廣聚螢葉甲成蟲產卵行為及其產卵部位的選擇性

郭 薇， 張 燕,, 陳紅松,， 郭建英, 周忠實*

1中國農業(yè)科學院植物保護研究所植物病蟲害生物學國家重點實驗室，北京 100193； 2廣西大學農學院，廣西 南寧 530004； 3廣西農業(yè)科學院植物保護研究所，廣西 南寧 530007

廣聚螢葉甲OphraellacommunaLesage最初分布于北美洲，主要取食豚草屬植物(Futuyma & Mccafferty,1990; Palmer & Goeden,1991; Tamuraetal.,2004)。2001年在我國江蘇省南京市郊首次被發(fā)現(孟玲和李保平，2005)。因廣聚螢葉甲對豚草AmbrosiaartemisiifoliaL.抑制作用較好，不少國家和地區(qū)已把該葉甲當作一種具有應用潛力的豚草天敵(孟玲等，2007; Palmer & Goeden,1991; Yamazakietal.,2000)。為使廣聚螢葉甲在豚草治理中得到更好的應用，前人已開展了相關研究(孟玲和李保平，2006; Takizawaetal.,1999; Yamazakietal.,2000)。

一般而言，昆蟲通過生理感覺器官(例如視覺、嗅覺和觸覺器官)來察覺和尋找其潛在的產卵場所和位置(Bernáthetal.,2008; Krugneretal.,2008; Obonyoetal.,2008)。寄主或場所的定位對于植食性(食草性)昆蟲滿足自身營養(yǎng)需求和找到適合的產卵場所至關重要(Bruceetal.,2005)。研究表明，昆蟲的產卵場所選擇、寄主定位，甚至寄主選擇可能受到環(huán)境或成蟲羽化后的經歷的影響(Krugneretal.,2008； McCall & Kelly,2002; McNeelyf & Singerf,2001; O′Neilletal.,2003)，昆蟲對產卵場所的選擇是為了提高后代長時期的適合度和存活率(Attiqueetal., 2004; Grundeletal.,1998; Mayhew,2001)，這種行為也是昆蟲在長期進化過程中形成的種的固有特性。此外，昆蟲交配和產卵節(jié)律揭示昆蟲的生命特性和行為習性(Quiring,1994; Saunders,1982)。昆蟲產卵場所選擇不僅反映了某種昆蟲逃脫惡劣環(huán)境的生存策略(如天敵和一些不利的非生物因素)，也降低了其后代生存和發(fā)育的能量消耗。對昆蟲的交配與產卵節(jié)律的了解有助于昆蟲行為生物和生態(tài)學的研究(Quiring,1994; Saunders,1982)。

本研究旨在探索廣聚螢葉甲在豚草植株上產卵場所的選擇性、成蟲交配及產卵的一系列行為特性，同時分析不同部位葉片的葉綠素b的含量和廣聚螢葉甲成蟲產卵量的相關性。研究結果為進一步深入研究該葉甲生物學、生態(tài)學習性奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗條件

本實驗在室內進行。室內保持27～28 ℃的溫度、(70±2)%的相對濕度和14 L∶10 D的光照條件。

1.2 供試寄主

從苗圃將豚草幼苗單株移栽到直徑為15 cm的塑料營養(yǎng)杯內，每隔3 d澆一次水，每半月按N∶P∶K=13∶7∶15的比例施一次化肥，以維持植株正常生長。營養(yǎng)杯栽培的豚草苗在無增溫和自然光照條件的溫室內進行培育，當株高達50 cm時，用于實驗。

1.3 供試蟲源

廣聚螢葉甲成蟲采自湖南省臨湘市，飼養(yǎng)于湖南省農業(yè)科學院植物保護研究所另一個無增溫和自然光照條件下的溫室的豚草植株上。將廣聚螢葉甲蛹從溫室豚草植株上剪下，放入規(guī)格為19 cm×12 cm×6 cm的透明塑料養(yǎng)蟲盒內，并置于25～26 ℃的實驗室內進行飼養(yǎng)。成蟲羽化后，將初羽化的雌雄蟲分別飼養(yǎng)于規(guī)格為40 cm×40 cm×60 cm的養(yǎng)蟲籠內，每養(yǎng)蟲籠放入1株豚草苗供成蟲取食，每籠接入成蟲數為20頭。取羽化2 d的成蟲用于實驗。

1.4 廣聚螢葉甲成蟲產卵行為

將1對成蟲放到養(yǎng)蟲籠(60 cm×60 cm×80 cm)內的一株豚草上，記錄產卵數量、前后2粒卵之間的產卵時間間隔，逐日摘除卵塊，直至雌蟲死亡。如果雄蟲先死亡，則補充1頭新雄蟲。此外，記錄雌蟲在產卵過程中的一系列行為反應。實驗設20次重復。

