明纹侧柏松毛虫成虫羽化及生殖行为*

荆小院 闫玮华 刘红霞 许胜利 靳 嵘 高 茹 宗世祥 张金桐

(1. 山西农业大学(山西省农业科学院)生命科学学院 太谷 030801； 2. 山西农业大学(山西省农业科学院)基础部 太谷 030801； 3. 内蒙古自治区鄂尔多斯市森林病虫害防治检疫站 鄂尔多斯 017000； 4. 内蒙古自治区准格尔旗森林病虫害防治检疫站 准格尔旗 017100； 5. 北京林业大学林学院 北京 100083)

明纹侧柏松毛虫(Dendrolimussuffuscusillustratus)属鳞翅目(Lepidoptera)枯叶蛾科(Lasiocampidae)松毛虫属(Dendrolimus)，为松科(Pinaceae)林木的主要害虫，分布于我国山西、陕西、河北、内蒙古、河南等省区。该虫主要以幼虫取食侧柏(Platycladusorientalis)、杜松(Juniperusrigida)等林木的嫩芽和针叶，危害严重时可将针叶全部吃光，使林木难以正常生长，整片森林呈现枯黄状态。目前，对于明纹侧柏松毛虫的防治方法主要有人工摘取虫卵，黑光灯诱虫，施放白僵菌(Beauveriabassiana)粉炮以及喷洒农药除虫菊酯等(菅美桃， 2015)，这些防治手段均侧重于害虫暴发后的杀灭，而松毛虫属害虫群居数量巨大，危害蔓延迅猛，且松科树木常分布于边远、地广人稀的林区，因而在该类害虫的防治中，寻求一种快速，准确，使用方便且成本低廉的监测手段显得较为重要。

昆虫性信息素具有灵敏度高、选择性强、对天敌无害、可保护环境等优点，作为直接或者间接的害虫防治手段在国内外已被广泛使用。目前，全世界已鉴定的昆虫性信息素或类似物达1 000多种，数千万公顷农业作物与林区在使用性信息素产品进行害虫防治(Witzgalletal., 2010)，我国投入使用的性信息素产品有100多种。明纹侧柏松毛虫的生物学特性，生物、化学及物理防治已有过相关报道，但关于其生殖行为及性信息素产生与释放节律研究还未见报道。昆虫生殖行为相关的生物学特性研究，不仅可以获得昆虫性行为通讯的相关信息，而且有助于对性信息素的提取时间做出精确判断。为此，本研究观察明纹侧柏松毛虫的羽化、交配、产卵等行为，通过性趋向试验研究其种内引诱作用，为其性信息素研究提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试虫源及饲养

分别于2019年7月2日和2020年7月12日，在内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗神山天然次生林林场明纹侧柏松毛虫危害比较严重的侧柏林中，采集明纹侧柏松毛虫虫茧和蛹。取80 cm × 80 cm × 80 cm的纱笼，里面放置新鲜的侧柏枝叶，将收集好的虫茧平铺于枝叶上。将养虫笼置于通风口处，保持自然光周期[(L∶D =14∶10, 温度(29 ± 1) ℃，相对湿度70%～80%])。每隔2天更换1次侧柏枝叶。

1.2 试验方法

1.2.1 羽化观察 将采集来的蛹放入养虫笼内，观察其羽化过程，并将当日羽化成虫按照性别分别放置于2个纱笼内。从笼内第1头成虫羽化开始统计其数量，直至所有蛹羽化完成； 在羽化盛期，每小时统计并记录羽化成虫的性别和数量，调查羽化的时动态及性别比例。设置重复3组，共查蛹1 200头(2019年)和1 000头(2020年)。

1.2.2 成虫寿命 将羽化后未交配的雌虫和雄虫分别放置于2个纱笼内，每笼15头。再将交配后的雌虫和雄虫各取15头放置于2个同样的纱笼内。每个纱笼内悬挂1个用10%蜂蜜水浸泡过的脱脂棉球以供给试验昆虫所需营养，并放入新鲜的侧柏树枝。每日观察其生命活动迹象，记录成虫从羽化到死亡的时间。设置3个重复，共查虫180头。

