德清真片胸叶蜂在毛竹上的产卵偏好性*

方林鑫 张守科 贾克峰 叶碧欢 张 威 舒金平 王浩杰 徐天森

(1.中国林业科学研究院亚热带林业研究所 杭州 311400；2.南京林业大学 南京 210037；3.浙江省衢州市衢江区林业局 衢州 324000；4.浙江省林业科学研究院 杭州 311400)

毛竹(Phyllostachysedulis)是我国栽培面积最大、地理分布最广、研究和开发最深入的优质笋材两用竹种，具有涵养水源、保持水土、增加碳汇等重要生态价值(李建华等，2012)。毛竹笋是深受大众喜爱的有机食品，竹材可为建筑、家具、工艺品及造纸提供原材料，经济效益巨大(封焕英，2014)，毛竹产业在我国林业经济发展及生态文明建设中发挥着举足轻重的作用。随着毛竹产业高速增长，病虫害成为制约具健康发展的关键因素之一(Wangetal.，2002；Choudhuryetal.，2007；舒金平等，2015)。

德清真片胸叶蜂(Eutomostethusdeqingensis)属膜翅目(Hymenoptera)叶蜂科(Tenthredinidae)黏叶蜂亚科(Caliroinae)，是我国南方竹区频繁暴发的重大食叶害虫之一(徐天森等，2004)。严重发生时，竹林有虫株率达到100%，竹叶被取食殆尽；轻者造成竹林地下茎、根腐烂，翌年出笋量急剧减少，新竹的高度和围眉普遍下降；重者造成毛竹林大面积死亡衰退，经济损失巨大(王天龙等，2000)。当前，德清真片胸叶蜂的防治依赖化学药剂，然而毛竹高大且多分布于山区，喷雾作业防治难以实施；且药剂高频度使用易造成环境污染及产生抗药性，因此亟需研发高效环境友好的防控技术。

德清真片胸叶蜂在浙江1年发生1代，单雌平均产卵量达300 ～ 500 粒(徐天森等，2004)，产卵期防控是抑制德清真片胸叶蜂种群数量的关键。产卵是昆虫生殖行为的重要环节，与种群生存繁衍密切相关(王志政等，2010；Rosenwaldetal.，2017)。产卵期也是害虫种群治理的关键阶段，掌握害虫产卵习性并制定针对性的防治策略，往往可有效、快速、环保地控制昆虫数量(Fosteretal.，1997；Higashidaetal.，2016)。在研究柑橘潜叶蝇(Phyllocnistiscitrella)产卵行为的发现，其成虫较为偏好在寄主嫩叶上产卵，针对新芽嫩叶进行药剂防治能达到事半功倍的效果(张贺贺等，2015)。破损的石榴(Punicagranatum)对桔小实蝇(Bactroceradorsalis)产卵表现出很强的引诱作用，在该虫产卵期，在林间放置受损的石榴表皮诱集桔小实蝇产卵，能显著降低果实受害率(袁盛勇，2005)。而除遗传因素外，植食性昆虫的产卵行为还受到生境条件、寄主理化性状及发育水平等因素的影响(Huangetal.，1994；Schoonhovenetal.，2005；Himleretal.，2011；Feietal.，2017)。桉树叶甲(Paropsinechrysomelids)产卵行为与桉树(Eucalyptusspp.)叶片的生长时间密切相关(Steinbaueretal.，1998)；环境温度是影响3种丽蝇(Calliphoravicina、C.vomitoria和Luciliasericata)产卵行为的关键要素(Odyetal.，2017)。

研究植食性昆虫产卵行为不仅可加深昆虫与植物互作关系的理解，同时也可为害虫高效防控技术的制定提供依据。本研究对德清真片胸叶蜂的产卵行为进行观察，分析了坡位、盘枝高度等生态因子，新、老叶物理结构及营养差异与其产卵选择的关系，以揭示生境条件及寄主质量对德清真片胸叶蜂产卵选择偏好的影响，为制定高效、安全的防治策略提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于衢州市衢江区湖南镇破石村塘里垅、塔坞和尖头山地块，海拔190 ～ 315 m，年平均气温14 ～ 16 ℃，年降水量1 250 ～ 1 800 mm，土壤为沙质红壤土，pH值3.7 ～ 6.0。样地竹林均为毛竹纯林，林下生长有白花悬钩子(Rubusleucanthus)、木莓(Rubusswinhoei)、金缕梅(Hamamelismollis)及铁线莲(Clematisflorida)等小型灌木及藤本，地表有铁芒萁(Dicranopterislinearis)、五节芒(Miscanthusfloridulus)及乌蕨(Odontosoriachinensis)等草本植物。竹林每年施复合肥、翻耕，均未采取针对德清真片胸叶蜂的相关防治措施。试验地毛竹林平均密度约1.60株·m-2，1、2、3年生毛竹各占30%，4年生毛竹占10%。德清真片胸叶蜂危害及产卵情况调查在该镇竹叶蜂发生区内选取了5块试验样地，样地概况详见表1。

