李 磊, 韓冬銀, 張方平, 陳俊諭, 王建赟, 葉政培, 符悅冠

(中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所, 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱帶作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, ?？?571101)

蠅蛹俑小蜂Spalangiaendius，隸屬膜翅目(Hymenoptera)金小蜂科(Pteromalidae)俑小蜂屬Spalangia，是多種蠅類害蟲的蛹期寄生蜂。該寄生蜂于1839年首次在家蠅Muscadomestica上報(bào)道(Morganetal., 1976)，已在北美、阿根廷、哥倫比亞等地成功商品化，主要用于畜牧養(yǎng)殖場(chǎng)中的家蠅、廄螯蠅Stomoxyscalcitrans的防治(Zapateretal., 2009; 趙海燕, 2013; Machtinger and Geden, 2015)。近年來，蠅蛹俑小蜂在多種農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中被發(fā)現(xiàn)，其可寄生瓜實(shí)蠅Zeugodacuscucurbitae、南瓜實(shí)蠅Z.tau、桔小實(shí)蠅Bactroceradorsalis、黑腹果蠅Drosophilamelanogaster以及果蠅Zaprionusindianus等數(shù)十種果蔬的蠅類害蟲(Marchiori and Silva, 2003; 劉歡, 2015; 王雨等, 2017; Lietal., 2021; Zhangetal., 2021)，展現(xiàn)了其非凡的寄主拓展利用能力，其對(duì)新寄主資源的利用策略已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。

前期有研究發(fā)現(xiàn)蠅蛹俑小蜂在家蠅、桔小實(shí)蠅以及瓜實(shí)蠅等寄主上持續(xù)多代飼養(yǎng)后，其對(duì)飼養(yǎng)寄主的選擇率、寄生率更高，且在飼養(yǎng)寄主上發(fā)育歷期更短、產(chǎn)生的后代更多(趙海燕, 2013; 劉歡, 2015; Zhengetal., 2021)，這從側(cè)面說明通過在新寄主繼代飼養(yǎng)是提高蠅蛹俑小蜂對(duì)新寄主適合度的重要方式。但蠅蛹俑小蜂寄主種類較多，其適應(yīng)不同寄主間的代價(jià)是否有差異并不明確，這不利于其后期轉(zhuǎn)寄主利用。劉歡(2015)研究發(fā)現(xiàn)以瓜實(shí)蠅為寄主多代飼養(yǎng)的蠅蛹俑小蜂對(duì)南瓜實(shí)蠅的寄生率顯著高于對(duì)桔小實(shí)蠅的，且在南瓜實(shí)蠅上的發(fā)育歷期顯著短于在桔小實(shí)蠅上的，這說明蠅蛹俑小蜂對(duì)不同新寄主表現(xiàn)出差異化的適合度。在自然界中，瓜實(shí)蠅和南瓜實(shí)蠅均偏好為害幼嫩果實(shí)，且寄主范圍相近，導(dǎo)致他們常常競(jìng)爭(zhēng)取食同一種寄主食物，生態(tài)位存在重疊(Shenetal., 2014)；而桔小實(shí)蠅與瓜實(shí)蠅、南瓜實(shí)蠅寄主范圍幾乎不同，且其偏好為害成熟的果實(shí)(Dhillonetal., 2005; 黃素青和韓日疇, 2005)，生態(tài)位很難重疊?；诖耍覀兺茰y(cè)新寄主與飼養(yǎng)寄主間生態(tài)位關(guān)系可能導(dǎo)致了蠅蛹俑小蜂在適應(yīng)新寄主時(shí)更有優(yōu)勢(shì)。為驗(yàn)證這一推測(cè)，本研究選擇家蠅、瓜實(shí)蠅以及南瓜實(shí)蠅為蠅蛹俑小蜂的飼養(yǎng)寄主，其中前者(家蠅)和后二者(實(shí)蠅)生態(tài)位完全不重疊，比較研究分別以3種蠅蛹為飼養(yǎng)寄主飼養(yǎng)的蠅蛹俑小蜂對(duì)非飼養(yǎng)寄主的選擇行為、選擇與非選擇試驗(yàn)條件下的寄生選擇以及選擇后的繁殖能力等參數(shù)，在此基礎(chǔ)上探討其對(duì)不同新寄主的選擇和適應(yīng)性差異，為后期蠅蛹俑小蜂新寄主的拓展以及高效利用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx

