幼虫取食不同寄主树种的云斑白条天牛成虫种群分化*
2020-08-14张守科耿显胜方林鑫舒金平王浩杰
彭 瀚 张守科 耿显胜 方林鑫 张 威 舒金平 王浩杰
(1. 中国林业科学研究院亚热带林业研究所 杭州 311400; 2. 南京林业大学 南京 210037)
昆虫种群分化与物种本身的适应性有关,并受多种因素的影响(Boecklenetal., 1998; Zhangetal., 2018)。地理隔离、寄主隔离及环境胁迫等因素均会对昆虫生物学习性和遗传多样性产生影响(Mopperetal., 1998; Schoonhovenetal., 2005)。其中寄主植物丰富度及转换对于全变态植食性昆虫的取食及产卵行为有显著影响(Petitetal., 2017),在昆虫种群分化或新物种形成过程中发挥着重要作用(Drummondetal., 2009; Yassinetal., 2016)。
云斑白条天牛(Batoceralineolata)隶属于鞘翅目(Coleoptera)天牛科(Cerambycidae),是一类重要的林木蛀干害虫,分布广泛,可为害杨树(Populusspp.)、核桃(Juglansregia)、白蜡(Fraxinusspp.)等多种经济及生态树种,轻则导致树势衰弱,重则全株枯死,对林业生产危害极大(严敖金等, 1997; 李建庆等, 2009)。云斑白条天牛将卵产于树皮下,幼虫孵化后在树干内部钻蛀取食,为害隐蔽,防治难度较大。成虫是云斑白条天牛唯一裸露在寄主外的虫态,也是防治云斑白条天牛的关键阶段,而研究云斑白条天牛成虫的生物学特性对于制定防治策略具有重要意义。基于云斑白条天牛成虫补充营养行为,利用诱饵植物(高瑞桐等, 1998)或具有引诱活性的植物源引诱剂(张冬勇等, 2016)诱杀云斑白条天牛成虫被认为是一项有效的生态防控技术。然而,关于云斑白条天牛成虫取食偏好的研究较多,成虫补充营养时偏好的植物不尽相同,有蔷薇(Rosaspp., Rosaceae)、白蜡树(Fraxinuschinensis, Oleaceae)及日本珊瑚树(Viburnumodoratissimumvar.awabuki, Caprifoliaceae)等多种植物(表1),是何种原因造成云斑白条天牛成虫取食偏好差异尚未明确。基于不同学者的研究报道,推测有如下可能: 1)多斑白条天牛(Batocerahorsfieldi)与云斑白条天牛在形态上相似度极高,两者一度被认为是同物异名(陈世骧, 1959),拉丁名与中文名均存在混用现象(王文凯, 2000),但实为2种天牛(蒋书楠, 1989; 刘莹等, 2012),不同学者用于取食偏好研究的“云斑白条天牛”可能是不同的种。2)用于行为生测的云斑白条天牛成虫来源不同,即幼虫取食的寄主植物不同可能是造成天牛成虫取食偏好差异的重要原因。3)用于行为生测的天牛成虫可能因寄主源不同出现明显了种群分化,导致食性不同。
表1 不同寄主源云斑白条天牛成虫偏好取食的寄主种类Tab.1 Preference hosts for B. lineolata adults emerged from different plants
基于上述推测,为明确不同寄主源云斑白条天牛成虫是否存在显著的取食偏好差异及差异原因,本研究测定了源于美国红木岑(Fraxinuspennsylvanica, Oleaceae)和毛白杨(Populustomentosa, Salicaceae)的2个云斑白条天牛成虫种群对不同植物的取食偏好,并比较两者的形态特征、生殖器结构和mtDNA COI基因序列差异,观察了2类天牛成虫的交配规律。该研究结果可为基于云斑白条天牛补充营养行为的防治技术提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
2018年3月底,将采集于浙江省杭州市富阳区新登镇松溪村苗圃基地(30°0′12″N, 119°44′09″E, 平均海拔22 m)内受天牛危害的美国红木岑植株及富阳区新沙岛(30°02′31″N, 119°58′11″E, 平均海拔12 m)上受天牛危害的毛白杨植株锯成1 m长的木段,分别放置于中国林业科学研究院亚热带林业研究所养虫室(温度25~30 ℃,RH52%~73%)不同的养虫笼内,供天牛成虫羽化。待成虫羽化后,依据日龄分别置于养虫笼内饲养。供试植物美国红木岑采集自浙江省杭州市富阳区三桥村,野蔷薇、美国山核桃、日本珊瑚树及毛白杨均采集自中国林业科学研究院亚热带林业研究所内。
1.2 形态学特征及生殖器结构比较
观察幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛和幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛外部形态,详细比较主要用于天牛分类鉴别的细部特征(刘莹等, 2012)。解剖天牛雄成虫生殖器,观察形态特征,比较关键部位的异同(刘莹等, 2012)。参照嵇保中等(1995)的方法解剖生殖器,即从雄性云斑白条天牛腹部末端侧面剪开至第2可见腹板,拨开背腹板,取出内部组织,放入装有10% KOH溶液的锥形瓶内用酒精灯加热煮沸10~20 min(根据生殖器大小及骨化程度而定),洗净后置于盛有清水的培养皿内,去除其他残留的肌肉和脂肪组织得到雄性生殖器,备用。天牛成虫用Cannon EOS 60D微距拍摄(f=5.6)。云斑白条天牛局部形态特征及雄性生殖器使用超景深显微镜(VHX-5000, 日本)拍摄,并利用显微镜内置软件测量天牛阳基侧突长(内侧长度)宽比、阳基侧突腹面基部后缘与中轴的夹角、中茎总体长宽比、基孔夹角等参数。2种不同寄主源的云斑白条天牛雌、雄成虫各观测6头。