表1 样地概况

1.2 供试植物与昆虫

6月上旬，在衢州试验区内，随机选取同一海拔的健康2年生老竹与1年生新竹各5株，依次从最低盘枝至顶部采集无损叶片，置于生物采样箱(4 ℃)中保鲜带回实验室备用。同时，在试验样地内，收集健康的德清真片胸叶蜂老熟幼虫400余头，带回至中国林业科学研究院亚热带林业研究所养虫室，在60目饲养笼中饲养(温度25 ± 1 ℃，相对湿度70% ± 10%)，直至结茧化蛹备用。

1.3 试验方法

1.3.1 产卵行为观察 在成虫羽化期，每日检查并统计羽化的雌、雄虫数量。将同日羽化的10对1日龄成虫饲养于50 cm × 50 cm × 100 cm的60目饲养笼中，同时放入2年生盆栽毛竹供其休憩产卵，饲养笼中用棉球供以体积分数为10%的蜂蜜水。自发现有成虫交配后，直至雌虫全部死亡，每天7:00—19:00，每60 min观察1次，记录成虫产卵情况，详细记录产卵的行为特征。夜间(暗期)采用弱红光光源(LED光源，10 W，光强约20 lx，预试验结果表明该光照射对成虫行为无明显影响)观察(舒金平等，2012)。试验期共观察6 笼。在观察产卵行为的同时，记录各笼中雌雄成虫的寿命。

1.3.2 毛竹林产卵情况调查 在成虫产卵盛期，分别于所选定的5块试验地内，随机选取不同生长位置、不同年龄的毛竹5株，详细调查每株毛竹各盘枝枝条叶片上卵块数、卵量。

1.3.3 毛竹叶片含水率及营养成分(C、N、Na、K)测定 在采集的新、老竹叶新鲜样品中，分别选取长势良好，无病虫害、生长状况基本一致的叶片，在实验室内使用电子天平(瑞士梅特勒NewClassic ML精密天平，精度0.000 1 g，上海保衡电子科技有限公司)各称取10.00 g，置于鼓风干燥箱内65 ℃烘干至恒质量，再次称其质量，计算叶片的含水率。设置3个重复。含水率(%)=(鲜质量-干质量)/干质量 × 100%。

取恒质量的干样粉碎，过80目筛。称取0.50 g样品置于烧杯中，加入HNO3-HClO4(4∶1)10 mL，静置过夜。24 h后置电热板上于180 ℃加热消解至液体呈无色透明或略带黄色，冷却，转入25 mL容量瓶，用1%硝酸定容至25 mL容量瓶中，摇匀。同法制备试剂空白溶液。使用ICP-OES光谱仪(iCAP 7400，德国)分析K、Na及C元素的含量(张守科等，2017)；利用FOSS定氮仪(Kjeltec 8400，丹麦)测定N元素含量，试验共设置每组6个重复。

1.3.4 叶片组织结构观测 选取新鲜新、老叶各10片，切取部分叶片组织，宽度为1 cm。进行冷冻切片(CryoStar NX70，德国)时，将所切取叶片垂直放于冷冻台上，周边滴上包埋剂，冰冻1 min。将冰冻好的组织块，固定于持承器上，横向纵切20 μm厚，制片利用超景深显微镜(基恩士5000，日本)进行观察，并利用显微镜自带软件测量叶片上、下表皮的厚度。

1.3.5 数据处理与分析 利用GraphPad Prism 7软件，采用Studentt检验(Student’sttest)分析德清真片胸叶蜂在各种因素下的产卵偏好及雌雄成虫寿命差异。利用逐步判别分析法(Stepwise discriminant analysis)分析竹叶各营养元素与产卵选择的关系。利用CorelDRAW X7画图软件制图。数据分析前进行标准化处理，卵粒数采用常用对数转换，百分比数据采用反余弦转换。

