梨小食心虫雄蛾的多次交配对雌蛾生殖力的影响

王雪丽 何莉梅 张金勇

摘要

為明确梨小食心虫雄蛾的交配能力等生物学特性，正确评价梨小食心虫性信息素诱杀雄蛾的田间应用效果，本研究借助监控设备观察了梨小食心虫雄蛾与雌蛾的交配时间段、交配持续时间、雄蛾交配次数、雄蛾首次交配及末次交配日龄，研究了雄蛾日龄对交配率的影响，雄蛾交配次数对雌蛾产卵量及卵孵化率的影响。结果表明，梨小食心虫雄蛾能与多头雌蛾交配，且从1日龄至19日龄期间均能与雌蛾交配。随着雄蛾日龄的增加，其与雌蛾交配率降低，雄蛾交配次数的增加对雌蛾产卵量及卵孵化率没有显著影响。因此田间使用性信息素诱杀一定数量的雄蛾对降低后代种群数量有一定的作用，但只有在短时间内将雄蛾数量减少到一定范围内才可起到理想效果。

关键词

梨小食心虫; 产卵; 交配次数; 交配率

中图分类号：

S 436.6

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2023146

Effect of multiple mating behavior of Grapholita molesta males on female fecundity

WANG Xueli1， HE Limei2， ZHANG Jinyong1*

（1. Zhengzhou Fruit Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450009， China;

2. Institute of Urban Agriculture， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Chengdu 610218， China）

Abstract

To study the mating ability and other biological characteristics of Grapholita molesta males and to accurately evaluate the field application effectiveness of G.molesta sex pheromone in killing males， monitoring equipment was used to observe the mating time periods， mating durations， mating frequencies and dayage of first and last mating of males， the effect of males dayage on mating rates， and the effect of male mating frequency on female oviposition and egg hatching rates. The results indicated that single male of G.molesta could mate with multiple females and could engage in mating with females ranging from one dayage to 19 dayage. With increasing dayage of male， the mating rate with female decreased， but an increase in male mating frequency did not influence egg yield and egg hatchability. In conclusion， using sex pheromones in the field to kill a certain number of males is helpful in reducing the number of offspring populations， but the ideal effects can only be achieved when the number of males is reduced in a short period of time.

Key words

Grapholita molesta; oviposition; mating times; mating rate

梨小食心虫Grapholita molesta属鳞翅目Lepidoptera卷蛾科Tortricidae小食心虫属Grapholita，广泛分布于亚洲、欧洲、非洲、大洋洲、北美洲、南美洲等果树种植区［1］。由于果树种类增多，种植面积扩大以及全球气候变化等因素的影响，在我国除西藏外，梨小食心虫在各地均有报道发生。梨小食心虫主要以幼虫蛀梢蛀果为害苹果、桃、梨、樱桃、李子、山楂、杏、枇杷、杨梅、木瓜等仁果类和核果类果树，严重影响了水果产业的发展［2］。由于其具有钻蛀、转主为害、年发生代数多、世代重叠严重及繁殖能力強等特点，防治起来较为困难。目前，果实套袋、化学防治和性信息素诱杀及迷向是田间防治梨小食心虫的常用方法。但果实套袋用工量大，成本高，会使日灼、斑点、裂口、苦豆病等生理病害加重，果实口感和风味变差［3］。化学防治不仅污染环境、杀伤天敌、引起“3R”问题，并且由于梨小食心虫的钻蛀特性使得化学防治的效果大大降低［4］。性信息素诱杀及迷向法已成为当前安全、高效防治梨小食心虫的绿色防控技术。

