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四种肿腿蜂（膜翅目：肿腿蜂科）发育生物学与子代数量的比较 | MDPI Insects |
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论文标题：Comparing the Developmental Biology and Brood Size of Four Sclerodermus Species (Hymenoptera: Bethylidae)
论文链接：https://doi.org/10.3390/insects16101012
期刊名：Insects
期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/insects
文章导读
全球气候变化对农林害虫种群动态产生显著影响。例如，在东北亚及全球范围内，鞘翅目害虫如松褐天牛（Monochamus alternatus）、光肩星天牛（Anoplophora glabripennis）、栗山天牛（Massicus raddei）以及吉丁甲科害虫白蜡窄吉丁（Agrilus planipennis）和苹小吉丁（Agrilus mali）均经历了大规模种群暴发，导致严重的经济损失与生态破坏。利用天敌昆虫实施生物防治为防控此类害虫提供了无农药污染的可持续策略。其中，管氏肿腿蜂（Sclerodermus guani）、川硬皮肿腿蜂（Sclerodermus sichuanensis）、白蜡吉丁肿腿蜂（Sclerodermus pupariae）和松褐天牛肿腿蜂（Sclerodermus alternatusi）作为中国重要的天牛类寄生蜂，近四十余年来已被广泛应用于森林蛀干害虫的生物防治。阐明其发育差异对于提升其在生物防治的应用效果具有重要意义，但目前上述肿腿蜂种间发育生物学差异的认知仍较为有限。
遵义师范学院唐艳龙教授团队在Insects 期刊上发表了题为“Comparing the Developmental Biology and Brood Size of Four Sclerodermus Species (Hymenoptera: Bethylidae)”的文章。本文以四种肿腿蜂为研究对象，旨在研究明确这四种蜂种之间的生物学差异，并提高其大规模繁育以用于森林害虫生物防治的效果。
研究过程与结果
研究对象
管氏肿腿蜂、川硬皮肿腿蜂、白蜡吉丁肿腿蜂及松褐天牛肿腿蜂的若干生物学特性已有研究报道，涵盖管氏肿腿蜂的幼虫阶段、形态学特征、生物学特性及寄主选择行为；川硬皮肿腿蜂的生活史、生物学特性与发育周期；白蜡吉丁肿腿蜂的生物学特性、规模化繁育技术、发育起点温度、生活史特征、发育历期及有效积温；以及松褐天牛肿腿蜂的生物学特性、发育周期，及其子代数量受寄生寄主种类、环境温度、光照条件影响等。然而，关于上述四种肿腿蜂间的发育生物学差异，目前认知尚显不足。本研究在相同的标准化人工饲养条件下随机选择健康、交配后一周的雌性肿腿蜂接种麻天牛（Thyestilla gebleri）幼虫，系统观测了四种肿腿蜂的发育生物学特性及子代数量，通过对比分析其发育差异，旨在筛选出最适用于中国蛀干甲虫生物防治实践的肿腿蜂物种。
研究结论
结论1 四种寄生蜂的首次刺蜇时间和寄主麻痹时间存在显著差异而平均产卵前期时间无显著差异
作者通过观测四种肿腿蜂的首次刺蜇寄主时间、寄主麻痹时间及平均产卵前期，统计发现：松褐天牛肿腿蜂的平均首次刺蜇时间显著长于管氏肿腿蜂、川硬皮肿腿蜂与白蜡吉丁肿腿蜂。松褐天牛肿腿蜂和白蜡吉丁肿腿蜂的寄主麻痹时间显著长于管氏肿腿蜂与川硬皮肿腿蜂，而后二者间无显著差异。四种寄生蜂的平均产卵前期时间均无显著差异。
图1 四种寄生蜂的首次刺蜇时间、寄主麻痹时间和平均产卵前期时间
结论2四种肿腿蜂的卵期、幼虫期和蛹期均存在差异
观察四种肿腿蜂对麻天牛幼虫的寄生能力，实验结果表明各蜂种均能成功寄生，且蜂种间在寄生率及羽化成功率上未呈现显著差异。作者对四种寄生蜂的卵期、幼虫期、蛹期及完整发育周期进行统计分析，发现：松褐天牛肿腿蜂的卵期与幼虫期显著长于其余三种蜂种，其雌雄个体的发育周期亦较其他肿腿蜂延长。各蜂种雄性个体的羽化时间平均提前雌性约一天。
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Species
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Egg Stage/h
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Larval Stage/d
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Pupal Stage of Males/d
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Pupal Stage of Females/d
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Developmental Period of Males/d
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Developmental Period of Females/d
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S. guani
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85.20 ± 1.20 c
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5.65 ± 0.10 b
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10.95 ± 0.14 b
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11.60 ± 0.13 b
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20.15 ± 0.13 c
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20.80 ± 0.13 c
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S. sichuanensis
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89.40 ± 1.62 bc
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5.63 ± 0.10 b
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10.98 ± 0.16 b
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11.55 ± 0.16 b
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20.33 ± 0.18 c
|
20.90 ± 0.18 c
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S. pupariae
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92.80 ± 1.47 ab
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5.40 ± 0.09 b
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11.85 ± 0.15 a
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12.53 ± 0.13 a
|
21.13 ± 0.14 b
|
21.80 ± 0.14 b
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S. alternatusi
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94.10 ± 1.80 a
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7.10 ± 0.11 a
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10.78 ± 0.18 b
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11.45 ± 0.21 b
|
21.80 ± 0.24 a
|
22.48 ± 0.25 a
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|
df
|
3, 79
|
3, 79
|
3, 79
|
3, 79
|
3, 79
|
3, 79
|
|
F
|
6.693
|
65.474
|
9.601
|
9.749
|
19.072
|
19.573
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|
p
|
0.0005
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<0.0001
|
<0.0001
|
<0.0001
|
<0.0001
|
<0.0001