1.5 廣聚螢葉甲產卵場所的選擇性

將50 cm高的豚草植株從下到上均勻劃分為5部分：0～10、11～20、21～30、31～40和41～50 cm，把10對成蟲隨機放到一株豚草上，然后將帶成蟲的單株豚草放入養(yǎng)蟲籠(60 cm×60 cm×80 cm)中，并置于27～28 ℃的室內條件下進行觀察，實驗設20次重復。放入成蟲1 d后，逐日觀察記錄植株各部位的卵塊數量，持續(xù)觀察5 d。

1.6 豚草植株不同部位葉片葉綠素b的含量

隨機摘取上述5個部位的葉片，每部位采4張新鮮葉片。將摘下的葉片剪碎放到玻璃研缽內，加入2 mL的80%丙酮研磨成勻漿。將勻漿置于5 ℃的黑暗條件下提取6 h，過濾后將提取液在波長為645和663 nm(U-3110紫外光分光光度計，Hitachi Ltd, Tokyo, Japan)的入射光測定相應的吸光度。葉綠素b(chl b)的計算公式：chl b =(22.9A645-4.68A663)×0.10，式中，A645和A663為提取液的吸光度。

1.7 數據分析

將數據進行正態(tài)和同方差性檢驗，不呈正態(tài)分布的數據進行反正弦平方根或對數轉換。不同處理之間的數據經單因素(ANOVA)多重比較進行差異顯著性分析(P≤0.05)，通過最小差異法(LSD)比較各處理間平均數的差異程度。同時，將各部位產卵數量和葉綠素b含量之間的線性相關回歸分析。

2 結果與分析

2.1 廣聚螢葉甲的交配和產卵行為

廣聚螢葉甲的交配行為按時間順序可分為交配前、交配和交配后。交配前：雌雄相遇后，雄蟲伺機爬到雌蟲的背部，雌蟲有時會拒絕交配，但被掙脫的雄蟲會再次爬到雌蟲背上，直至雌蟲愿意交配為止。交配：雄蟲抱握雌蟲，曲腹從腹末伸出陽具插入雌蟲生殖腔，交配時雌蟲原地取食不動或在葉片間到處游走，在交配期間雄蟲有時會用觸角不停地拍打雌蟲。交配后：雄蟲一般會在雌蟲背上停留片刻，之后雌雄蟲分開各自取食。

一次完整交配的平均持續(xù)時間為96.09 min，多數成蟲交配時間在70～120 min之間。進入產卵期的雌蟲在枝葉間不停地走動，以口器試探葉片表面來尋找適宜的產卵場所，搜尋過程一般在45 min以上。找到適宜產卵場所后，從口器中分泌粘液于葉表，然后將卵產在粘液上，成蟲有轉身用口器整理剛產下卵粒的習性。卵塊多聚集成一叢或成簇排列。前后2粒卵的產卵時間間隔多為1～2 s(表1)。

表1 廣聚螢葉甲前后2粒卵的產卵時間間隔Table 1 Mean time interval between two eggs being by a O. communa female

2.2 廣聚螢葉甲產卵場所的選擇

廣聚螢葉甲成蟲在豚草植株上對產卵場所的選擇存在很大差異(df=4,F=122.85,P<0.0001)。一株50 cm的豚草從下往上劃分，成蟲更喜歡選擇中部(21～30 cm)和中上部(31～40 cm)的葉片產卵，其卵塊數量明顯高于其他部位(圖1)。葉片背面的著卵率占88.6%，遠遠大于葉片正面(11.4%)。

2.3 豚草不同部位葉片葉綠素b的含量

圖1 廣聚螢葉甲在豚草上對產卵場所的選擇性Fig.1 Mean number of eggs laid per section of A. artemisiifolia by O. communa female 圖中數據為平均值±標準誤，不同小寫字母表示在P<0.05水平上差異顯著。

圖2 廣聚螢葉甲產卵量和豚草葉片的葉綠素b含量的線性回歸分析Fig.2 The linear relationship between the number of egg masses and the content of chlorophyll b in the leaves of A. artemisiifolia

3 討論

昆蟲的交配和產卵行為往往可以反映昆蟲種的行為特性(Heardetal.,1999； Quiring,1994)。本研究發(fā)現,成蟲更喜歡將卵產于葉片背面，這與孟玲和李保平(2006)的研究結果一致。然而，孟玲和李保平(2006)的研究結果表明,成蟲完成一次正常的交配平均需38.12 min，而本研究發(fā)現成蟲完成一次交配的平均歷時96.09 min，差異較大。

早期研究表明，寄主葉片顏色可影響昆蟲對產卵寄主和產卵場所的選擇(Held & Potter,2004; Khan,2006； Loughrinetal.,1995)。因此，昆蟲對產卵部位的偏愛和選擇可能與寄主葉片的一些色素含量存在一定相關性。本研究發(fā)現，廣聚螢葉甲喜歡將卵產于中部和中上部葉，經測定這2個部位葉片葉綠素b的含量相對較高。不同部位葉片上的著卵量與葉綠素b的含量之間呈顯著的正相關性，這一結果支持了昆蟲可以通過識別葉片顏色而選擇和確定產卵場所的假說。通過本實驗可推測廣聚螢葉甲可能以視覺識別葉片顏色來選擇和定位產卵場所，其具體原因仍待進一步研究。