广聚萤叶甲成虫产卵行为及其产卵部位的选择性

郭 薇， 张 燕,, 陈红松,， 郭建英, 周忠实*

1中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室，北京 100193； 2广西大学农学院，广西 南宁 530004； 3广西农业科学院植物保护研究所，广西 南宁 530007

广聚萤叶甲OphraellacommunaLesage最初分布于北美洲，主要取食豚草属植物(Futuyma & Mccafferty,1990; Palmer & Goeden,1991; Tamuraetal.,2004)。2001年在我国江苏省南京市郊首次被发现(孟玲和李保平，2005)。因广聚萤叶甲对豚草AmbrosiaartemisiifoliaL.抑制作用较好，不少国家和地区已把该叶甲当作一种具有应用潜力的豚草天敌(孟玲等，2007; Palmer & Goeden,1991; Yamazakietal.,2000)。为使广聚萤叶甲在豚草治理中得到更好的应用，前人已开展了相关研究(孟玲和李保平，2006; Takizawaetal.,1999; Yamazakietal.,2000)。

一般而言，昆虫通过生理感觉器官(例如视觉、嗅觉和触觉器官)来察觉和寻找其潜在的产卵场所和位置(Bernáthetal.,2008; Krugneretal.,2008; Obonyoetal.,2008)。寄主或场所的定位对于植食性(食草性)昆虫满足自身营养需求和找到适合的产卵场所至关重要(Bruceetal.,2005)。研究表明，昆虫的产卵场所选择、寄主定位，甚至寄主选择可能受到环境或成虫羽化后的经历的影响(Krugneretal.,2008； McCall & Kelly,2002; McNeelyf & Singerf,2001; O′Neilletal.,2003)，昆虫对产卵场所的选择是为了提高后代长时期的适合度和存活率(Attiqueetal., 2004; Grundeletal.,1998; Mayhew,2001)，这种行为也是昆虫在长期进化过程中形成的种的固有特性。此外，昆虫交配和产卵节律揭示昆虫的生命特性和行为习性(Quiring,1994; Saunders,1982)。昆虫产卵场所选择不仅反映了某种昆虫逃脱恶劣环境的生存策略(如天敌和一些不利的非生物因素)，也降低了其后代生存和发育的能量消耗。对昆虫的交配与产卵节律的了解有助于昆虫行为生物和生态学的研究(Quiring,1994; Saunders,1982)。

本研究旨在探索广聚萤叶甲在豚草植株上产卵场所的选择性、成虫交配及产卵的一系列行为特性，同时分析不同部位叶片的叶绿素b的含量和广聚萤叶甲成虫产卵量的相关性。研究结果为进一步深入研究该叶甲生物学、生态学习性奠定基础。

1 材料与方法

1.1 实验条件

本实验在室内进行。室内保持27～28 ℃的温度、(70±2)%的相对湿度和14 L∶10 D的光照条件。

1.2 供试寄主

从苗圃将豚草幼苗单株移栽到直径为15 cm的塑料营养杯内，每隔3 d浇一次水，每半月按N∶P∶K=13∶7∶15的比例施一次化肥，以维持植株正常生长。营养杯栽培的豚草苗在无增温和自然光照条件的温室内进行培育，当株高达50 cm时，用于实验。

1.3 供试虫源

广聚萤叶甲成虫采自湖南省临湘市，饲养于湖南省农业科学院植物保护研究所另一个无增温和自然光照条件下的温室的豚草植株上。将广聚萤叶甲蛹从温室豚草植株上剪下，放入规格为19 cm×12 cm×6 cm的透明塑料养虫盒内，并置于25～26 ℃的实验室内进行饲养。成虫羽化后，将初羽化的雌雄虫分别饲养于规格为40 cm×40 cm×60 cm的养虫笼内，每养虫笼放入1株豚草苗供成虫取食，每笼接入成虫数为20头。取羽化2 d的成虫用于实验。

1.4 广聚萤叶甲成虫产卵行为

将1对成虫放到养虫笼(60 cm×60 cm×80 cm)内的一株豚草上，记录产卵数量、前后2粒卵之间的产卵时间间隔，逐日摘除卵块，直至雌虫死亡。如果雄虫先死亡，则补充1头新雄虫。此外，记录雌虫在产卵过程中的一系列行为反应。实验设20次重复。

1.5 广聚萤叶甲产卵场所的选择性

将50 cm高的豚草植株从下到上均匀划分为5部分：0～10、11～20、21～30、31～40和41～50 cm，把10对成虫随机放到一株豚草上，然后将带成虫的单株豚草放入养虫笼(60 cm×60 cm×80 cm)中，并置于27～28 ℃的室内条件下进行观察，实验设20次重复。放入成虫1 d后，逐日观察记录植株各部位的卵块数量，持续观察5 d。

