温度对芙新姬小蜂孤雌产雌品系成虫控制斑潜蝇的潜力的影响

王绮静, 杨月梅, 杜素洁, 梁永轩, 郭建洋, 王福莲, 刘万学,*

(1. 长江大学农学院, 农林病虫害预警与调控湖北省工程技术研究中心, 湖北荆州 434025;2. 中国农业科学院植物保护研究所, 植物病虫害生物学国家重点实验室, 北京 100193;3. 山西师范大学生命科学学院, 山西临汾 041004)

潜叶蝇(agromyzid leafminers)隶属双翅目(Diptera)潜蝇科(Agromyzidae)，是蔬菜、花卉等经济作物上的一类世界性重要小型害虫(康乐, 1996)。在我国，造成经济危害的潜蝇科害虫主要为彩潜蝇属Chromatomyia和斑潜蝇属Liriomyza(Kangetal., 2009; Liuetal., 2009; 王伟等, 2012; 相君成等, 2012; 刘万学等, 2013; Gaoetal., 2017)。这些潜叶蝇类害虫可通过幼虫潜食叶片和成虫取食叶片汁液等方式危害多种蔬菜和观赏植物，甚至造成严重的经济损失(Spencer,1973; Kangetal., 2009; Ferguson and Pineda, 2010; Liuetal., 2015)。为了更有效地防控蔬菜潜叶蝇，保证农产品安全，亟需探索出绿色高效的防治措施，而利用寄生蜂进行“绿色”防控是目前世界上潜叶蝇防控的首选策略(Murphy and La Salle, 1999; Liuetal., 2009; Liuetal., 2015; Ridlandetal., 2020)。

潜叶蝇上的寄生蜂种类繁多(Liuetal., 2009)，控害能力强的寄生蜂应为首选对象，如优势种芙新姬小蜂Neochrysocharisformosa(王伟等, 2012; Zhangetal., 2014; Liuetal., 2015)。芙新姬小蜂隶属膜翅目(Hymenoptera)姬小蜂科(Eulophidae)，雌蜂可以通过产卵寄生(parasitism)、取食(host-feeding)和叮蛰(host-stinging)3种控害行为致死寄主幼虫，具有良好的控害潜力(王伟等, 2012; Zhangetal., 2014; Liuetal., 2015)，尤其是美洲斑潜蝇Liriomyzasativae、三叶草斑潜蝇Liriomyzatrifolii等斑潜蝇属重要农业害虫的优势天敌(Saitoetal., 2008; Salehetal., 2010; 王伟等, 2012; Kathiaretal., 2018)。芙新姬小蜂已被发现具有两性生殖(arrhenotoky)和孤雌产雌型生殖(thelytoky)两种生殖模式(Tagamietal., 2006; 杨月梅等, 2017)，而孤雌产雌型寄生蜂因不需要通过交配来产生雌性后代，这个特性使寄生蜂饲养和应用的成本减半，具有重要的潜在生防价值(Stouthamer, 2003; Ma and Schwander, 2017; Yeetal., 2018)。

在寄生蜂的规模化繁殖和田间实践应用中，环境温度对寄生蜂的生长发育和控害效果具有重要的调控作用(Bernal and Gonzalez, 1993; van Baarenetal., 2005; Yietal., 2020; Augustinetal., 2021)。研究表明，极端温度会降低寄生蜂的寿命、繁殖力和扩散能力(Hanceetal., 2007)，而适当范围内的温度升高虽然会缩短寄生蜂的发育历期和成虫寿命(Auadetal., 2014; 杨月梅等, 2020; Yietal., 2020)，但有利于提高寄生蜂的繁殖力和控害能力(Denisetal., 2012)。对于具有重要应用价值的寄生蜂来说，了解其温度适应性对评价其控害潜力以及指导寄生蜂的田间应用有重要意义。目前已有研究初步报道了温度对芙新姬小蜂两性品系的生物学特性的影响(Moonetal., 2004; 钱景秦等, 2005)，然而该蜂孤雌产雌品系成虫在不同温度下的适应性和控害潜力尚未明确。因此，本研究以芙新姬小蜂孤雌产雌品系为研究对象，比较不同温度对雌蜂的寿命和3种寄主致死行为(取食致死、寄生致死和叮蛰致死)的影响，评价芙新姬小蜂孤雌产雌品系在不同温度处理下控害能力，旨在为加强潜叶蝇的生物防治、芙新姬小蜂的应用实践提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

