韩诗畴,吕欣,李志刚,李军,李丽英
(广东省生物资源应用研究所,广东省野生动物保护与利用公共实验室,广东省动物保护与资源利用重点实验室,广州 510260)
赤眼蜂Trichogramma是重要的卵寄生性天敌昆虫,其资源丰富、分布广泛、应用面积大、防治害虫对象多,在粮食安全生产、无公害食品、有机食品生产中的害虫生物防治发挥着重要作用。广东省生物资源应用研究所(原广东省昆虫研究所,下文简称生物资源所)自1958年建所以来一直注重农林害虫生物防治技术研究,1964年开展了珠江地区蔗螟赤眼蜂生物学特性研究。1970年,生物资源所与广东农林学院(现为华南农业大学)、中山大学共同组建广东省水稻害虫生物防治研究大会战工作队。科研人员深入广东省农村基层,创建大批生物防治站,大量繁殖与大面积利用赤眼蜂防治水稻螟虫,“育蜂治虫”工作获得显著成效。为解决大量扩繁赤眼蜂的自然寄主卵生产成本高、供应不足的难题,1975年起开展体外培育赤眼蜂研究,1979年首次成功地以人工饲料制成的人工卵培育出松毛虫赤眼蜂Trichogrammadendrolimi,而后不断改进,体外培育技术可以繁殖出10多种赤眼蜂(刘文惠等,1979;李丽英等,1989;Hanetal.,1994)。1986年协助拍摄了以体外培育赤眼蜂技术为题材的科教片“摇篮—人造卵与赤眼蜂”。1986年在广州举办了“第二届国际赤眼蜂及其他卵寄生蜂学术研讨会”。1980s以来,分别与美国、苏联、法国、泰国等国家合作开展人工卵培育赤眼蜂技术研究。1980s-1990s,来自泰国、越南、澳大利亚、英国、荷兰、德国、伊朗、印度尼西亚、日本、韩国和菲律宾的学者在生物资源所学习赤眼蜂繁殖及应用技术。1993年,来自澳大利亚、加拿大、德国、意大利、伊朗、韩国、菲律宾等国家15名科技人员参加生物资源所举办的“赤眼蜂体外培育技术国际培训班”。生物资源所与北京、湖北、广东和山西等省市的多家科研单位共同努力、协调攻关,展现出我国“寄生蜂人工寄主卵”技术走向国际前列的科研实力。为提高人工卵卡生产效率,1985年10月研制完成第一台人工卵卡制卡机,经过逐步吸收、不断升级与完善自动控制技术,分别在1998年和2016年研制出第二代和第三代人工卵卡制卡机。与此同时,还开展了赤眼蜂生物学与繁殖技术及应用等多方面的应用基础研究。
李丽英等(1980)分别介绍了短管赤眼蜂Trichogrammapretiosum和卷蛾赤眼蜂Trichogrammacacoeciae。短管赤眼蜂在美国采自棉铃虫Helicoverpaarmigera卵,室内大量繁殖用寄主为麦蛾Sitotrogacerealella、棉铃虫或烟芽夜蛾Heliothisvirescens等昆虫卵,用于防治棉花、番茄、椰菜、甘蓝等作物上的鳞翅目害虫,引进到我国后,以米蛾Corcyracephalonica卵大量繁殖。其发育起点温度为12.53℃,有效积温为124.64日度。卷蛾赤眼蜂在德国采自蔷薇斜条卷叶蛾Choristoneurarosaceana卵,这种赤眼蜂适应于果园和林间生态环境,可寄生于苹果蠹蛾Cydiapomonella、醋栗褐卷蛾Pandemisribeana及其他卷叶蛾和松毛虫Dendrolimuspunctatus等50多种鳞翅目害虫卵。卷蛾赤眼蜂发育起点温度为10.53℃,有效积温为178.12日度,以米蛾卵大量繁殖,蓖麻蚕Philosamiacynthiaricini卵和柞蚕Antheraeapernyi卵繁殖效果较差。李丽英等(1983)报道了引自美国的欧洲玉米螟赤眼蜂Trichogrammanubilale,该蜂采自欧洲玉米螟Ostrinianubilalis卵,可寄生于小地老虎Agrotisypsilonrottemberg、欧洲玉米螟、粘虫Mythimnaseparata、棉铃虫等多种鳞翅目害虫卵,室内可用米蛾卵、蓖麻蚕卵和柞蚕卵繁殖,大量繁殖以米蛾卵效果最佳。该蜂雌性比高,发育最适温度范围28~30℃,较耐高温,恒温30~32℃仍能正常发育,发育起点温度为13.31℃,有效积温为121.69日度。欧洲玉米螟赤眼蜂在田间寄生亚洲玉米螟Ostriniafurnacalis卵的效果明显优于松毛虫赤眼蜂,防治甘蔗黄螟Tetramoeraschistaceana、条螟Procerasvenosatus和稻纵卷叶螟Cnaphalocrocismedinalis等害虫,效果相当或优于本地常用蜂种。