1.3 取食试验
取食试验在室内进行(温度25 ℃±3 ℃, RH60% ± 10%, 光周期14 L∶10D)。剪取40 cm长、直径约8 mm的野蔷薇、美国山核桃、日本珊瑚树、毛白杨和美国红木岑1年生嫩枝,剪掉叶片后分别培养在装有纯净水的细口玻璃瓶(高7 cm, 直径3.5 cm, 口径1.8 cm)内。随后将插有嫩枝的细口玻璃瓶按弧形摆放在100 cm × 50 cm × 50 cm养虫笼的一端,养虫笼另一端放入饥饿12 h的个体大小相似的健康幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛5头(2♂ + 3♀, 图1),24 h后记录枝条被取食的情况,取食量=取食前鲜质量-取食后鲜质量(取食前鲜质量为嫩枝培养5 h后的鲜质量, 以校正浸水后的质量),重复5次。幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛试验方法同上。
图1 云斑白条天牛成虫对不同植物嫩枝的取食选择试验示意Fig.1 Diagrammatic sketch of feeding choice forB. lineolata adults feeding on different host plants
1.4 交配试验
交配试验条件同1.3。将幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛和幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛雌、雄成虫各1头共置于同一养虫笼(50 cm × 30 cm × 30 cm)内饲养,笼内放置水培的新鲜美国红木岑和野蔷薇嫩枝,每2天更换1次嫩枝。自试验开始起,人工记录9日内2种寄主来源天牛的交配次数,每隔60 min观察记录1次,暗期采用弱红光光源(LED光源, 10 W, 照度约20 Lux, 预试验结果表明该光照射对成虫行为无明显影响)观察,雄虫生殖器插入雌虫腹部为成功交配,重复3次。试验设置2个处理: a. 幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛1♂+幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛1♀; b. 幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛1♀+幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛1♂。对照组的试验方法为:a.幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛1♂+幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛1♀;b.幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛1♀+幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛1♂。
1.5 COI基因比对
利用TIANamp Genomic DNA Kit DNA提取试剂盒[天根生化科技(北京)有限公司, 杭州]提取2种寄主源的云斑白条天牛的基因组总DNA,每种提取12头。PCR扩增利用2 × Taq PCR MasterMix[天根生化科技(北京)有限公司, 杭州]试剂进行,引物采用mtDNA COI基因通用引物LCO1490(5′-GGTC AACAAATCATAAAGATATTGG-3′)和(HC02198: 5′-TAAACTTCAGGGTGACCAAAAAAT CA-3′)(Folmeretal., 1994),模板为所提取的基因组DNA。25 μL反应体系为: 上、下游引物各1 μL,2 × Taq PCR MasterMix 12.5 μL,ddH2O 9.5 μL,DNA模板1 μL。PCR反应程序为: 94 ℃预变性5 min; 94 ℃变性30 s,49 ℃退火40 s,72 ℃延伸1 min,35个循环,最后在72 ℃下延伸10 min。PCR产物经1%琼脂糖凝胶电泳检测合格后,经杭州尚亚赛生物技术有限公司测序部测序。将所得mtDNA COI序列用BioEdit软件读取并观察峰值,利用Clustal程序对其进行序列对齐(Chennaetal., 2003),并辅助人工校对去除序列两端测序误差较大的区域,得到准确的COI序列,确定序列后在NCBI数据库中用BLAST进行相似性搜索,确定所得序列为目的基因片段。利用MEGA 6.0软件对所得序列进行碱基含量和多态位点分析(Tamuraetal., 2013),使用 DnaSP 5.0分析软件(Libradoetal., 2009)和TCS version 1.21 软件包(Clementetal., 2000)筛选单倍型及每个单倍型所包含的个体数量; 利用Arlguin 3.0软件包(Excoffieretal., 2005)进行AMOVA分析,估算种群分化水平。于所获单倍型中各选取一条序列,和NCBI中比对所得的其他相似mtDNA COI基因序列(13条)构建系统发育树。利用MEGA 6.0软件并采用最大似然法(maximum likelihood, ML)构建系统发育树,运用Bootstrap检验重复,抽样1 000次,其余参数为默认。同时对氨基酸序列进行比对。