1.2.3 求偶行为观察 将初羽化的雌蛾30头放置在纱笼内，笼内悬挂10%蜂蜜水浸泡过的脱脂棉球并放入新鲜的侧柏树枝。在暗期每隔30 min观察记录明纹侧柏松毛虫的求偶行为(预试验中发现明纹侧柏松毛虫求偶时间仅发生在暗期，因此求偶行为的观察只需要在暗期进行)，直至笼中所有雌蛾死亡，试验重复3次，共计90头雌蛾。观察所用光源为红色灯泡，照度为0.5 lx。

1.2.4 交配行为观察 将羽化后的雌、雄蛾各30只放置于纱笼内，在进入暗期后，每1 h观察1次，连续观察6天。设置3个重复，共计90对。

1.2.5 产卵行为及孵化率 将未交配的雌蛾和交配后的雌蛾分别放置于20 cm × 20 cm × 20 cm的纱笼内，每笼各1只。纱笼里放置10%蜂蜜水浸泡过的脱脂棉球及新鲜的枝叶以供雌蛾产卵，连续观察并记录雌蛾的产卵数量及卵的孵化率，共观察20头雌蛾。

1.2.6 林间诱蛾活性试验 采用规格为长30 cm，宽20 cm的三角形诱捕器，底部为白色塑料板，用大头针将胶板固定在诱捕器底部。将1～6日龄处女蛾放置在小纱笼里(4 cm×4 cm×4 cm)，将小纱笼用铁丝固定在诱捕器距离诱捕器底部2～3 cm处。采用空白纱笼和未交配的雄蛾作为空白对照。将三角形诱捕器悬挂在危害较严重的侧柏林里，诱捕器间隔30 m以上，随机分布。每个处理设置3个重复，共24个诱捕器。

1.3 数据统计与处理

采用SPSS25.0软件对数据进行差异显著性分析(Duncan’s)，图表用Excel2010制作。

2 结果与分析

2.1 羽化行为及动态节律

2.1.1 羽化行为 明纹侧柏松毛虫刚开始羽化时，用头顶破茧壳，蠕动身躯，直至爬出茧体。初出茧的成虫浑身皱缩，在纱笼内壁缓慢爬行，待虫体逐渐变干后，开始奋力攀爬，频繁振翅，直至双翅完全展开后静伏于纱笼内壁上，羽化完成，整个过程可持续30～60 min(图1)。

图1 明纹侧柏松毛虫羽化过程Fig. 1 Eclosion process of D. suffuscus illustratus

2.1.2 羽化动态节律 明纹侧柏松毛虫羽化日动态如图2所示： 2019年养虫笼内的蛹7月初开始羽化，7月29日左右到达羽化高峰，总羽化率为88.5%，之后逐渐减少。2020年养虫笼内的蛹7月中旬开始羽化，8月11日左右到达羽化高峰，总羽化率为83.8%，之后逐渐减少。羽化高峰之前，雄虫羽化数较多，之后，雌虫羽化数多于雄虫。明纹侧柏松毛虫的羽化时动态如图3所示： 19:00—2:00都可以观察到成虫羽化，羽化高峰为21:00，雌虫羽化率为16.3%，雄虫羽化率16.9%。

图2 明纹侧柏松毛虫羽化日动态节律Fig. 2 Daily rhythm of the emergence of D.suffuscus illustratus

2.2 明纹侧柏松毛虫雌雄性比

由表1可知，雄成虫数量略多于雌成虫，雌雄比例分别为1∶1.04 (2019年)和1∶1.01 (2020年)。

图3 明纹侧柏松毛虫羽化时动态Fig. 3 Hour-dynamics of D. suffuscus illustratus during emergence相同类型柱上所标不同小写字母表示差异显著(P﹤0.05)，下同。 Histograms of the same type with different small letters indicate significant difference (P﹤0.05). The same below.

