日本食蚧蚜小蜂的交配行为及雌蜂生殖系统观察

沈顺章，牛黎明，符悦冠，陈俊谕，朱俊洪，张方平*

(1.中国热带农业科学环境与植物保护研究所，海口 571101；2. 海南大学热带农林学院, 海口 570228；3. 农业农村部热带作物有害生物综合治理重点实验室，海口 571101；4. 海南省热带作物病虫害生物防治工程技术研究中心，海口 571101)

交配是两性生殖的昆虫繁衍后代最重要、最基本的环节(Miyatake，1997)。交配行为的本质就是刺激雌虫产卵(Opp，1986)，而产卵行为是昆虫繁殖后代、维持种群数量的重要环节(杨小凡，2017)。交配对于雌、雄个体来说，既有益处又有害处。有益方面包括雄性个体可以增加其基因的传播机会，留下更多的后代，提高雄性的遗传适合度(张延华，2006)，雌性个体在交配过程中可以得到雄虫的精液或者精囊中的营养物质，而这些营养物质有利于雌虫的生长发育(李晓维，2014)，提高雌虫的生殖能力(Tregenza，1988)。如只交配1次的果蝇Drosophilamojavensis，其产卵高峰期只能维持4 d，而多次交配的果蝇产卵高峰期可以持续14 d (Thornhill，1983 )；黄粉甲虫Tenebriomolitor雌虫在1 d内交配4次和只交配1次相比较，其繁殖率可提高1.8倍(Worden，2001)。不利方面表现为：昆虫在交配过程中会耗费大量时间和能量(Thornhill，1983)；雌雄个体要保持一定的姿势不动，增加被捕食的风险；雄性在交配竞争过程中难免会对雌雄个体造成机械损伤(李晓维，2014)；在交配过程中雌性的生殖器会暴露在空气中增加寄生虫和疾病的传染率(Hurst，1995；Thrall，1997；Hockham，2004；Knell，2004)；此外，一些研究表明雄性的精液产物会引起雌性多种生活史的改变(Baer，2001；Blanckenhorn，2002)，从而缩短寿命。

日本食蚧蚜小蜂CoccophagusjaponicusCompere是蜡蚧科昆虫的重要寄生蜂(徐志宏，2004)。近年，本研究团队调查发现橡副珠蜡蚧ParasaissetianigraNietner是该蜂的寄主之一，为其优势寄生性天敌,并开展了相关的生物、生态学观察，研究摸清了日本食蚧蚜小蜂的寄生行为特性(李贤，2019)，明确了该蜂的寄主龄期是橡副珠蜡蚧3龄若虫及初期成虫(吴晓霜，2019)，阐明了24～27℃、光周期12 L ∶12 D、0～8日龄的雄蜂等条件是该蜂交配的适合条件。本文仅针对日本食蚧蚜小蜂的交配行为、雄蜂交配能力、雌蜂生殖系统等进行观察，以期明确其交配行为、雄蜂交配能力及雌蜂生殖系统构成，为该蜂的扩繁利用技术研发提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

日本食蚧蚜小蜂：采于海南省儋州市中国热带农业科学院环境与植物保护究所的实验基地，收集日本食蚧蚜小蜂褐蛹，待羽化后用橡胶上的橡副珠蜡蚧繁殖，形成数量较大的实验种群，然后将蜂转接到南瓜饲养的橡副珠蜡蚧上，形成以南瓜为植物寄主的种群以供试验所需。

橡副珠蜡蚧：采于云南省热带作物研究所试验场六队橡胶树上，在中国热带农业科学院环境与植物保护研究所内的养虫室(25℃～27℃、RH 70%～90%)里，用南瓜繁殖至成虫备用。

1.2 试验方法

1.2.1日本食蚧蚜小峰的交配行为

将日本食蚧蚜小蜂的褐蛹单头装入指形管(高7.5 cm，直径1.3 cm)内，待其羽化，然后按1♀ ∶1♂的比例(总共2头)置于指形管中。观察并记录寄生蜂交配行为，并对交配的各阶段进行拍照。每对观察10 min，若没有交配行为发生则更换雄蜂继续观察，若再过10 min还是没有发生交配则更换雌蜂。共观察53对，其中有效交配30对。

