多寄主型寄生蜂蝇蛹俑小蜂对新寄主的选择与适应性

李 磊, 韩冬银, 张方平, 陈俊谕, 王建赟, 叶政培, 符悦冠

(中国热带农业科学院环境与植物保护研究所, 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)

蝇蛹俑小蜂Spalangiaendius，隶属膜翅目(Hymenoptera)金小蜂科(Pteromalidae)俑小蜂属Spalangia，是多种蝇类害虫的蛹期寄生蜂。该寄生蜂于1839年首次在家蝇Muscadomestica上报道(Morganetal., 1976)，已在北美、阿根廷、哥伦比亚等地成功商品化，主要用于畜牧养殖场中的家蝇、厩螯蝇Stomoxyscalcitrans的防治(Zapateretal., 2009; 赵海燕, 2013; Machtinger and Geden, 2015)。近年来，蝇蛹俑小蜂在多种农业生态系统中被发现，其可寄生瓜实蝇Zeugodacuscucurbitae、南瓜实蝇Z.tau、桔小实蝇Bactroceradorsalis、黑腹果蝇Drosophilamelanogaster以及果蝇Zaprionusindianus等数十种果蔬的蝇类害虫(Marchiori and Silva, 2003; 刘欢, 2015; 王雨等, 2017; Lietal., 2021; Zhangetal., 2021)，展现了其非凡的寄主拓展利用能力，其对新寄主资源的利用策略已成为一个研究热点。

前期有研究发现蝇蛹俑小蜂在家蝇、桔小实蝇以及瓜实蝇等寄主上持续多代饲养后，其对饲养寄主的选择率、寄生率更高，且在饲养寄主上发育历期更短、产生的后代更多(赵海燕, 2013; 刘欢, 2015; Zhengetal., 2021)，这从侧面说明通过在新寄主继代饲养是提高蝇蛹俑小蜂对新寄主适合度的重要方式。但蝇蛹俑小蜂寄主种类较多，其适应不同寄主间的代价是否有差异并不明确，这不利于其后期转寄主利用。刘欢(2015)研究发现以瓜实蝇为寄主多代饲养的蝇蛹俑小蜂对南瓜实蝇的寄生率显著高于对桔小实蝇的，且在南瓜实蝇上的发育历期显著短于在桔小实蝇上的，这说明蝇蛹俑小蜂对不同新寄主表现出差异化的适合度。在自然界中，瓜实蝇和南瓜实蝇均偏好为害幼嫩果实，且寄主范围相近，导致他们常常竞争取食同一种寄主食物，生态位存在重叠(Shenetal., 2014)；而桔小实蝇与瓜实蝇、南瓜实蝇寄主范围几乎不同，且其偏好为害成熟的果实(Dhillonetal., 2005; 黄素青和韩日畴, 2005)，生态位很难重叠。基于此，我们推测新寄主与饲养寄主间生态位关系可能导致了蝇蛹俑小蜂在适应新寄主时更有优势。为验证这一推测，本研究选择家蝇、瓜实蝇以及南瓜实蝇为蝇蛹俑小蜂的饲养寄主，其中前者(家蝇)和后二者(实蝇)生态位完全不重叠，比较研究分别以3种蝇蛹为饲养寄主饲养的蝇蛹俑小蜂对非饲养寄主的选择行为、选择与非选择试验条件下的寄生选择以及选择后的繁殖能力等参数，在此基础上探讨其对不同新寄主的选择和适应性差异，为后期蝇蛹俑小蜂新寄主的拓展以及高效利用提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

瓜实蝇、南瓜实蝇初始种群来源于海口市秀英区儒吴村农家苦瓜地，无菌家蝇初始种群来源合肥大元生物科技有限公司，供试的3种蝇均为室内以人工饲料饲养30代以上的稳定种群。其中瓜实蝇和南瓜实蝇成虫饲料为酵母粉和白砂糖混合物(质量比为1∶1)，幼虫饲料为苯甲酸钠、对羟基苯甲酸钠、啤酒酵母粉、蔗糖、南瓜、麦麸和水的混合物(质量比为1∶1∶25∶50∶100∶100∶125)(Lietal., 2021)；家蝇成虫饲料为临期奶粉和白砂糖的混合物(质量比为1∶1)，幼虫饲料为奶粉、麦麸和水的混合物(质量比为1∶10∶70)。蝇蛹俑小蜂的初始种群来源于3种蝇蛹的田间收集羽化而来，并在3种蝇蛹上分别饲养20代以上作为供试寄生蜂。蝇和寄生蜂饲养条件为温度26±1℃、相对湿度65%±5%、光周期14L∶10D。