表1 明纹侧柏松毛成虫雌、雄比例(2019和2020年)Tab.1 Ratio of male and female pine hairs of D. suffuscus illustratus (2019, 2020)

2.3 明纹侧柏松毛虫的寿命

由表2可知：未交配雌蛾平均寿命为4.05天，最长寿命为5天； 未交配的雄蛾平均寿命为5.84天，最长寿命为8天。交配后的雌蛾平均寿命为3.69天，最长为4天； 交配后的雄蛾平均寿命为5.33天，最长寿命为8天。

表2 不同处理成虫的寿命①Tab.2 Lifespan of adults in different treatments

2.4 明纹侧柏松毛虫求偶行为及时辰节律

明纹侧柏松毛虫在羽化当天可以观察到求偶行为，求偶前期双翅振动，腹部末端经几次伸缩后，露出腺体，性腺翘起与腹部成一定角度，之后静伏于纱笼内壁，如果没有交尾可保持此状态1～2 h(图 4)。若受到强光刺激或外界触碰，雌蛾腺体将缩回，停止求偶。由图5可知，未交配雌蛾在进入暗期0～8 h内有求偶行为，1日龄和2日龄成虫在进入暗期8 h内均有求偶行为。随着雌蛾日龄的增长，雌蛾的求偶行为会提前。其中，1日龄和2日龄雌蛾求偶高峰期在暗期6～8 h，分别为40%和 45.5%。3日龄雌蛾求偶高峰期在暗期4～6 h，4日龄和5日龄雌蛾求偶高峰期在进入暗期的2～4 h，6日龄雄蛾求偶高峰期在暗期0～2 h。

图4 明纹侧柏松毛虫雌蛾召唤状态Fig. 4 Calling behavior of D. suffuscus illustratus

图5 明纹侧柏松毛虫求偶百分率Fig. 5 The courtship percentage of D. suffuscus illustratus

2.5 明纹侧柏松毛虫的交配行为

雌雄成虫的交配行为多呈“一”字型(图 6)，平均交配时间为10.1 h，未见多次交配。1～6日龄的成虫都具有交配能力。其中2日龄成虫交配率最高。交配行为发生在暗期的0～8 h内，1日龄成虫在进入暗期第6～8 h内交配率最高为39%； 2日龄成虫在进入暗期第6～8 h内交配率最高为45%； 3日龄成虫在进入暗期第4～6 h内交配率最高为26%，4日龄成虫进入暗期2～4 h内交配率最高为25.6%，5日龄成虫在进入暗期第0～2 h内交配率最高为16%(图 7)，6日龄成虫交配率较其他日龄差异显著，交配率降低。

2.6 产卵及卵孵化率

卵多产于纱笼四周壁上或寄主枝叶上，块状分布。卵呈黄绿色，长1.8～2.0 mm,宽1.2～1.5 mm，椭圆形(图8)。未交配雌蛾也可产卵，产卵量为160.7粒，卵孵化率为0； 交配后的雌蛾平均产卵数为154.1粒，卵平均孵化率为94.8%(表3)。

图6 明纹侧柏松毛虫交配行为Fig. 6 Mating behavior of D. suffuscus illustratus

图7 明纹侧柏松毛虫交配百分率Fig. 7 The mating percentage of D. suffuscus illustratus

图8 明纹侧柏松毛虫卵Fig. 8 Eggs of D. suffuscus illustratus

表3 雌蛾的产卵量及卵孵化率Tab.3 Number of eggs laid and hatch rate of female moths

2.7 性趋向试验

林间诱蛾试验的结果表明，处女蛾可以引诱到雄蛾，空白对照和雄蛾均未引诱到雄蛾。不同日龄雌蛾诱捕到的雄虫数量不等，其中以2日龄处女蛾平均诱蛾数最多，为24头，与其他日龄处女蛾诱蛾数对比差异显著。随着日龄的增加，处女蛾诱蛾数逐渐降低(图 9)。

图9 不同明纹侧柏松毛虫野外诱蛾数量Fig. 9 Number of male moths trapped by different D. suffuscus illustratus in the field

