郭予元院士在棉花-害虫-天敌化学通讯研究中的学术贡献——纪念郭予元院士诞辰90周年

20世纪90年代棉铃虫大暴发,我国棉花产业和经济遭受重大损失,郭予元院士带领团队研究人员,深入探究棉铃虫的发生规律和控制策略,揭示了棉铃虫迁飞扩散规律及其与寄主植物互作关系,明确了转基因抗虫棉花生物安全和靶标害虫抗性机制,解析了棉花-棉铃虫-侧沟茧蜂三级营养间的化学通讯机制,使得大灾之年棉区棉铃虫为害得到有效控制,并对促进我国农业昆虫学基础研究起到了重要的学科引领作用。其中,对棉花-棉铃虫-中红侧沟茧蜂三级营养间化学通讯机制的研究,开创了棉铃虫治理新思路和新途径。本文回顾了郭予元院士在该领域研究中做出的重要贡献,主要包括棉花-棉铃虫-侧沟茧蜂三级营养通讯间关键挥发性化合物的鉴定,棉铃虫及其寄生性天敌中红侧沟茧蜂嗅觉行为分子机制的研究,棉花虫害诱导关键挥发物生物合成机制的探索,及基于三级营养关系设计昆虫行为调控剂在棉铃虫综合治理中的应用。上述研究成果为阐明棉铃虫及夜蛾科昆虫、中红侧沟茧蜂等膜翅目天敌寻找寄主的化学通讯机制奠定了坚实基础,为设计害虫绿色防控策略提供了新方向。     

寄主大小对中红侧沟茧蜂产卵和发育的影响

以室内饲养的棉铃虫和中红侧沟茧蜂为材料,研究了寄主大小对中红侧沟茧蜂产卵和生长发育的影响。结果表明,中红侧沟茧蜂成蜂产卵行为对寄主大小有显著的选择性。成功寄生率随寄主体重的增加而降低。寄主体重介于2～6mg时,成功寄生数占总寄生数的54．03％。被茧蜂成功寄生的95．51％为体重小于14mg的寄主幼虫,大于14mg的棉铃虫幼虫不适宜该寄生蜂产卵。对数据的相关分析表明,寄主体重与中红侧沟茧蜂茧重、茧重与成蜂重以及成蜂重与成蜂寿命之间存在极显著的正相关,寄主体重与中红侧沟茧蜂的卵和幼虫期在0．05水平上存在负相关,而茧期不受寄主大小的影响。     

中红侧沟茧蜂对棉铃虫核型多角体病毒的传播作用

中红侧沟茧蜂Microplitis mediator与核型多角体病毒(nucleopolyhedrovirus, NPV)是棉铃虫Helicoverpa armigera的两种重要生物防治因子。中红侧沟茧蜂传播NPV对于利用二者协同防治棉铃虫具有重要意义。本研究探讨了给中红侧沟茧蜂饲喂含病毒蜂蜜水、体表喷洒病毒液、中红侧沟茧蜂在染毒宿主体内产卵、从染毒宿主体内发育、蜂茧浸泡病毒5种带毒方式的传播病毒效率,以及饲喂带病毒蜂蜜水方式下的传播机制。结果表明,饲喂带病毒蜂蜜水和体表喷洒病毒时中红侧沟茧蜂传毒率较高,在连续传毒的3 d内传毒效率分别为15.1%、9.1%～9.3%、2.4%～4%,其他3种方式传毒效率较低。在田间防治时可以利用中红侧沟茧蜂的传毒作用采用病毒与寄生峰的协同防控策略。     

