军配盲蝽的分子鉴定及其生物学特性

2023-07-31 08:49孙荣华罗卿权孙雪婷路广亮季国辉朱烨王凤
安徽农业科学 2023年13期
关键词:分子鉴定生物学特性

孙荣华 罗卿权 孙雪婷 路广亮 季国辉 朱烨 王凤

摘要 扩增了军配盲蝽的线粒体DNA细胞色素C氧化酶(cytochrome oxidase c subunit I,COI)基因片段并测序,将测序结果与 GenBank中的序列进行比对,与数据库中的军配盲蝽Stethoconus japonicus的COI(KY367030.1,KY367031.1)序列的相似性达100%,进一步复核该天敌的传统形态鉴定结果。用 MEGA-X软件以邻接法构建系统进化树,明确了军配盲蝽的分类地位。此外,观察了军配盲蝽的捕食行为等生物学特性。

关键词 军配盲蝽;分子鉴定;生物学特性

中图分类号 S476.2  文献标识码 A  文章编号 0517-6611(2023)13-0089-04

doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2023.13.021

Molecular Identification and Biological Characteristics of Stethoconus japonicus

SUN Rong-hua, LUO Qing-quan, SUN Xue-ting et al

(Shanghai Academy of Landscape Science and Planning, Shanghai 200232)

Abstract In this paper, the mitochondrial DNA Cytochrome oxidase C subunit I (COI) gene fragment of Stethoconus japonicus was amplified and sequenced. The sequencing results were compared with the sequences in GenBank. The sequence similarity with COI (KY367030.1, KY367031.1) of Stethoconus japonicus in the database was 100%. The traditional morphological identification results of this natural enemy were further reviewed. The phylogenetic tree was constructed by adjacency method using MEGA-X software, and the taxonomic status of Stethoconus japonicus was clarified. In addition, the predation behavior and other biological characteristics of Stethoconus japonicus were observed.

Key words Stethoconus japonicus;Molecular identification;Biological characteristics

基金項目 上海市浦东新区科技发展基金项目(PKC2020-C002)。

作者简介 孙荣华(1990—),女,山东聊城人,工程师,硕士,从事绿化林业植物保护研究。

通信作者,高级工程师,硕士,从事城市绿地病虫害防控应用技术开发和应用基础研究。

收稿日期 2022-08-23

悬铃木方翅网蝽(Corythucha ciliata)是一种世界性城市森林害虫,目前该虫在我国大部分城市均有发生,其具有扩散速度快、危害程度严重等特性,一旦传入新的地区,能形成相当稳定的高密度种群,成为悬铃木属植物上的常发性主要害虫,并难以控制[1]。笔者在开展悬铃木方翅网蝽的自然天敌种类调查时发现,军配盲蝽(Stethoconus japonicus)是悬铃木方翅网蝽的优势捕食性天敌,其主要以成若虫捕食悬铃木方翅网蝽,在悬铃木方翅网蝽的为害期均可见。前期研究也发现,军配盲蝽成虫对悬铃木方翅网蝽成虫的日捕食量高达27头[2]。生物防治是害虫综合防治的重要措施,也是绿色防控的重要组成部分。军配盲蝽作为网蝽类害虫的重要天敌昆虫,其在网蝽类害虫的生物防治过程中具有重要的利用潜力和价值,可用于防治绿化林业中的悬铃木方翅网蝽、杜鹃网蝽(Stephanitis pyrioides)、樟脊冠网蝽(Stephanitis macaona)、梨网蝽(Stephanitis nashi)和农业上的茶脊冠网蝽(Stephanitis chinensis)等。目前关于军配盲蝽的研究报道相对较少,各报道在该天敌若虫的生物学特性细节描述上还存在一定分歧[3-6]。关于军配盲蝽的鉴定仅限于传统形态特征描述,且已有的报道和野外调查也发现,悬铃木方翅网蝽的天敌中还存在与军配盲蝽易混淆的种类,如纪锐等[7]在杭州调查悬铃木方翅网蝽的自然天敌种类时,发现一种天敌齿爪盲蝽属Deraeocoris sp.。近年来在调查军配盲蝽发生规律时,笔者发现一种军配盲蝽的近似种,具体种类未知。为进一步明确军配盲蝽的种类及其分类地位和生物习性,对军配盲蝽分子鉴定和生物学特性开展了观察研究,以期为军配盲蝽的研究和开发利用提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 分子生物学鉴定