李丽英等(1974)介绍了自1970年起,生物资源所科研人员参与广东省水稻害虫生物防治研究大会战工作队所开展的赤眼蜂大量繁殖与利用工作。明确稻螟赤眼蜂Trichogrammajaponicum、拟澳洲赤眼蜂Trichogrammaconfusum和松毛虫赤眼蜂体色受环境温度影响而发生变化。稻螟赤眼蜂为稻纵卷叶螟的优势卵寄生蜂,研究了以米蛾卵繁殖3种赤眼蜂和以蓖麻蚕卵繁殖后2种赤眼蜂的蜂卵比,以及3种赤眼蜂田间寄主范围。应用赤眼蜂防治水稻害虫已经在广东省大面积推广,1973年全省设立500多家生物防治站,62个县放蜂面积 13 200 ha。放蜂治虫与化学防治相比,可节省成本开支且有利于保护生态环境。刘文惠等(1987)于1986年在广东番禺800亩甘蔗地散放欧洲玉米螟赤眼蜂防治条螟、黄螟,获得比散放拟澳洲赤眼蜂更好的防治效果,其原因是欧洲玉米螟赤眼蜂在炎热的夏季生命力强。郭明昉等(1999)对29种(品系)赤眼蜂寄生小菜蛾Plutellaxylostella卵的效果进行了评价。结果表明有23种(品系)赤眼蜂能够寄生小菜蛾卵,但种间或品系间均存在很大差异,其中综合评价较好的有特氏赤眼蜂Trichogrammatrjapitzni,短管赤眼蜂、纳氏赤眼蜂Trichogrammanagarkattii、卷蛾分索赤眼蜂Trichogrammatoideabactrae、拟澳洲赤眼蜂和引自法国的一种赤眼蜂Trichogrammasp.。短管赤眼蜂、卷蛾分索赤眼蜂和拟澳洲赤眼蜂可作为大田防治小菜蛾的首选蜂种。为快速准确探明田间释放赤眼蜂的搜寻寄主和寄生能力,在实验室用0.5~10 μC同位素32P加蜜糖水饲喂卷蛾赤眼蜂成蜂,表明同位素32P对赤眼蜂寄生和羽化没有影响,稻田释放经同位素32P标记的稻螟赤眼蜂和纳氏赤眼蜂防治稻纵卷叶螟,其寄生效果略优于对照区(谢以权等,1983)。
李丽英等(1980)以柞蚕卵繁殖松毛虫赤眼蜂和拟澳洲赤眼蜂,寄主卵内的雌蜂和雄峰可以交配而产生两性后代,证实赤眼蜂在大卵内有近亲繁殖现象。在繁蜂30代连续观察中,其寄生率、出蜂率、雌雄性比和每雌平均产子数等指标都没有明显下降,表明近亲繁殖并不是导致蜂种繁殖力和活动力衰退的主要原因。李丽英等(1983)将采自我国的亚洲玉米螟赤眼蜂Trichogrammaostriniae和引自西德的广赤眼蜂Trichogrammaevanescens杂交后可获得正常的两性后代,并可回交,但两者的雄外生殖器是有差别的,两者杂交后代雄外生殖器近似于玉米螟赤眼蜂。鉴此,玉米螟赤眼蜂和广赤眼蜂是属于同种异名或是近亲亚种有待研究。李丽英(1986)总结了世界各国寄生性和捕食性天敌昆虫大量繁殖和利用概况,以及我国用于大量繁殖赤眼蜂的3种寄主卵(蓖麻蚕卵、柞蚕卵和米蛾卵)适宜的贮存温度和保存期,分别为蓖麻蚕卵在-10℃下可贮存6个月,柞蚕卵在-5℃下可贮存5个月,而米蛾卵在5~8℃条件下不超过1个月。发育至老熟幼虫期或预蛹期的赤眼蜂卵卡在3~5℃条件下不超过1个月。谢力等(1989)通过比较18种赤眼蜂同工酶,发现赤眼蜂都有其特有的酯酶酶谱,其种间差异非常明显。超氧化物歧化酶同工酶在赤眼蜂种间存在一定的差异性,但苹果酸酶同工酶在赤眼蜂的种间差异性极小。陈巧贤等(1992)证实柞蚕蛾剖腹卵经水洗,然后用柞蚕蛾腹腔内的附腺涂抹卵的表面,其保水性能好,可有效地延长柞蚕卵保存期,且能吸引松毛虫赤眼蜂和荔蝽卵平腹小蜂Anastatusjaponicas产卵。李志刚等(2019)在香港和广州野外调查,发现草地贪夜蛾Spodopterafrugiperda卵被两种卵寄生蜂寄生,经分子生物学方法鉴定为夜蛾黑卵蜂Telenmusremus和螟黄赤眼蜂Trichogrammachilonis,并分别建立实验种群,为进一步人工扩繁用于生物防治草地贪夜蛾打下基础。生物资源所常年活体保存着采自国内外赤眼蜂20多种(品系),还参与了松毛虫赤眼蜂、稻螟赤眼蜂等 10种赤眼蜂种质资源描述规范、数据标准和数据质量控制规范的数据采集和编写工作,为完善我国赤眼蜂资源数据保存体系与种质资源社会共享提供优势资源。