核型多角体病毒与中红侧沟茧蜂对寄主棉铃虫的联合效应

为明确寄生蜂中红侧沟茧蜂Microplitis mediator与核型多角体病毒（nucleopolyhedrovirus,NPV）对寄主棉铃虫Helicoverpa armigera的联合效应,测量中红侧沟茧蜂和NPV单处理及复合处理后棉铃虫幼虫的形态学指标,并统计棉铃虫幼虫死亡率及寄生蜂中红侧沟茧蜂子代存活率。结果显示,处理3 d和5 d后,中红侧沟茧蜂和NPV单处理及复合处理的棉铃虫幼虫体长、体宽、头壳宽度、体重均显著低于对照,但各处理之间差异不显著。接入浓度为2.5×10⁴ OBs/mL和2.5×10⁶ OBs/mL NPV时,中红侧沟茧蜂和NPV这2种生防因子对棉铃虫均表现为拮抗效应或累加效应。接入浓度为2.5×10⁴ OBs/mL NPV时,先寄生后接毒和先接毒后寄生处理的棉铃虫实际死亡率分别为4.35%和14.26%;接入浓度为2.5×10⁶ OBs/mL NPV时,棉铃虫实际死亡率则分别为31.55%和94.19%,先接毒后寄生处理的棉铃虫实际死亡率均显著高于先寄生后接毒处理的实际死亡率。接入浓度为2.5×10⁶ OBs/mL NPV时,先寄生后接毒和先接毒后寄生处理的寄生蜂子代存活率分别为54.51%和3.71%,前者显著高于后者。表明中红侧沟茧蜂寄生和NPV侵染均能显著抑制棉铃虫的生长发育,但两者联合应用时拮抗效应明显且对寄生蜂子代有影响,同时用于生物防治棉铃虫时应谨慎。     

新疆农田麦蛾柔茧蜂分布及其发生规律研究初报

2004—2005年对麦蛾柔茧蜂在新疆棉田等主要作物农田进行的调查显示,麦蛾柔茧蜂在南、东、北疆棉花、加工番茄、玉米等作物田均有分布,麦蛾柔茧蜂数量占棉田寄生蜂总量的41.22%,表明麦蛾柔茧蜂是棉田棉铃虫幼虫寄生蜂优势种。对其发生规律的初步研究表明:在新疆北部农田麦蛾柔茧蜂以成虫越冬,1年发生4～5代,每代历期25～30 d。     

新疆南部棉区麦蛾柔茧蜂对田间棉铃虫的防治效果

2006年,在新疆阿克苏市进行了利用麦蛾柔茧蜂Habrobracon hebetor Say防治麦田第一代棉铃虫和棉田第二代棉铃虫的田间试验。结果显示,在麦田按500头/亩的量释放麦蛾柔茧蜂,可使麦田棉铃虫幼虫的虫口减退57．7%;化蛹量较对照减少0．56头/m~2。在棉田按700头/亩的量释放麦蛾茧蜂,对棉铃虫幼虫的麻痹率是50．73%,对棉铃虫的防效达65．96%。     

草地贪夜蛾幼虫日龄及取食的食物对淡足侧沟茧蜂寄生效果的影响

为评估淡足侧沟茧蜂对草地贪夜蛾的防控效果,在室内环境条件下,研究了草地贪夜蛾幼虫寄主日龄和所取食食物对淡足侧沟茧蜂寄生效果的影响。结果表明,无论草地贪夜蛾幼虫取食人工饲料或玉米叶片,淡足侧沟茧蜂对3日龄和5日龄寄主幼虫的寄生率、结茧率、出蜂率及对寄主致死率均显著高于8日龄寄主。另外,在同日龄情况下,淡足侧沟茧蜂对取食玉米寄主的寄生率、结茧率以及子代出蜂率均高于寄生于取食人工饲料的幼虫上的相关指标。寄主取食不同食物会影响淡足侧沟茧蜂的寄生效果,且淡足侧沟茧蜂对5日龄草地贪夜蛾幼虫寄生效果较好。本结果可为室内条件下利用草地贪夜蛾幼虫扩繁淡足侧沟茧蜂,以及应用淡足侧沟茧蜂对草地贪夜蛾进行田间防控提供理论依据。     

Bt玉米对中红侧沟茧蜂发育的间接影响及室内行为研究

利用Y-型嗅觉仪研究了中红侧沟茧蜂(Microplitis Mediator Haliday)对Bt玉米、常规玉米、粘虫幼虫和其虫粪及虫害苗挥发物的行为反应,同时研究了Bt玉米对中红侧沟茧蜂发育的影响。结果表明,两种玉米健康植株的挥发物对中红侧沟茧蜂均有引诱作用;中红侧沟茧蜂对两种玉米的健康植株及机械损伤株挥发物之间的选择性无显著差异;相对于Bt玉米,中红侧沟茧蜂更趋向于选择常规玉米的虫伤苗及玉米-粘虫幼虫-虫粪混合物的挥发物。与对照(寄生于取食常规玉米粘虫的中红侧沟茧蜂)相比,寄生于取食Bt玉米粘虫幼虫的中红侧沟茧蜂幼虫历期延长,出茧率、茧重、羽化率、蜂重均有显著降低,茧历期、蜂历期则差异不显著。     

