環(huán)境因子對草地螟阿格姬蜂agryponflexorium滯育誘導作用研究

環(huán)境因子對草地螟阿格姬蜂agryponflexorium滯育誘導作用研究

草地蝗蟲（鱗狀昆蟲）是中國北方牧場最重要的害蟲之一。該害蟲發(fā)生在廣闊的地區(qū)和大量的食品中。大多數(shù)種類的飼料都可以吃。這嚴重危害了中國北方的農(nóng)業(yè)和牧場，造成了巨大的經(jīng)濟損失（張書坤等人，1987）。草地螟以老熟幼蟲滯育越冬,是一種典型的長日照發(fā)育型種類(田孝義和高世金,1986)。光周期、溫度及其交互作用均對草地螟滯育誘導具有重要影響,其中光周期起主導作用,溫度伴隨著光周期起作用。對幼蟲滯育誘導最有效的光周期是12L∶12D;隨著溫度的升高,臨界光周期呈縮短趨勢,21℃時草地螟對光照反應最敏感時期為4齡和5齡幼蟲(黃少虹等,2009)。草地螟一年發(fā)生2~3代,老齡幼蟲從9月開始作繭,以老齡幼蟲越冬,越冬代成蟲于翌年5中下旬出現(xiàn)(崔萬里,1992)。針對草地螟嚴重的危害勢頭,田間多采用化學防治方法,但大量施用化學藥劑,嚴重影響了農(nóng)作物的質量,而且造成環(huán)境污染,生物多樣性降低,天敵控制力下降。因此,改變當前以化學防治為主的草地螟防治方法已成為牧草產(chǎn)業(yè)發(fā)展的當務之急,充分發(fā)揮自然因素如寄生性天敵的作用來控制草地螟成災,具有十分重要的意義(張躍進等,2008)。但到目前為止,真正能夠利用寄生蜂在田間有效控制草地螟種群的報道不多,比較成功地應用于生產(chǎn)上的只有赤眼蜂。草地螟阿格姬蜂Agryponflexorium(Thunberg)(膜翅目:姬蜂科)是草地螟高齡幼蟲的內(nèi)寄生蜂(王淑芳,1984)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)草地螟阿格姬蜂主要選擇3-5齡幼蟲寄生,被寄生的幼蟲繼續(xù)發(fā)育直至作繭化蛹,寄生蜂幼蟲在寄主的越冬幼蟲體內(nèi)繼續(xù)發(fā)育至老熟幼蟲,并隨寄主幼蟲越冬,其田間最高寄生率可達92%,室內(nèi)平均寄生率達60%,其種群數(shù)量和優(yōu)勢度指數(shù)都比較高,種群變動趨勢跟草地螟的種群變動趨勢也相似,具有明顯的跟隨現(xiàn)象,該蜂是當?shù)丶纳莸孛膬?yōu)勢種群,對草地螟的發(fā)生起著有效的抑制作用,因此草地螟阿格姬蜂可以作為防治草地螟幼蟲有效的自然資源而加以繁殖與應用。為了開發(fā)利用這一寶貴的天敵資源,必須采用人工繁殖釋放的途徑。但采用傳統(tǒng)連代繁殖的方法蜂種容易退化而且不易長期保存,給田間釋放帶來了很大的困難;通過改進繁殖技術,人為誘導該蜂進入滯育狀態(tài),可使保存期大大延長(王德安和渾之英,1992;YasuharaandMomoi,1997)。本研究采用室內(nèi)模擬實驗,研究了草地螟阿格姬蜂滯育形成的條件和滯育繭的冷藏方法,結果報道如下。1材料和方法1.1草地螟成蟲的誘導養(yǎng)殖2011年4月份在河北康?？