小圆胸小蠹及其虫菌共生体研究进展

李 巧，韩春绪，孙江华*

1西南林业大学，云南省森林灾害预警与控制重点实验室，云南 昆明 650224；2中国科学院动物研究所，北京 100101；3国际动物学会，北京 100101

小圆胸小蠹Euwallaceafornicatus也称为茶材小蠹或茶枝小蠹，Eichhoff于1868年命名，当时归为小蠹科Scolytidae齿小蠹亚科Ipinae材小蠹族Xyleborini材小蠹属Xyleborus，1991年被移至材小蠹族的方胸小蠹属Euwallacea(殷蕙芬，1991；Kumaretal.，2011)。最早发现在斯里兰卡为害茶树，是东南亚的本地种，现已广泛分布于非洲、美洲、澳洲、亚洲等国家和地区(Hulcretal.，2007；Kumaretal.，2011；Rabagliaetal.，2006)。在我国广东、福建、海南、浙江、重庆、四川、云南、贵州、西藏、台湾等省(自治区)均有分布。该小蠹属于食菌小蠹，寄主植物众多，在亚洲的寄主已有39科100余种(Danthanarayana，1968；Lietal.，2016)，全球范围内的寄主多达 63科342种(Cooperbandetal.，2016)。该小蠹在国外严重为害柑橘Citrusspp.、可可Theobromacacao、鳄梨Perseaamericana、黄心树Perseabombycina、马占相思Acaciamangium等(Carrilloetal.,2012；Kumaretal.，2011；Mendeletal.,2012)，在我国严重为害荔枝Litchichinensis、悬铃木Platanusacerifolia、杨树Populusspp.等重要经济树种(李巧等，2015；林来金，1999；Lietal.，2016)。与其他多为害衰弱寄主的食菌小蠹不同，小圆胸小蠹多为害健康或外观健康的树木(Eskalenetal.，2013)，对寄主植物的伤害包括直接和间接伤害两方面：当小蠹在枝干上修筑坑道时，枝梢常会在受害处折断，引起直接的机械损伤，导致经济林果的产量下降；小蠹侵入后，其携带的真菌孢子萌发，产生间接伤害，即小蠹伴生菌引起枝干枯死和木材腐烂，最终导致树木衰弱(Kumaretal.，1998；Walgama，2012)。2015年小圆胸小蠹被国家林业局定为国际重大林木害虫(国家林业局重大生物灾害防治指挥部，2015)，其经济重要性和危险性可见一斑。

1 方胸小蠹—镰孢菌共生体及小圆胸小蠹种团

食菌小蠹又称蛀木小蠹，主要包括齿小蠹亚科的类群，如材小蠹族、木小蠹族Xyloterini以及锉小蠹属Scolytoplatypus等，多属于为害衰弱林木的次期性小蠹(鲁敏和孙江华，2008; 殷蕙芬等，1984)。小蠹伴生菌是指由小蠹携带传播到寄主植物上并对寄主植物产生不利影响的病原真菌(叶辉，1997)，也称为虫道真菌(杨群芳等，2008)。食菌小蠹与其伴生菌是互利共生关系，形成了虫菌共生体；在寄主植物—小蠹虫—伴生菌系统中，伴生菌对于削弱寄主抗性、协助小蠹入侵起着重要作用，甚至成为小蠹成功侵害的必要条件(鲁敏和孙江华，2008; 叶辉，1997)。多数情况下，食菌小蠹携带的伴生菌不同于初期性小蠹所携带的致病力强的蓝变真菌，多是致病力相对较弱的子囊菌。然而，致病力较强的一类半知菌——镰孢菌Fusarium被发现在某些食菌小蠹伴生菌中十分常见(鲁敏和孙江华，2008；Freemanetal.，2016；Kassonetal.，2013)。