郭明昉等(1992a)实验证明赤眼蜂母代不同雌蜂量对其子代数量和子代性比会产生影响。室内以米蛾卵作为寄主大量繁殖稻螟赤眼蜂时,雌蜂与寄主卵的适宜比例以1 ∶20为宜,适宜接蜂时间为24 h。稻螟赤眼蜂雌蜂具有与雄蜂多次交配特性,雌蜂与雄蜂交配产子代为两性,当雌蜂营孤雌生殖时,其子代皆为雄性;当雄蜂多次交配会明显增加其子代雄性比例,而降低雌蜂有效繁殖力,最终导致种群数量下降。室内大量繁蜂时,当亲蜂雌雄比达1 ∶1~1 ∶2时,即雄蜂比例占50%~67%时,应将赤眼蜂群体交配时间控制在2 h以内,也可通过扩大繁蜂空间来减少雌雄蜂相遇机会从而减少亲蜂交配次数来提高子代雌性比例(郭明昉,1992b)。郭明昉等(1992c)证实赤眼蜂在不同体积的寄主卵上产卵时具有性比调控行为。雌蜂在产卵时可利用腹部运动来控制其子代性别,不同赤眼蜂蜂种之间其产雌产雄信号并无甚大差异,而且均明显可辩。研究发现3种赤眼蜂群体中的大部分个体在羽化的第一日产下高偏雌性的后代,第二日产下的后代逐渐向雄性偏移,而第一日和第二日的后代性比持平后的综合性比便形成了整个种群(群体)的子代性比(郭明昉,1993)。赤眼蜂具有根据寄主卵体积大小分配及调整其子代数量和子代性别的能力,同一蜂种(松毛虫赤眼蜂)在不同体积的寄主上具有明显不同子代数量安排策略和子代性比安排策略。在同一寄主(米蛾卵)上不同种赤眼蜂对子代性分配的安排存在较明显的种间差异(郭明昉,1995)。拟澳洲赤眼蜂和松毛虫赤眼蜂的雌蜂经产卵前补充营养,其繁殖力有所增加,而稻螟赤眼蜂雌蜂经产卵前补充营养产卵量无明显增加(郭明昉,1996)。
温度是影响昆虫生长发育的重要生态因子,这是昆虫对环境适应性的一种反应。赤眼蜂发育周期短,对环境的适应性及可塑性强,其生长发育与温度之间的依赖程度不仅会反映在种的差异上,同时也能反映在同一种的不同地理种群上(李丽英等,1983)。在个体发育过程中,不论何种蜂种,预蛹和蛹的发育起点温度均比卵、幼虫为高,表现了各发育阶段对温度要求的差异。李丽英等(1983)研究了10种赤眼蜂对温度的反应,从发育最适温度(寄生率、羽化率较高、繁殖力强的发育温度)来看,不同蜂种间的差异较为明显。松毛虫赤眼蜂发育起点温度最低,短管赤眼蜂可在34℃恒温下完成发育,纳氏赤眼蜂、地老虎赤眼蜂Trichogrammaagrotidis可在30~32℃条件下发育。松毛虫赤眼蜂、广赤眼蜂和舟蛾赤眼蜂Trichogrammaclosterae较宜在23~24℃下繁育,其余4种适宜于略高的温度(27~28℃)下繁育。松毛虫赤眼蜂从发育最适温度上可以看出它们的差异和其分布地域气温条件是一致性。较北地区的蜂种适宜于20~22℃下培育,较南地区的则宜于在24~28℃下繁育。此外,不同品种赤眼蜂对高温的耐受力是有差异的,小蔗螟赤眼蜂Trichogrammachilortaeae是较耐热的一种,该种赤眼蜂繁殖适温为27~31℃,尤其在27℃为最适宜繁殖温度,受33℃高温短时间刺激后可提高繁殖力,连续长时间热刺激并不能使其获得长久的耐热性而增强繁殖力(刘文惠等,2000)。
室内繁殖赤眼蜂或者田间利用赤眼蜂防治害虫经常会出现两种甚至两种以上赤眼蜂同时存在同一空间,赤眼蜂在寄主卵内的种间竞争也是十分激烈的。李丽英(1984)阐明了以米蛾卵为寄主,欧洲玉米螟赤眼蜂与稻螟赤眼蜂或与拟澳洲赤眼蜂群体存在接蜂竞争现象,证实不论是先接蜂或后接蜂还是同时接蜂,欧洲玉米螟赤眼蜂均不能占优势,因此,室内用米蛾卵繁蜂时,欧洲玉米螟赤眼蜂需与稻螟赤眼蜂或拟澳洲赤眼蜂隔离,否则会有被淘汰的危险。在棉铃虫卵中,欧洲玉米螟赤眼蜂能识别同种或异种雌蜂寄生过1 h内的寄主卵,与之相反,松毛虫赤眼蜂未能表现出种内的识别。