瓜實(shí)蠅、南瓜實(shí)蠅初始種群來源于海口市秀英區(qū)儒吳村農(nóng)家苦瓜地，無菌家蠅初始種群來源合肥大元生物科技有限公司，供試的3種蠅均為室內(nèi)以人工飼料飼養(yǎng)30代以上的穩(wěn)定種群。其中瓜實(shí)蠅和南瓜實(shí)蠅成蟲飼料為酵母粉和白砂糖混合物(質(zhì)量比為1∶1)，幼蟲飼料為苯甲酸鈉、對(duì)羥基苯甲酸鈉、啤酒酵母粉、蔗糖、南瓜、麥麩和水的混合物(質(zhì)量比為1∶1∶25∶50∶100∶100∶125)(Lietal., 2021)；家蠅成蟲飼料為臨期奶粉和白砂糖的混合物(質(zhì)量比為1∶1)，幼蟲飼料為奶粉、麥麩和水的混合物(質(zhì)量比為1∶10∶70)。蠅蛹俑小蜂的初始種群來源于3種蠅蛹的田間收集羽化而來，并在3種蠅蛹上分別飼養(yǎng)20代以上作為供試寄生蜂。蠅和寄生蜂飼養(yǎng)條件為溫度26±1℃、相對(duì)濕度65%±5%、光周期14L∶10D。

1.2 蠅蛹俑小蜂對(duì)新寄主的選擇行為測(cè)試

試驗(yàn)共分3組獨(dú)立進(jìn)行，分別測(cè)定以瓜實(shí)蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂成蜂對(duì)南瓜實(shí)蠅和家蠅蛹，以南瓜實(shí)蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂成蜂對(duì)瓜實(shí)蠅和家蠅蛹以及以家蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂成蜂對(duì)瓜實(shí)蠅和南瓜實(shí)蠅蛹的選擇性。試驗(yàn)采用Y型嗅覺儀進(jìn)行測(cè)定，Y管主臂長(zhǎng)度20 cm，兩側(cè)臂長(zhǎng)度15 cm，側(cè)臂夾角75°，管內(nèi)徑1.4 cm。按設(shè)定的分組，收集兩種3日齡的蠅蛹各200頭分別放入兩個(gè)味源瓶中作為味源，選擇羽化48 h的雌蜂作為測(cè)試對(duì)象。將雌蜂用狼毫筆引入Y型嗅覺儀主臂，每次引入1頭，當(dāng)該蜂爬行或停留至任一側(cè)臂二分之一處及以上20 s即視為做出反應(yīng)，而當(dāng)1頭蜂超過10 min未做出選擇即視為其無反應(yīng)。每組共測(cè)試60頭蠅蛹俑小蜂，每頭蜂僅測(cè)試1次。每測(cè)試5頭蜂需調(diào)換兩側(cè)臂的位置以消除幾何位置對(duì)試蟲的行為影響；每測(cè)定10頭蜂，用95%酒精和蒸餾水清洗Y管，在烘箱120℃烘干后繼續(xù)進(jìn)行下一次測(cè)試。

1.3 選擇試驗(yàn)條件下蠅蛹俑小蜂對(duì)新寄主的寄生能力測(cè)定

同1.2節(jié)設(shè)置，試驗(yàn)分3組獨(dú)立進(jìn)行，測(cè)定以任意一種蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂成蜂對(duì)其他兩種寄主同時(shí)存在的寄生能力，每組重復(fù)15次。試驗(yàn)在直徑為15 cm的培養(yǎng)皿中進(jìn)行，在其中心線位置放置一塊長(zhǎng)條形的海綿(長(zhǎng)×寬×高=14 cm×1 cm×0.5 cm)將培養(yǎng)皿一分為二，海綿提前浸入10%的蜂蜜水。按設(shè)定的分組，收集兩種3日齡的蠅蛹各100頭置于培養(yǎng)皿兩側(cè)，挑取10對(duì)健康活潑的2日齡蠅蛹俑小蜂放置在海綿條上，然后用120目紗網(wǎng)將培養(yǎng)皿封口放入培養(yǎng)箱，并設(shè)置與蠅和蜂飼養(yǎng)相同的條件。24 h后移除培養(yǎng)皿中的蠅蛹俑小蜂，分別收集培養(yǎng)皿兩側(cè)的蠅蛹繼續(xù)在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，直至所有俑小蜂羽化，解剖既未出蠅又未出蜂的蠅蛹，分別記錄新羽化的和寄生但未完成羽化的寄生蜂數(shù)量，計(jì)算寄生率。