h鄧油坊地區(qū)采集草地螟越冬蟲繭,準備35cm×25cm×8cm紙盒,鋪上5cm厚已滅菌的蛭石、粘土混合物,仿照草地螟自然入土方式,將繭埋入到土中,每盒250頭,然后放入溫度23±1℃,光周期16L∶8D,相對濕度(RH)60%~70%的光照培養(yǎng)箱中待草地螟成蟲羽化,每天適量噴水,保持一定濕度,但不宜過多,以防感染白僵菌,雌雄蛾交配后產(chǎn)下的卵,放入墊有濾紙的大培養(yǎng)皿(直徑100mm)中,濾紙滴入2~3滴清水,用保鮮膜封口后,針刺多個小孔,放入恒溫培養(yǎng)箱23±1℃,待幼蟲孵出后放入15cm×10cm×8cm養(yǎng)蟲盒中用新鮮的灰菜葉飼喂,每天更換一次,為了減少幼蟲的死亡,應盡量減少更換葉片時對幼蟲的損傷,采用輕輕抖動或震蕩葉片使幼蟲自行脫落到新鮮葉片上,1-2齡幼蟲所處環(huán)境濕度保持在70%~80%,3-5齡幼蟲所處環(huán)境保持在60%左右。在草地螟成蟲羽化過程中同時收集羽化的草地螟阿格姬蜂;另外,在呼和浩特市郊區(qū)玉米田與西瓜地交界的灰菜、苜蓿上可以采集到草地螟阿格姬蜂,帶回實驗室,放入指形管中,飼喂20%蜂蜜水,在溫度23±1℃,RH60%~70%,光周期16L∶8D的光照培養(yǎng)箱中飼養(yǎng)。1.2寄生蜂幼蟲的解剖及發(fā)育歷期的確定室內(nèi)將草地螟4齡幼蟲作為寄主,蜂蟲比2∶30進行寄生,40%寄主被寄生并羽化出草地螟阿格姬蜂,然后對寄生蜂進行滯育誘導,從寄主3齡幼蟲開始解剖,每隔2d解剖5頭幼蟲,重復3次,待幼蟲入土繼續(xù)解剖,觀察寄主體內(nèi)寄生蜂的蟲態(tài),在體視顯微鏡下觀察寄生蜂幼蟲各個齡期發(fā)育狀態(tài)并確定發(fā)育歷期。1.3草地螟幼蟲的放養(yǎng)實驗選擇4個不同溫度(17℃,20℃,23℃和26℃)5個不同的光周期(8L∶16D,10L∶14D,12L∶12D,14L∶10D和16L∶8D),共設20個處理,每個處理重復3次,每次重復放置30頭已被寄生的寄主幼蟲(被寄生的草地螟幼蟲活動力明顯減弱,蟲體腹面發(fā)黃,未被寄生的草地螟幼蟲腹面為白色),放入光照培養(yǎng)箱中,在不同的處理條件下飼養(yǎng),每天為其供應新鮮的灰菜或豌豆苗,待幼蟲生長至末齡時放入盛有滅菌土的一次飯盒中(土層厚度10cm左右)。觀察記錄被寄生后寄主幼蟲的生長發(fā)育情況,從寄主幼蟲入土到寄生蜂羽化,如果時間超過45d,視為草地螟阿格姬蜂已滯育,將時間超過45d的活蟲繭,從土中挑選出,輕輕擠捏蟲繭外殼,飽滿且結實的為活的滯育蟲繭,干癟的為死蟲繭,記錄每個處理滯育蟲繭數(shù),最后統(tǒng)計草地螟阿格姬蜂滯育蟲態(tài)的形成與溫度及光周期之間的關系。1.4滯育的研究實驗1:收集同一天被寄生蜂寄生的寄主幼蟲在非滯育環(huán)境下(溫度26±1℃,光周期16L∶8D),分別處理0,2,4,6,9和13d后,轉移到滯育環(huán)境中(溫度17±1℃,光周期8L∶16D)繼續(xù)飼養(yǎng),每天為寄主幼蟲供應新鮮的灰菜葉或豌豆苗,待幼蟲生長至末齡時放入盛有滅菌土的一次性飯盒中(土層厚度10cm左右)。自幼蟲入土作繭時起,在45d內(nèi)草地螟阿格姬蜂未能羽化,認定草地螟阿格姬蜂進入滯育狀態(tài),將時間超過45d的活蟲繭,從土中挑選出,輕輕擠捏蟲繭外殼,飽滿且結實的為活的滯育蟲繭,干癟的為死蟲繭,記錄每個處理滯育蟲繭數(shù),以此記錄非滯育繭和滯育繭的數(shù)量。實驗共6個處理,每個處理重復3次,每個重復放置40頭寄主幼蟲。實驗2:收集同一天被寄生的寄主幼蟲在滯育環(huán)境中(溫度17±1℃,光周期8L∶16D)分別處理3,6,9,12和16d后,轉移到非滯育環(huán)境中(溫度26±1℃,光周期16L∶8D)繼續(xù)飼養(yǎng),被寄生幼蟲處理方法同實驗1中方法。實驗共5個處理,每個處理重復3次,每個重復放置40頭寄主幼蟲。