不论是先接蜂或后接蜂还是同时接蜂,欧洲玉米螟赤眼蜂子代均占多数,表明该蜂在棉铃虫卵中有比松毛虫赤眼蜂具更强的竞争力。郭明昉(1985)室内以米蛾卵为寄主繁殖稻螟赤眼蜂、拟澳洲赤眼蜂、松毛虫赤眼蜂,3种赤眼蜂同遇时,稻螟赤眼蜂在搜寻寄主上种间竞争能力较强,对米蛾卵的寄生率略高于拟澳洲赤眼蜂和松毛虫赤眼蜂。稻螟赤眼蜂寄生异种蜂寄生过的寄主卵占其寄生卵的比例最高(77.17%)。无论与1种或2种同寄生于一粒,也不论几种蜂都寄生于同一个寄主卵时它的顺序如何,稻螟赤眼蜂在羽化蜂中均占绝对优势。以稻纵卷叶螟卵为寄主繁殖3种赤眼蜂时,稻螟赤眼蜂具有较高的寄生效应(72.33%),在寄主卵内的种间竞争中保持着强大的竞争力。稻田散放赤眼蜂防治稻纵卷叶螟,以单一散放稻纵卷叶螟防治效果最好,卵寄生率在3种蜂最高(71.5%)。稻螟赤眼蜂在与其他赤眼蜂混合散放发挥主要作用,松毛虫赤眼蜂与稻螟赤眼蜂混合释放后,其寄生率从13.92%提高到72.2%,但当稻螟赤眼蜂与拟澳洲赤眼蜂混合放蜂,其寄生率明显低于它的单一散放效果。松毛虫赤眼蜂和荔蝽卵平腹小蜂在室内均可以柞蚕卵和人工卵繁殖,韩诗畴等(1993)报道当两种卵寄生蜂共同寄生于同一寄主卵时,赤眼蜂以微弱的优势在竞争中成为优胜者,但往往会因营养不足而造成个体弱小,甚至许多幼虫不能完成发育而在出蜂前死亡。平腹小蜂因其发育历期长,如果1龄幼虫以前其寄生卵被赤眼蜂再次寄生,可能因营养不足而在预蛹前死亡,在2龄幼虫以后其寄生卵被赤眼蜂再次寄生,也会因营养减少而发育不良,致使子代个体弱小,成为竞争的失败者。室内繁蜂时,应避免两种卵寄生蜂同时出现在同一空间而引起竞争造成繁蜂质量下降。
在农业生产中,赤眼蜂作为农作物一些重要害虫生物防治措施,同时需要使用化学农药防治其他害虫。抗药性监测与毒力测定的研究结果将为释放赤眼蜂与化学农药协调使用提供参考。许雄等(1987)对广东省用药量不同地区田间采集的稻螟赤眼蜂抗药性测定。初步结果基本上未显现规律性,即用农药多且时间长的地区赤眼蜂抗药性最强,少用农药且时间短的地区的赤眼蜂对药剂最敏感,表明在田间赤眼蜂较难以形成其抗药性。李开煌等(1986)报道赤眼蜂成虫是其一生中对农药最敏感阶段,蛹和预蛹对农药比较敏感,幼虫和卵耐药性较高,寄主卵的卵壳对赤眼蜂的卵至蛹期有保护作用。赤眼蜂的卵至蛹期死亡并非喷药处理时立即死亡,而是赤眼蜂卵在寄主卵内,受药后寄生卵可以继续发育,部分在蛹期死亡,另外一部分完成发育的成蜂能咬破寄主卵壳,在咬洞后接触药物立即死亡,这可能由于羽化出蜂时接触到卵壳的残留农药所致。赤眼蜂一生中只有成蜂期处于暴露状态,其余几个发育期都在寄生卵中度过,所以农药对其直接影响较少。因此,具杀卵作用的杀虫剂对赤眼蜂杀伤力较大,在田间释放赤眼蜂进行害虫综合防治时,若田间必须施用农药时,应考虑使用非杀卵性的具有一定选择性的农药,在放蜂3 d后施药(许雄等,1987)。
农药毒性的比较一般采用毒性比为指标(天敌LC50/害虫LC50),毒性比越大,说明该种农药对天敌越安全。一种农药对赤眼蜂LC50接近或高于其田间使用浓度,且在此浓度下,赤眼蜂有一定的寄生能力就可以确认该农药对赤眼蜂是安全的(李开煌等,1987)。李开煌等(1986,1987)开展了29种农药对稻螟赤眼蜂不同发育阶段的毒力测定,以及27种农药对欧洲玉米螟赤眼蜂不同发育阶段毒力测定,把供试农药分成3类,第一类农药一般是残效期较短,对赤眼蜂寄生卵是安全的。第二类农药毒性大、残效期较长的;第三类农药介于第一类和第二类之间。在病虫害防治中要尽量采用第一类农药,有选择地使用第三类农药,不用或尽量少用第二类农药。试验表明苦楝油对稻螟赤眼蜂成蜂毒性最小,多菌灵的毒性较低,溴氰菊酯和杀灭菊酯杀伤力也不大,几种有机磷农药毒性较高。对欧洲玉米螟赤眼蜂和稻螟赤眼蜂安全或毒性大的农药种类基本上是相同的,但有少数例外,而各种浓度对欧洲玉米螟赤眼蜂和稻螟赤眼蜂的毒力存在比较大的差异。许雄等(1989)进行了拟澳洲赤眼蜂对拟除虫菊酯类农药抗性比较试验,结果表明几种拟除虫菊酯类农药对拟澳洲赤眼蜂的毒性有差异性,按照毒性大小排序:氯氰菊酯>杀灭菊酯和速灭杀丁>中西除虫菊酯,拟澳洲赤眼蜂对拟除虫菊酯类杀虫剂不易产生抗性,经过半年多近20代的筛选,赤眼蜂抗性提高最多的为杀灭菊酯,但也只有0.258倍。
