荊小院，劉金龍，張金桐

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 化學(xué)生態(tài)研究所，山西 太谷030801）

沙柳木蠹蛾（Holcocerus arenicolastaudinger）是為害沙柳（Salix psammophila）根部的一種鉆蛀性害蟲(chóng)。該蟲(chóng)4年一代，以幼蟲(chóng)在樹(shù)干木質(zhì)部或根內(nèi)越冬。每年5月份老熟幼蟲(chóng)鉆出蛀道開(kāi)始化蛹；6月初有部分成蟲(chóng)羽化，中旬達(dá)到羽化盛期。初孵幼蟲(chóng)于7月上旬出現(xiàn)，幼蟲(chóng)階段是為害的主要時(shí)期，孵化后的幼蟲(chóng)隨即鉆入寄主的樹(shù)干皮層內(nèi)并向下蛀食，至第二年即可蛀入心材。沙柳木蠹蛾對(duì)多年生沙柳的為害尤為嚴(yán)重［1］，可將根部完全蛀空，導(dǎo)致大片沙柳死亡。

本文擬對(duì)沙柳木蠹蛾的羽化、性比、壽命進(jìn)行研究，并對(duì)其求偶行為和交配行為進(jìn)行觀察和記錄，以發(fā)現(xiàn)該蟲(chóng)求偶和交配的活動(dòng)規(guī)律，為進(jìn)一步對(duì)沙柳木蠹蛾性信息素的提取分離、鑒定和人工合成奠定基礎(chǔ)。在林間誘蛾試驗(yàn)中，測(cè)試了處女雌蛾和性腺體粗提取物對(duì)雄蛾的誘捕效果，以證實(shí)性信息素在沙柳木蠹蛾生殖過(guò)程中所起的關(guān)鍵媒介作用。

1 材料和方法

1.1 供試?yán)ハx(chóng)

2010年6月中旬，在陜西省榆林市巴拉素鎮(zhèn)林場(chǎng)采集沙柳木蠹蛾蟲(chóng)繭，采集時(shí)選取受害嚴(yán)重的沙柳，挖取其根部附近的沙土，過(guò)篩后撿取沙柳木蠹蛾蟲(chóng)繭。在紙箱內(nèi)裝入潮濕的沙土，將沙柳木蠹蛾蟲(chóng)繭埋于其中，繭體距沙土表面為15cm，每箱放蛹約50頭，用鐵絲網(wǎng)覆蓋紙箱上口。保持自然溫度，每天用噴霧器向沙土表面噴水，以沙土表面濕透1cm為宜。試驗(yàn)地點(diǎn)在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)文理學(xué)院自建的養(yǎng)蟲(chóng)室，養(yǎng)蟲(chóng)室四壁為玻璃和窗紗，以保證良好的通風(fēng)采光。試驗(yàn)時(shí)間為2010年6月20日～7月15日。

1.2 沙柳木蠹蛾羽化行為觀察和性比調(diào)查

1.2.1 羽化行為觀察

在沙柳木蠹蛾開(kāi)始羽化后時(shí)，對(duì)其羽化行為進(jìn)行全天候觀察，記錄成蟲(chóng)羽化的全過(guò)程；統(tǒng)計(jì)每小時(shí)內(nèi)新羽化的成蟲(chóng)數(shù)目，轉(zhuǎn)換成該時(shí)段的羽化百分率。

采集的蟲(chóng)繭在10天內(nèi)分3批帶回試驗(yàn)地點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)分批進(jìn)行。第一批羽化成蟲(chóng)281頭，第二批羽化成蟲(chóng)182頭，第三批羽化成蟲(chóng)61頭。

1.2.2 性比調(diào)查

在對(duì)第1批成蟲(chóng)的羽化行為調(diào)查時(shí)，將羽化后的成蟲(chóng)按性別分開(kāi)放于不同的紗籠內(nèi)，統(tǒng)計(jì)5天內(nèi)新羽化的雌蟲(chóng)和雄蟲(chóng)數(shù)量，以計(jì)算成蟲(chóng)的性比。