随着分析手段与技术的改进，昆虫性信息素的鉴定及应用已取得了很大进展［5］。梨小食心虫性信息素主要包含顺8十二碳烯乙酸酯（ Z812：Ac）、反8十二碳烯乙酸酯（E812：Ac）、顺8十二碳烯1醇（Z812：OH）和十二碳1醇（12：OH）［6］，其对雄蛾专一，引诱效果良好，具有特异性强、效率高、环保、不伤害天敌等优点。目前生产中采用梨小食心虫性诱芯进行田间监测和诱杀雄蛾，但通过诱杀雄蛾是否能降低果园中梨小食心虫后代种群的数量以及降低损失率还有待进一步科学评价。因此，本研究通过系统地研究梨小食心虫雄雌蛾交配时间段、交配持续时间、雄蛾首次交配日龄、末次交配日龄、雄蛾交配次数，雄蛾日龄对交配率的影响及雄蛾交配次数对雌蛾产卵量及卵孵化率的影响等指标，旨在为正确评价及改进梨小食心虫性信息素的田间应用效果提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试梨小食心虫在温度（27±2）℃，光周期L∥D=15 h∥9 h，相对湿度75%的人工气候箱中饲养了1年以上。试验前将雌雄蛹放置在不同培养皿中，待成虫羽化后试验。

1.2 方法

1.2.1 梨小食心虫雄蛾交配行为研究

将1日龄的梨小食心虫雌蛾与雄蛾各1头放入含有10%蜂蜜水的培养皿中配对，将培养皿放置在监控设备下录像，24 h后通过录像观察交配情况，若雄蛾与雌蛾已经交配，则取出雌蛾并重新放入1头1日龄处女雌蛾与雄蛾交配，若24 h内未交配，则持续观察，若3 d内均未交配，则更换1头新的1日龄处女雌蛾与雄蛾交配。如此反复，每天观察录像，直至雄蛾死亡。统计单头梨小食心虫雄蛾的交配次数、交配时长、交配时间段、首次和末次交配日龄。单头雄蛾的交配行为试验作为1个重复，共重复29次，既共观察29头雄蛾。

1.2.2 梨小食心虫雌蛾产卵行为研究

将1.2.1中与雄蛾交配过的雌蛾单独放入含有10%蜂蜜水的200 mL塑料养虫盒中饲养，观察雌蛾产卵前期、产卵天数、产卵量、卵孵化率。将与同一头雄蛾交配过的所有雌蛾的产卵行为研究作为1个重复，共观察29头雄蛾。

1.2.3 梨小食心虫雄蛾日龄对交配率的影响

方法同1.2.1，将1日龄的梨小食心虫雌蛾与雄蛾各1头放入含有10%蜂蜜水的培养皿中配对，若通过录像设备观察到雄蛾与雌蛾交配，则更换新的1日龄处女雌蛾，如此反复，直至雄蛾死亡，持续观察雄蛾在不同日龄时与1日龄处女雌蛾的交配率，分析雄蛾日龄与交配率的相关性。每8头雄蛾在不同日龄与1日龄处女雌蛾的交配率作为1个重复，本试验共重复3次。雄蛾在不同日龄下的交配率计算方法为：交配率=某日龄雄蛾发生交配的数量/测试的雄蛾总数量×100%。

1.2.4 梨小食心虫雄蛾交配次数对雌蛾产卵量和卵孵化率的影响

方法同1.2.1，统计每头雄蛾的交配次数，与雄蛾交配过的雌蛾单独饲养，分析随着雄蛾交配次数增加雌蛾产卵量和卵孵化率的变化。单头雄蛾的交配次数对雌蛾产卵量和卵孵化率的影响研究作为一个重复，本试验共重复29次。

1.3 数据统计与分析

采用SPSS 20.0软件对数据进行统计分析。雄蛾的交配次数对雌蛾产卵量及卵孵化率的影响分别采用单因素方差分析，如有影响则采用LSD法进行处理间的多重比较，百分率数据在方差分析前进行反正弦平方根转换，雄蛾日龄与交配率之间进行相关性分析。文中图由GraphPad Prism 6软件绘制。

