蔣 琦，任利利，駱有慶

(北京林業(yè)大學林木有害生物防治北京市重點實驗室，北京 100083)

雙條杉天牛SemanotusbifasciatusMotschulsky屬鞘翅目Coleoptera天?？艭erambycidae天牛亞科Cerambycinae扁天牛族Callidiini，屬東洋、古北區(qū)系共有種，主要危害圓柏Sabinachinensis、側(cè)柏Platycladusorientalis、檜柏Junaperuscommunis等柏類樹種(陳世鑲等, 1959; 王婷, 2005; 高蘇嵐等, 2007)。該蟲主要以幼蟲在樹木韌皮部和木質(zhì)部取食危害，造成樹勢衰弱甚至死亡，嚴重威脅著城市生態(tài)環(huán)境建設和古柏類樹種的保護，1996年曾被列為我國森林植物檢疫對象。雙條杉天牛在我國北京、遼寧、內(nèi)蒙古、甘肅、河北、河南、山東、山西、陜西、江蘇、上海、湖北、四川、江西、浙江等地均有分布。

雙條杉天牛分布較廣，生活隱蔽，防治難度大，是園林綠化中柏類樹種的毀滅性蛀干害蟲。國內(nèi)外對其生物學特性、發(fā)生規(guī)律及防治措施等相關研究都較詳細。劉遠(2002)連續(xù)兩年研究了雙條杉天牛的產(chǎn)卵量和卵期的發(fā)育起點溫度、有效積溫。王婷(2005)初步研究了雙條杉天牛的生物學特性，并測定了側(cè)柏揮發(fā)物對該蟲的引誘能力。高蘇嵐(2008)觀察分析了雙條杉天牛的各蟲態(tài)歷期、成蟲生活習性及發(fā)生規(guī)律。Iwata(2007)等在雙條杉天牛和紅翅小扁天牛CallidiellumrufipenneMotschulsky的成蟲期和幼蟲期，研究了兩種天牛共存時造成相互隔離的因素；Wickham(2016)對包括雙條杉天牛在內(nèi)的幾種天牛科害蟲的聚集信息素進行分析，研究它們可能共有的組分。

但是，以往研究均未涉及幼蟲齡數(shù)的劃分。觀察昆蟲幼蟲的齡數(shù)和齡期是研究幼蟲生長發(fā)育的重要內(nèi)容(彩萬志等, 2011)，且幼蟲齡數(shù)的確定是進一步研究生物生態(tài)學習性、發(fā)生規(guī)律及制定防治技術(shù)的基礎。由于雙條杉天牛幼蟲隱蔽生活，無法直接觀察來確定幼蟲齡數(shù)，本試驗通過木段飼養(yǎng)和統(tǒng)計測量的方法對不同發(fā)育階段的雙條杉天牛幼蟲進行研究，以確定幼蟲齡數(shù)及最佳分齡指標。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

2018年3月初，在北京市大東流林場取39段直徑10～12 cm，長30 cm的無蟲害側(cè)柏木段，每段木段分別置于單獨籠內(nèi)。在雙條杉天牛越冬成蟲咬破樹皮出孔活動時，收集大量成蟲，按雌雄成蟲1 ∶1的數(shù)量放入各個有側(cè)柏木段的籠內(nèi)(由尼龍網(wǎng)制成的長25 cm、寬25 cm、高50 cm的長方體網(wǎng)籠)。待成蟲交配產(chǎn)卵后，在樹皮縫中取出部分卵。將卵置于雙層濾紙(底層濾紙沾水用于保濕)的培養(yǎng)皿中，室溫下遮光培養(yǎng)，待其孵化后，收集初孵幼蟲(30頭)。自雙條杉天牛幼蟲孵化起，每周從1段木段中至少剝出幼蟲30頭，每頭幼蟲單獨放于指形管中，將同一日期的幼蟲收集于一個密封袋內(nèi)，貼上標簽注明采集日期存放在-80℃冰箱內(nèi)。采樣至幼蟲化蛹階段(8月中旬)為止。

1.2 試驗方法

選取雙條杉天牛幼蟲身體骨化程度較高的部位作為分齡形態(tài)指標：前胸背板寬(Y1：前胸背板后緣最寬距離)、頭殼寬(Y2：測量頭部骨化區(qū)最寬距離)和上顎寬(Y3：背面觀的右上顎寬度)(如圖1)(張海濱, 2011; 王小藝等, 2012; 潘龍, 2015; 張燕如, 2018)。為避免因幼蟲活動造成測量上的誤差，所以幼蟲在測量前會存放在-80℃冰箱中。各項指標均用變焦體視顯微鏡(ZEISS, Axio Zoom.V16, Germany)進行拍照、測量。