松林释放松毛虫赤眼蜂防治松毛虫是一种重要的生物防治手段。然而,松毛虫幼虫大爆发时必须使用农药加以控制,松毛虫防控存在着生物防治与化学防控协调问题。张敏玲等(1991)室内进行溴氰菊酯、杀灭菊酯和氯氰菊酯对松毛虫赤眼蜂不同发育阶段毒力测定,表明3种杀虫剂对松毛虫赤眼蜂成蜂都具很高的杀伤力。3种杀虫剂对赤眼蜂成蜂的LC90分别相当林间防治松毛虫等害虫使用浓度的1/10~1/20、1/6~1/8和1/28,也就是说,在林间散放赤眼蜂遇到直接喷药或有农药残留的植物,就有被杀死的危险。但赤眼蜂在寄生卵中处于卵期至蛹期,其LC90全部大于林间使用浓度,还是比较安全的。韩诗畴等(1994)实验证明较高浓度的灭幼脲三号及灭多混剂(灭幼脲三号+多来宝)均能通过米蛾卵壳渗入卵液对松毛虫赤眼蜂发育略有影响,但幼虫尚能发育至蛹期。两种药剂的LC50均大于林间使用浓度,灭多混剂比灭幼脲三号对赤眼蜂的毒性较大。松毛虫卵壳厚度大于米蛾卵壳厚度,因此能较好地对赤眼蜂起保护作用,对寄生于松毛虫卵中的赤眼蜂较为安全。林间防治松毛虫时,可采取卵期释放赤眼蜂、幼虫期使用上述农药防治。
国内外学者对自然寄主卵繁殖赤眼蜂的生物学特性进行了详细系统的研究,我国也发现用变温和补贴光周期的方法能使赤眼蜂滞育而耐冷藏(李丽英等,1984)。朱涤芳等(1987)研究报道了低温诱导滞育与寄主有密切关系。拟澳洲赤眼蜂变温培育在3.7±1.6℃下冷藏1个月,其羽化率为81.15%,适温(26~28℃)培育未冷藏的赤眼蜂羽化率88.76%,两者差异不显著。冷藏3个月赤眼蜂的羽化率60.91%,仍与适温发育同条件冷藏1个月的羽化率63.33%相当。即羽化率50%以上有效贮存期延长了两倍。欧洲玉米螟赤眼蜂经变温培育在3.7±1.6℃下冷藏1个月羽化率为79.81%,比未冷藏的羽化率70.87%还略高。冷藏2个月赤眼蜂的羽化率59.06%,但未经处理者冷藏不足1个月就不能正常羽化出蜂。故变温培育处理使其有效贮存期延长约两倍。稻螟赤眼蜂在3.7±1.6℃下冷藏有效贮存期为2个月,7.5±1.8℃下冷藏3个月,羽化率仍相当于未冷藏的(朱涤芳等,1987)。朱涤芳等(1992)证实滞育广赤眼蜂经贮存后能正常羽化,但贮存1~2个月者羽化率很低,要待贮存3个月后羽化率才增高,4~5个月时的羽化率最高,分别为90.45%和84.73%,与适温下繁育不经冷藏者无明显差异。15℃恒温和23~11℃或23~15℃变温处理,均可诱导广赤眼蜂滞育,低温下长、短光照对滞育者个体数无明显影响。广赤眼蜂末龄幼虫对低温敏感,预蛹是滞育虫态,故诱导滞育应在其末龄幼虫进行。滞育的广赤眼蜂贮存4~5个月羽化率为最高。李丽英等(1992)发现寄生不同寄主的不同赤眼蜂种类受滞育诱导的反应是不同的,只有寄生于麦蛾卵内的稻螟赤眼蜂、玉米螟赤眼蜂和松毛虫赤眼蜂在其幼虫末期分别受恒温8.1℃、8.0℃、8.1℃处理30 d可获得相应为81.2%~89.5%,63.8%,96.9%~97.9%的滞育预蛹,但它们在米蛾卵内或松毛虫赤眼蜂在柞蚕卵内均无高于50%的滞育预蛹,而拟澳洲赤眼蜂在麦蛾卵和柞蚕卵能受诱导而进入滞育极低,此类与寄主有关的滞育研究尚属首次。
朱涤芳等(1992)田间释放经滞育冷藏赤眼蜂防治甘蔗螟虫。松毛虫赤眼蜂、拟澳洲赤眼蜂分别以米蛾卵、松毛虫卵和柞蚕卵繁殖,让其发育至老龄幼虫期,在8.0℃,RH75%~80%黑暗条件保存1个月,再贮存于3℃左右的冰箱中,田间释放经滞育冷藏的两种赤眼蜂对甘蔗条螟虫卵寄生率为52.38%,略高于非滞育蜂的41.18%。以米蛾卵为寄主繁殖玉米螟赤眼蜂,冷藏3~4个月和5~6个月的赤眼蜂其寄生率均为66.67%。利用滞育赤眼蜂防治害虫,可计划提前繁蜂,长时间贮存积累备用,随时供应。这与连续繁蜂积累蜂量相比,可减少寄主卵用量,节省人力,从而降低繁蜂成本。