2 结果与分析

2.1 梨小食心虫雄蛾的生物学指标分析

梨小食心虫1头雄蛾平均交配4.5头雌蛾，最多可交配10头，最少交配0头。交配时长在23～171 min之间，交配平均时长为54.8 min（图1）。交配大多发生于17：00－23：00，其中21：00－22：00的交配率最高，为36.7% （图2）。雄蛾羽化当天即可与雌蛾进行交配，且在19日龄时仍可与雌蛾交配，首次交配日龄平均为2.2 d，末次交配日龄平均11.4 d（图3，图4）。雄蛾的交配能力与日龄呈显著的负相关关系（r=-0.867， P<0.01），即雄蛾与雌蛾的交配率随着雄蛾日龄的增加而显著降低。

2.2 梨小食心虫雌蛾产卵指标分析

梨小食心虫雌蛾产卵前期平均1.7 d，产卵期平均6.4 d （图5）。平均单雌产卵量110.4粒，卵的孵化率平均81.2%（图6）。

2.3 梨小食心虫雄蛾交配次数对雌蛾产卵量和卵孵化率的影响

由图7可知，雄蛾的交配次数对雌蛾的产卵量及卵孵化率无显著影响（产卵量： F9， 99=0.785， P=0.631;卵孵化率： F9， 95=0.586， P=0.806），即雄蛾交配次数的增加不影响交配后雌蛾的产卵量及卵孵化率。

3 结论与讨论

梨小食心虫是蔷薇科果树的主要害虫，果园中常使用性信息素对其雄成虫进行监测、诱杀和迷向［7］。性信息素诱杀是一种绿色、高效且安全的防控手段，但其防治效果还有待科学评价。本研究在预试验中发现1头梨小食心虫雄蛾一天中最多交配1次，因此通过在室内按1∶1对梨小食心虫雌雄蛾进行配对。田间梨小食心虫雌雄比例在 1∶1.1～1∶1.7 之间，雄蛾略多于雌蛾［8］，大多数雌蛾一生中只交配1次［910］，但是雄蛾具备多次交配的能力。本研究发现一头雄蛾最多能与10头雌蛾发生交配，平均交配4.5头雌蛾，雌雄成虫在羽化当天即可交配，这与Kong 等的结果一致，但单头雄蛾的平均交配次数高于其研究的2.2头［10］。本研究还发现，随着雄蛾日龄的增加，其与雌蛾的交配率逐渐降低;这可能与在“一雄多雌制”的物种中，雄蛾日龄影响雌蛾择偶偏好有关［11］。雄蛾19日龄时还可与雌蛾正常交配，雄蛾交配次数增加并不影响雄蛾的生殖能力，与之交配的雌蛾的产卵量及卵孵化率在不同交配次数间无显著差异。昆虫的产卵行为是繁衍后代、维持种群数量的重要环节，我们的研究结果表明，梨小食心虫雄蛾在高日龄时仍有很强的生殖力，这与Kong等研究梨小食心虫雄蛾连续交配对雌蛾产卵量和卵孵化率均无显著影响的结果一致［10］。这些结果表明，田间仅通过性信息素诱捕来防治梨小食心虫并不能有效降低其种群数量及为害，因为即使诱杀了一部分雄蛾或年轻的雄蛾，只要果园中还有一定基数的雄蛾，即使是高日龄的雄蛾，也可与雌蛾交配，而与之交配的雌蛾的产卵量和卵孵化率不受影响。

试验发现梨小食心虫雌雄蛾并不是每天都交配，两次交配时间间隔为1、2、4、6 d不等，虽然雌蛾产卵前期较短，平均只有1.7 d，但雌蛾不是一天之内就将卵产完，而是持续产卵6.4 d 左右。雄蛾首次交配时的平均日龄为2.2 d，但也有部分雄蛾在5日龄或者更晚一些时才与雌蛾第1次交配。因此，如果充分利用交配前期、交配间隔期以及连续数天产卵这几个缺口，在较短的时间内将雄蛾数量控制在一定范围之内，可有效降低害虫种群数量。本研究中梨小食心虫雌雄成虫交配持续时间、雄虫交配次数、单雌产卵量、卵孵化率等指标与Kong等的结果差异较大，其研究中单雌平均产卵量仅有33粒，孵化率只有50.7%，雄蛾平均交配2.2次［10］，明显低于本研究结果中的单雌产卵量（110.4粒）、卵孵化率（81.2%）、雄蛾平均交配次数（4.5次）。这可能与梨小食心虫的种群、室内饲养环境、饲养代数、温度、光周期及光强度等因素有关。例如，温度会影响昆虫的生长发育和繁殖，短期高温处理梨小食心虫雌蛾对产卵前期、产卵期及产卵量有显著影响。光周期及光强度可显著影响梨小食心虫雌成虫的生殖力［1214］。但de Morais等的研究表明，随着梨小食心虫日龄的增加，产卵量均下降［9］，这可能是因为他们试验中供试雌雄成虫日龄均增加，而本研究雄蛾日龄增加（即交配次数增加），而雌蛾均是1日龄，所以对雌蛾产卵量没有影响。