方胸小蠹属是材小蠹族中超过40个种的大属，是唯一一个培养镰孢菌的类群，与其密切相关的镰孢菌形成了方胸小蠹—镰孢菌共生体(Euwallacea-Fusariumsymbiosis)，该共生体约在2100万年前就已形成，是11个已知进化起源的食菌小蠹伴生菌共生体之一(Freemanetal.，2016；O′Donnelletal.，2016)；其镰孢菌涉及包括茄腐镰孢菌Fusariasolani在内的至少12个种的AmbrosialFusariumClade即AF进化枝(AF-1至AF-12)(Kassonetal.，2013)。在过去20年中，来自亚洲的方胸小蠹—镰孢菌共生体传入到美国、以色列和澳大利亚，由于这些入侵性害虫能够攻击并能在活的木本寄主上繁殖，对当地的森林、城市景观及鳄梨产业构成了严重威胁(O′Donnelletal.，2016)。

最新研究显示，方胸小蠹—镰孢菌共生体以种团形式出现，由几个形态上无法区分的小蠹种及其伴生菌构成(表1)，每一个小蠹种携带一种镰孢菌，少数携带2种，这个种团目前至少有5个种，其中种1在越南、以色列及美国加州南部洛杉矶发生，也被称为Euwallaceasp.IS/CA以及PSHB(polyphagous shot hole borer)(Eskalenetal.，2013；Freemanetal.，2013)，携带Fusariumeuwallaceae(即AF-2)，以色列及美国洛杉矶的种群可能从越南传入；种2在美国佛罗里达州迈阿密—戴德发生，被称为TSHB(the tea shot hole borer)，携带AF-6和AF-8 2种镰孢菌；种3在澳大利亚发生，携带AF-7；种4在斯里兰卡发生，该种是最早报道的种，是真正意义上的小圆胸小蠹，携带F.ambrosium(即AF-1)和AF-11 2种镰孢菌；种5在美国加州南部圣地亚哥发生，携带AF-12；该种团中的某些种及其伴生菌已经成为入侵物种，攻击并感染健康树木(Cooperbandetal.，2016；O′Donnelletal.，2015,2016)。因此，我们所称的小圆胸小蠹，更准确应称为小圆胸小蠹种团(E.fornicatusspecies complex)，除真正意义上的小圆胸小蠹(即种团中的种4)外，其余种类应称作近似小圆胸小蠹E.nr.fornicatus。

2 小圆胸小蠹种团生物学及生态学

目前，国外对小圆胸小蠹种团生物学及生态学的研究主要集中在洛杉矶种群(即种1)、迈阿密—戴德种群或称佛罗里达种群(即种2)以及斯里兰卡和印度种群(即种4)。为害槭树的洛杉矶种群(种1)在人工饲养状态下，24 ℃下完成一个世代至少需要22 d，子代雌性数量第7周达到最高值57头，平均32.4头，雄虫所占比例为7.4%，即雌雄性比约为12.5∶1；而为害鳄梨的佛罗里达种群(种2)在人工饲养状态下，24 ℃下完成一个世代至少需要22 d，子代雌性数量在第6周达到最高值68头，平均24.7头，雄虫所占比例为7.2%，即雌雄性比约为12.9∶1(Cooperbandetal.，2016)。斯里兰卡种群(种4)在不同海拔茶园的年发生代数不同，在海拔1200 m以上、海拔600～1200 m东坡、海拔600～1200 m西坡、海拔600 m以下，分别发生2、6、9、12代(Walgama，2012)；该小蠹发育起点温度为15 ℃，有效积温是373日度；其中卵、幼虫及蛹的发育起点温度分别是(15.7±0.5)、(15.8±0.8)、(14.3±1.4) ℃，而发育所需积温分别是(70±4.4)、(95±8.5)、(72±5.1)日度(Walgama & d Zalucki，2007)；雌雄性比为(3～5)∶1，每头雌成虫平均每天产1粒卵，最高卵量35粒(Walgama，2012)。而为害黄心树的印度种群(种4)世代历期约42 d，孵化期(7.86±0.63) d；1、2、3龄幼虫历期(5.37±0.49)、(6.77±0.42)、(5.81±0.39) d，蛹历期(9.78±0.79) d，雌、雄成虫寿命(7.90±0.45)、(5.84±0.36) d；每个坑道有卵(14.52±2.92)粒(Kumaretal.，2011)。