1.3 沙柳木蠹蛾壽命調(diào)查

取羽化時(shí)間相近的雌、雄成蟲(chóng)各20頭，分別放于2個(gè)小紗籠（40cm×40cm×30cm）中，用標(biāo)簽注明該籠成蟲(chóng)的羽化時(shí)間。在紗籠底部放置一培養(yǎng)皿，皿底鋪0.5cm厚的脫脂棉，注入5%的蔗糖溶液供成蟲(chóng)取食。每天觀察其生命活動(dòng)跡象，記錄成蟲(chóng)從羽化到死亡的存活時(shí)間。每天清理籠中已死亡的成蟲(chóng)，共調(diào)查雌、雄成蟲(chóng)各40頭。

1.4 沙柳木蠹蛾求偶行為的觀察

沙柳木蠹蛾自然羽化后，立即將成蟲(chóng)按性別分開(kāi)，避免交配。雌蛾和雄蛾分開(kāi)放于兩個(gè)的紗籠內(nèi)（80cm×80cm×80cm），每籠放置50頭成蟲(chóng)，觀察時(shí)將放有雌蛾和雄蛾的兩紗籠間相距20cm。羽化后0～24h的成蟲(chóng)稱作1日齡（1－d－old）。在預(yù)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)沙柳木蠹蛾成蟲(chóng)的性行為僅發(fā)生在進(jìn)入暗周期后6h內(nèi)，所以求偶行為的觀察設(shè)在該段時(shí)間內(nèi)，按照木蠹蛾科昆蟲(chóng)的求偶行為特征［2］每30min觀察并記錄該段時(shí)間的求偶雌蛾數(shù)量。每小時(shí)的兩個(gè)記錄值取平均值后計(jì)算該小時(shí)內(nèi)成蟲(chóng)的求偶百分率。

試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)重復(fù)，共觀察雌蛾150頭。觀察室內(nèi)安裝一紅色燈泡用于照明，通過(guò)調(diào)壓器控制其照度為3～5lux。

1.5 沙柳木蠹蛾交配行為的觀察

沙柳木蠹蛾的交配行為按以下方法研究：成蟲(chóng)羽化后，分別取1～4日齡的未交配成蟲(chóng)各20對(duì)放入紗籠內(nèi)，在進(jìn)入暗周期后6h內(nèi)，每30min觀察并記錄該段時(shí)間的交配成蟲(chóng)數(shù)量，每小時(shí)的兩個(gè)記錄值取平均值后計(jì)為該小時(shí)內(nèi)的交配成蟲(chóng)數(shù)量。對(duì)各日齡的成蟲(chóng)分別按下式計(jì)算其在6個(gè)時(shí)段內(nèi)的交配百分率。同時(shí)，對(duì)已開(kāi)始交配的成蟲(chóng)記錄其交配持續(xù)時(shí)間，觀察持續(xù)6d。

1.6 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用PASW Statistics 18（SPSS Inc.，Chicago IL）統(tǒng)計(jì)軟件包。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)單因素方差分析，F(xiàn)檢驗(yàn)，平均值用Tukey＇s檢驗(yàn)法比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 沙柳木蠹蛾羽化行為、性別比例和壽命

沙柳木蠹蛾開(kāi)始羽化時(shí)，蛹體在沙土中不斷蠕動(dòng)，逐漸成直立狀，頭部向上鉆出沙土表面約1～1.5cm，蛹?xì)は虏考袄O殼仍埋于沙土中。5～10 min后，蛹體頂部的蛹皮開(kāi)裂，成蟲(chóng)緩慢爬出，爬行一段距離后停留在蛹?xì)じ浇?。剛羽化的成蟲(chóng)，雙翅柔軟呈折疊裝狀，表面布滿皺褶，前翅面積僅為正常成蟲(chóng)的1／3左右。靜止幾分鐘后成蟲(chóng)開(kāi)始抖動(dòng)雙翅并使雙翅向上直立，約30～50min后，前后翅逐漸由皺褶狀伸展，翅面積恢復(fù)正常。隨后成蟲(chóng)有間歇飛行行為。雌蛾個(gè)體較大，腹部飽滿，腹末呈鈍圓形，經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)雌蛾腹內(nèi)含有數(shù)百枚未受精卵。由于腹部較重，雌蛾一般不進(jìn)行遠(yuǎn)距離飛翔，靜止時(shí)雙翅呈屋脊?fàn)?，覆蓋于腹部，腹部末端第8～9節(jié)套縮于第7腹節(jié)內(nèi)，從外部無(wú)法觀察到產(chǎn)卵器和性腺體。

沙柳木蠹蛾羽化時(shí)間的統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖1。從圖1可以看出，沙柳木蠹蛾每日從14：00～23：00均有成蟲(chóng)羽化，特別是進(jìn)入暗期后羽化率明顯增高，其中以19：00～21：00時(shí)羽化最為集中，占羽化總數(shù)的70%～75%。

圖1 沙柳木蠹蛾在自然光周期下的羽化動(dòng)態(tài)節(jié)律Fig.1 The dynamic rhythm of eclosion of H.areniscolaat the natural light－dark cycle注：不同的字母表示它們之間的差異性達(dá)顯著水平（n＝3，p＝0.05）。圖3同。Note：Bars with same letter are not significantly different（n＝3，p＝0.05）.The same as in Fig.3.