从20世纪30年代起,国外就开始开展赤眼蜂人工饲料的研究。1975年美国学者Hoffman等首次报道了用含昆虫血淋巴的营养液体外培育赤眼蜂并获得成功。生物资源所1975年开始开展人工卵繁殖赤眼蜂研究,1979年首次成功地体外培育出松毛虫赤眼蜂,而后成功地以人工卵培育出10多种赤眼蜂,并逐步在田间应用。人工卵是否具有良好的表面性能以吸引卵寄生蜂在其中产下足够的卵、用于制作人工寄主卵壳材料的厚度和韧度是否适合于卵寄生蜂寄生、以及人工卵中的营养能否满足卵寄生蜂生长发育的需要是决定体外培育卵寄生蜂成功与否的关键因素。生物资源所在体外培育技术相关研究内容包括人工卵膜(壳)材料筛选及人工卵制作、培养液配制优化、产卵引诱剂筛选、连代繁殖质量控制、低温冷藏技术、人工卵卡机研制、田间释放防治害虫效果评价。
卵膜(壳)材料需满足能保护营养液、能被赤眼蜂产卵管刺穿以及能被子代成蜂咬破自行出蜂的要求。早期的研究采用悬滴法,以石蜡-凡士林作为卵壳材料,以纯蓖麻蚕蛹血淋巴为培养液的人工蜡卵,此法制作的人工卵易被赤眼蜂产卵寄生,赤眼蜂可完成从卵到成虫的发育而羽化出蜂,但必须在无菌操作下进行,在预蛹期或初蛹期将蜡卵挑裂,否则发育停止于预蛹期或蛹期。(广东省昆虫研究所生防室,1979)。而后,采用赤眼蜂在蜡卵中发育至幼虫末期或预蛹期,摇击蜡卵使卵壳破裂,然后水洗,将赤眼蜂幼虫置于滤纸上,并做好防污染措施,可使其正常发育整齐出蜂(刘文惠等,1982)。刘文惠等(1983)的研究表明平均直径为2.66 mm的蜡卵总包含有0.073 mg的人工饲料较适宜的蜂卵比为2 ∶1~4 ∶1,每粒蜡卵内有80~150头幼虫正常发育,并在2~3 d内将全部营养吸食殆尽,完成幼虫发育而进入蛹期至羽化出蜂,比较顺利地完成其世代发育。刘文惠等(1983)研究发现蜡卵能大量引诱松毛虫赤眼蜂产卵,但对稻螟赤眼蜂却无引诱作用,即使改变蜡卵大小以及在营养液中添加引诱物质或在人工卵表面涂布米蛾幼虫血淋巴,均效果不佳。采用塑料薄膜制成的人工卵能较好地引诱稻螟赤眼蜂产卵,同时此法繁殖欧洲玉米螟赤眼蜂也获得较好效果。可见引诱稻螟赤眼蜂产卵不仅与营养物质的化学特性有关,更重要的是与卵壳厚度及卵壳表面物理性状有关。通过对人工卵壳材料厚度进行研究,以及针对不同种类赤眼蜂雌蜂产卵管大小选择了聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜作为人工卵膜材料,实验发现个别成蜂可以咬破人工卵壳而展翅出蜂(刘文惠等,1986)。用聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜制作人工卵卡有用封口机加热封口的袋状,或采用3个塑料环两层紧套法。塑料环紧套法固定人工卵膜,可以省去了封卵膜的步骤,繁蜂前期可保湿防污染,以薄膜为卵膜材料人工卵可以使用手工和机械压穴以便于后期培育赤眼蜂。后来使用聚乙烯和聚丙烯按一定比例制成的复合薄膜易拉伸成型,制作人工卵更为便利。
谢中能等(1982a,1982b)分析了蓖麻蚕卵、柞蚕卵和米蛾卵的氨基酸种类和含量及比较其差异性,指出赤眼蜂对营养物质含量的要求并非是十分严格的,有一个相当大的数量适合范围,在配制人工培养基配方时或许应注意各种营养成分含量之间的相互比例关系及培养基的理化性质,还对蓖麻蚕幼虫和蛹血淋巴氨基酸含量分析和比较,为赤眼蜂改进离体培养基配方提供科学依据。1980s以后,由于我国南方农村种植结构改变,蓖麻蚕资源逐步减少,人工卵营养液配方中所用的昆虫血淋巴主要来自柞蚕蛹,柞蚕是产自我国东北及华北少数省份的特有资源,欧美国家主要以甘蓝夜蛾Mamestrabrassicae蛹血淋巴作为卵液主要成分。以不含昆虫物质的人工培养液培育赤眼蜂,尤其对难以获得大量昆虫血淋巴的地区具有意义。刘文惠等(1982)比较不同比例的以不含昆虫物质人工饲料体外培育繁殖松毛虫赤眼蜂,发现如果缺少柞蚕蛹血淋巴,大部分松毛虫赤眼蜂幼虫只能发育至预蛹,而不能完全化蛹,化蛹率仅17%~36%和36%~53%,羽化率仅1%~2%和7%~16%,且成虫活力也较弱。经过多年试验筛选出人工卵液配方为柞蚕蛹血淋巴 ∶鸡蛋黄 ∶鲜牛奶或10%麦乳精 ∶N′S盐溶液=4 ∶3 ∶2 ∶1。李丽英等(1997)以甘蓝夜蛾血淋巴34%+10%麦乳精溶液23%+鸡蛋黄23%+N′S盐溶液20%的组分比例制作的人工卵繁殖松毛虫赤眼蜂、拟澳洲赤眼蜂和广赤眼蜂,其寄生率、化蛹率、羽化率和产子代数等指标与柞蚕蛹血淋巴制作的人工卵繁殖赤眼蜂效果相当。在没有柞蚕资源的欧美国家可以用甘蓝夜蛾血淋巴制作人工卵繁蜂。