1.6 数据处理
采用单因素方差分析(One-Way ANOVA)对不同寄主被取食量及天牛交配次数等进行差异性分析。上述计算中组间差异显著性及均值、标准误差的获取均采用SPSS 19.0分析,并利用CorelDRAW X7制图。
2 结果与分析
2.1 形态学特征及生殖器结构比较
2种幼虫取食不同寄主源的云斑白条天牛成虫外观形态的细部特征存在明显差异(图2、表2),但生殖器结构差异不明显(图3、表3)。比较发现2类天牛前胸背板斑纹距离均相距较远(图2a、d),中胸后侧片毛色均为白色或边缘附带黑色条纹(表2),这些特征说明2种寄主源的云斑白条天牛为同一物种,即云斑白条天牛(刘莹等, 2012)。幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛雌、雄虫触角第3节与柄节长度之比相对幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛更大,前者鞘翅端部为圆弧形,后者为平截或斜截状(表2)。同时,2类天牛成虫腹部末端形状明显不同,幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛雄虫腹部末端窄,呈钝角内凹状,毛稀疏; 雌虫腹部末端呈弧形内凹,底部中央缺刻不明显,而幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛雄虫腹部末端宽,呈弧形内凹状,密被毛,雌虫腹部末端呈平截状,底部中央具有明显缺刻(图2b、c、e、f, 表2)。此外,幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛中茎相对更大,而长宽比相对小(图3c、d、g、h, 表3)。外部形态及雄性生殖器比较的结果表明,幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛和幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛为同一物种,由于幼虫寄主的不同,其外观形态和生殖器特征出现了差异。
2.2 室内取食偏好试验
幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛和幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛所偏好取食的寄主植物明显不同,取食量存在显著差异(图4)。供试植物中,幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛食性单一,仅取食美国红木岑嫩枝,对于其他寄主植物的取食量均为0(图4)。而幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛食性相对较广,对野蔷薇、美国山核桃及日本珊瑚树嫩枝均有取食,取食量差异显著(F(4,14)=8.483,P=0.003 < 0.05),24 h内的取食偏好顺序为野蔷薇>美国山核桃>日本珊瑚树。在多寄主条件下,幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛不取食毛白杨和美国红木岑嫩枝(图4)。
2.3 交配试验
幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛和幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛可相互交配,交互交配和自交交配的次数差异不显著(图5)。相同寄主源云斑白条天牛成虫的平均交配次数分别为5.3次和4.3次,而不同寄主来源云斑白条天牛的平均交配次数分别为5.6次和4.0次(图5)。混合交配的6对云斑白条天牛有4对出现了交配现象,其中最多交配14次,最少交配1次。
2.4 COI基因序列变异分析
对测序所得序列进行对齐校对,并在NCBI中用BLAST进行检索,共获得24条有效的云斑白条天牛mtDNA COI序列,各序列全长为546 bp。其中含有515个保守位点,31个多态性位点,多态性位点占序列总长的5.68%,其中含有1个自裔位点,30个简约信息位点。所有序列碱基平均含量分别为A 30.52%、T 34.90%、C 19.42%、G 15.16%。所有序列总突变数为32,其中:发生转换的位点数为24,发生颠换的位点数为8,转换/颠换偏倚率为3.25。从所得24条云斑白条天牛样本序列中共得到5种单倍型,其中幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛有2种,即P1、P6(登录号分别为MH925772、MH925773),分别包含11个和1个个体,幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛有3种,即F1、F2、F3(登录号分别为MH925769、MH925770、MH925771),分别包含3、4、5个个体(图6)。