美洲斑潜蝇于2013年7月采自中国农业科学院植物保护研究所廊坊试验站菜豆地(39°30′N, 116°36′E)，在室内温室中用菜豆Phaseolusvulgaris进行连代饲养。芙新姬小蜂孤雌产雌品系于2015年5月采自北京市中国农业科学院蔬菜花卉研究所的蔬菜种植基地(39°58′N, 116°20′E)，在人工气候箱(GPX/RPX-450，中国科林Colin公司)里用“菜豆叶片-美洲斑潜蝇(2龄末-3龄初幼虫)-寄生蜂系统”进行连代饲养。寄生蜂和寄主饲养条件为：温度26±1℃,相对湿度45%±5%,光周期14L∶10D，以实验室连续多代饲养的稳定种群供试。

1.2 寄主食物准备

将带有2龄末至3龄初美洲斑潜蝇幼虫(寄主密度约30～35头/叶)的菜豆叶片剪下放入培养皿(直径9.0 cm，高2.2 cm)中，皿底用1.2%琼脂保湿，然后用封口膜密封并在膜上均匀地扎6～7排小孔，每排扎10个孔左右，以保持空气流通。制作好的含寄主的叶片培养基作为寄生蜂的寄主食物来源。

1.3 寄生蜂转接

实验共设置4个温度，分别为22, 26, 30和34℃。选取8∶00-10∶00时羽化的健康活跃的芙新姬小蜂孤雌产雌品系单头雌蜂，移入寄主食物培养皿中，并分别编号。将相应的含有单雌寄生蜂的培养皿分别放入温度为22, 26, 30和34℃的4个人工气候箱中供寄生蜂发育，设置环境相对湿度45%±5%，光照周期14L∶10D。每个温度处理条件下设置至少25个重复。每日8∶00时前(在人工气候箱亮灯前)替换寄主食物培养皿，即将前一天培养皿中的寄生蜂移入新的寄主食物培养皿，直至寄生蜂死亡。移出寄生蜂的培养皿置于同样环境条件的人工气候箱中持续培养。

1.4 寄生蜂控害参数和寿命观测

首次接蜂的时间记为第1天，3 d(约72 h)后在解剖镜下镜检记录寄生蜂的取食致死寄主数、寄生致死寄主数、叮蛰致死寄主数和总致死寄主数等寄生蜂的控害效应参数。寄生蜂3种致死行为的判定参考已发表的方法(肖悦等, 2016; Yeetal., 2018)：寄主幼虫体内有寄生蜂幼虫或卵记为寄生致死；寄生蜂利用口器直接取食寄主幼虫体内血液和组织液至干瘪或部分干瘪记为取食致死；寄主幼虫虫体僵硬死亡，但虫体饱满，体表伴有寄生蜂产卵器穿刺留下的黑斑，且没有寄生蜂的卵或幼虫记为叮蛰致死。取食致死寄主数、寄生致死寄主数、叮蛰致死寄主数的总和记为总致死寄主数。实验期间，每日记录寄生蜂死亡数量及死亡时间。

1.5 数据分析

试验数据采用SPSS 26.0软件进行统计分析，对不同温度下寄生蜂的寿命、取食致死寄主数、寄生致死寄主数、叮蛰致死寄主数、总致死寄主数和日均致死寄主数等数据进行正态性检验和方差齐性检验，并根据检验结果(正态性检验结果：数据不符合正态分布；方差齐性检验结果：方差不齐)，以非参数检验-多个独立样本比较的秩和检验(K Independent Samples Kruskal-WallisHtest)比较4个温度下成虫寿命和控害参数的差异。寄生蜂控害效应参数之间的关系采用线性回归(linear regression)分析。

2 结果

2.1 不同温度下的雌成虫寿命及控害参数比较

2.1.1寿命：不同温度处理对芙新姬小蜂孤雌产雌品系的雌成虫寿命具有显著影响(H=41.273,df=3,P<0.001)，表现为随着温度升高，雌成虫寿命逐渐缩短(表1)。22, 26和30℃ 3个温度条件下，雌成虫的寿命无显著差异(P>0.05)，但均显著长于34℃下的寿命(P<0.05)。

2.1.2取食致死寄主的效果：不同温度处理对芙新姬小蜂孤雌产雌品系的取食致死寄主数具有显著影响(H=40.313,df=3,P<0.001)(表1)。26和30℃下的取食致死寄主数无显著差异(P>0.05)，分别显著高于22和34℃下的取食致死寄主数(P<0.05)；22和34℃下的取食致死寄主数无显著差异(P>0.05)。