1.2.2雄蜂的交配能力

参考侯茜(2015)的试验方法，将当天羽化的1对雌、雄蜂置于指形管中进行配交配能力试验。每对观察30 min，若雌、雄蜂均无任何反应，则更换新的未交配过的雌蜂；次日重复进行前一天的试验步骤，直到雄蜂死亡(所使用的雌蜂均是当天羽化且未交配过的)。每头雄蜂每天给予30头雌蜂，雄蜂总数为10头。试验重复3次。

1.2.3雌成虫卵巢生殖系统

将日本食蚧蚜小蜂雌蜂置于70%酒精内2 min，在载玻片上滴1滴清水，将寄生蜂放置清水边缘。在体视镜(OLYMPUS-SZ61)下，左手用解剖针按住寄生蜂胸部与腹部交界处，右手用解剖针按住腹末的外生殖器将雌蜂腹部卵巢轻轻往侧边拖动，待腹板断裂时，同时用2根解剖针切断腹部与胸部的连接处，小心剥离外生殖器、腹板、消化系统等，留下内生殖系统，然后将带有完整生殖系统的载玻片置于超景深三维显微镜(KEYENG VHX-500)下观察、拍照。

2 结果与分析

2.1 日本食蚧蚜小峰的交配行为

观察发现日本食蚧蚜小蜂的雌蜂和雄蜂均能进行多次交配，其交配过程分为交配前、交配和交配后3个步骤：

交配前行为(图1 A)：当雄蜂遇到雌蜂后，若雌蜂有意愿与雄蜂进行交配，则雌蜂会保持不动，然后雄蜂逆时针或顺时针绕着雌蜂爬行；最后爬到雌蜂的腹部并准备进行外生殖器的对接，交配前行为平均花费时间为3.25±4.99 s。

交配行为(图1 B)：雌、雄蜂完成外生殖器对接后，雄峰以后足为支撑，前足抱住雌蜂的腹部，中足不停地敲打雌蜂的腹部；交配时雄峰的翅膀张开与自身垂直并保持不动，雄蜂的触角与头胸部成一条直线并保持静止。交配过程中雌蜂则始终保持静止。交配持续时间为20.61±11.78 s。

交配后行为(图1 C)：雄峰以后足为支撑，把前足放在雌蜂的翅膀上，中足悬空；此阶段雄蜂会有节奏摆动翅膀；每次摆动翅膀时，触角也会随之摆动1次。雌蜂在此时保持不动。然后，雄蜂自动离开或雌蜂用后足将雄蜂的前足从雌蜂的翅膀上踢开；雌蜂有时会在原地停留小段时间，有时雌蜂交配完会马上飞走，交配后行为持续时间为52.3±30.9 s。

图1 日本食蚧蚜小蜂的交配行为Fig.1 Mating behavior of Coccophagus japonicus注：A，交配前；B，交配行为；C，交配后行为。Note: A, pre-mating behavior ; B, mating behavior; C, post-mating behavior.

2.2 雄蜂交配能力

雄蜂的交配次数随雄蜂日龄的增加而减少，雄蜂死亡前3 d均无交配活动。1日龄雄蜂的平均交配次数最多，为6.3次/ d。雄蜂一生平均可交配36.9±16.8次，个别雄蜂多达105次(图2)。

图2 雄蜂不同日龄的平均交配次数Fig.2 Average mating times(Mean±SE)of male Coccophagus japonicus at different age

2.3 日本食蚧蚜小蜂雌蜂生殖系统

日本食蚧蚜小蜂雌蜂的生殖系统位于腹部(图3)。整个内生殖系统呈乳白半透明，卵巢丝端具有较长的透明悬带。生殖系统由1对卵巢、1对侧输卵管(基部膨大为输卵管萼)、1条中输卵管、1个受精囊、毒囊及毒腺和外生殖器等组成。外生殖器又包括产卵针、产卵瓣、产卵瓣鞘等。

图3 日本食蚧蚜小蜂雌蜂生殖系统(80×)Fig.3 The female reproductive system of Coccophagus japonicus (80×)注：A，卵巢；B，侧输卵管；C，中输卵管；D，受精囊；E，外生殖器；F，毒囊；G，毒腺。Note: A, ovaries; B, lateral oviducts; C, median oviducts; D, spermatheca; E, external genitalia; F, venom reservoir; G, venom gland.

