廣聚螢葉甲成蟲(chóng)交配時(shí)長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)卵量與孵化率的影響

鄭海燕, 田震亞,, 陳紅松,， 郭建英, 周忠實(shí)*

1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所植物病蟲(chóng)害生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193； 2華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院昆蟲(chóng)資源利用與害蟲(chóng)可持續(xù)治理湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070； 3廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，廣西 南寧 530007

廣聚螢葉甲OphraellacommunaLesage是豚草AmbrosiaartemisiifoliaL.的重要專(zhuān)食性天敵，對(duì)豚草控制效果顯著(孟玲等,2007; Guoetal.,2011; Yamazakietal.,2000; Zhouetal.,2009)。廣聚螢葉甲原產(chǎn)于北美(Futuyma,1990; Palmer & Goeden,1991)，2001年在我國(guó)江蘇南京市郊首次發(fā)現(xiàn)(孟玲和李保平，2005)。

自然界中，一般認(rèn)為，探索昆蟲(chóng)交配和產(chǎn)卵的關(guān)系是昆蟲(chóng)行為生態(tài)學(xué)中的重要研究?jī)?nèi)容(Quiring,1994； Saunders,1982)。昆蟲(chóng)交配持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)雌雄蟲(chóng)的適應(yīng)性有著重要影響，是性別選擇中的一種重要特征(Simmons,2001)。足夠的交配時(shí)長(zhǎng)可保證雌蟲(chóng)接收到更多量的精子數(shù)量(Arnqvist & Nilsson,2000)。雄性在交配過(guò)程中，精液會(huì)提供雌蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)，因此延長(zhǎng)交配時(shí)間對(duì)雌蟲(chóng)更有利(Thornhill,1976; Vahed,1998)。對(duì)于雄蟲(chóng)來(lái)說(shuō)，延長(zhǎng)交配時(shí)間能向雌蟲(chóng)轉(zhuǎn)移更多的精子(Alcock，1994)。所以，一些昆蟲(chóng)的雄蟲(chóng)通過(guò)延長(zhǎng)交配時(shí)間來(lái)保護(hù)雌蟲(chóng)，并阻止其他雄蟲(chóng)與雌蟲(chóng)交配(Parker,1970; Simmons,2001)，從而讓自己的精子與雌蟲(chóng)受精。在許多昆蟲(chóng)中，隨著交配時(shí)間的延長(zhǎng)，雄蟲(chóng)向雌蟲(chóng)體內(nèi)轉(zhuǎn)移的精子和精液量會(huì)不斷增多(Parker & Stuart,1976; Riemannetal.,1967; Thornhill,1980)，從而對(duì)雌蟲(chóng)產(chǎn)卵、壽命及卵孵化等具有調(diào)控作用(Eberhard,1996; Simmons,2001)。

本研究旨在探索在不同交配時(shí)長(zhǎng)下廣聚螢葉甲產(chǎn)卵量與卵的孵化率，研究結(jié)果將為廣聚螢葉甲種群優(yōu)化繁育提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲(chóng)源和寄主植物

廣聚螢葉甲成蟲(chóng)采自湖南省臨湘市，飼養(yǎng)于湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所天敵繁殖基地內(nèi)種殖豚草的溫室大棚內(nèi)。采集豚草植株上的蛹，羽化后記錄羽化日期，雌雄分別飼養(yǎng)備用。棚內(nèi)溫度25～28 ℃，相對(duì)濕度70%～90%，自然光照。豚草于4月初播種，將種子用1%濃度的赤霉酸溶液浸泡24 h，然后撈出瀝干，加蛭石拌勻后，在苗床上均勻平整地播種，每隔1 d澆水一次，待豚草幼苗長(zhǎng)至15～20 cm高時(shí)用于實(shí)驗(yàn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器和材料

解剖鏡：德國(guó)奧林巴斯(OLYMPUS)公司(型號(hào)：SZ51)；養(yǎng)蟲(chóng)架(600 cm×150 cm×200 cm)：課題組自制；養(yǎng)蟲(chóng)籠(40 cm×40 cm×60 cm)：課題組自制；透明塑料養(yǎng)蟲(chóng)盒(9 cm×12 cm×6 cm)：購(gòu)買(mǎi)于湖南省長(zhǎng)沙市紅星花卉市場(chǎng)；透明小瓶(直徑4 cm×高6 cm)：購(gòu)于長(zhǎng)沙市各材料廠(用于水培豚草小苗)。

1.3 飼養(yǎng)和觀察條件

所有實(shí)驗(yàn)處理都在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)(溫度：25～28 ℃，濕度：60%～80%)條件下進(jìn)行。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