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表1 四种寄生蜂后代的发育周期
结论3 四种肿腿蜂的子代数量均存在差异
作者通过统计分析表明，四种肿腿蜂在F2代雄性后代数量、雌性后代数量、总后代数量及雌性比例方面存在显著差异。与其他三种蜂种相比，松褐天牛肿腿蜂的F2代雄性后代数量最多，而其雌性后代数量则总体最少。管氏肿腿蜂的F2代雌性后代数量及总后代数量均最大。松褐天牛肿腿蜂的F2代雌性比例显著低于其他蜂种。
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Species
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Number of F2 Male Offspring (n)
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Number of F2 Female Offspring (n)
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Total Number of F2 Offspring (n)
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F2 Female Percentage (%)
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S. guani
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3.90 ± 0.55 b
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70.85 ± 3.30 a
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74.75 ± 3.34 a
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94.71 ± 0.69 b
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S. sichuanensis
|
2.75 ± 0.44 b
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50.85 ± 3.98 b
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53.60 ± 4.19 b
|
94.95 ± 0.66 b
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S. pupariae
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1.60 ± 0.18 b
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63.60 ± 3.84 a
|
65.20 ± 3.92 a
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97.46 ± 0.27 a
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S. alternatusi
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18.40 ± 2.49 a
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35.30 ± 2.23 c
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53.70 ± 3.12 b
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67.07 ± 3.81 b
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df
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3, 79
|
3, 79
|
3, 79
|
3, 79
|
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F
|
36.949
|
20.781
|
7.736
|
53.388
|
|
p
|
<0.0001
|
<0.0001
|
<0.0001
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<0.0001
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表2 四种寄生蜂物种后代的子代数量和雌性比例
结论4 四种肿腿蜂雌性F2的体长均存在显著差异
作者测量统计后发现，四种肿腿蜂的 F2代雌性后代的体长存在显著差异。平均体长如下：松褐天牛肿腿蜂, 3.49 mm；白蜡吉丁肿腿蜂, 3.31 mm；川硬皮肿腿蜂, 3.11 mm；管氏肿腿蜂, 3.14 mm。
图2 F2代雌性后代的体长
结论5 四种肿腿蜂F2代后代中有翅雌性的比例有差异
实验期间作者发现，管氏肿腿蜂与川硬皮肿腿蜂种群中均未观测到有翅雌性个体。松褐天牛肿腿蜂与蜡吉丁肿腿蜂的F2代有翅雌性后代比例无显著差异。
图3 F2 代后代中有翅雌性的比例
结论6 F2代寄生蜂后代在30天的实验中均存活
作者经过统计，几乎所有个体在30天的实验周期内均存活；经12°C储存120天后，存活率下降至50%左右，且物种间无显著差异。于27°C条件下，所有四种肿腿蜂雌蜂的30天存活率均维持在70%左右，种间差异不显著。至60天时，仅约20%个体存活；至90天时，所有个体均死亡。
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Species
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Survival Rate of F2 Parasitoid Females over Time (%)
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30 d
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60 d
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90 d
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120 d
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150 d
|
180 d
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S. guani
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99.61 ± 0.14 a
|
97.60 ± 0.42 a
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95.48 ± 0.55 a
|
90.22 ± 1.30 a
|
44.56 ± 2.23 a
|
5.38 ± 1.02 a
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S. sichuanensis
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97.91 ± 0.54 b
|
95.23 ± 0.77 b
|
90.83 ± 1.47 b
|
85.17 ± 1.94 ab
|
41.55 ± 3.57 a
|
4.44 ± 1.41 a
|
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S. pupariae
|
98.74 ± 0.34 ab
|
95.74 ± 0.88 b
|
91.52 ± 1.76 b
|
85.44 ± 2.68 ab
|
43.88 ± 3.71 a
|
6.68 ± 1.50 a
|
|
S. alternatusi
|
99.03 ± 0.35 a
|
95.25 ± 0.59 b
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89.90 ± 0.81 b
|
80.49 ± 1.56 b
|
43.50 ± 1.24 a
|
3.26 ± 0.81 a
|
|
df
|
3, 79
|
3, 79
|
3, 79
|
3, 79
|
3, 79
|
3, 79
|
|
F
|
3.609
|
2.667
|
3.867
|
4.193
|
0.203
|
1.410
|
|
p
|
0.017
|
0.0437
|
0.0125
|
0.0084
|
0.8942
|
0.2464
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表2 在12℃下储存的 F2代雌性后代的存活率
研究总结
4种寄生蜂在发育周期及 F2 代雌雄性子代数量上表现出显著差异。其中，管氏肿腿蜂的 F2 代总子代数量及其雌性子代数量均显著高于其他三种寄生蜂。基于上述结果，综合考虑其搜索效率、寄主麻痹能力及子代产量，管氏肿腿蜂被确定为大规模繁育及害虫生物防治应用的首选蜂种。
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