对900头雌蜂进行解剖，观察发现日本食蚧蚜小蜂的卵巢管数量存在变异。95.78%的雌蜂卵巢由6条(3+3)卵巢管组成；2.78%的雌蜂卵巢是由5条(3+2)卵巢管组成；1.22%的雌蜂卵巢是由7条(3+4)卵巢管组成；0.22%的雌蜂卵巢是由4条卵巢管组成，这部份又分为2+2和1+3两种类型，2种类型所占的比例均为0.11%。还有极个别的雌蜂个体仅有1个卵巢，由3条卵巢管组成。

3 结论与讨论

3.1 交配行为和雄蜂的交配能力

在昆虫交配过程中雄性昆虫通常为主动方，例如茶细蛾雕绒茧蜂ApantelestheivoraeMinamikawa(侯茜, 2015)、班氏跳小蜂AehasiusbambawaleiHayat(高原，2014)、蝇蛹金小蜂PachycrepoideusvindemmiaeRondani(孙芳，2013)、褐带卷蛾茧蜂BraconadoxophyesiMinamikawa(罗旭初，2017)等寄生蜂的雄蜂在交配过程均起着主动作用。本研究中，日本食蚧蚜小蜂雄蜂在交配过程中也表现出主动寻找雌蜂、求偶、拥抱、交尾等行为，雄蜂的这种主动可能是接收到了雌虫发出的性信息素、听觉或视觉等方面信号导致(Fonseca，2013)。寄生蜂的交配次数因种类及性别不同而存在差异。据报道，锤角细蜂Trichopriadrosophilae雌虫一生只能交配1次，雄蜂一生可交配16.54次，最多达到19次(刘冰，2017)；日本恩蚜小蜂EncarsiajaponicaViggiani雄蜂一生最多交配6次(谢金莉，2015)；茶细蛾雕绒茧蜂单头雄蜂最高交配次数为6次、而雌蜂仅为4次(侯茜, 2015)。本研究中，日本食蚧蚜小蜂的雌雄蜂都存在多次交配的习性，但雌蜂的交配次数明显少于雄蜂；雄蜂交配能力随雄蜂日龄的增加而逐渐减弱，雄蜂一生能交配36.94次，最多能交配105次，其交配能力远远强于其他寄生蜂，这可能是该蜂对其种群偏雌性的一种适应性。

3.2 日本食蚧蚜小蜂雌蜂的生殖系统

解剖观察发现，日本食蚧蚜小蜂雌蜂的生殖系统位于腹部。整个内生殖系统呈乳白半透明，丝端具有较长的透明悬带。日本食蚧蚜小蜂的生殖系统与大多数蚜小蜂属寄生蜂相似，由1对卵巢、1对侧输卵管、中输卵管、受精囊(为亮黄色球型)、毒囊及毒腺和外生殖器等组成。日本食蚧蚜小蜂侧输卵管最基部膨大，称之为输卵管萼(Grosch，1977)。

不同种类昆虫间的卵巢管数量及构成差异很大，如蚜茧蜂属Aphidius仅有1对卵巢管,而优姬蜂属Euceros的卵巢管则多达200对以上，其中，以钩腹姬蜂Trigonalyid卵巢管数最多，可达700对(Iwata，1960a；1960b)。在卵巢管数量较少的昆虫种类中，个体间的差异也较小；而在卵巢管数目较多的昆虫种类，个体间的差异则较大，甚至同一个体间的左右卵巢的卵巢管数目也会不同(Iwat，1960a；1960b)。本研究中，日本食蚧蚜小蜂不同个体间的卵巢构成及卵巢管数量存在较大差异，绝大部分雌蜂卵巢由6条卵巢管(3+3)组成，但也有少量的为7条(3+4)、5条(3+2)、4条(2+2、1+3)条、3条(仅有1个卵巢)等多种形式。吕慧平(2002)对480头蝶蛹金小蜂的解剖后也发现，绝大多数(96.9%)的蝶蛹金小蜂的左右卵巢也均由3条卵巢管组成，另外，3.1%的雌蜂的左右卵巢则由数目不同的卵巢管构成。造成卵巢管数目变异的原因较多，如柔茧蜂Habrobraconjuglandis的4龄幼虫在低温处理后，卵巢管数目可以由正常的2对(每个卵巢2条)增加到5～11对不等(Grosch ，1977)。因此，日本食蚧蚜小蜂不同个体的卵巢管数量存在差异具体是由环境因素造成还是内在因素造成还是由两者共同作用下造成的，则有待下一步研究。