国内发生危害的小圆胸小蠹可能包括2个种，曾经在茶树和荔枝上发生危害的可能是同一个种，即种4；而危害三角枫和二球悬铃木的应为另一个种，该种可能同于越南及美国加州南部洛杉矶发生的种1。为害荔枝的小圆胸小蠹在广东中山年发生6代，日均温22～30 ℃时，田间世代历期约为36 d，室内饲养50 d左右，卵、幼虫、蛹、产卵前期历期分别为(6.1±0.87)、(32.3±0.89)、(4.6±0.52)、(8.9±0.62) d(罗秋云和何等平，1990)。而为害三角枫的小圆胸小蠹在昆明地区一年发生2～3代，以成虫或幼虫在坑道中越冬，幼虫有5龄，各虫态历期未见报道(李巧等，2014)。

从上述研究可以看出，小圆胸小蠹种团中种1和种2的雌雄性比及产卵量均高于种4，高比例的雌虫及其较高的生殖力为种1和种2成为入侵种奠定了基础；而当前正在我国云南地区猖獗为害的小圆胸小蠹在种团中究竟是哪个种，亟待通过分子学手段进行鉴定，同时急需深入开展其种群生物学及生态学研究，以明确其发生规律，为实现害虫预测预报及控制奠定基础。

3 伴生菌

小圆胸小蠹雌成虫头部前方具有能携带真菌孢子的载菌构造，即贮菌器，在其修筑坑道时，孢子散放到坑道壁，萌发长出菌丝体，幼虫通过取食菌丝体获得营养，完成其生长发育过程(Kumaretal.，1998；Mendeletal.，2012)。

伴生菌是导致木材腐烂的元凶，小圆胸小蠹伴生菌研究主要围绕4个方面。第一，伴生菌种类鉴定。目前，已发现的小圆胸小蠹伴生菌种类包括单顶孢Monacrosporiumambrosium(Mendeletal.,2012)、粘束孢Graphiumeuwallaceae(Lynchetal.,2016)、枝顶孢Acremoniumpembeum(Freemanetal.,2016)、方胸小蠹镰孢菌Fusariumsp.(Freemanetal.,2013)、帚枝霉Sarocladiumstrictum(Lietal.,2016)和Paracremoniumpembeum(Lynchetal.,2016)。第二，伴生菌群落组成及动态。无论是在贮菌器中还是在寄主坑道中，伴生菌均以群落形式存在。而不同虫态(成虫、幼虫及蛹)以及相同虫态的不同发育阶段，伴生菌群落的组成及多度会出现变化(Freemanetal.，2016；Lynchetal.，2016)，如Freemanetal.(2016)发现成虫及幼虫(种1)携带伴生菌的比例很高，而大多数蛹则不携带任何真菌；在雌成虫发育过程中，贮菌器中主要是粘束孢和枝顶孢，而性成熟的雌成虫则以方胸小蠹镰孢菌为主。第三，伴生菌对小蠹生长发育的影响。伴生菌被认为与其载体食菌小蠹之间是互利共生关系。研究显示，在小圆胸小蠹携带的多种伴生菌中，镰孢菌和粘束孢能支持小蠹发育，而枝顶孢不支持其发育，甚至可能对小蠹生长具有一定抑制作用(Freemanetal.，2016)。第四，伴生菌致病性研究。该方面的工作开展相对较少，Lynchetal.(2016)将粘束孢、方胸小蠹镰孢菌及P.pembeum等3种真菌接种到切开的鳄梨和梣叶槭枝干中，发现3种真菌以不同速率生长并定殖，P.pembeum在接种的鳄梨嫩枝上造成的损害最严重。

综上，小圆胸小蠹伴生菌研究由种类报道发展到群落动态研究，而伴生菌致病性及致病力研究仍相对薄弱，伴生菌防治研究亟待加强。研究小蠹伴生菌种类及其致病性，摸清伴生菌削弱树木抗性的机理及其致病机制，对有效控制小蠹危害具有现实意义。 因此，通过比较不同寄主上小圆胸小蠹伴生菌群落组成及动态，明确伴生菌对小蠹生长的作用及影响，结合各种伴生菌的致病力表现及生防菌株对伴生菌的抑制效果，寻找利用生防菌来抑制具有致病性的伴生菌的可能途径，是小圆胸小蠹伴生菌研究的方向。