1.5阿格姬蜂的放養(yǎng)和放養(yǎng)滯育繭的保存方法:將溫度17±1℃,光周期8L∶16D條件下誘導的滯育繭放置于盛有濕潤滅菌土的一次性飯盒中,然后將其放入冰箱的冷藏室(4±2℃)中保存。滯育蟲繭分別貯存40,80,120,160,200,240,280和300d后從冰箱中取出放入23℃,光周期16L∶8D光照培養(yǎng)箱中,每天噴水保持濕度,觀察低溫貯藏不同時間后滯育繭的羽化量。實驗8個不同貯存期作為8個處理,每個處理重復3次,每個重復放置40~50個滯育繭。將上述8個不同貯存期羽化的雌雄蜂放入指形管中,提供10%的蜂蜜水補充營養(yǎng),在22±1℃,14L∶10D的條件下飼養(yǎng),待其交配后放入養(yǎng)蟲盒中,并放入30頭4齡草地螟幼蟲,以未冷藏羽化出的寄生蜂為對照,待幼蟲寄生后讓入濕潤滅菌土中入土作繭,并補充為寄生的幼蟲,直至雌蜂死亡,觀察記錄草地螟阿格姬蜂雌雄壽命、產(chǎn)卵期、羽化頭數(shù)。每個處理重復5次。1.6數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析利用Excel2003進行數(shù)據(jù)整理,使用DPS數(shù)據(jù)處理軟件進行方差分析,差異顯著性檢驗采用Duncan氏新復極差法。2結果與分析2.1不同發(fā)育時間的發(fā)育時間未滯育狀態(tài)下,阿格姬蜂由卵發(fā)育至預蛹經(jīng)歷13d,共5齡;1,2,3和4齡幼蟲的發(fā)育時間分別為2,2,3和2d;滯育情況下,由卵發(fā)育至預蛹經(jīng)歷18d,1,2,3和4齡幼蟲的發(fā)育時間分別為3,3,3和4d。2.2草地螟阿格姬蜂進入滯育由表1可以發(fā)現(xiàn)誘導草地螟阿格姬蜂滯育的主要環(huán)境因子是低溫與短光照,而且低溫起主導作用,光周期只在適當?shù)蜏胤秶鷥?nèi)起作用。在26℃時,任何光照長度均不能誘導草地螟阿格姬蜂進入滯育;在溫度17~23℃下,草地螟阿格姬蜂滯育率隨光周期光照時數(shù)的延長而逐漸下降,特別在17和20℃低溫下,8~12h光照誘導了61.6%~100%個體進入滯育,表明該寄生蜂是典型長日照型昆蟲。然而,該蜂的滯育誘導強烈受到溫度的影響,在23℃時只有0.7%~13.6%的個體在短光周期下被誘導進入滯育;在26℃時全部個體發(fā)育,短光周期誘導滯育的作用完全消失。2.3不同光照條件對寄生蜂幼蟲滯育的影響從表2中可以看出,在高溫、長光照條件(溫度26℃,光周期16L∶8D)下,將卵或生長至1齡的寄生蜂幼蟲轉移到低溫、短光照環(huán)境(溫度17℃,光周期8L∶16D)中繼續(xù)培養(yǎng),全部個體進入滯育,滯育率為100%;將生長至2齡或3齡的幼蟲,轉移到低溫、短光照環(huán)境中,部分個體進入滯育,2齡期幼蟲接受滯育條件后的滯育率為18.7%,3齡期幼蟲的為4.5%;將生長至4齡的幼蟲或預蛹,轉移到低溫、短光照環(huán)境中,沒有個體進入滯育,滯育率均為0。在低溫、短光照條件下(溫度17℃,光周期8L∶16D),將生長至1齡或2齡的寄生蜂幼蟲轉移到高溫、長光照(溫度26℃,光周期16L∶8D)環(huán)境中繼續(xù)培養(yǎng),沒有個體進入滯育;將生長至3齡或4齡的幼蟲,轉移到高溫、長光照環(huán)境中,部分個體進入滯育,前者滯育率為5.9%,后者的滯育率為30.1%;在低溫、短光照條件下生長至預蛹,再轉移到高溫、長光照環(huán)境中,滯育率為100%。