侧沟茧蜂繁蜂器的研制及操作规程

中红侧沟茧蜂[Microplitismediator(Haliday)]是寄生棉铃虫等重要害虫的优势种寄生蜂,近年来,越来越受到国内外生防专家的重视。王德安等[1,2]曾就该种寄生蜂的生物学特性及繁蜂方法进行研究。但对中红侧沟茧蜂的人工大量生产技术尚待继续提高。本文对繁蜂器装置及其操作规程和繁蜂效果进行了研究。1　材料及制作方法繁蜂器的结构见附图。采用医用注射器吸取三氯甲烷液,将透明的聚乙烯薄板粘成40cm×30cm×25cm的箱体,底面开口,以便安放寄主盒;按照箱体底面积的大小,用无色透明聚乙烯薄板制作一个高5cm的寄主盒,在寄主盒的上口边缘处连接1.…     

亚致死浓度Bt对棉铃虫齿唇姬蜂寄生几率及生长发育的影响

在亚致死浓度下，研究了Bt对棉铃虫齿唇姬蜂寄生几率和生长发育的影响。结果表明：随着Bt浓度的增加，明显抑制了棉铃虫幼虫的生长，从而显著延长齿唇姬蜂适合寄生的时间；近似蜂幼虫和蜂成虫的体重随着Bt浓度的增加而下降，蜂成虫寿命随着Bt亚致死浓度的增加而缩短，而齿唇姬蜂卵和幼虫期随着Bt浓度的增加而延长；Bt对齿唇姬蜂茧期和茧重也有一定的影响，但没有一致的趋势。     

影响中红侧沟茧蜂后代性比的因素

对中红侧沟茧蜂雌蜂后代仔蜂比产生影响的因素进行了研究。结果表明，雌蜂羽化后的日龄对后代性比没有影响，但不同雌蜂生产出的仔蜂性比间却有显著差异；通过近交试验发现，中红侧沟茧蜂间的近亲交配是导致仔蜂中大量出现雄蜂的重要原因，繁蜂时扩大种蜂种群，可以获得后代仔蜂的性比约1：1，解决了大量繁殖中红侧沟茧蜂中遇到的困难。本试验结果暗示了中红侧沟茧蜂可能属互补的性别决定机制。     

温度和光周期对管侧沟茧蜂寄生草地贪夜蛾效果的影响

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是世界重大农业害虫,前期研究发现管侧沟茧蜂Microplitis tuberculifer能够有效控制草地贪夜蛾。为了进一步优化控害效果、评估寄生适应性,本研究比较了温度和光周期对管侧沟茧蜂寄生草地贪夜蛾效果及子代蜂发育的影响。结果表明：在光周期10L：14D和14L：10D条件下,20℃、24℃和28℃时管侧沟茧蜂对草地贪夜蛾的寄生效果均较好,结茧率>70%、畸形率<6%、羽化率>60%,16℃和32℃下寄生能力降低;管侧沟茧蜂的发育历期（卵-幼虫期、蛹期和成虫期）和茧重随着温度的升高明显缩短,光周期10L：14D条件下16℃则能诱导管侧沟茧蜂进入滞育; 28℃条件下,不同光周期对管侧沟茧蜂寄生草地贪夜蛾后的结茧率>70%、畸形率<4%、发育历期和茧重无显著影响;在16℃条件下,当光照低于12L：12D时能够诱导管侧沟茧蜂进入滞育。综合各个参数,管侧沟茧蜂生长适宜温度广泛,在16℃~32℃范围内均能正常寄生草地贪夜蛾,完成世代发育,其中20℃~28℃为最佳寄生和生长温度;光周期对管侧沟茧蜂寄生草地贪夜蛾的影响较小,28℃适宜温度下,光照8L：16D至16L：8D均对低龄幼虫有较好的控害效果。     