图2 幼虫取食不同寄主树种的云斑白条天牛形态特征比较Fig.2 External characteristics of B. lineolata whose larvae fed on two different host tree speciesa—c: 幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛B. lineolata whose larvae fed on F. pennsylvanica; d—f: 幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛B. lineolata whose larvae fed on P. tomentosa. a,d: 天牛雄虫Male adult; b,e: 雌成虫腹部末端Abdomen bottom of female adult; c,f: 雄成虫腹部末端Abdomen bottom of male adult.
图3 幼虫取食不同寄主树种的云斑白条天牛雄性生殖器结构特征比较Fig.3 Morphological characters of male genitlia within B. lineolata adults whose larvae fed on different host tree speciesa—d: 幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛 B. lineolata whose larvae fed on F. pennsylvanica; e—h: 幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛B. lineolata whose larvae fed on P. tomentosa. a,e: 阳基侧突(正面)Lateral lobe(front view); b,f: 第8腹板The 8th sternite; c,g: 中茎基(正面) Median lobe(front view); d,h: 中茎基(侧面)Median lobe(lateral view).
表2 幼虫取食不同寄主树种的云斑白条天牛外部形态特征比较Tab.2 Comparison of morphological characteristics of B. lineolata whose larva fed on different host tree species
表3 幼虫取食不同寄生树种的云斑白条天牛雄性外生殖器特征比较Tab.3 Comparison of the characteristics of male genitalia between B. lineolata whose larvae fed on different host tree species
图4 云斑白条天牛成虫取食选择Fig.4 Feeding preference of B. lineolata whose larvae fed on different host plantA. 幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛B.lineolata whose larvae fed on F. pennsylvanica; B. 幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛B.lineolata whose larvae fed on P. tomentosa; R. m: 野蔷薇R. multiflora; C. i: 美国山核桃C. illinoinensis; V. o: 日本珊瑚树V. odoratissimum var. awabuki; P. t: 毛白杨P. tomentosa; F. p: 美国红木岑F. pennsylvanica. 不同的小写字母表示差异显著(P < 0.05)。The bar marked with different lowercase letters is significantly different at the level of P < 0.05.
图5 不同寄主来源云斑白条天牛9日内平均交配次数Fig.5 Mating bouts of B. lineolata adults from two different hosts in nine daysF: 幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛B. lineolata adults whose larvae fed on F. pennsylvanica; P: 幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛B. lineolata adults whose larvae fed on P. tomentosa. ns:差异不显著(P > 0.05)No significance(P > 0.05).
图6 云斑白条天牛COI基因5种单倍型序列比对Fig.6 Alignment of 5 haplotypes of COI gene sequences of B. lineolata F1、F2、F3: 幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛B. lineolata whose larvae fed on F. pennsylvanica; P1、P6: 幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛B. lineolata whose larvae fed on P. tomentosa.下同The same below.