1.4 非選擇試驗(yàn)條件下蠅蛹俑小蜂對(duì)新寄主的寄生能力測(cè)定

同1.2節(jié)設(shè)置，試驗(yàn)分3組獨(dú)立進(jìn)行，測(cè)定以任意一種蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂成蜂對(duì)其他兩種寄主的非選擇性的寄生能力，每組重復(fù)15次。試驗(yàn)在一個(gè)透明的正方體亞克箱(10 cm×10 cm×10 cm)進(jìn)行，每組每個(gè)箱子里面僅放入一種蠅蛹(均為3日齡)，每種蠅蛹均為200頭，隨后引入10對(duì)2日齡的供試蠅蛹俑小蜂至箱子內(nèi)，并放入一個(gè)含有10%飽和蜂蜜水的棉球。將上述箱子用120目紗網(wǎng)封口放入培養(yǎng)箱，并設(shè)置與蠅和蜂飼養(yǎng)相同的條件。24 h后移除亞克力箱子中的俑小蜂，分別收集箱子中的蠅蛹繼續(xù)在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，直至所有蠅蛹俑小蜂羽化，解剖既未出蠅又未出蜂的蠅蛹，分別記錄新羽化的和寄生但未完成羽化的寄生蜂數(shù)量，計(jì)算寄生率。

1.5 蠅蛹俑小蜂轉(zhuǎn)入新寄主連續(xù)飼養(yǎng)后的子代繁殖力測(cè)定

同1.2節(jié)設(shè)置，試驗(yàn)分3組獨(dú)立進(jìn)行，以任意一種蠅蛹(X)為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂轉(zhuǎn)入其他寄主(Y)上連續(xù)飼養(yǎng)10代，測(cè)定每代產(chǎn)生的后子數(shù)，以直接以Y寄主為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂持續(xù)在Y上連續(xù)飼養(yǎng)10代為對(duì)照，每組每代中的處理和對(duì)照均重復(fù)10次。試驗(yàn)在一個(gè)透明的正方體亞克箱內(nèi)(10 cm×10 cm×10 cm)進(jìn)行，每組每個(gè)箱子里面僅放入一種蠅蛹(均為3日齡)，每種蠅蛹均為200頭，隨后引入10對(duì)2日齡的供試蠅蛹俑小蜂成蜂入箱子內(nèi)，并放入一個(gè)含有10%飽和蜂蜜水的棉球。將這些箱子用120目紗網(wǎng)封口放入培養(yǎng)箱，并設(shè)置與蠅和蜂飼養(yǎng)相同的條件。每隔24 h，移除每組亞克力箱中的蠅蛹，對(duì)應(yīng)補(bǔ)充200頭未被寄生的3日齡蠅蛹，直至箱中所有雌蜂死亡。將每組每代移除的蠅蛹單獨(dú)培養(yǎng)，直至所有蠅蛹俑小蜂羽化，統(tǒng)計(jì)其數(shù)量。

1.6 數(shù)據(jù)分析

寄生蜂寄生率為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數(shù)量占總寄主數(shù)量的百分比(Tangetal., 2015)。蠅蛹俑小蜂對(duì)新寄主的選擇行為選用卡方檢驗(yàn)(χ2test)評(píng)估數(shù)據(jù)間差異，選擇與非選擇試驗(yàn)中蠅蛹俑小蜂對(duì)新寄主的寄生能力分別采用配對(duì)t檢驗(yàn)和獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)評(píng)估數(shù)據(jù)間差異，寄主轉(zhuǎn)換對(duì)蠅蛹俑小蜂子代繁殖力的影響采用多元方差分析(MANOVA)結(jié)合獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估，所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，P<0.05被認(rèn)定為數(shù)據(jù)間有顯著性差異。 文中所有圖均采用Origin9.0進(jìn)行繪制。

2 結(jié)果

2.1 蠅蛹俑小蜂對(duì)新寄主的選擇行為

由圖1可知，在無飼養(yǎng)寄主條件下，以瓜實(shí)蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂成蜂更偏好選擇南瓜實(shí)蠅蛹(df=1, χ2=8.0667,P=0.0045)，以南瓜實(shí)蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂成蜂轉(zhuǎn)寄主后更偏好選擇瓜實(shí)蠅蛹(df=1, χ2=4.2667,P=0.0389)，而以家蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂成蜂轉(zhuǎn)寄主后對(duì)瓜實(shí)蠅蛹和南瓜實(shí)蠅蛹的選擇并無顯著性差異(df=1, χ2=0.2667,P=0.6056)。