1.2 蝇蛹俑小蜂对新寄主的选择行为测试

试验共分3组独立进行，分别测定以瓜实蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂成蜂对南瓜实蝇和家蝇蛹，以南瓜实蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂成蜂对瓜实蝇和家蝇蛹以及以家蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂成蜂对瓜实蝇和南瓜实蝇蛹的选择性。试验采用Y型嗅觉仪进行测定，Y管主臂长度20 cm，两侧臂长度15 cm，侧臂夹角75°，管内径1.4 cm。按设定的分组，收集两种3日龄的蝇蛹各200头分别放入两个味源瓶中作为味源，选择羽化48 h的雌蜂作为测试对象。将雌蜂用狼毫笔引入Y型嗅觉仪主臂，每次引入1头，当该蜂爬行或停留至任一侧臂二分之一处及以上20 s即视为做出反应，而当1头蜂超过10 min未做出选择即视为其无反应。每组共测试60头蝇蛹俑小蜂，每头蜂仅测试1次。每测试5头蜂需调换两侧臂的位置以消除几何位置对试虫的行为影响；每测定10头蜂，用95%酒精和蒸馏水清洗Y管，在烘箱120℃烘干后继续进行下一次测试。

1.3 选择试验条件下蝇蛹俑小蜂对新寄主的寄生能力测定

同1.2节设置，试验分3组独立进行，测定以任意一种蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂成蜂对其他两种寄主同时存在的寄生能力，每组重复15次。试验在直径为15 cm的培养皿中进行，在其中心线位置放置一块长条形的海绵(长×宽×高=14 cm×1 cm×0.5 cm)将培养皿一分为二，海绵提前浸入10%的蜂蜜水。按设定的分组，收集两种3日龄的蝇蛹各100头置于培养皿两侧，挑取10对健康活泼的2日龄蝇蛹俑小蜂放置在海绵条上，然后用120目纱网将培养皿封口放入培养箱，并设置与蝇和蜂饲养相同的条件。24 h后移除培养皿中的蝇蛹俑小蜂，分别收集培养皿两侧的蝇蛹继续在培养箱中培养，直至所有俑小蜂羽化，解剖既未出蝇又未出蜂的蝇蛹，分别记录新羽化的和寄生但未完成羽化的寄生蜂数量，计算寄生率。

1.4 非选择试验条件下蝇蛹俑小蜂对新寄主的寄生能力测定

同1.2节设置，试验分3组独立进行，测定以任意一种蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂成蜂对其他两种寄主的非选择性的寄生能力，每组重复15次。试验在一个透明的正方体亚克箱(10 cm×10 cm×10 cm)进行，每组每个箱子里面仅放入一种蝇蛹(均为3日龄)，每种蝇蛹均为200头，随后引入10对2日龄的供试蝇蛹俑小蜂至箱子内，并放入一个含有10%饱和蜂蜜水的棉球。将上述箱子用120目纱网封口放入培养箱，并设置与蝇和蜂饲养相同的条件。24 h后移除亚克力箱子中的俑小蜂，分别收集箱子中的蝇蛹继续在培养箱中培养，直至所有蝇蛹俑小蜂羽化，解剖既未出蝇又未出蜂的蝇蛹，分别记录新羽化的和寄生但未完成羽化的寄生蜂数量，计算寄生率。