吕欣等(2013)证实了一定配比的灵芝多糖壳寡糖溶液能提高体外培育赤眼蜂的质量,优化出30%柞蚕蛹血淋巴+30%鸡蛋黄+20%鲜牛奶+10%N′S盐溶液+5%灵芝多糖+5%壳寡糖溶液配制成人工卵培养液配方。而后又发现海藻糖在人工卵培养液中可部分代替昆虫血淋巴的作用,并容易定量,更有利于研究和生产应用。以柞蚕蛹血淋巴和海藻糖作为主要营养组分,筛选出能体外大量繁殖优质赤眼蜂种群的人工卵培养液新配方(Lüetal., 2013;2014)。以柞蚕卵繁殖的松毛虫赤眼蜂为对照,比较了两种繁殖方法培育的第1~10代赤眼蜂成虫的生理生化指标,人工卵培育的成蜂蛋白质含量相对较低,而海藻糖含量、甘油含量和海藻糖酶活性则相对比柞蚕卵蜂高。根据生理学测试结果,该配方的蛋白质含量不足,在以后的研究中会尝试调整其成分比例,提高蛋白含量(Lüetal., 2015)。同时,连代繁殖考察昆虫卵与人工卵培育赤眼蜂的各项生物学指标,比较了第1代至第30代的生物学参数,结果显示人工卵培育的赤眼蜂的化蛹率和正常蜂率都明显优于柞蚕卵培育的赤眼蜂,而羽化率、羽化数量和繁殖力则柞蚕卵蜂优于人工卵蜂,雌蜂比例和寿命则没有受到不同培育方法的影响(Lüetal., 2017)。证明该优化的人工卵营养液配方可保证赤眼蜂的繁殖质量并用于连代培育松毛虫赤眼蜂。
李丽英等(1987)用同一种培养基可以培育10种赤眼蜂,证明培养基组分的选择与蜂种差异无关,体外培育成功率取决于赤眼蜂雌蜂能否在人工卵上产卵以及产卵量多少,取决于赤眼蜂的产卵管大小及其产卵行为,刺穿能力强、产卵多的蜂种就容易体外培育发培养。比较了5种赤眼蜂产卵管大小及平均每次产卵数与体外培育的关系,松毛虫赤眼蜂最强,拟澳洲赤眼蜂次之,欧洲玉米螟赤眼蜂和小蔗螟赤眼蜂稍逊,稻螟赤眼蜂最弱。因此,根据赤眼蜂产卵管大小(宽度)及其产卵行为,可以知道应该选择何种薄膜材料制作人工卵繁蜂。李丽英等(1989)测定12种赤眼蜂产卵管的长、宽、每次产卵数、产卵速率与体外培育成功率的关系,并将12种赤眼蜂分成三类群,第一类群为松毛虫赤眼蜂类群,对诸如柞蚕卵的大型昆虫卵的寄生率也高。第二类群为玉米螟赤眼蜂类群,第三类群为稻螟赤眼蜂,后两种类群赤眼蜂只能寄生如米蛾卵等的小型昆虫卵,难以或不能寄生柞蚕卵。试验结果为人工扩繁不同种类赤眼蜂选用寄主卵提供科学依据。
刘文惠等(1993)采用人工卵液冷冻干燥法贮存人工饲料,证明经贮存140 d的人工饲料与新配制的培养液繁蜂效果差异不显著。经测定3种培养基的17种氨基酸含量差异不显著。刘文惠与法国学者Dr. S. Grenier合作利用冷冻干燥法经8个月长期贮存的人工卵液能成功地培育出引自意大利和中国的松毛虫赤眼蜂以及甘蓝夜蛾赤眼蜂Trichogrammabrassicae。经冷冻干燥贮存的人工培养液与新配制的培养液所繁殖出赤眼蜂,其化蛹率和羽化率等主要指标上差异不显著。冷冻干燥技术有利于大量体外培育赤眼蜂,可解决人工饲料贮存和运输难题,也大大降低繁殖赤眼蜂的费用。而后还合作开展人工卵培养液防污染技术及药剂筛选研究(刘文惠等,1998)。
人工蜡卵和薄膜人工卵是研究引诱寄生蜂产卵的一种简易的生测方法,采用这种方法随时可以在放大镜下观察寄生蜂的发育过程,与自然寄主卵观察试验相比,使用前者不必中止所试赤眼蜂发育。谢中能等(1991)证实昆虫血淋巴对纽斯赤眼蜂Trichogrammaneustadt产卵有相当强的刺激作用,其中诱导赤眼蜂产卵的是小分子物质,这些物质是对热稳定的化学成分。在0.6%~1.8%浓度范围内KCl能较强地刺激赤眼蜂产卵,1.2%的溶液活性最强。韩诗畴等(1994)选出以聚乙稀醇溶液作为引诱剂,涂布于人工卵表面,诱导拟澳洲赤眼蜂、松毛虫赤眼蜂和广赤眼蜂产卵,取得稳定的高寄生率和增加人工卵中寄生卵的数量。