2.2 選擇性試驗(yàn)條件下蠅蛹俑小蜂對(duì)新寄主的寄生能力

研究發(fā)現(xiàn)，在南瓜實(shí)蠅蛹和家蠅蛹共存的條件下，以瓜實(shí)蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂成蜂在南瓜實(shí)蠅蛹上的寄生率更高 (df=14,t=15.04,P<0.0001)(圖2)，產(chǎn)生的子代更多(df=14,t=27.42,P<0.0001)(圖3)。 在瓜實(shí)蠅蛹和家蠅蛹共存的條件下，以南瓜實(shí)蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂成蜂在瓜實(shí)蠅蛹上的寄生率更高(df=14,t=13.76,P<0.0001)(圖2)，產(chǎn)生的后代更多(df=14,t=15.78,P<0.0001)(圖3)。 然而，在南瓜實(shí)蠅蛹和瓜蠅蛹共存的條件下，以家蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂成蜂在瓜實(shí)蠅蛹和南瓜實(shí)蠅蛹上的寄生率(df=14,t=0.6,P=0.5559)和產(chǎn)生的后代數(shù)(df=14,t=0.93,P=0.3680)無顯著性差異(圖2和3)。

2.3 非選擇試驗(yàn)條件下蠅蛹俑小蜂對(duì)新寄主的寄生能力

由圖4和圖5可知，以瓜實(shí)蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂成蜂對(duì)南瓜實(shí)蠅蛹的寄生率顯著高于對(duì)家蠅蛹的(df=28,t=20.56,P<0.0001)，并且在南瓜實(shí)蠅蛹上產(chǎn)生更多的子代(df=28,t=9.13,P<0.0001)；而以南瓜實(shí)蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂成蜂對(duì)瓜實(shí)蠅蛹的寄生率顯著高于對(duì)家蠅蛹的(df=28,t=16.04,P<0.0001)，且在瓜實(shí)蠅蛹上產(chǎn)生更多的后代(df=28,t=8.60,P<0.0001)。但當(dāng)以家蠅蛹為飼養(yǎng)寄主轉(zhuǎn)入南瓜實(shí)蠅蛹和瓜實(shí)蠅蛹上時(shí)，其在兩種新寄主上的寄生率(df=28,t=-0.73,P=0.4712)和產(chǎn)生的后代數(shù)量 (df=28,t=-0.61,P=0.5440)無顯著性差異。

2.4 蠅蛹俑小蜂轉(zhuǎn)入新寄主繼代飼養(yǎng)后的子代繁殖力

由圖6可知，在6組不同的模式中，轉(zhuǎn)入寄主的類型以及轉(zhuǎn)入的代數(shù)顯著影響蠅蛹俑小蜂單雌產(chǎn)后代數(shù)量(P<0.05)。研究發(fā)現(xiàn)以任意一種蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂繼代在該寄主上飼養(yǎng)10代(對(duì)照)，其每代的單雌產(chǎn)后代數(shù)并無顯著差異(P>0.05)。研究也發(fā)現(xiàn)以瓜實(shí)蠅和南瓜實(shí)蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂相互轉(zhuǎn)入對(duì)方飼養(yǎng)寄主上，從第4代開始其子代單雌產(chǎn)后代數(shù)與對(duì)應(yīng)的對(duì)照相比并無顯著性差異(P>0.05)(圖6: A, C)，而以瓜實(shí)蠅和南瓜實(shí)蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂轉(zhuǎn)入家蠅蛹，或以家蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂轉(zhuǎn)入瓜實(shí)蠅和南瓜實(shí)蠅蛹上時(shí)，其從第7代開始單雌產(chǎn)后代數(shù)才表現(xiàn)出與對(duì)照無顯著性差異(P>0.05)(圖6: B, D, E, F)。這說明以瓜實(shí)蠅和南瓜實(shí)蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂轉(zhuǎn)寄主后分別更容易適應(yīng)南瓜實(shí)蠅和瓜實(shí)蠅蛹。