根據(jù)羽化后性別比例的統(tǒng)計(jì)（表1），雌雄比例為0.58～0.76∶1（雌∶雄），平均值為0.66∶1，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看雄蛾的數(shù)量高于雌蛾的數(shù)量。實(shí)驗(yàn)中觀察到雌、雄蛾羽化不是同步進(jìn)行的，羽化初期1～2天內(nèi)以雄蛾羽化較多，第3天后雌蛾才大量羽化。成蟲(chóng)的平均壽命為4.8±2.2d，最短為1d，最長(zhǎng)為8d。其中雌蛾壽命為5.5±2.3d，雄蛾壽命為4.1±1.9d。此外，由于沙柳木蠹蛾成蟲(chóng)的口器退化，在實(shí)驗(yàn)中未觀察到成蟲(chóng)有取食現(xiàn)象。

表1 沙柳木蠹蛾性比統(tǒng)計(jì)Table 1 Sex ratio of H.arenicola

2.2 沙柳木蠹蛾的求偶行為節(jié)律

沙柳木蠹蛾求偶時(shí)將腹部末端外伸，使其腹部8～10節(jié)突出，8～9節(jié)節(jié)間膜外露。不同蛾齡的雌蟲(chóng)在光周期內(nèi)的求偶模式見(jiàn)圖2。求偶行為開(kāi)始于暗周期的0.5～1h，結(jié)束于暗周期的4～5h。大多數(shù)在20：00以前羽化的雌蛾當(dāng)晚即可開(kāi)始求偶行為，部分羽化較晚的雌蛾在第二個(gè)暗期才有召喚行為。1日齡雌蟲(chóng)在進(jìn)入暗期后的1h內(nèi)求偶百分率較低，求偶行為大都發(fā)生在此后的2～3h之間；而2～5日齡雌蛾在進(jìn)入暗期后的1h內(nèi)就具有較高的求偶百分率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)該時(shí)段內(nèi)1日齡雌蟲(chóng)的求偶百分率，這可能是因?yàn)槎挲g越大，達(dá)到性成熟的雌蟲(chóng)越多。求偶后如未獲得交配，雌蛾能在此后的第2～5個(gè)暗周期內(nèi)連續(xù)求偶。最大求偶百分率出現(xiàn)在羽化后的第二、三個(gè)暗周期，隨著蛾齡的增大求偶百分率呈下降趨勢(shì)，4～5日齡雌蟲(chóng)的求偶百分率明顯低于2～3日齡（圖3）。此外，在雌蛾求偶期間，位于附近的雄蛾異常興奮，表現(xiàn)為頻繁地飛行、極速爬行等行為。

2.3 沙柳木蠹蛾的交配行為節(jié)律

圖2 不同日齡雌蛾在暗期各時(shí)間內(nèi)的求偶百分率Fig.2 The calling percentage of Holcocerus arenicolafemales at different ages and times

圖3 沙柳木蠹蛾雌蟲(chóng)在不同蛾齡下的求偶百分率Fig.3 The percentage（mean±SE）of Holcocerus areniscola calling females at different ages