將初羽化成蟲(chóng)標(biāo)記日期，雌雄分開(kāi)飼養(yǎng)備用。選取羽化3 d、發(fā)育良好的雌雄成蟲(chóng)隨機(jī)配對(duì)，觀察24 h,記錄交配情況和時(shí)長(zhǎng)(以雌雄成蟲(chóng)生殖器接合視為開(kāi)始交配)，分別在交配開(kāi)始1、5、15、30、60 min時(shí)，強(qiáng)行分開(kāi)雌雄成蟲(chóng)，將不同交配時(shí)長(zhǎng)的雌蟲(chóng)單獨(dú)飼養(yǎng)，以正常交配一次的雌蟲(chóng)作對(duì)照，每個(gè)處理23組。將15～30 cm健壯豚草小苗插入塑料小瓶?jī)?nèi)(瓶蓋事先打好直徑0.8 cm的小孔)，瓶?jī)?nèi)注滿(mǎn)水以維持豚草苗的生長(zhǎng)和新鮮性。將配對(duì)的一組雌雄成蟲(chóng)和豚草小苗放入養(yǎng)蟲(chóng)盒中飼養(yǎng)，每天上午觀察記錄一次并更換新的豚草苗，記錄葉片上的產(chǎn)卵量，然后將換出的豚草苗置于室內(nèi)適宜條件下培養(yǎng)，經(jīng)5～7 d,在解剖鏡下觀察并記錄卵塊孵化情況和數(shù)量，連續(xù)每天觀察直至成蟲(chóng)死亡，記錄成蟲(chóng)死亡日期。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SAS 8.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)和方差齊性檢驗(yàn)，必要時(shí)將數(shù)據(jù)進(jìn)行反正弦平方根或?qū)?shù)轉(zhuǎn)換。不同交配時(shí)長(zhǎng)處理的數(shù)據(jù)經(jīng)單因素多重比較進(jìn)行差異顯著性分析(P≤0.05)，通過(guò)最小差異法(LSD法)比較各蟲(chóng)體交配時(shí)長(zhǎng)間平均數(shù)的差異程度。

2 結(jié)果與分析

2.1 交配時(shí)長(zhǎng)對(duì)成蟲(chóng)產(chǎn)卵量影響

不同交配時(shí)長(zhǎng)的雌蟲(chóng)的逐日產(chǎn)卵量和產(chǎn)卵總量均有較大差異，隨著交配時(shí)間增加，雌蟲(chóng)的產(chǎn)卵量和產(chǎn)卵歷期均增加，正常交配一次的對(duì)照組的產(chǎn)卵水平顯著高于其他各組，單雌產(chǎn)卵為889粒；交配時(shí)間15 min以下的各組雌蟲(chóng)產(chǎn)卵量明顯低于交配30 min以上的各組雌蟲(chóng)(F5,132=23.40,P<0.0001)(圖1、2)。

2.2 不同交配時(shí)長(zhǎng)對(duì)卵孵化率影響

交配時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)卵的孵化率影響顯著，交配時(shí)間5 min以下雌蟲(chóng)所產(chǎn)的卵基本上不能孵化，而交配時(shí)間達(dá)到30 min以上的各組卵塊孵化率明顯提高，正常交配一次的對(duì)照組雌蟲(chóng)的孵化水平最高(圖3)

圖1 不同交配時(shí)長(zhǎng)的雌蟲(chóng)逐日產(chǎn)卵量Fig.1 Total number of eggs laid by a O. communa female female at different mating times

圖2 不同交配時(shí)長(zhǎng)的雌蟲(chóng)產(chǎn)卵量Fig.2 Total ovipositing quantities of the O. communa female with different mating time

3 討論

本研究中，廣聚螢葉甲成蟲(chóng)隨著交配時(shí)間的延長(zhǎng)，雌蟲(chóng)產(chǎn)卵量有逐步增加的趨勢(shì)，交配時(shí)間15 min以下雌蟲(chóng)產(chǎn)卵水平顯著低于交配時(shí)間30 min以上的雌蟲(chóng)，這與牽?；ü塂rosophilaelegansBock & Wheeler (Hirai & Kimura,1999)及四紋豆象Callosobruchusmaculatus(Fabricius)(Edvardsson & Canal,2006)的研究結(jié)果一致。

圖3 不同交配時(shí)長(zhǎng)的雌蟲(chóng)卵塊逐日孵化率Fig.3 Mean number of eggs hatching per day from females exposed to different mating times

廣聚螢葉甲交配30 min以上時(shí)，雌蟲(chóng)產(chǎn)卵量及卵孵化率與對(duì)照的差異不顯著，由此推測(cè)廣其在一次交配過(guò)程中，完成傳遞雌蟲(chóng)生殖所需精子量的時(shí)間大概為30 min，這與孟玲和李保平(2006)認(rèn)為成蟲(chóng)完成一次正常交配所需時(shí)間為38.12 min的結(jié)果大致相同。本研究中，廣聚葉甲雄蟲(chóng)需與雌蟲(chóng)持續(xù)交配一段較長(zhǎng)的時(shí)間，才能提供雌蟲(chóng)正常生殖需要的精子量，而在交配過(guò)程中，雄蟲(chóng)出現(xiàn)了延長(zhǎng)交配時(shí)間的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是為了防止精子競(jìng)爭(zhēng)還是因?yàn)槠渌h(huán)境因素所致，仍待進(jìn)一步探究。