氨基酸序列比对结果显示,2类云斑白条天牛的mtDNA COI基因序列编码182个氨基酸,同源性高达99.91%,其中出现变异的为第125个氨基酸,幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛的基因片段于该位点均编码表达亮氨酸(leucine),而幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛的基因片段于该位点既表达亮氨酸(leucine),也表达甲硫氨酸(methionine)(图7)。
表4 2种不同寄主源云斑白条天牛COI基因序列间的AMOVA分析Tab.4 Analysis of molecular variance(AMOVA) among B. lineolata populations from different hosts
AMOVA分析结果显示,2个种群间的遗传分化指数Fst=0.813 85(P< 0.001),变异主要来源于种群间(81.39%),同一种群内不同个体间变异仅占18.61%(表4)。COI基因序列变异分析和AMOVA分析均表明幼虫取食美国红木岑的和幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛种群间发生了遗传变异,后者种群内变异小,而前者种群内变异相对较大,2个云斑白条天牛种群之间出现了遗传变异。
图7 最大似然法构建2种不同寄主来源的云斑白条天牛种群COI基因单倍型系统发育树Fig.7 Maximum likely-hood tree of COI for B. lineolata sequences from two different hosts
采用最大似然法构建系统发育树,结果显示不同寄主来源的云斑白条天牛明显分成了2支,其中幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛种群的2个单倍型(P1、P6)序列与其他学者提交的云斑白条天牛序列聚在一起(图7),而幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛种群的3个单倍型(F1、F2、F3)虽与幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛分属不同支(图7),但仍属于一个大支,说明种群内部的遗传变异较大,该结果与单倍型筛选及氨基酸序列比对结果一致。2条多斑白条天牛序列与2个云斑白条天牛种群的序列聚在一个大支上(图7),而形态鉴定结果表明2类天牛均为云斑白条天牛,这可能是先前云斑天牛的拉丁学名存在混用和误用造成(王文凯, 2000),此处2条多斑白条天牛应为云斑白条天牛。
3 讨论
在昆虫与植物长期的协同进化过程中,植食性昆虫和寄主之间形成了相互选择、相互作用、相互适应的关系,植食性昆虫也形成了特定的寄主谱(Schoonhovenetal., 2005; Foristeretal., 2012)。寄主植物的选择对于植食性昆虫的生长发育及种群繁衍至关重要(Schoonhovenetal., 2005; Bernaysetal., 2007),而早期幼虫的取食经历可能会影响后期成虫补充营养、寄主搜寻及产卵等行为(Proffitetal., 2015; Petitetal., 2017)。研究表明,幼虫在不同寄主植物间转移是造成蛱蝶科(Nymphalidae)昆虫物种多样化的重要因素(Nylinetal., 2008); 棉铃虫(Spodopteralittoralis)幼虫取食棉花(Gossypiumhirsutum, Malvaceae)、三叶草(Trifoliumalexandrinum, Fabaceae)或紫花苜蓿(Medicagosativa, Fabaceae)等不同寄主植物时,成虫交配和产卵行为均发生显著变化(Andersonetal., 2013)。另外,相对于用向日葵(Helianthusannuus, Asteraceae)喂养幼虫的向日葵天牛(Dectestexanus)成虫,用大豆(Glycinemax, Fabaceae)喂养幼虫的向日葵天牛雌成虫在田间显著偏好取食大豆来补充营养(Michaudetal., 2005)。本研究发现幼虫取食不同寄主的云斑白条天牛成虫对补充营养的植物选择存在显著差异(图4)。幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛成虫可取食野蔷薇、美国山核桃、日本珊瑚树等多种植物的枝条补充营养,但明显偏好取食野蔷薇,而幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛仅取食美国红木岑。幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛和幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛成虫取食偏好出现了明显的分化,这与张冬勇等(2016)取食试验结果相似。食性变化的原因可能是长期的不同寄主寄生生活使2个云斑白条天牛种群产生了适应性分化,形成了特定取食偏好习性,其内在机制需进一步研究。