圖1 雙條杉天牛幼蟲分齡的3個測量指標Fig.1 3 variables measured for separating instars of larval Semanotus bifasciatus注：Y1，前胸背板寬；Y2，頭殼寬；Y3，上顎寬。Note：Y1，Prothoracic plate width；Y2，Head capsule width；Y3，Mandible width。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

根據(jù)Dyar法則劃分幼蟲蟲齡。首先利用GraphPad Prism 7.00 (GraphPad software, America)軟件對測定的各項指標分別進行頻數(shù)分析，并繪制每項指標相應的頻次分布圖，確定幼蟲齡數(shù)。齡數(shù)劃分后，根據(jù)測定值，利用IBM SPSS Statistics 24(IBM, America)計算各齡幼蟲上述3項指標的平均值、標準誤差、變化幅度及變異系數(shù)。Crosby指數(shù)用于驗證劃分齡數(shù)是否合理，當Crosby指數(shù)小于10%時，表明齡數(shù)劃分合理。Crosby指數(shù)和Brooks指數(shù)按照如下公式計算：

Brooks指數(shù)=Xn/Xn-1(Xn和Xn-1分別表示n齡和n-1齡幼蟲各個測量指標的平均值)。

Crosby指數(shù)=(bn-bn-1)/bn-1(bn和bn-1分別表示第n個和n-1個Brooks指數(shù))

最后，利用統(tǒng)計分析軟件R語言將幼蟲各形態(tài)指標測量值取對數(shù)并與相應齡數(shù)進行線性擬合，計算回歸方程及相關系數(shù)(r)以進一步驗證分齡的合理性，確定最佳分齡指標。

2 結(jié)果與分析

2.1 雙條杉天牛幼蟲齡數(shù)的確定

從2018年4月12日至2018年8月22日，共對785頭雙條杉天牛幼蟲進行3項指標的測量，對測量值作頻次分布圖。由頻次分布圖可看出，前胸背板寬、頭殼寬和上顎寬均有5個分布區(qū)，前胸背板寬的5個峰值分別在0.55、1.15、1.75、2.95和3.25 mm(圖2-A)；頭殼寬的5個峰值分別在0.35、0.95、1.30、2.15和2.60 mm(圖2-B)；上顎寬的5個峰值分別在0.27、0.63、0.9、1.44和1.62 mm(圖2-C)。根據(jù)Dyar氏法則可以判斷，雙條杉天牛幼蟲分為5齡。

圖2 雙條杉天牛幼蟲前胸背板寬(A)、頭殼寬(B)、上顎寬(C)頻次分布圖Fig.2 Frequency distribution of the prothoracic plate width (A), head capsule width (B)and mandible width (C)in Semanotus bifasciatus larvae

各齡幼蟲前胸背板寬、頭殼寬和上顎寬3項指標的平均值、變化幅度、變異系數(shù)及Brooks指數(shù)和Crosby指數(shù)見表1。3項指標在不同齡數(shù)之間的平均值具有顯著差異，分齡指標的變異系數(shù)均小于20%，Crosby指數(shù)均小于10%，表明將雙條杉天牛幼蟲劃分為5個齡是合理的。

表1 雙條杉天牛幼蟲分齡3項指標測量結(jié)果

2.2 雙條杉天牛幼蟲各齡測量指標與齡數(shù)之間的擬合關系

對前胸背板寬、頭殼寬和上顎寬3個分齡指標測定值的對數(shù)值與相應齡數(shù)進行線性回歸分析，結(jié)果顯示，3項指標(Y)與齡數(shù)(X)之間均符合Dyar氏法則所描述的指數(shù)關系(表2)。經(jīng)統(tǒng)計檢驗，回歸曲線均達到了極顯著水平(P<0.0001)(表2)，進一步驗證了雙條杉天牛幼蟲劃分為5齡的合理性。其中，前胸背板寬的相關系數(shù)最高，擬合效果最好，可作最佳分齡指標。