军配盲蝽成若虫标本采集于浦东新区民春路悬铃木植株,采集时间为 2021 年7月,并在实验室饲养,获取不同虫态后用75%乙醇保存,用于形态特征观察,部分标本用无水乙醇保存,用于分子生物学鉴定。

DNA提取使用单头军配盲蝽成虫样本,采用天根血液/细胞/组织基因组DNA提取试剂盒(天根生化科技有限公司,北京)进行提取。提取产物加入TE buffer 后,-20 ℃冰箱保存待用。

PCR扩增采用线粒体DNA细胞色素C氧化酶(Cytochrome oxidase c subunit I,COI)基因通用引物:LCO1490(5′-GGTCAACAAATCATAAAGATATTGG-3′)和HCO2198(5′-TAAACTCAGGGTGACCAAAAAATCA-3′)。扩增体系采用25 μL反应体系,包含2.5 μL Mg2+,2.5 μL 10×Buffer,4.0 μL dNTP(2.5 mmol/L),1.0 μL DNA模板,10 μmol/L上下游引物各1.0 μL,剩余为ddH2O。反应条件为:94 ℃ 30 s;51 ℃ 90 s,72 ℃ 1 min,35个循环;72 ℃ 5 min,4 ℃保存。PCR产物采用1.0%琼脂糖凝胶电泳检测后送上海派森诺生物科技有限公司测序。

在NCBI数据库(National Center for Biotechnologgy Information,http:∥www.ncbi.nlm.nih.gov)中,用测序获得的COI基因片段进行BLAST序列比对和同源性分析。用MEGA-X软件以邻接法(neighbor joining,NJ)构建系统发育树,采用1 000次重复抽样进行Bootstrap检验各分支的置信度,悬铃木方翅网蝽的COI基因序列设置为外群。

1.2 形态及生物学特性观察

在养虫盒(长12 cm×宽6 cm×高6 cm)中放入带有悬铃木方翅网蝽的悬铃木叶片,叶柄用棉球保湿,将野外采回的军配盲蝽成虫释放于养虫盒中,并加入蘸有5%蜂蜜水棉球供成虫补充营养。将初孵若虫接入悬铃木叶片上,并接入一定量的悬铃木方翅网蝽供成若虫捕食,定期更换悬铃木叶片,每24 h观察并记录卵、若虫和成虫的发育情况和捕食行为,并利用索尼A6000数码摄像系统对各虫态进行拍摄记录,以初孵若虫30头开始试验。观察试验在室温为28 ℃养虫室内进行。

2 结果与分析

2.1 分子生物学鉴定

2.1.1 军配盲蝽COI序列分析。

测序获得692 bp的COI序列提交至GenBank数据库,生成基因登录号(Genbank number):OP143756。通过NCBI中BLAST比对,发现OP143756与数据库中的军配盲蝽Stethoconus japonicus的COI(KY367030.1,KY367031.1)序列的相似性达100%(图1),但所比对序列与目标序列的覆盖度仅73%。

结合COI扩增通用引物序列,采用Bioedit 7.0 软件对序列KY 367030.1、KY367031.1及该研究提交的COI序列进行比较分析,发现Genbank数据库中已有的军配盲蝽COI序列并不完整(圖2)。

2.1.2 军配盲蝽COI序列进化树构建。

采用MEGA-X以邻接法构建基于COI基因的系统发育树,利用自展法(Bootstrap,1 000次重复)检验各分支的置信度,悬铃木方翅网蝽COI序列KP420523.1作为外群。从图3可知,悬铃木方翅网蝽与盲蝽科很好地区分开,盲蝽科分支下的部分盲蝽能较好地聚集,且盲蝽亚科与军配盲蝽Stethoconus japonicus聚类于盲蝽科下同一个分支。

2.2 生物学特性

2.2.1 形态特征。

2.2.1.1 卵。军配盲蝽产卵于叶背主脉内,白色卵盖外露。卵形似茄子,略弯曲,长0.7 mm,宽0.2 mm。初产卵白色透明,即将孵化的卵淡红色(图4a~c)。