梨小食心虫成虫一般在傍晚或清晨比较活跃，雄蛾与雌蛾交配时间段多集中于17：00-23：00，这与张国辉等的研究结果一致［15］，其研究中雌雄成虫平均交配时长在30 min左右，而本研究中平均交配时长为54.8 min，最长达171 min。因此，利用梨小食心虫在傍晚时分交配以及需要较长时间才能完成交配这一特点，在田间放置糖醋液或LED灯，利用梨小食心虫的趋化性和趋光性对其进行诱捕［1618］，破坏其交配。虽然利用趋化性和趋光性对梨小食心虫的诱捕效果比性信息素差，但梨小食心虫雌、雄蛾之间趋化性和趋光性没有显著的差异［17］，这一点上优于性信息素，性信息素只能诱杀梨小食心虫的雄蛾，但相比于雄蛾，雌蛾才是决定后代数量的重要因素，是防治的主要对象。另外，抓住傍晚（18：00－20：00）开展迷向技术对其交配行为进行干扰更为有效［19］。

田间使用性信息素诱杀梨小食心虫的效果还取决于性诱捕器种类、颜色、悬挂高度、方位、间隔距离、密度及果园面积大小等因素［2023］，明确以上因素是充分发挥性信息素诱杀效果的基础。田间悬挂性诱芯的密度应当根据梨小食心虫发生量的变化适当调整，当诱芯密度过高时，有可能从诱捕效果转为迷向的效果，影响雄蛾对雌蛾方向的判断，从而抑制或延迟交配，使雌蛾适合度及目标害虫的种群动态受到影响［24］。雌蛾延迟交配对交配和生殖能力的影响的研究比较多，大多数结果表明，雌蛾延迟交配会显著降低其交配成功率、产卵前期、生殖力及卵的孵化率等［2425］。因此，延迟交配法被认为是通过间接破坏交配来控制害虫数量的方法。Kong等的研究表明，使梨小食心虫雌蛾延迟交配可显著降低产卵量和卵孵化率［26］。本文使用的雌蛾均为初羽化的雌蛾，没有考虑雌蛾延迟交配的影响。梨小食心虫的有效性比、日龄及性经历都会影响其交配和繁殖能力，到底需要诱杀多少雄蛾个体才能有效减少田间雌雄蛾的交配机会及后代种群数量还需进一步研究。因此，若要更精准地对雄性诱剂的有效性进行判定，还需在野外开展不同有效性比、多次交配及延迟交配对梨小食心虫交配及产卵能力影响的试验。另外，性信息素对交配过与未交配的梨小食心虫雄蛾的诱杀效果研究甚少。因此，明确性经历对梨小食心蟲性信息素引诱效果的影响将为提高引诱效果奠定基础。

本研究表明，雄蛾日齡的增加降低了其与雌蛾的交配率，雄雌蛾的交配时间段集中，交配具有间隔期，雌蛾产卵需要连续数天;可利用这几个特点，联合性信息素诱捕及结合其他防治手段尽可能在短时间内减少雄蛾数量，时间越长越不利于防控，因为单头雄蛾可与多头雌蛾交配，且雌蛾产卵前期较短，产卵量高，并且雄蛾的交配次数不影响雌蛾的生殖力。

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