1.5 蝇蛹俑小蜂转入新寄主连续饲养后的子代繁殖力测定

同1.2节设置，试验分3组独立进行，以任意一种蝇蛹(X)为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂转入其他寄主(Y)上连续饲养10代，测定每代产生的后子数，以直接以Y寄主为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂持续在Y上连续饲养10代为对照，每组每代中的处理和对照均重复10次。试验在一个透明的正方体亚克箱内(10 cm×10 cm×10 cm)进行，每组每个箱子里面仅放入一种蝇蛹(均为3日龄)，每种蝇蛹均为200头，随后引入10对2日龄的供试蝇蛹俑小蜂成蜂入箱子内，并放入一个含有10%饱和蜂蜜水的棉球。将这些箱子用120目纱网封口放入培养箱，并设置与蝇和蜂饲养相同的条件。每隔24 h，移除每组亚克力箱中的蝇蛹，对应补充200头未被寄生的3日龄蝇蛹，直至箱中所有雌蜂死亡。将每组每代移除的蝇蛹单独培养，直至所有蝇蛹俑小蜂羽化，统计其数量。

1.6 数据分析

寄生蜂寄生率为寄生蜂寄生寄主后的出蜂量加上寄生蜂完成寄生但未出蜂的数量占总寄主数量的百分比(Tangetal., 2015)。蝇蛹俑小蜂对新寄主的选择行为选用卡方检验(χ2test)评估数据间差异，选择与非选择试验中蝇蛹俑小蜂对新寄主的寄生能力分别采用配对t检验和独立样本t检验评估数据间差异，寄主转换对蝇蛹俑小蜂子代繁殖力的影响采用多元方差分析(MANOVA)结合独立样本t检验进行评估，所有数据均采用SPSS 20.0进行统计，P<0.05被认定为数据间有显著性差异。 文中所有图均采用Origin9.0进行绘制。

2 结果

2.1 蝇蛹俑小蜂对新寄主的选择行为

由图1可知，在无饲养寄主条件下，以瓜实蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂成蜂更偏好选择南瓜实蝇蛹(df=1, χ2=8.0667,P=0.0045)，以南瓜实蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂成蜂转寄主后更偏好选择瓜实蝇蛹(df=1, χ2=4.2667,P=0.0389)，而以家蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂成蜂转寄主后对瓜实蝇蛹和南瓜实蝇蛹的选择并无显著性差异(df=1, χ2=0.2667,P=0.6056)。

2.2 选择性试验条件下蝇蛹俑小蜂对新寄主的寄生能力

研究发现，在南瓜实蝇蛹和家蝇蛹共存的条件下，以瓜实蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂成蜂在南瓜实蝇蛹上的寄生率更高 (df=14,t=15.04,P<0.0001)(图2)，产生的子代更多(df=14,t=27.42,P<0.0001)(图3)。 在瓜实蝇蛹和家蝇蛹共存的条件下，以南瓜实蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂成蜂在瓜实蝇蛹上的寄生率更高(df=14,t=13.76,P<0.0001)(图2)，产生的后代更多(df=14,t=15.78,P<0.0001)(图3)。 然而，在南瓜实蝇蛹和瓜蝇蛹共存的条件下，以家蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂成蜂在瓜实蝇蛹和南瓜实蝇蛹上的寄生率(df=14,t=0.6,P=0.5559)和产生的后代数(df=14,t=0.93,P=0.3680)无显著性差异(图2和3)。

2.3 非选择试验条件下蝇蛹俑小蜂对新寄主的寄生能力

由图4和图5可知，以瓜实蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂成蜂对南瓜实蝇蛹的寄生率显著高于对家蝇蛹的(df=28,t=20.56,P<0.0001)，并且在南瓜实蝇蛹上产生更多的子代(df=28,t=9.13,P<0.0001)；而以南瓜实蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂成蜂对瓜实蝇蛹的寄生率显著高于对家蝇蛹的(df=28,t=16.04,P<0.0001)，且在瓜实蝇蛹上产生更多的后代(df=28,t=8.60,P<0.0001)。但当以家蝇蛹为饲养寄主转入南瓜实蝇蛹和瓜实蝇蛹上时，其在两种新寄主上的寄生率(df=28,t=-0.73,P=0.4712)和产生的后代数量 (df=28,t=-0.61,P=0.5440)无显著性差异。

