 日龄、3 日龄、4 日龄、5 日龄、6 日龄、7 日龄大麦虫蛹，将各日龄大麦虫蛹分别称重后，选取重量为300～310 mg 的大麦虫蛹作为供试寄主。

挑选活跃的、孵化不超过24 h 的花绒寄甲幼虫，均接种6 头至不同日龄的大麦虫蛹腹部腹面的节间膜处[15]，接种后的大麦虫蛹放入直径14 mm×高42 mm 的透明无盖的平底塑料管中，每个处理重复30 次，按日龄分装于塑料盒中，置于人工气候箱（温度：25 ℃±1 ℃，相对湿度：70%±5%，光照：L:D=16 h:8 h）内培养。每天8:00 和20:00 于体视显微镜下观察、记录结茧日期和羽化日期，统计花绒寄甲的幼虫期和茧期，计算结茧率、成虫羽化率。待所有的成虫羽化后，统计每头寄主繁育出的花绒寄甲成虫数量，并利用体式显微镜测定每头成虫的体长、体宽、单头重量和总重。

幼虫期=每个管中所有幼虫结茧日期的平均值—接种日期

茧期=所有成虫羽化日期的均值—所有幼虫结茧日期的平均值

结茧率=每头大麦虫蛹上花绒寄甲结茧数量/接种花绒寄甲幼虫数量×100%

羽化率=羽化成虫的数量/结茧数量×100%

2 结果与分析

2.1 寄主日龄对花绒寄甲幼虫发育历期的影响

表1 花绒寄甲幼虫于不同日龄寄主上的发育历期Table 1 Developmental durations of D.helophoroide larvae on different day-old hosts

由表1 可知，随寄主日龄的增加，花绒寄甲的幼虫期显著增长（F=2.369，df=6，119，P=0.0338），表明寄主日龄的增加降低了花绒寄甲幼虫的寄生适合度。但寄主日龄增加对花绒寄甲幼虫的结茧率无显著影响（F=1.835，df=6，203，P=0.0939），结茧率为40%左右。当寄主日龄超过4 d 时，花绒寄甲的茧期开始显著降低（F=4.749，df=6，472，P=0.0001），表明寄主日龄超过4 d 后，花绒寄甲发育进度逐渐加快。花绒寄甲的羽化率受寄主日龄影响显著，随寄主日龄增加，成虫羽化率显著增加（F=3.868，df=6，180，P=0.0012），均在90%以上。表明寄主日龄越长，花绒寄甲成虫羽化率越高。

2.2 寄主日龄对花绒寄甲成虫适合度的影响

由图1A 可知，随寄主日龄的增加，花绒寄甲成虫的羽化数量无显著影响（F=9.9750.806，df=6，175，P=0.5666），即单头大麦虫蛹平均可育出2.5 头左右的花绒寄甲成虫。花绒寄甲成虫的体长、体宽和单重均随寄主日龄增加而显著降低（体长：F=9.975，df=6，472，P=0.0001，见图B；体宽：F=10.215，df=6，472，P=0.0001，见图C；单重：F=13.323，df=6，472，P=0.0001，见图D），表明寄主日龄的增加降低了单头花绒寄甲成虫的个体大小。其中寄主日龄为2 d 时，花绒寄甲成虫的个体最大，体长、体宽和单头重分别为9.04±0.063 mm、3.53±0.022 mm、0.03±0.0006 g。寄主日龄为6 d 时，花绒寄甲成虫个体最小，体长、体宽和单头重分别为8.25±0.098 mm、3.22±0.036 mm、0.024±0.0008 g。单头大麦虫蛹育出花绒寄甲成虫的总重受寄主日龄影响显著，即随寄主日龄增加，花绒寄甲总重显著降低（F=2.337，df=6，174，P=0.034），见图E。将大麦虫蛹的日龄分别与花绒寄甲成虫数量、体长、体宽、单头重及总重进行拟合，拟合方程分别为体长：y=-0.0081x2-0.0238x+8.9377，R²=0.629；体宽：y=0.0036x2-0.0576x+3.5318，R²=0.4188；单头重：y=0.0001x2-0.0019x+0.0322，R²=0.8366；总重：y=0.0009x2-0.0095x+0.0915，R²=0.3121，表明大麦虫蛹日龄对花绒寄甲成虫体长和单头重的影响较大。