表1 不同温度下芙新姬小蜂孤雌产雌品系雌成虫生活史参数Table 1 Life history parameters of the thelytokous female adults of Neochrysocharis formosa at different temperatures

不同温度处理对芙新姬小蜂孤雌产雌品系的日均取食致死寄主数具有显著影响(H=58.678,df=3,P<0.001)(表2)。26, 30和34℃下，日均取食致死寄主数无显著差异(P>0.05)，但均显著高于22℃下的日均取食致死寄主数(P<0.05)。

表2 不同温度下芙新姬小蜂孤雌产雌品系雌成虫的日均致死寄主数Table 2 Numbers of daily host-killing events of the thelytokous female adults of Neochrysocharis formosaat different temperatures

4个温度处理下，芙新姬小蜂孤雌产雌品系的单日取食致死寄主数随日龄的增加整体呈现先增加后降低的趋势。在22, 26, 30和34℃下，取食致死寄主数分别于第7天(13.5头)、第2天(20.7头)、第3天(20.9头)、第2天(20.8头)达到高峰，之后呈逐渐下降趋势(图1: A)。

图1 不同温度下芙新姬小蜂孤雌产雌品系雌成虫的取食致死寄主数(A)、寄生致死寄主数(B)、叮蛰致死寄主数(C)和总致死寄主数(D)的每日动态Fig. 1 Dynamics of daily numbers of host-feedingevents (A), parasitism events (B) and host-stingingevents (C), and total number of host-killing events (D) of the thelytokous female adults of Neochrysocharisformosa at different temperatures

2.1.3寄生致死寄主的效果：不同温度处理对芙新姬小蜂孤雌产雌品系的寄生致死寄主数具有显著影响(H=46.982,df=3,P<0.001)(表1)。26和30℃下寄生致死寄主数无显著差异(P>0.05)，但均显著高于22和34℃下的寄生致死寄主数(P<0.05)；22和34℃下的寄生致死寄主数无显著差异(P>0.05)。

不同温度处理对芙新姬小蜂孤雌产雌品系的日均寄生致死寄主数具有显著影响(H=47.261,df=3,P<0.001)(表2)。日均寄生致死寄主数在30℃下最高，显著高于22, 26和34℃下的日均寄生致死寄主数(P<0.05)；26和34℃下的日均寄生致死寄主数无显著差异(P>0.05)，并均显著高于22℃下的日均寄生致死寄主数(P<0.05)。

4个温度处理下的寄生致死寄主数每日动态(图1: B)显示，22℃下，单日寄生致死寄主数在0～4头之间波动；在26, 30和34℃下呈现先增加后降低的趋势，分别于第6天(4.9头)、第4天(7.4头)和第2天(4.5头)达到单日寄生致死寄主数的高峰，之后逐渐下降，直至为0。

2.1.4叮蛰致死寄主的效果：不同温度处理对芙新姬小蜂孤雌产雌品系的叮蛰致死寄主数具有显著影响(H=44.347,df=3,P<0.001)(表1)。30℃下的叮蛰致死寄主数显著高于22, 26和34℃下的叮蛰致死寄主数(P<0.05)；22, 26和34℃下的叮蛰致死寄主数无显著差异(P>0.05)。

不同温度处理对芙新姬小蜂孤雌产雌品系的日均叮蛰致死寄主数具有显著影响(H=67.617,df=3,P<0.001)(表2)。30和34℃下的日均叮蛰致死寄主数无显著差异(P>0.05)，并均显著高于22和26℃下的日均叮蛰致死寄主数(P<0.05)；22和26℃下的日均叮蛰致死寄主数无显著差异(P>0.05)。

4个温度处理下的叮蛰致死寄主数每日动态(图1: C)显示，随着寄生蜂日龄的增加，单日叮蛰致死寄主数均呈现稳定的、小幅度的波动。22℃下，叮蛰致死寄主数在0～2头之间波动；26℃下，在0～3头之间波动；30℃下，在0～5头之间波动；34℃下，在1～4头之间波动。

2.1.5对寄主的综合致死效果：不同温度处理对芙新姬小蜂孤雌产雌品系的总致死寄主数具有显著影响(H=43.995,df=3,P<0.001)(表1)。26和30℃下的总致死寄主数无显著差异(P>0.05)，均显著高于22和34℃下的总致死寄主数(P<0.05)；22和34℃下的总致死寄主数无显著差异(P>0.05)。