2.2.1.2 若虫。军配盲蝽若虫共5龄,初孵若虫淡红色,体长0.6~0.8 mm,2龄翅芽显露,3龄开始若虫体色发白,4龄翅芽伸至第5腹节,5龄翅芽伸至第7腹节。口器刺吸式,活动较敏捷(图4d~h)。

2.2.1.3 成虫。军配盲蝽成虫体长3.0~4.0 mm,宽1.5 mm,黑褐色,口器刺吸式,触角各节上端深褐色,第2节特别明显。前胸背板上密生刻点,有浅褐色“*”斑纹。小盾片呈三角形凸起,前翅中前部有1 条黑色不规则横纹斑,上下有白斑。雌成虫腹面有浅褐色斑;雄成虫腹部末端略尖削,体型略小(图4i~k)。

2.2.2 军配盲蝽对悬铃木方翅网蝽的捕食行为。

军配盲蝽成若虫在饥饿情况下搜寻到悬铃木方翅网蝽,试探几次后,会迅速用口器刺入悬铃木方翅网蝽身体将其麻醉,待其挣扎不动后再进行取食。军配盲蝽成若虫在取食过程中会改变取食部位,将悬铃木方翅网蝽体液吸食殆尽,只留下干瘪表皮。军配盲蝽捕食时对悬铃木方翅网蝽有拖拽行为。此外,其成若虫在食物和水分缺乏时,存在严重的自残现象。

2.2.3 军配盲蝽若虫的发育历期。

军配盲蝽若虫的发育历期见表1,由表1可知,在28 ℃下,军配盲蝽若虫共5龄,各龄若虫平均历期分别为2.1、2.1、1.2、2.2、4.1 d,整个若虫期平均历期为11.6 d,最短11.0 d,最长14.0 d。

3 结论与讨论

半翅目Hemiptera盲蝽科Miridae所包含的种类已成为半翅目中最丰富的科之一,数量达到10 000余种。关于盲蝽科类群的划分及其相互间系统发育关系较为复杂,不同学者提出不同意见[8-10]。该研究通过分子生物学的方法进行鉴定,发现日常调查发现的悬铃木方翅网蝽的优势天敌种类与数据库中的军配盲蝽Stethoconus japonicus的COI(KY367030.1,KY367031.1)序列的相似性达100%,进一步复核了该天敌的传统形态学鉴定结果。Schuh[10]曾提出将盲蝽科分为6个亚科的分类系统,并发表了盲蝽亚科水平的系统发育树。该系统发育支持盲蝽亚科Mirinae与齿爪盲蝽亚科Deaeocorinae的姐妹群关系。军配盲蝽分类地位为半翅目盲蝽科齿爪盲蝽亚科透齿爪盲蝽族军配盲蝽属。该研究构建的发育树表明,军配盲蝽与盲蝽亚科的关系较近,这也证明了盲蝽亚科与齿爪盲蝽亚科为姐妹群关系的结论。

目前,关于军配盲蝽的研究资料较少,现有的报道关于若虫龄期也存在一定分歧,江宏燕等[6]研究认为,若虫共4龄,罗优[11]研究认为,若虫共5龄。该研究饲养发现,军配盲蝽若虫共5龄,若虫期为若虫期平均历期为11.6 d,最短11.0 d,最长14.0 d。饲养发现,军配盲蝽的卵散产于主脉内,而非卵块,这与罗优[11]的研究结果存在差异。7月野外调查发现,军配盲蝽发育一个完整世代需30 d时间,这与罗优[11]研究结果吻合。

军配盲蝽成虫对悬铃木方翅网蝽成虫的日捕食量高达27头[2],远高于黄带犀猎蝽成虫对斜纹夜蛾3、4龄幼虫的最大捕食量(分别为 14.5、7.3头)[12],对于悬铃木方翅网蝽的生防应用潜力巨大。该研究通过室内饲养观察研究了军配盲蝽的捕食行为和发育历期等生物学特性,为今后繁殖及野外林间运用军配盲蝽防治悬铃木方翅网蝽提供了新的研究基础,天敌的大量繁殖和释放是其开发和利用的主要途径,相关研究有待进一步深入。

参考文献

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