黏虫幼虫体表挥发物成分鉴定及其对中红侧沟茧蜂寄主定位行为的影响

为提高中红侧沟茧蜂Microplitis mediator田间寄生效率，对黏虫Mythimna separata 1～5龄幼虫体表挥发物进行提取，采用气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）技术对其成分进行分析，采用气相色谱-触角电位（gas chromatography-electron antenneal detection,GCEAD）技术确定引起中红侧沟茧蜂触角电位（electroantennogram,EAG）反应的挥发性物质，同时通过Y型嗅觉仪测定中红侧沟茧蜂对其的选择反应。结果显示，中红侧沟茧蜂雌成蜂对黏虫1～3龄幼虫体表粗提物有显著的选择反应，反应率分别为60%、68%和56%；中红侧沟茧蜂触角对黏虫体表粗提物中的2,4-二甲基庚烷、5-乙基-2-甲基辛烷、十二烷、1,3-二叔丁基苯、2,4-二甲基十一烷、十六烷、2,6,10,15-四甲基十七烷和抗坏血酸二棕榈酸酯10种物质均有电生理反应，EAG反应随浓度升高而增强；中红侧沟茧蜂雌雄成蜂对这10种物质的选择反应存在性别差异；其中中红侧沟茧蜂对其中的8种物质及...     

温度对淡足侧沟茧蜂寄生和生长发育的影响

以草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda为寄主,研究了不同温度下淡足侧沟茧蜂Microplitis pallidipes对草地贪夜蛾寄生和生长发育的影响,并建立了淡足侧沟茧蜂发育速率与温度的关系模型。结果表明：在试验温度范围内,淡足侧沟茧蜂均能在草地贪夜蛾幼虫体内完成发育,23℃和32℃时,淡足侧沟茧蜂对草地贪夜蛾寄生率最高（＞60%）,20℃和26℃时,淡足侧沟茧蜂结茧率最高（＞90%）。随着温度的升高,淡足侧沟茧蜂的发育历期（卵-幼虫期、蛹期和成虫期）明显缩短。Logistic曲线和线性模型均可拟合淡足侧沟茧蜂发育速率与温度的关系,但在卵-幼虫期和蛹期阶段,线性模型的拟合效果较好,成虫阶段两种模型均可;卵-幼虫、蛹和成虫的发育起始温度依次为10.2℃、15.08℃和5.43℃,有效积温依次为110.27日·度、81.10日·度和107.53日·度。     

斯氏侧沟茧蜂对草地贪夜蛾幼虫的寄生行为及寄生效应

草地贪夜蛾入侵我国后快速扩散,发现和保护利用本土天敌是有效抑制其暴发为害的重要途径。本研究以长沙地区农田常见的斯氏侧沟茧蜂为研究对象,系统观察了其对不同龄期草地贪夜蛾幼虫的寄生行为,测定了被寄生草地贪夜蛾幼虫体重和取食量的变化。结果表明,斯氏侧沟茧蜂能寄生2～4龄草地贪夜蛾幼虫,可显著抑制其体重增量和取食量,有效阻滞其进入暴食期,并最终致其死亡。说明斯氏侧沟茧蜂可有效寄生草地贪夜蛾幼虫,并抑制其生长和取食,对其具有一定生物防控能力,是值得保护和利用的本土寄生蜂。     

中红侧沟茧蜂嗅觉受体MmedOr2基因的克隆及组织表达谱

嗅觉在天敌昆虫寻找寄主、躲避敌害、交配、转移等行为中发挥关键作用。嗅觉受体是昆虫嗅觉系统中一类重要的功能蛋白。本文选取从中红侧沟茧蜂触角cDNA文库鉴定一个嗅觉受体基因MmedOr2序列片段,采用RACE技术克隆获得中红侧沟茧蜂嗅觉受体基因MmedOr2的全长序列。通过实时荧光定量PCR解析了该基因在中红侧沟茧蜂不同发育阶段、不同组织部位以及交配前后的转录表达谱。结果表明, MmedOr2在触角中特异性表达,且在雌蜂触角中表达量显著高于雄蜂触角。雌、雄蜂羽化后分别在第3 d和第4 d MmedOr2表达量达到最高,该基因转录表达量达到最高后逐渐下降。另外,交配后雌蜂MmedOr2表达量显著下降。根据以上研究结果,我们推测 MmedOr2可能是性信息素受体,在中红侧沟茧蜂寻找配偶等行为中发挥功能。     