2 结果与分析

2.1 性比与成虫寿命

德清真片胸叶蜂雄虫早于雌虫羽化，雌、雄比为1∶1.16(n=238，♀=110，♂=128)。混养交配条件下雌、雄蜂寿命差异不显著(P> 0.05)，雌蜂平均寿命为8.68天，最长16天，雄蛾为7.65天，最长13天(表2)。

表2 雌、雄成虫的寿命

2.2 产卵行为

该叶蜂羽化当天便可交尾，求偶交尾时，初期雌、雄成虫头相对，触角相互反复触碰。雌虫接纳雄虫被后，雌雄虫身体几近重叠，呈现“一”字状。交尾后1天便可产卵。产卵时，雌虫抱住选定的竹叶，伸出产卵器，并用产卵器在竹叶上表面来回搓动，以刺破竹叶表皮，随后将卵产在竹叶内，刺破表皮到产卵的持续时间55 s ～ 221 s，平均107.73 ± 6.72 s(n=49)，依据成虫产卵数量不等。成虫1次产卵结束后，有的立即飞离叶片，或在同一片叶子上爬行，找到合适位置后再产卵2 ～ 3次。成虫在白天产卵，主要集中在下午13:00 ～ 16:00之间(占81.63%，n=49)。卵沿叶脉方向呈直线排列，每排2 ～ 14 粒不等，平均6.9 粒(图1)。卵分布在近叶缘部位，卵与卵之间的距离约为0.4 ～ 0.6 mm，少数为不规则排列(图1)。夜间成虫基本在竹上栖息，未见成虫产卵。成虫可进行多次交尾，也可多次产卵。林间观察结果与室内基本一致，成虫在白天活动，夜间不活动。另外，阴雨天成虫少活动或不活动(多在林间灌木、草丛中栖息)。

图1 德清真片胸叶蜂产卵

2.3 产卵选择与坡位的关系

坡位(毛竹生长的海拔)对德清真片胸叶蜂产卵有显著影响。成虫偏好在坡底部的竹子上产卵，其在坡底(海拔约194 m)的产卵量显著高于在坡顶部(约315 m)的产卵量(图2 A)。其中在坡底的每株平均产卵量为3 835.0 ± 385.2 粒，顶部为864.5 ± 215.5 粒，差异极显著(P=0.007 4；t=5.01)。德清真片胸叶蜂偏好在坡底土层松软且较厚的土层中结茧，羽化后也多在灌木周围交尾，且成虫飞行能力不强，这可能是造成成虫偏好在坡底的毛竹上产卵的主要原因。

2.4 卵粒在竹子上的垂直分布

依据竹叶的高度，选取高度约13 m的新竹为统计对象(每株约30盘)，以2盘枝为一个统计单位，将竹枝分成15 ～ 16层，统计各高度范围内产卵量，新、老毛竹各重复5组。结果表明，德清真片胸叶蜂产卵量随竹子高度的升高逐渐增加，到竹子的顶部稍微下降(图3)。其中，在竹子的下盘枝部分产卵量最少，占总卵量的5% ～ 10%，在中上部的产卵量最大，占总卵量的50% ～ 60%。各盘枝卵量占比随着盘枝高度增加呈抛物线变化趋势(Y=-0.151X2+ 2.908X-4.102，F=13.273，P=0.001，R2=0.637)。

2.5 产卵选择与竹龄的关系

竹子年龄对德清真片胸叶蜂产卵有极显著的影响。在胸径、坡位及高度一致情况下，卵主要产在当年生新竹的叶片上。在当年生新竹(H=13.5 ～ 14.5 m，Φ=11.0 ～ 11.6 cm)上的平均产卵量为3 954.6 ± 1 247.4粒，2年生老竹(H=13.1 ～ 15.0 m，Φ=9.3 ± 0.5 cm)上的平均产卵量为144.3 ± 49.3 粒，在新竹上的产卵量为老竹上产卵量的27.47倍，差异极显著(P=0.001 5，t=2.73)(图2B)。造成这一情况的原因可能是新竹竹叶表皮容易穿透，适合成虫产卵，也可能是新竹叶的营养更利于德清真片胸叶蜂幼虫的生长发育，因而更能吸引成虫产卵。

2.6 新、老叶片表皮厚度比较

对新老竹叶片主要结构的切片观察表明，新叶上表皮(18.775 ± 2.152 μm)与老叶上表皮(23.575 ± 3.026 μm)、新叶下表皮(13.68 ± 1.02 μm)与老叶下表皮(15.24 ± 0.82 μm)厚度差异均不显著(上表皮：P=0.206；下表皮：P=0.252)(图4)；因此竹叶表皮厚度可能不是影响德清真片胸叶蜂产卵选择的关键因素。