沙柳木蠹蛾交配時(shí)，雄蟲(chóng)利用第9節(jié)腹末內(nèi)的抱握器握住雌蟲(chóng)生殖器后，將身體反轉(zhuǎn)，使雌、雄蟲(chóng)呈頭部方向相反僅尾部相連的“一”字形。交配行為一般發(fā)生在紗籠四壁的上半部分或頂蓋下方，1日齡成蟲(chóng)在進(jìn)入暗周期后交配百分率逐漸提高，在兩小時(shí)達(dá)到交配高峰，交配百分率為13.75±2.39%，隨著時(shí)間延續(xù)交配百分率呈下降趨勢(shì)；而2～4日齡成蟲(chóng)的交配高峰出現(xiàn)在進(jìn)入暗期后的1小時(shí)內(nèi)，其交配百分率分別為23.75±2.39%，11.25±2.39%，6.25±1.25%，明顯高于暗期其它時(shí)段（圖4）。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，不同日齡的雌蟲(chóng)，其交配百分率明顯不同。最大交配百分率出現(xiàn)在羽化后的第二個(gè)暗周期，此后成蟲(chóng)的交配能力隨著蛾齡的增大而迅速降低，甚至5～6日齡雌蛾的交配行為幾乎觀察不到。這一結(jié)論與求偶行為隨蛾齡的變化趨勢(shì)相一致。此外，由于人為將正在交配的成蟲(chóng)移至單獨(dú)的紗籠用于觀察，干擾了成蟲(chóng)的正常交配，導(dǎo)致交配持續(xù)的時(shí)間差別較大，平均值為38.41±11.42min，最短為25min，最長(zhǎng)為84min。

3 討論

沙柳木蠹蛾羽化當(dāng)晚即達(dá)性成熟，可進(jìn)行求偶、交配等性行為。影響沙柳木蠹蛾性行為的因素很多，其中蛾齡和暗期時(shí)間為兩個(gè)主要因素，直接決定了性信息素的生物合成量和釋放時(shí)段。隨著蛾齡的增大，雌蟲(chóng)在各暗周期中求偶和交配行為發(fā)生的時(shí)間明顯提前。相似的結(jié)論也出現(xiàn)在其它鱗翅目昆蟲(chóng)的性行為模式中［3～6］，這種行為可以用一種假說(shuō)［7，8］解釋，即鱗翅目昆蟲(chóng)隨著日齡增大性行為時(shí)間前移是一種適應(yīng)機(jī)制，目的是讓日齡較大的雌蛾有更多的機(jī)會(huì)吸引配偶，從時(shí)間上避免與新羽化的雌蛾競(jìng)爭(zhēng)交配對(duì)象。

通過(guò)在防治區(qū)設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的性信息素誘捕器，對(duì)性成熟的雄蟲(chóng)盡可能及時(shí)誘殺，使雌蟲(chóng)失去交配的機(jī)會(huì)，不能有效地繁殖后代［9］，從而降低子代蟲(chóng)口密度，減輕該蟲(chóng)對(duì)寄主的為害。從求偶和交配的調(diào)查結(jié)果看，沙柳木蠹蛾的性活動(dòng)主要集中在羽化后連續(xù)3個(gè)暗周期的前半段（20：00～24：00）。在這一特定的時(shí)段內(nèi)，用性信息素集中對(duì)成蟲(chóng)的交配進(jìn)行化學(xué)干擾或者直接誘殺雄蟲(chóng)，對(duì)于提高防治效果可起到事半功倍的作用，同時(shí)亦可減少性信息素的用量，降低防治成本。

圖4 沙柳木蠹蛾在各日齡和各時(shí)段的交配百分率（n＝3，p＝0.05）Fig.4 The percentage（mean± SE）of mating behavior of Holcocerus areniscolain different ages and times（n＝3，p＝0.05）

在對(duì)沙柳木蠹蛾求偶行為的研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在遇到陰雨天或大風(fēng)降溫時(shí)，幾乎未觀察到雌蛾的求偶行為。Appel和Rust［10］曾報(bào)道過(guò)相似的情況，即低溫影響美洲大蠊（Periplaneta americana）性信息素的產(chǎn)生、釋放和接收。另外還發(fā)現(xiàn)，進(jìn)入暗期后在無(wú)風(fēng)的情況下，雌蛾求偶百分率較低，交尾率也隨之降低，人工提供風(fēng)力后，雌蛾求偶率趨向提高，而在風(fēng)力為2～3級(jí)（風(fēng)速0.3～3.3m·s－1）時(shí)，求偶行為百分率顯著提高，這可能是由于雌蛾要借助風(fēng)力更好地傳播性信息素，以順利實(shí)現(xiàn)交尾，完成繁殖。風(fēng)力大于5級(jí)（8.0～10.7m·s－1）時(shí)，成蟲(chóng)飛行困難，未見(jiàn)交尾現(xiàn)象。除了溫度和風(fēng)力外，許多生物或非生物因素，如寄主植物、光周期、光密度以及相對(duì)濕度等均會(huì)對(duì)昆蟲(chóng)的性信息素通訊造成影響［11］。

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