图1 不同日龄寄主上羽化的花绒寄甲成虫数量Fig.1 Numbers,body length,body width,weight of a single adult and total weight of D.helophoroides adults emerged from different day-old hosts

3 结论与讨论

天敌昆虫的人工繁育是害虫生物防控的重要基础，同时也是害虫综合管理（IPM）项目中的一项重要策略。作为外寄生性天敌昆虫，花绒寄甲不同于多数膜翅目寄生蜂：（1）由寄生蜂成虫完成寄主资源、质量、大小等寄生适合度评价，而人工大量繁育花绒寄甲过程中属被动寄生，且由幼虫去评价寄生适合度[16-22]；（2）寄生蜂可根据评价结果，决定产卵数量或子代数量，子代之间的竞争程度是由母蜂决定的，属主动竞争[23-25]，而花绒寄甲幼虫密度是由人为决定的，其竞争程度是人为造成的，属于被动竞争；（3）从寄主资源角度，寄生蜂子代成虫的适合度（性别）主要由母蜂决定，而花绒寄甲成虫的适合度是由其幼虫生长发育过程中竞争结果决定的[8，26，27]。

随寄主日龄的增加，寄主会经历一系列形态和生理上的变化，从而对寄生性天敌的发育产生影响[16]。寄主日龄增加导致体壁厚度和角质化程度等生理变化往往影响寄生蜂雌成虫的产卵适合度，如寄主日龄的增加使得蝶蛹金小蜂Pteromalus puparum穿刺产卵的时间明显延长[14]。本研究中花绒寄甲幼虫幼虫期随寄主日龄的增加而显著降低，表明寄主日龄的增加引起的体壁变化及内在免疫反应的增强延缓了花绒寄甲幼虫的取食行为，使其发育进度变慢，与陈聪等利用花绒寄甲寄生黄粉虫蛹的结果一致[28]。花绒寄甲幼虫的结茧率无显著差异，表明一旦花绒寄甲幼虫取食成功，寄主日龄的增加不影响花绒寄甲幼虫的正常生长。对多数膜翅目寄生蜂来说，蛹龄或卵龄的增加会导致其后代发育历期缩短，后代出蜂率或适合度均降低[29]。研究中花绒寄甲的茧期在高于寄主4 日龄后明显降低，但其成虫羽化率明显升高，表明花绒寄甲幼虫偏好4 日龄以上的大麦虫蛹，可能此时大麦虫蛹内营养成分的变化更适合花绒寄甲幼虫的生长的营养需要。而不同于寄生蜂攻击寄主大龄卵或蛹后，可能会导致子代生长过程中寄主卵已孵化或蛹已羽化的现象[30]。花绒寄甲幼虫这种发育表现与与林间花绒寄甲偏好寄生中大型天牛类害虫的老熟幼虫、蛹和刚羽化成虫的跨期寄生现象基本一致。

对抑性寄生蜂来说，寄主日龄的增加会显著降低寄主的营养成分，从而使得后代不能正常发育或者能够正常发育但个体较小或畸形。非洲角蝇金小蜂Muscidifurar[31]、颈双缘姬蜂Diadromus collar[32]和东方实蝇蛹俑小蜂Spalangia endius[33]后代个体随寄主日龄增加而减小。本研究中花绒寄甲成虫的个体大小（体长、体宽、单头重和总重）均随寄主日龄增加而减小。东方实蝇蛹俑小蜂的后代数量与寄主日龄呈负相关[33]，但本研究中单头大麦虫蛹育出的花绒寄甲成虫数量与寄主日龄关系不大，均在2.5 头左右。原因可能是在“花绒寄甲幼虫—大麦虫蛹”的寄生系统中，后代的数量与接种花绒寄甲幼虫密度及大麦虫蛹体重关系较大。

花绒寄甲作为罕见的寄生性鞘翅目天敌昆虫，以寄生性幼虫实现寄生、生长和发育的独特繁育策略，与常见的膜翅目寄生蜂存在较大差异。作为目前防治中大型天牛害虫和木蜂害虫的重要寄生性天敌昆虫，弄清其寄生和发育策略，为提高繁育效率及丰富寄生性幼虫的基础性研究有重要意义。