不同温度处理对芙新姬小蜂孤雌产雌品系的日均总致死寄主数具有显著影响(H=65.858,df=3,P<0.001)(表2)。30℃下的日均总致死寄主数显著高于22和26℃下的，但与34℃下的无显著差异(P>0.05)；34℃下的日均总致死寄主数显著高于22℃下的，但与26℃下的无显著差异(P>0.05)；26℃下的日均总致死寄主数显著高于22℃下的(P<0.05)。

4个温度处理下，芙新姬小蜂孤雌产雌品系的单日总致死寄主数随日龄的增加整体呈现先增加后降低的趋势(图1: D)。在22, 26, 30和34℃下，总致死寄主数分别于第7天(17.7头)、第3天(25.6头)、第3天(32.3头)和第2天(29.3头)达到高峰。

2.2 不同温度下取食与寿命、繁殖力、叮蛰致死寄主的相关性

4个不同温度(22, 26, 30和34℃)下，芙新姬小蜂孤雌产雌品系的取食致死寄主数与寿命、寄生致死寄主数和叮蛰致死寄主数均呈显著正相关(表3)，即随着取食寄主数的增加，寄生蜂的寿命、寄生致死寄主数和叮蛰致死寄主数也相应地增加，说明芙新姬小蜂孤雌产雌品系可以通过取食寄主以维持生命和增强自身的控害能力。

表3 不同温度下芙新姬小蜂孤雌产雌品系雌成虫取食致死寄主数与寿命、寄生致死寄主数、叮蛰致死寄主数的相关性Table 3 Relationships between the number of host-feeding events and the longevity, the number of parasitism events and the number of host-stinging events of the thelytokous female adults of Neochrysocharisformosa at different temperatures

3 讨论

环境温度是影响寄生蜂寿命、繁殖力、控害能力的重要生态因子(Kendrick and Benstead, 2013; Lemoineetal., 2013; Augustinetal., 2021)，对于具有重要应用价值的寄生蜂来说，了解其温度适应性对评价其控害潜力以及指导寄生蜂的田间应用有重要意义。本研究结果显示，芙新姬小蜂孤雌产雌品系的控害潜力受温度影响，其在30℃高温环境下具有较强的控害潜力。22, 26和30℃下芙新姬小蜂孤雌产雌品系的取食致死寄主数、寄生致死寄主数、叮蛰致死寄主数、总致死寄主数和日均致死寄主数随着温度增加而提高，控害潜力增强。该现象可从两个方面进行解释:一方面，随着温度升高，寄生蜂的新陈代谢速率加快(Gilloolyetal., 2001; Robertson and Money, 2012)，活动能力增强进而提高了其爬行能力和处理寄主的速率和频率(Abrametal., 2017; Augustinetal., 2021)；另一方面，一些针对温度对昆虫行为影响的研究提出，昆虫具有感知环境温度的能力(Abrametal., 2017)，可在不同温度条件下调整自身的取食行为和寄生行为(Amatetal., 2006)，如在较高温度下，由于预期寿命降低(Moirouxetal., 2015)，寄生蜂会加强自身的寄主接受行为以提高繁殖力和适应能力(Amatetal., 2006)。然而，随着环境温度的升高，芙新姬小蜂孤雌产雌品系成虫的寿命逐渐缩短，与大多数寄生蜂，如芙新姬小蜂两性品系(钱景秦等, 2005; 刘培培等, 2018)、Diglyphusintermedius(Patel and Schuster, 1991)、Campoletischlorideae(Pandey and Tripathi, 2008)、斯氏侧沟茧蜂Microplitissimilis(Yietal., 2020)等的温度适应性表现较为一致。因此，尽管芙新姬小蜂孤雌产雌品系在34℃下的日均总致死寄主数与26和30℃下无显著差异(表2)，但是其在34℃下寿命显著缩短了(表1)，从而导致整体控害效果显著降低。