韩诗畴等(1999)以聚丙烯薄膜为卵壳材料制成人工卵,表面涂抹8%聚乙烯醇溶液引诱赤眼蜂产卵繁殖玉米螟赤眼蜂。聚乙稀醇溶液作为引诱剂也为后来开展的体外培育其他赤眼蜂种类增强效率。吕欣等研究了体外培育赤眼蜂低温保存的适宜虫态、适宜温度与贮存期。明确了最适宜冷藏温度为13℃,最佳贮存期为预蛹期,最合适的贮存期为4周。并构建经过冷藏贮存的体外培育第二代松毛虫赤眼蜂在米蛾卵上的生命表,证明人工卵蜂在经过低温贮藏后仍然能寄生自然昆虫卵,保持了其田间防治效能(Lüetal., 2019)。这一有效的贮存技术将为利用人工卵大量扩繁赤眼蜂生物防治农作物害虫提供技术保障。
利用人工卵大量繁殖赤眼蜂需要有效地提高生产效率,生物资源所自1983年底开始与广东省科学院实验工厂合作研制卵寄生蜂人工卵卡机,1985年10月完成第一台样机。该机采用链轮传动、气动控制,能把制造人工卵卡的压膜、注液、盖膜封口三个动作连成一体,尤其是压模成型和灌注营养液同步完成。1996年与广州电器科学研究所合作研制第二代卵寄生蜂人工卵卡机,1998年完成样机。该机含压穴、滴液、封口和裁剪基本工序,在设定程序下,以气动步进运行方式自动完成全部工艺制卡过程,更加准确和稳定。2002年再次委托该所加工生产两台人工卵卡机,该机主要动作执行部件全部设置在不锈钢工作台面上整体结构精巧,正面控制面板显示各个执行气缸的工作压力和压穴、封口的工作温度,并可在一定范围内预设。安装有紫外线灯的有机玻璃罩盖,用于防尘和杀菌消毒,以确保卵卡成品质量。2016年与广州立顺机械五金有限公司合作研制第三代卵寄生蜂人工卵卡机。该机在设定程序下,以气动步进运行方式连续完成压穴、滴液、封口和裁剪的全部制卡工艺过程,由可编程控制器PLC控制,可按不同寄生蜂种类对卵卡膜厚度、卵径大小及滴液量的要求调节。制卡工作区设有玻璃罩,区内安装紫外线灯管及空气过滤装置,用于防尘和灭菌,以确保卵卡制作过程不受污染。至今,人工卵卡机尚存在一些需要解决的难题,最主要是适应不同赤眼蜂种产卵选择、使用不同类型的薄膜需求以及提高单位时间的生产能力。
赤眼蜂在害虫生物防治中所发挥的重要作用已经得到世界各国的高度认可。世界上有40多个国家利用赤眼蜂作为天敌昆虫防治400多种重要害虫,每年应用面积达1.5亿ha(Vinsonetal.,2015)。利用赤眼蜂防治害虫可以减少化学农药使用量,以及减少害虫对化学农药的抗性,保护生态环境,保障食品安全,保护生产者和消费者健康。我国是世界上应用赤眼蜂防治害虫面积较大的国家之一,有10多种赤眼蜂被用于大量繁殖防治玉米、棉花、水稻和甘蔗等作物害虫。然而,我国当前利用赤眼蜂等天敌昆虫防治农作物害虫的面积占每年害虫总防治面积的比例还很低。我国注重生态环境保护,大力倡导农业绿色发展,已经采取多种措施减量化使用化学农药。赤眼蜂选育、繁殖与田间应用技术尚未能适应绿色农业、有机食品快速发展以及生态环境保护的迫切需求。赤眼蜂的种类多,寄主范围有所不同,有些种类寄主范围较宽,如松毛虫赤眼蜂、拟澳洲赤眼蜂等,有些赤眼蜂寄主范围较窄,如稻螟赤眼蜂、安荔赤眼蜂Trichogrammaoleae等。赤眼蜂对地理环境的适应有差别,防治对象也有所不同,同一种赤眼蜂可寄生多种害虫,同一种害虫卵可能被多种赤眼蜂寄生。因此,需加强赤眼蜂优质资源挖掘和控害效果评价,并加以选育、扩繁与利用。研发赤眼蜂在害虫防治中与其他防治措施的协调使用技术,吸收和利用多学科技术,如无人机释放赤眼蜂,大数据应用等。研制适应赤眼蜂产业化的配套技术,延长赤眼蜂货架期的关键技术,以及贮存、包装、运输与简便、有效和实用的释放技术。研究田间释放防治害虫效果评估方法。继续完善体外培育技术,优化人工卵培养液配方,升级改造人工卵卡机及人工卵卡生产技术,提高人工卵卡机单位时间生产效率,为卵寄生蜂大量繁殖提供技术手段。扩大体外培育技术在昆虫学研究中的应用,将该技术应用到培育幼虫寄生蜂甚至捕食性天敌昆虫。还可用于开展寄生性昆虫发育研究,连续观察昆虫从卵、幼虫、蛹和成虫的变态过程,幼虫龄期和昆虫器官形成过程。