稻苞虫羽角姬小蜂生物学特性的初步观察

稻苞虫羽角姬小蜂Dimmockia secun-ds Crawford 是稻苞虫的常见寄生蜂,在稻纵卷叶螟、稻眼蝶上也有寄生,同时还可作为重寄生蜂寄生于广黑点瘤姬蜂、横带沟姬蜂、稻苞虫凹眼姬蜂、纵卷叶螟绒茧蜂、拟螟蛉绒茧蜂及稻纵卷叶螟的寄蝇和稻苞虫的寄蝇。1980年至1981年,笔者对该蜂的生物学特性进行了观察。现将结果整理如下:     

Cry1Ab杀虫蛋白对淡足侧沟茧蜂生长发育的影响

以黏虫［〖WTBX〗Mythimna separata〖WTBZ〗 (Walker)］为寄主,研究了亚致死浓度的Bt杀虫蛋白Cry1Ab对淡足侧沟茧蜂［〖WTBX〗Microplitis pallidipes 〖WTBZ〗(Szepligeti)］生长发育的影响。结果表明,当寄主从淡足侧沟茧蜂寄生后开始取食含Cry1Ab杀虫蛋白浓度为1、2、4 μg/g和 8 μg/g的饲料时,淡足侧沟茧蜂卵 幼虫发育历期比以对照黏虫为寄主的显著延长,茧（蛹）重和成虫体重显著下降,但对茧历期及成虫寿命没有显著影响。淡足侧沟茧蜂的卵 幼虫发育历期随着寄主取食Cry1Ab杀虫蛋白浓度的增加而显著延长,茧重和成虫体重则随Bt蛋白浓度的上升而显著下降。因此,尽管Cry1Ab杀虫蛋白对淡足侧沟茧蜂的生长发育具有一定程度的负面影响,但其仍可以在取食Bt毒蛋白的黏虫上完成整个世代发育。     

管侧沟茧蜂寄生对粘虫在玉米植株上分布位置选择性的影响

为明确管侧沟茧蜂Microplitis tuberculifer寄生对粘虫Mythimna separata在玉米植株上分布位置的影响及相关机理,采用生物学观察法在温室和实验室内监测了被寄生与未被寄生的粘虫幼虫在玉米活体植株和离体叶片上的分布及管侧沟茧蜂结茧位置的变化。结果表明,被管侧沟茧蜂寄生的粘虫幼虫在玉米叶片背面的平均分布比例为36.29%,显著高于未被寄生粘虫的14.60%;寄生后第8天开始,被寄生粘虫在黄色叶片上的分布比例显著高于未被寄生粘虫;非滞育和滞育条件下,管侧沟茧蜂在玉米植株黄色叶片上的平均结茧数目分别为19.3个和15.3个,显著高于绿叶上的6.5个和4.7个及土面上的0.8个和0.7个,选择性试验发现湿度在结茧位置的选择中发挥着重要作用。研究表明,管侧沟茧蜂可以通过调控寄主粘虫在玉米植株上的分布位置协助其找到合适的结茧位置。     

管侧沟茧蜂对不同日龄草地贪夜蛾幼虫的寄生效果

为了评价本土幼虫寄生蜂对重大入侵害虫草地贪夜蛾的防控效果,本试验在室内条件下测定了管侧沟茧蜂对不同龄期的草地贪夜蛾幼虫的寄生效果。结果表明,管侧沟茧蜂寄生4日龄和6日龄草地贪夜蛾幼虫的结茧率分别为64.97%和87.01%,显著高于寄生8日龄幼虫的结茧率24.88%;不同日龄草地贪夜蛾幼虫被管侧沟茧蜂寄生后其死亡率有显著差异,4日龄和6日龄草地贪夜蛾幼虫死亡率较低,分别为19.01%和12.99%,8日龄幼虫死亡率最高（62.99%）;管侧沟茧蜂寄生4日龄、6日龄、8日龄草地贪夜蛾幼虫后其子代幼虫发育历期分别为8.98、7.71和9.07 d,寄生6日龄幼虫子代幼虫发育历期明显缩短;寄生不同日龄草地贪夜蛾幼虫的子代蜂茧畸形率均较高,且处理间有明显差异。本研究结果为田间利用管侧沟茧蜂有效防治草地贪夜蛾提供了科学依据。