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)在無飼養(yǎng)寄主的條件下，瓜實(shí)蠅蛹和南瓜實(shí)蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂分別更偏好選擇和寄生南瓜實(shí)蠅蛹和瓜實(shí)蠅蛹(圖1, 2和4)，且分別在南瓜實(shí)蠅蛹和瓜實(shí)蠅蛹上產(chǎn)生更多的子代(圖3和5)。此外，以瓜實(shí)蠅和南瓜實(shí)蠅蛹為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂轉(zhuǎn)寄主后分別更容易適應(yīng)南瓜實(shí)蠅和瓜實(shí)蠅蛹(圖6)，以上結(jié)果證實(shí)蠅蛹俑小蜂偏好選擇和更容易適應(yīng)與其飼養(yǎng)寄主生態(tài)位重疊的新寄主。眾多研究表明多寄主型寄生蜂對(duì)新寄主的棲境、健康或受損的寄主植物、繭、蛹?xì)せ蚺判刮锏鹊奶崆敖?jīng)歷或?qū)W習(xí)會(huì)提高其對(duì)新寄主的適合度 (Duttonetal., 2000; Ghimire and Phillips, 2008; Charlesetal., 2013; Lentz-Ronning and Kester, 2013; Weietal., 2013; Saadatetal., 2014; Bodinoetal., 2016)。趙海燕(2013)發(fā)現(xiàn)蠅蛹俑小蜂對(duì)實(shí)蠅取食過的寄主食物具有強(qiáng)烈的趨向行為，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)蟲傷食物誘導(dǎo)的揮發(fā)物起著至關(guān)重要的作用。實(shí)蠅在從寄主食物中鉆出化蛹時(shí)，體表常常會(huì)沾染食物殘存物(如食物殘?jiān)?、殘汁?，因此其體表的殘存物(或殘存物揮發(fā)物)可能是影響蠅蛹俑小蜂定位寄主的關(guān)鍵要素之一。瓜實(shí)蠅和南瓜實(shí)蠅化蛹習(xí)性極為接近，且試驗(yàn)中提供的寄主食物相同，這相當(dāng)于以這兩種蠅為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂在轉(zhuǎn)入對(duì)方寄主前已對(duì)對(duì)方的化蛹環(huán)境以及化蛹時(shí)攜帶的寄主食物殘存物有過經(jīng)歷，這種經(jīng)歷可能導(dǎo)致以這兩種蠅為飼養(yǎng)寄主的蠅蛹俑小蜂對(duì)對(duì)方寄主的選擇、適應(yīng)性較家蠅更加有優(yōu)勢(shì)，但具體的原因需進(jìn)一步探索?！癕other knows best” 假說或“preference-performance”假說被廣泛應(yīng)用于多寄主型寄生蜂研究中，其認(rèn)為雌性的產(chǎn)卵偏好應(yīng)當(dāng)與寄主對(duì)子代發(fā)育的適合度成正比(Henryetal., 2005; Chesnaisetal., 2015)。然而，一些研究證實(shí)雌性寄生蜂所尋求的產(chǎn)卵對(duì)象并不一定都適合后代的發(fā)育，可能受到寄主發(fā)育情況和所研究系統(tǒng)的復(fù)雜性等多種因素的影響(Henryetal., 2005; Chesnaisetal., 2015)。本研究發(fā)現(xiàn)蠅蛹俑小蜂轉(zhuǎn)寄主后偏好選擇和寄生與其飼養(yǎng)寄主生態(tài)位相近的新寄主，且轉(zhuǎn)入后在此新寄主上產(chǎn)生更多的后代，從這一角度來說其符合“mother knows best” 假說或“preference-performance”假說的觀點(diǎn)。但我們研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)蠅蛹俑小蜂以家蠅蛹為飼養(yǎng)寄主轉(zhuǎn)入瓜實(shí)蠅蛹和南瓜實(shí)蠅蛹時(shí)，其對(duì)兩種新寄主的選擇數(shù)和寄生率并無顯著性差異，且在兩種新寄主上產(chǎn)生的后代數(shù)差異也不明顯，但這些結(jié)果并不能表明與兩種假說的觀點(diǎn)不一致，這可能是由于兩種寄主生態(tài)位重疊影響了蠅蛹俑小蜂對(duì)寄主的分辨和定位，或兩種蠅蛹提供的營(yíng)養(yǎng)相當(dāng)，具體原因有待進(jìn)一步證實(shí)。基于本研究，蠅蛹俑小蜂轉(zhuǎn)寄主利用時(shí)可優(yōu)先選擇與其飼養(yǎng)寄主具有重疊的生態(tài)位的寄主。