气候变化、地质运动、地理阻隔、寄主变换及人类活动等因素是造成植食性昆虫种群分化,甚至物种形成的关键要素(Maixneretal., 2014; Sahooetal., 2017)。对于一些专食性或飞行能力不强的植食性昆虫而言,为了更好地适应寄主植物转换或生境变化等因素,种群变异或新物种的形成更容易发生(Hébertetal., 2016; Nakadaietal., 2016),而昆虫对于寄主植物、生境的适应或新物种形成往往也体现在形态特征的变化上(Bernays, 1991; Nosiletal., 2002)。本研究表明,云斑白条天牛幼虫取食的寄主植物不同,导致成虫在形态特征上出现变化,最为显著的特征是二者的腹部末端端部形态显著不同(表2、图2),但这种适应变化的生态功能尚不清楚,在其他天牛中是否有类似现象也需进一步研究。
对于植食性昆虫的遗传分析可为深入理解物种的分布格局、种群扩张及环境适应进化等提供关键信息,同时也有利于害虫治理策略的制定(Ekesietal., 2016; Zhangetal., 2019)。mtDNA COI基因具有分布普遍、结构相对保守等特性,自Hebert等(2003)提出该基因可用于物种识别和鉴定以来,COI基因已被广泛应用于不同分类阶元层次上的物种鉴定和分子系统学研究(Beneferetal., 2017; Wilsonetal., 2017)。本研究基于COI基因分析幼虫取食毛白杨的和幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛的种群多样性和遗传结构,结果表明2类云斑白条天牛种群之间出现了明显的遗传变异,且这种变异主要来源于种群间(表4、图6和图7)。对于植食性昆虫而言,寄主植物是影响昆虫种群的遗传变异的关键因素之一,昆虫通过化学感受器选择性识别寄主的某些次生物质,更好地适应寄主(丰富度、多样性和寄主转换等),进而产生行为分化、食性转变,进一步出现遗传分化(Zhangetal., 2018)。本研究表明,2类云斑白条天牛幼虫取食的寄主不同,成虫产卵前经历也不同,这可能是造成二者分化的因素之一。另外,地理距离、生境异质等亦是造成种群分化的重要因素(De Queiroz, 2007; Zhangetal., 2019)。本研究中幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛采集于浙江省杭州市富阳区新沙岛内,小岛四周被宽阔的富春江围绕,江面平均宽约500 m,与外界环境相对隔绝,岛内的云斑白条天牛生活环境相对单一(主要种植了毛白杨和其他农作物,少量垂柳(Salixbabylonica, Salicaceae)和桑(Morusalba, Moraceae),而云斑白条天牛成虫平均扩散距离仅为63 m(钱范俊等, 1994),很难与岛外的云斑白条天牛种群发生基因交流,岛内的幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛种群内部的遗传多样性较小(图7)。幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛种群采集自浙江省杭州市富阳区新登镇松溪村苗圃基地内,地理位置开阔,且周围种植大量的桑、美国山核桃、鸡爪槭(Acerpalmatum, Aceraceae)及女贞(Ligustrumlucidum, Oleaceae)等寄主植物,该样地内的云斑白条天牛种群易与其他云斑白条天牛种群发生基因交流,遗传多样性相对丰富(图7)。
同一物种植食性昆虫的寄主不同,可能会在行为、生理、生态及形态上产生差异,于种内形成不同的寄主种群,甚至表现出生殖隔离(Zhangetal., 2018)。这种不同寄主种群出现的现象属于物种形成早期阶段(Rundleetal., 2005),如苹果实蝇(Rhagoletispomonella)(Hoodetal., 2012)、山松大小蠹(dendroctonusponderosae)(Bracewelletal., 2011),草地贪夜蛾(Spodopterafrugiperda)(Unbehendetal., 2013),均存在这一现象。本研究表明,幼虫取食美国红木岑的云斑白条天牛和幼虫取食毛白杨的云斑白条天牛在行为、形态特征及种群遗传上都产生不同程度的变异,而交配试验结果显示2类天牛之间可交互进行交配,尚未出现生殖前隔离(图5)。但为进一步证实2类天牛是否生殖隔离,还有待对两者交配后的雌虫能否正常产卵、后代能否正常发育及繁殖进行观测确认。
4 结论
早期幼虫的取食经历(寄主异质)或生境隔离(生境异质)会导致同一物种昆虫出现遗传变异,进而影响后期成虫补充营养、寄主搜寻及产卵等行为。因此在应用诱饵树或具有引诱活性的植物源引诱剂进行云斑白条天牛行为调控时,必须先明确防治对象的寄主来源及取食习性,或依据形态外观或分子生物学手段鉴定防控对象所属的类群,在此基础上制定相应的防控策略,以实现害虫的精准防控。