图4 毛竹新老叶表皮厚度

2.7 新、老竹叶含水率比较

新、老叶新鲜叶片含水率测定表明，竹叶蜂产卵期，新叶的含水率为54.90% ± 0.33%，而老叶的含水率为51.99% ± 0.93%，两者差异显著(P=0.019)(表3)。德清真片胸叶蜂可能更偏好在水分含量高的竹叶上产卵，从而造成新叶上的卵量显著多于老叶(图2B)。

表3 新老叶微量元素含量及含水率

2.8 叶片营养元素含量对产卵选择的关系

新叶有机碳含量(45.85 ± 0.40)%、全氮含量(19.48 ± 0.47)g·kg-1、钾元素(13.88 ± 0.48)g·kg-1均小于老叶；相对于新叶，老叶钠元素(76.96 ± 2.63)mg·kg-1有所降低。在4种微量元素中，新叶与老叶有机碳(P=0.114，t=1.734)与钾元素(P=0.949，t=0.065)含量均无显著性差异；老叶全氮含量极显著高于新叶(P< 0.001，t=7.117)；新叶钠元素含量显著高于老叶(P=0.000，t=5.243)。

逐步判别分析结果显示，函数特征值为17.627，覆盖所有所用方差(100%)，相关系数为0.973，各因素区别度较高。同时，Wilks统计量(表5)说明4种微量元素在德清真片胸叶蜂寄主产卵选择时，差异极显著(P=0.000)(表4)，这种差异性也得到了100%准确判别率的进一步证实。4种微量元素中，对叶蜂寄主产卵选择影响贡献度由大到小可能依次为N(0.114)、Na(0.173)、K(0.408)、C(0.719)(Wilks’ λ值越小，贡献值越大)。判别函数方程为：F=0.474×Na-6.344×K + 1.242×N + 41.545×C-985.237。该方程对于4种元素含量贡献度进行区分时，正确判别率为100%。

表4 Wilks λ值

表5 各营养元素判别分析

3 讨论

昆虫能保持种群繁盛与其种类、繁殖方式及生存环境的多样性密切相关(Gillott，2005)。在与寄主长期的协同进化的过程中，植食性昆虫形成了特定的寄主谱及产卵行为(Schoonhovenetal.，2005；张守科，2017)。昆虫偏好对子代安全性更高的场所进行产卵，以保证卵孵化率和幼虫存活率(Kohandanietal.，2017)，而植物本身的理化特性及生境条件是影响昆虫的寄主定向和产卵行为的重要因素。

昆虫产卵行为的影响因素是相当复杂的(Renwicketal.，1980；张贺贺等，2015；董子舒等，2017)。植物生长状况对昆虫的产卵选择有显著影响，不同营林条件对于植物的生长状况起关键性作用，进而影响植食性昆虫的产卵(郑成洋等，2003；Hilkeretal.，2015)。本研究结果表明，德清真片胸叶蜂偏好在坡底的毛竹上产卵(图2 A)，这可能与坡底毛竹的生长状况及土壤环境相关。坡底土层松软且较厚利于老熟幼虫在土层中结茧；同时，坡底的毛竹生长健壮，生物量分布集中，幼虫孵化后食物相对充足。该推论在探讨生境条件对于毛竹生物量分布影响的研究中得到了证实，中、下坡位毛竹生物量及生态稳定性均优于中上坡位(范叶青等，2012)；同时，毛竹林的生长指标由上坡至下坡逐渐转好(邓司马等，2016)，这也可能是食叶昆虫偏好坡底竹子的一个原因。另外，德清真片胸叶蜂成虫飞行能力不强，多在灌木周围交尾，因而也可能多选择在坡底产卵。