1.6 豚草植株不同部位叶片叶绿素b的含量

随机摘取上述5个部位的叶片，每部位采4张新鲜叶片。将摘下的叶片剪碎放到玻璃研钵内，加入2 mL的80%丙酮研磨成匀浆。将匀浆置于5 ℃的黑暗条件下提取6 h，过滤后将提取液在波长为645和663 nm(U-3110紫外光分光光度计，Hitachi Ltd, Tokyo, Japan)的入射光测定相应的吸光度。叶绿素b(chl b)的计算公式：chl b =(22.9A645-4.68A663)×0.10，式中，A645和A663为提取液的吸光度。

1.7 数据分析

将数据进行正态和同方差性检验，不呈正态分布的数据进行反正弦平方根或对数转换。不同处理之间的数据经单因素(ANOVA)多重比较进行差异显著性分析(P≤0.05)，通过最小差异法(LSD)比较各处理间平均数的差异程度。同时，将各部位产卵数量和叶绿素b含量之间的线性相关回归分析。

2 结果与分析

2.1 广聚萤叶甲的交配和产卵行为

广聚萤叶甲的交配行为按时间顺序可分为交配前、交配和交配后。交配前：雌雄相遇后，雄虫伺机爬到雌虫的背部，雌虫有时会拒绝交配，但被挣脱的雄虫会再次爬到雌虫背上，直至雌虫愿意交配为止。交配：雄虫抱握雌虫，曲腹从腹末伸出阳具插入雌虫生殖腔，交配时雌虫原地取食不动或在叶片间到处游走，在交配期间雄虫有时会用触角不停地拍打雌虫。交配后：雄虫一般会在雌虫背上停留片刻，之后雌雄虫分开各自取食。

一次完整交配的平均持续时间为96.09 min，多数成虫交配时间在70～120 min之间。进入产卵期的雌虫在枝叶间不停地走动，以口器试探叶片表面来寻找适宜的产卵场所，搜寻过程一般在45 min以上。找到适宜产卵场所后，从口器中分泌粘液于叶表，然后将卵产在粘液上，成虫有转身用口器整理刚产下卵粒的习性。卵块多聚集成一丛或成簇排列。前后2粒卵的产卵时间间隔多为1～2 s(表1)。

表1 广聚萤叶甲前后2粒卵的产卵时间间隔Table 1 Mean time interval between two eggs being by a O. communa female

2.2 广聚萤叶甲产卵场所的选择

广聚萤叶甲成虫在豚草植株上对产卵场所的选择存在很大差异(df=4,F=122.85,P<0.0001)。一株50 cm的豚草从下往上划分，成虫更喜欢选择中部(21～30 cm)和中上部(31～40 cm)的叶片产卵，其卵块数量明显高于其他部位(图1)。叶片背面的着卵率占88.6%，远远大于叶片正面(11.4%)。

2.3 豚草不同部位叶片叶绿素b的含量

图1 广聚萤叶甲在豚草上对产卵场所的选择性Fig.1 Mean number of eggs laid per section of A. artemisiifolia by O. communa female 图中数据为平均值±标准误，不同小写字母表示在P<0.05水平上差异显著。

图2 广聚萤叶甲产卵量和豚草叶片的叶绿素b含量的线性回归分析Fig.2 The linear relationship between the number of egg masses and the content of chlorophyll b in the leaves of A. artemisiifolia

3 讨论

昆虫的交配和产卵行为往往可以反映昆虫种的行为特性(Heardetal.,1999； Quiring,1994)。本研究发现,成虫更喜欢将卵产于叶片背面，这与孟玲和李保平(2006)的研究结果一致。然而，孟玲和李保平(2006)的研究结果表明,成虫完成一次正常的交配平均需38.12 min，而本研究发现成虫完成一次交配的平均历时96.09 min，差异较大。

早期研究表明，寄主叶片颜色可影响昆虫对产卵寄主和产卵场所的选择(Held & Potter,2004; Khan,2006； Loughrinetal.,1995)。因此，昆虫对产卵部位的偏爱和选择可能与寄主叶片的一些色素含量存在一定相关性。本研究发现，广聚萤叶甲喜欢将卵产于中部和中上部叶，经测定这2个部位叶片叶绿素b的含量相对较高。不同部位叶片上的着卵量与叶绿素b的含量之间呈显著的正相关性，这一结果支持了昆虫可以通过识别叶片颜色而选择和确定产卵场所的假说。通过本实验可推测广聚萤叶甲可能以视觉识别叶片颜色来选择和定位产卵场所，其具体原因仍待进一步研究。