表2 雙條杉天牛幼蟲各分齡指標與齡數(shù)之間的關系擬合結(jié)果

3 結(jié)論與討論

Dyar(1890)指出，昆蟲的骨化部位隨周期性蛻皮而呈現(xiàn)跳躍式增長。幼蟲每次蛻皮時，其骨化部位在尚未硬化前經(jīng)歷一個快速生長的過程，隨后在同一齡數(shù)內(nèi)生長趨于緩慢，直至下次蛻皮前幾乎停止生長。因此，在以往天牛類幼蟲的齡數(shù)劃分的研究中，常將頭殼、口器、前胸背板等穩(wěn)定且骨化程度較高的部分作為最佳分齡形態(tài)指標(陳永年等, 1988; 王小藝, 2005)。

張海濱等(2011)通過人工飼養(yǎng)方法收集星天牛AnoplophorachinensisForster幼蟲，并測量該幼蟲的9個形態(tài)指標，結(jié)果表明額寬是最佳分齡指標，其次是上顎長和上顎寬。王小藝等(2012)在栗山天牛MassicusraddeiBlessig幼蟲齡數(shù)劃分的研究中，選擇上顎長、主單眼間距、前胸背板寬、中胸氣門長和體長5項形態(tài)指標，結(jié)果發(fā)現(xiàn)上顎長、主單眼間距和前胸背板寬均可用于分齡。潘龍(2015)測定了青楊脊虎天牛Xylotrechusrusticus幼蟲6項骨化程度較高的形態(tài)指標，結(jié)果表明前胸背板寬可作為最佳分齡指標。張燕如等人(2018)在對檸條綠虎天牛ChlorophoruscaraganaXie & Wang幼蟲齡數(shù)劃分時發(fā)現(xiàn)觸角孔間距和前胸背板可作為齡數(shù)劃分的重要指標，體長不宜用于分齡。本研究選擇雙條杉天牛幼蟲的前胸背板寬(Y1)、頭殼寬(Y2)和上顎寬(Y3)3個骨化程度較高部位作為分齡形態(tài)指標具備理論依據(jù)。同時，根據(jù)Crosby生長法則和線性回歸進行驗證分析后也發(fā)現(xiàn)上述3個測量指標均是較理想的分齡指標。

自然情況下，影響昆蟲幼蟲的齡數(shù)、齡期和生長率因素有很多(Hutchinsonetal., 1997)，如溫度、光照、幼蟲密度、寄主植物、物理損傷等。不同研究者測定同種昆蟲幼蟲的齡數(shù)，其結(jié)果可能存在差異。造成差異的主要原因在于實驗條件不同。賀萍等(1992)測定光肩星天牛AnoplophoraglabripennisMotschulsky幼蟲有5齡，而李孟樓(1989)和Keena(2010)將光肩星天牛幼蟲均劃分為9齡。Sáenz-de-Cabezón 等(2006)發(fā)現(xiàn)溫度對葡萄花翅小卷蛾LobesiabotranaDenis and Schiffermüller幼蟲的頭寬值具有顯著影響，頭寬值與溫度呈負相關，但未影響其齡數(shù)和生長率。Calvo和Molina(2008)發(fā)現(xiàn)一種枯葉蛾StreblotepandaHübner幼蟲的齡數(shù)與其取食寄主植物種類有關，寄主不同齡數(shù)亦不同。在本研究中，雙條杉天牛幼蟲被劃分為5齡，但曾有研究報道在安徽省該幼蟲有6齡(高蘇嵐, 2007)，但其研究方法和分齡指標未詳細說明。試驗中發(fā)現(xiàn)木段飼養(yǎng)得到的雙條杉天牛幼蟲個體與野外受害木內(nèi)的幼蟲相比較小，除了生存環(huán)境有差異外，這也可能是前期人為在各木段上接種的成蟲數(shù)量較多，從而導致后期幼蟲在生存空間和食物資源上存在競爭。盡管如此，在野外采集供試蟲源時，由于受到寄主和環(huán)境等復雜外界因素的影響，幼蟲的差異性大，不利于數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。相比之下，本研究采用木段飼養(yǎng)法得到的幼蟲在形體方面具有高度的一致性，數(shù)據(jù)分析結(jié)果更為可靠。

對鉆蛀性害蟲而言，準確區(qū)分幼蟲蟲齡是掌握其生物學特性、發(fā)生規(guī)律和種群動態(tài)的基礎，也是進一步研究幼蟲發(fā)育歷期、預測預報成蟲發(fā)生時間進而采取防控措施的重要前提。本研究明確了雙條杉天牛幼蟲的齡數(shù)及最佳分齡形態(tài)指標，為進一步研究該蟲的生物生態(tài)學特性打下了基礎。