因此,草地螟阿格姬蜂感受滯育信號的敏感蟲期主要為卵期和1齡幼蟲,感受滯育信號后,卵和1齡幼蟲在滯育條件下繼續(xù)發(fā)育到4齡幼蟲或預蛹全部進入滯育。2.4草地螟阿格姬蜂滯育蟲卵的貯藏時間從表3可以看出,被寄生草地螟幼蟲入土作繭后,在4℃冰箱中貯藏40和80d后轉移到26℃,16L∶8D光照培養(yǎng)箱中,羽化率分別為82.3%和80.5%,與對照組非滯育繭的羽化率相比無顯著性差異(P>0.05);雌、雄蜂壽命、產(chǎn)卵持續(xù)時間、寄生率與對照組也均無顯著性差異(P>0.05)。結果說明,草地螟阿格姬蜂滯育蟲繭低溫貯藏40d和80d對其羽化率、壽命、產(chǎn)卵、寄生率沒有較大影響,因此時間40d或80d可以作為適宜的貯藏時間。當滯育繭低溫貯藏120d時,羽化率為71.7%,與對照組差異顯著(P<0.01),與貯藏80d的羽化率差異顯著(P<0.01),雌、雄蜂壽命分別為10.4d和10.8d,產(chǎn)卵期為2.6d,寄生率下降到20.4%。從各項指標來看,貯藏120d滯育蟲繭各項指標與對照組相比都發(fā)生了明顯變化,在大量貯存或繁殖過程中,仍可以被實際操作者接受,所以時間120d仍可以作為比較適宜的貯藏時間。但當貯藏時間到達200d或者超過200d后,各項指標與對照組都有顯著性差異,貯藏200d后其羽化率大于50%,產(chǎn)卵期只有1d,寄生率約為10%,這些指標相對較低,對于室內(nèi)繁蜂和實驗工作帶來了不便。因此,被草地螟阿格姬蜂寄生的草地螟蟲繭在低溫4℃時最適宜貯藏時間為80d,最長貯藏時間不宜超過120d。3不同光照條件對滯育的控制自然界中,溫度具有季節(jié)變化的規(guī)律,往往伴隨著光周期的變化,經(jīng)過一段時間的低(高)溫昆蟲可被誘導進入滯育。在一些寄生蜂中溫度常是決定其滯育的主要因素,而光周期的作用則不明顯,如菜粉蝶盤絨繭蜂Cotesiaglomerata,幼蟲在低溫10℃下處理20d后,全部個體進入滯育,光周期對其滯育作用甚小。在一些寄生蜂中當溫度與光周期共同作用于寄生蜂,溫度一定程度上能抵消光周期在滯育誘導中的作用(王常平等,2005)。渾之英等(2005)通過室內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn),低溫、短光照是中紅側溝繭蜂滯育的主要因素,在低于26℃條件下,滯育率隨光照長度的縮短而提高,當溫度高于26℃后,短光照對其滯育誘導不起作用。溫度不僅能抵消光周期的作用,而且在一些寄生蜂中能改變其臨界光周期,Brown和Philllips(1990)證實紅足側溝繭蜂Microplitiscroceipes為長日照反應型寄生蜂,18℃下,其臨界光周期為11L∶13D,當溫度上升為21℃時,其臨界光周期轉變?yōu)?0.5L∶13.5D。本研究通過室內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn),低溫是誘導草地螟阿格姬蜂滯育的主導因素,在一定程度上能抵消光周期在滯育誘導中作用,當溫度為26℃時,短光照對草地螟阿格姬蜂滯育不起作用。有關寄生蜂滯育時間的調(diào)控國內(nèi)外研究較多,如Pivnick(1993)研究發(fā)現(xiàn)中紅側溝繭蜂滯育期可達120d。紅足側溝繭蜂滯育狀態(tài)能維持240d(BrownandPhillips,1990)。赤眼蜂Trichogrammamaidis在3℃下滯育儲存可達12個月(Voegeleetal.,1986),顯然寄生蜂滯育時間決定了蜂