除坡度外，本研究还发现毛竹叶片着生高度对叶蜂产卵选择存在一定的影响(图3)，雌虫偏好在毛竹中段2/3处的叶片上产卵，这可能是中上部的叶片更适合幼虫取食。宋伟敏等(2009)也发现类似的现象，松毛虫(Dendrolimus)偏好将卵产在马尾松(Pinusmassoniana)顶部，以便幼虫在树冠顶端越冬，并在次年2月份从顶部顺延往下取食。另外，研究表明竹冠中、高盘枝的竹叶能更有效地利用太阳能进行光合作用，生产有机物质(周芳纯等，1982；杨迪蝶等，1988；Caoetal.，2011)。施肥的毛竹林中，毛竹树冠呈纺锤结构，生物量主要分布在中部冠层(8 ～ 24盘枝)(朱强根等，2015)。综合光合作用效率、毛竹生物量与盘枝高度的关系，食叶昆虫幼虫更加适合生存于毛竹的中、上盘枝，这与本研究结果相吻合。除此之外，顶端盘枝产卵量下降(图3)的另一原因还可能与高盘枝受到空气流动影响更大，不利于叶蜂成虫产卵。

昆虫产卵是一个复杂的行为过程，当产卵雌虫到达寄主植物后，并非立即开始产卵，而是先通过触角、唇须等器官上的感受器对寄主进行筛选(张璐，2015；赵婵等，2019)，如寄主符合产卵要求，便会开始下一步产卵刺探，反之，则会放弃(张贺贺等，2015)。植物性状是影响植食性昆虫产卵的重要因素之一(Bernaysetal.，2007；Schoonhovenetal.，2005),“Mother Choice”理论认为，雌性成虫在产卵选择上，会倾向子代偏好性强且合适的寄主，最大程度保护子代安全和提高子代生存率(Wennströmetal.，2010；Rigsbyetal.，2014)。如：在葎草(Humulusscandens)、菜豆(Phaseolusvulgaris)、玉米(Zeamays)及棉花(Gossypiumsp.)等寄主间，亚洲玉米螟(Ostriniafurnacalis)在葎草上的产卵量最大，菜豆最小，原因是葎草叶长势茂盛，可为后代提供更多的食物。柑橘潜叶蝇偏好在较嫩叶上产卵，可为孵化后的幼虫提供易取食的幼嫩叶片(张贺贺等，2015)。本研究表明，德清真片胸叶蜂将大量的卵产于1年生新竹上，这可能是1年生竹叶叶片更为柔软鲜嫩(图4，表2)，利于成虫产卵及取食。

植物的营养元素是植物生长状况及质量的重要表征，与植食性昆虫产卵选择密切相关(Carrascoetal.，2015)。研究发现，竹叶中的N、P、Na、Ca、Mg及Si等微量元素含量差异是造成黄脊竹蝗(Ceracriskiangsu)成虫偏好取食毛竹的重要原因(张守科等，2017)。杨树叶蝉(Chrysomelascripta)产卵选择受到叶片微量元素以及化学物质的影响(Bingamanetal.，1993)。N素是植食性昆虫生长发育的必需物质，但如果摄入氮素过量会对植食性昆虫造成损害(Rodriguez，1972；Schrocder，1986)。德清真片胸叶蜂偏好将卵产在氮含量更少的新竹竹叶，可能与老竹竹叶氮含量过高有关(表3)。Na元素参与昆虫酪氨酸的合成，而酪氨酸与昆虫蜕皮时蛋白质鞣化与暗化密不可分，寄主中Na元素含量对昆虫生长发育至关重要(王荫长，2004)。本研究结果表明，新叶中Na含量显著高于老叶，德清真片胸叶蜂前3龄幼虫历期分别为2天、2 ～ 5天、2.5 ～ 6天，蜕皮间隔时间短，Na含量需求大。同时，Na盐是植食性昆虫健康发育的必不可少且稀缺的物质，Na盐含量的高低可能与成虫产卵偏好有密切关系；判别分析进一步证实了Na含量在德清真片胸叶蜂产卵偏好中发挥着关键作用。本研究所测定的微量元素种类较少，是否其他的微量元素在此过程中发挥作用，需进一步研究。

随着昆虫科学研究的深入，利用昆虫生长发育过程特定行为，如寄主搜寻、取食、求偶及产卵等，针对性地开发高效防控技术可能成为实现害虫有效防控的重要途径。本研究表明，德清真片胸叶蜂偏好在坡底的1年生竹叶上产卵，因此在采用竹腔注射防治时，仅需要针对当年生新竹进行药剂处理即可有效控制虫口密度。

4 结论

德清真片胸叶蜂偏好在坡底的1年生高盘枝竹叶上产卵，竹叶含水率及N、Na含量与其产卵选择密切相关。这一发现为德清真片胸叶蜂的防治提供了新的思路，在进行叶蜂防治时，仅需针对当年新竹进行针对性的防治，将会达到事半功倍的防治效果。