2.4 蝇蛹俑小蜂转入新寄主继代饲养后的子代繁殖力

由图6可知，在6组不同的模式中，转入寄主的类型以及转入的代数显著影响蝇蛹俑小蜂单雌产后代数量(P<0.05)。研究发现以任意一种蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂继代在该寄主上饲养10代(对照)，其每代的单雌产后代数并无显著差异(P>0.05)。研究也发现以瓜实蝇和南瓜实蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂相互转入对方饲养寄主上，从第4代开始其子代单雌产后代数与对应的对照相比并无显著性差异(P>0.05)(图6: A, C)，而以瓜实蝇和南瓜实蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂转入家蝇蛹，或以家蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂转入瓜实蝇和南瓜实蝇蛹上时，其从第7代开始单雌产后代数才表现出与对照无显著性差异(P>0.05)(图6: B, D, E, F)。这说明以瓜实蝇和南瓜实蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂转寄主后分别更容易适应南瓜实蝇和瓜实蝇蛹。

3 讨论

本研究发现在无饲养寄主的条件下，瓜实蝇蛹和南瓜实蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂分别更偏好选择和寄生南瓜实蝇蛹和瓜实蝇蛹(图1, 2和4)，且分别在南瓜实蝇蛹和瓜实蝇蛹上产生更多的子代(图3和5)。此外，以瓜实蝇和南瓜实蝇蛹为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂转寄主后分别更容易适应南瓜实蝇和瓜实蝇蛹(图6)，以上结果证实蝇蛹俑小蜂偏好选择和更容易适应与其饲养寄主生态位重叠的新寄主。众多研究表明多寄主型寄生蜂对新寄主的栖境、健康或受损的寄主植物、茧、蛹壳或排泄物等的提前经历或学习会提高其对新寄主的适合度 (Duttonetal., 2000; Ghimire and Phillips, 2008; Charlesetal., 2013; Lentz-Ronning and Kester, 2013; Weietal., 2013; Saadatetal., 2014; Bodinoetal., 2016)。赵海燕(2013)发现蝇蛹俑小蜂对实蝇取食过的寄主食物具有强烈的趋向行为，进一步分析发现虫伤食物诱导的挥发物起着至关重要的作用。实蝇在从寄主食物中钻出化蛹时，体表常常会沾染食物残存物(如食物残渣、残汁等)，因此其体表的残存物(或残存物挥发物)可能是影响蝇蛹俑小蜂定位寄主的关键要素之一。瓜实蝇和南瓜实蝇化蛹习性极为接近，且试验中提供的寄主食物相同，这相当于以这两种蝇为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂在转入对方寄主前已对对方的化蛹环境以及化蛹时携带的寄主食物残存物有过经历，这种经历可能导致以这两种蝇为饲养寄主的蝇蛹俑小蜂对对方寄主的选择、适应性较家蝇更加有优势，但具体的原因需进一步探索。“Mother knows best” 假说或“preference-performance”假说被广泛应用于多寄主型寄生蜂研究中，其认为雌性的产卵偏好应当与寄主对子代发育的适合度成正比(Henryetal., 2005; Chesnaisetal., 2015)。然而，一些研究证实雌性寄生蜂所寻求的产卵对象并不一定都适合后代的发育，可能受到寄主发育情况和所研究系统的复杂性等多种因素的影响(Henryetal., 2005; Chesnaisetal., 2015)。本研究发现蝇蛹俑小蜂转寄主后偏好选择和寄生与其饲养寄主生态位相近的新寄主，且转入后在此新寄主上产生更多的后代，从这一角度来说其符合“mother knows best” 假说或“preference-performance”假说的观点。但我们研究发现当蝇蛹俑小蜂以家蝇蛹为饲养寄主转入瓜实蝇蛹和南瓜实蝇蛹时，其对两种新寄主的选择数和寄生率并无显著性差异，且在两种新寄主上产生的后代数差异也不明显，但这些结果并不能表明与两种假说的观点不一致，这可能是由于两种寄主生态位重叠影响了蝇蛹俑小蜂对寄主的分辨和定位，或两种蝇蛹提供的营养相当，具体原因有待进一步证实。基于本研究，蝇蛹俑小蜂转寄主利用时可优先选择与其饲养寄主具有重叠的生态位的寄主。