4 寄主选择性

小圆胸小蠹寄主选择性研究主要围绕种4进行，Karunaratneetal.(2008)使用嗅觉仪检测了小圆胸小蠹对同种个体及寄主植物气味的反应，结果显示，未交配的雌成虫对雄虫具有更强的吸引力，敏感的茶树品种较抗性品种对雌虫的吸引力更强；小蠹被乙醇及已知的茶树挥发物吸引，包括丁香酚、己醇、α和β蒎烯、牻牛儿醇、水杨酸甲酯，而这些挥发物与乙醇混合后吸引力增强，乙醇具有增效作用；在茶叶提取物、糖、咖啡因、敏感品种甲醇提取物作为诱食剂的试验中，葡萄糖和蔗糖都表现出较好的吸引力，而咖啡因则有拒食作用。

目前，食菌小蠹寄主选择研究多集中在寄主挥发物及引诱作用方面，对伴生菌挥发物的研究尚不多见(Kelsey & Joseph，1997；Martinietal.，2015；Rangeretal.，2015)；对非寄主挥发物及驱避作用研究(Deglow & Borden，1998；Tommeras & Mustaparta，1989；Zhangetal.，2008)，以及联合嗅觉和视觉信号的寄主选择复合模式研究(Campbell & Borden，2006，2009)有待加强。深入研究小圆胸小蠹寄主挥发物及虫菌共生体挥发物，查明具有引诱作用的化合物组分及浓度；通过对非寄主挥发物的研究，明确对小圆胸小蠹具有驱避作用的化合物组分及浓度；通过复合模式寄主选择研究明确小圆胸小蠹的嗅觉及视觉反应，为实现开发高效的引诱剂、驱避剂以及诱捕器载体奠定基础。

5 食菌小蠹的控制性

随着全球范围内商业贸易的加剧以及人与货物的远距离流通，寄主域广泛的食菌小蠹从原栖息地迅速扩散蔓延，一些在原栖息地仅为害濒死木或死树的种类，扩散后成为入侵种，直接攻击健康的寄主，在入侵地爆发为害(Kendraetal.，2012；Pennacchioetal.，2003)。最新研究显示，能够成为入侵种的食菌小蠹多是那些在原产地就为害健康树、其伴生菌具有中等至较强寄生性的种类(Hulcretal.，2017)。这些食菌小蠹成虫一旦蛀入寄主体内，在寄主树表面喷施杀虫剂不能起到消灭害虫的作用，因为杀虫剂无法到达寄主体内的坑道,且在寄主树体表喷施杀虫剂也无实际作用(Dole & Cognato，2010；Pennacchioetal.，2003)。

目前，控制食菌小蠹危害主要有以下几个方面：第一，改善寄主植物的生长环境，避免其受胁迫，发现危害后迅速砍伐受害枝干并焚烧或粉碎处理(Pennacchioetal.，2003)；第二，在成虫扬飞期及繁殖早期喷施拟除虫菊酯(Oliver & Mannion，2001)；第三，设置饵木并配合推—拉战术(push-pull tactic)，将受害的寄主移到健康林木的外围，作为饵木吸引小蠹，避免或减轻其为害其他健康林木，3～4周后烧掉所有受害树木，还可将乙醇及conophthorin或信息素制剂作为引诱剂置于饵木上，将马鞭草烯酮作为阻碍素(驱避剂)置于保护对象上(宋丽文，2010；VanDerLaan & Ginzel，2013)；第四，利用生防菌例如哈茨木霉Trichodermaharzianum作用于食菌小蠹及其伴生菌，哈茨木霉可直接杀死母虫，减少后代虫口数，或通过抑制伴生菌在坑道中生长间接作用于小蠹(Castrilloetal.，2016)。以上措施中，喷施拟除虫菊酯的化学防治手段不适于推广；引诱剂及驱避剂的开发、推—拉战术以及生防菌的利用值得重视，这些手段是实现食菌小蠹可持续控制、保障社会绿色发展的基本条件。

小圆胸小蠹是国家林业局发布通告的国际重大林木害虫，在我国多个省区均有分布。由于防治困难，该小蠹可能对我国更多地区城市阔叶树种构成威胁，对针叶树也可能构成潜在威胁。鉴于此，迫切需要在通过分子学手段澄清其分类地位基础上，深入开展种群生物学及生态学研究，揭示其成灾机制，为有效控制提供技术支撑，遏制其扩散蔓延的势头。