在芙新姬小蜂孤雌产雌品系雌蜂的3种致死寄主行为中，取食致死寄主数明显多于叮蛰致死寄主数和寄生致死寄主数(表1和2)，说明寄生蜂的取食致死寄主行为是其重要的控害方式。自然界中，寄生蜂需要获取外源营养，特别是寄主营养，以补充成虫存活、繁殖所需的糖类物质和脂类物质，尤其是对一些卵育型(synovigeny)寄生蜂而言(Jervisetal., 2008; Ridlandetal., 2020)。芙新姬小蜂是强卵育型寄生蜂，卵子发生指数为0.12(Zhangetal., 2014)，羽化时只有少量的成熟卵(杨月梅等, 2020)，需要取食寄主食物(寄主幼虫)或非寄主食物(如花蜜、甘露、蜜露等)以满足生存和繁殖的能量需求(王伟等, 2012; Liuetal., 2015; Tenaetal., 2015)。本研究发现，在一定温度范围内，寄生蜂的取食致死寄主数随温度升高而增加(表1)，因为高温下生物机体能量的消耗速率加快(Gilloolyetal., 2001)，寄生蜂对营养物质补充的需求也随之增加，所以需要进一步增强取食行为以满足维持自身生存和发育的能量需求，这一现象在刘培培等(2018)对芙新姬小蜂两性品系的研究中也有发现。

温度对芙新姬小蜂孤雌产雌品系叮蛰行为和寄生行为的影响程度不同。随着温度升高，寄生蜂的寄生致死寄主数与叮蛰致死寄主数的比例逐渐降低，并且在34℃时寄生致死寄主数小于叮蛰致死寄主数，由此推测高温对叮蛰行为的贡献高于对寄生行为的贡献。Patel等(2003)提出，寄生蜂的叮蛰行为是为了通过降低植物叶片上害虫的存活率，避免叶片因被过度取食而出现干燥或脱落，有利于寄生蜂幼虫的存活。而Bernardo等(2006)认为，叮蛰行为另一个可能的原因是为了杀死更多的寄主幼虫来储备食物。在高温环境下，芙新姬小蜂孤雌产雌品系的叮蛰行为显著增加(表1)，可能是因为寄主幼虫在高温下的发育速率加快，很快不适合寄生，增加叮蛰行为有利于寄生蜂抢占食物资源用于未来的取食或繁殖活动。

芙新姬小蜂已报道分布于全球的30多个国家和地区，我国至少已在15个省/直辖市有发现(王伟等, 2012)。据报道，芙新姬小蜂的孤雌产雌品系和两性品系常在田间同域发生(Adachi-Hagimori and Miura, 2008; Adachi-Hagimorietal., 2011)；我们也发现芙新姬小蜂的两个品系在我国分布广泛，且在北京、新疆、云南、海南等多个省份共存(未发表数据)。目前关于芙新姬小蜂孤雌产雌品系与两性品系的控害潜力差异尚无系统研究；我们前期的研究结果发现，35℃高温不降低芙新姬小蜂两性品系的控害潜力(刘培培等, 2018)，而本研究中芙新姬小蜂孤雌产雌品系在34℃高温下的控害效果显著降低(表1)，提示了该寄生蜂两种品系的耐热性以及其在高温下的控害效果可能存在差异。而芙新姬小蜂孤雌产雌品系在30℃高温、两性品系在35℃高温下均对斑潜蝇类害虫具有较强的寄主致死能力(刘培培等, 2018)，可见两种品系具有耐高温以及高温环境下控害潜力强的特性，这也解释了其对入侵斑潜蝇中耐高温的美洲斑潜蝇和三叶草斑潜蝇具有很好防治效果的现象(Hondoetal., 2006; Saitoetal., 2008; Salehetal., 2010; 王伟等, 2012; Kathiaretal., 2018)。美洲斑潜蝇和三叶斑潜蝇嗜好温度较高的环境，主要分布于热带、亚热带等高温地区，例如我国的海南省、广东省、广西省等地，在我国北方的高温季节或温室保护地亦有分布，其适生范围广且具有扩散危害的特性(相君成等, 2012)，这可能是芙新姬小蜂在我国广泛分布的重要原因。

本研究初步比较了温度对芙新姬小蜂孤雌产雌品系控害潜力的影响，而该寄生蜂作为强卵育型寄生蜂和寄主取食型寄生蜂，可能会受到寄主、环境温度、湿度、光照、非寄主食物等生物因子和非生物因子的多重影响(Jervisetal., 2008; Gaudonetal., 2018; Ridlandetal., 2020)。因此，从生物防治应用的角度出发，后续的研究可比较补充不同营养、不同寄主密度、不同寄主龄期等条件下芙新姬小蜂孤雌产雌品系的生活史特性、生态与环境适应性、控害行为和控害潜力，有利于为该寄生蜂在潜叶蝇防治工作中的实际应用提供参考。