3 讨论

明纹侧柏松毛虫的羽化行为仅发生在暗期，羽化高峰期集中在21:00，雌雄比接近1∶1(2019年： 1∶1.04； 2020年： 1∶1.01)，雄蛾先羽化。在蛾类昆虫中，雄蛾较雌蛾早羽化的现象较常见，如六星黑点豹蠹蛾(Zeuzeraleuconotum)(刘金龙等， 2011)、褛裳夜蛾 (Catocalaremissa)(郑海霞等， 2014)，油松球果螟 (Dioryctriamendacella)(辛海萍等， 2012)，黄野螟(Heortiavitessoides)(王忠等， 2018)等。2019年和2020年明纹侧柏松毛虫的羽化周期有所不同， 2020年羽化期明显晚于2019年，这可能是由于2019年和2020年7、8月份温度气候相差较大导致， 2019年7月份平均温度为32 ℃，相较于2020年7月份平均气温28 ℃高，加之2020年7月份雨天较多，导致成虫羽化高峰期延后，这说明明纹侧柏松毛虫的羽化容易受到温度和湿度的影响。环境温度、湿度和光周期的变化均可从不同角度影响昆虫的羽化进程，温度、空气相对湿度过高或过低均不利于蛹的羽化(范立鹏等， 2014； 2018)，如： 气温降低可致使松褐天牛(Monochamusaltematus)的羽化数降低(蔡华等， 2016)，杨小舟蛾(Micromelalophasieversi)、核桃举肢蛾(Atrijuglanshetaohei)(南小宁等， 2017)的羽化同样也受到温度和相对湿度的影响。

未交配成虫平均寿命为(4.05 ± 0.11)天(雌虫)和(5.84 ± 0.14)天(雄虫)。交配后的雌蛾雄蛾平均寿命均低于未交配的雌蛾雄蛾寿命，这与黄褐幕枯叶蛾(Malacosomaneustriatestacea)类似(武玉洁等， 2015)，交配使得雌雄蛾寿命均缩短，这可能是由于交配消耗成虫体内能量，致使其寿命变短。小地老虎(Agrotisypsilon)(向玉勇等， 2010)、六星黑点豹蠹蛾(刘金龙等， 2011)、褛裳夜蛾(郑海霞等， 2014)等也出现类似现象。

明纹侧柏松毛虫在羽化当日有求偶和交配行为，2日龄成虫求偶与交配率最高，之后随着日龄的增加，成虫求偶高峰期会前移，交配率下降，该结果与沙柳木蠹蛾(Holcocerusarenicola)(Jingetal.， 2010)、六星黑点豹蠹蛾(刘金龙等， 2011)、竹笋基夜蛾(Kumasiakumaso)(舒金平等， 2012)、芦笋木蠹蛾(Isocerassibirica)(Liuetal.， 2013)、栎黄枯叶蛾(Trabalavishnougigantina)(刘永华等， 2013)、榆木蠹蛾(Holcocerusvicarius)(杨美红等， 2010)、小木蠹蛾(Holcocerusinsularis)(张金桐等， 2001)等许多蛾类的求偶与交配情况相一致。Swier等(1977)认为老龄处女蛾通过求偶行为的提前来增加与幼龄处女蛾的竞争能力，老龄处女蛾的召唤时间延长，这一点与Mazor等(2005)对Autographagamma和Cornutiplusiacircumflexa的研究结果一致，通过召唤时间的提前和延长达到提高对雄蛾引诱机率的目的，或是为了避免受低温对求偶和交配的影响，从而使日龄较大的雌蛾有更多的交配机会。

田间诱蛾试验表明，未交配雌蛾均能引诱到雄蛾，2日龄雌蛾诱蛾量最高，为24 头，雄蛾与交配后雌蛾的诱捕量为0，此结果证明明纹侧柏松毛虫通过雌蛾释放的化学信息物质—性信息素作为化学媒介联系，且不同日龄雌蛾体内性信息素含量不同，随着日龄的增加诱蛾量减少，该现象与求偶和交配结果一致，说明雌蛾体内性信息素的含量随着日龄的增加将会逐步降低。

利用昆虫性信息素防治有害昆虫是目前生态防治的途径之一。如能采用性信息素诱捕技术或干扰交配技术防治该害虫，可极大地减少次年明纹侧柏松毛虫的虫口密度，达到有效防控的目的。而生殖生物学方面的研究是利用性信息素来防治明纹侧柏松毛虫的重要内容。本研究结果为下一步利用气相色谱-触角电位技术(Gas chromatography-electroantennographic detection, GC-EAD)及气相色谱-质谱技术(Gas chromatography-Mass spectrometer, GC-MS)鉴定明纹侧柏松毛虫的性信息素提供了试验依据。

4 结论

明纹侧柏松毛虫是雌雄交配生殖，雌雄蛾之间的通讯方式为雌蛾释放性信息素作为媒介引诱雄蛾，而雌性对雌性、雄性对雄性无引诱作用。明纹侧柏松毛虫的羽化和生殖行为有一定的时辰节律。