陳玲玲,黃承志,毛潤乾,修寶林,高 晶,葉鳳嫻,Mubasher Hussain,邱棟梁,申寶營,王朝紅*
(1. 福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院,福州 350002;2. 廣東省科學(xué)院動物研究所/廣東省動物保護與資源利用重點實驗室/廣東省野生動物保護與利用公共實驗室/廣東省礦物油農(nóng)藥工程技術(shù)研究中心,廣州 510260)
柑橘木虱Diaphorina citriKuwayama是柑橘類植物的重要害蟲之一,也是柑橘毀滅性病害——柑橘黃龍病最主要的傳播媒介,因此防控柑橘木虱是柑橘產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵舉措。亮腹釉小蜂Tamarixia radiate(Waterston)是柑橘木虱的優(yōu)勢寄生蜂,常寄生柑橘木虱 4~5齡的若蟲[1,2]。一頭亮腹釉小蜂通過取食和寄生的方式可殺滅柑橘木虱若蟲多達500頭。研究表明[3],柑橘園釋放亮腹釉小蜂可有效控制柑橘木虱,在美國得克薩斯州,大量釋放亮腹釉小蜂可使柑橘木虱種群數(shù)量降低 91.2%[4]。目前,亮腹釉小蜂已被世界各地的柑橘種植區(qū)引入用于防控柑橘木虱[5-7],并在巴西[8]、墨西哥[9]、美國加利福尼亞州[10]、得克薩斯州[4]和佛羅里達州等地[11]實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。在中國,廣東省科學(xué)院動物研究所于2020年實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)[12]。
然而,不同地區(qū)生產(chǎn)的亮腹釉小蜂對柑橘木虱的寄生效率有明顯差異。在美國佛羅里達州,亮腹釉小蜂在春夏季寄生率相對較低,平均寄生率<20%,而在秋季平均寄生率可達 60%以上[5];在巴西,寄生率為 43.3%~88.8%[8];在墨西哥西部,平均寄生率達 60.58%[14]。這可能受釋放地溫度、濕度等環(huán)境因素影響,也與亮腹釉小蜂的質(zhì)量相關(guān)。尤其是同一釋放地區(qū)寄生率的大幅度波動,極可能與寄生蜂質(zhì)量有直接關(guān)系。因此,建立亮腹釉小蜂質(zhì)量評價標準,對其生產(chǎn)和應(yīng)用有重要意義。
建立亮腹釉小蜂質(zhì)量評價標準,首先要保證產(chǎn)品的純度,在形態(tài)特征和分子數(shù)據(jù)方面確認物種。研究表明,亮腹釉小蜂的寄生能力與其活動能力、發(fā)育狀態(tài)、個體大小及性別比例等因素息息相關(guān)[8]。體色光鮮、健全的亮腹釉小蜂才能有效寄生柑橘木虱,殘肢或殘翅的雌蜂存活困難,無法進行寄生活動。亮腹釉小蜂營兩性生殖,僅雌性可以寄生,雄性本身并無寄生能力。因此,維持較高水平的雌性比例(雌蜂率),才能保證亮腹釉小蜂對柑橘木虱的防控效果。亮腹釉小蜂在20 ℃左右貯存3 d,仍能保持較高的存活率和寄生能力,但在高溫條件下其死亡率大大升高[8]。生產(chǎn)上獲得亮腹釉小蜂產(chǎn)品后,需盡快將其轉(zhuǎn)移至氣候箱保存,并盡快運送至田間釋放。但在實際生產(chǎn)中往往需要一定時間,檢測天敵產(chǎn)品短時間內(nèi)不同溫度下的存活能力可反映產(chǎn)品質(zhì)量。寄生能力是亮腹釉小蜂產(chǎn)品質(zhì)量好壞最直接的表現(xiàn)。前人研究表明,亮腹釉小蜂在不同地區(qū)對柑橘木虱的寄生能力有明顯的差異,在菲律賓,田間的寄生率為 15%~67%[7];在中國臺灣,寄生率為30%~87%[6];在美國,田間寄生率可高達91.2%[4];對亮腹釉小蜂產(chǎn)品的寄生能力進行檢測極有必要。因此,本文選定亮腹釉小蜂的形態(tài)特征、分子特征、外觀(體色暗淡率和殘肢殘翅率)、包裝數(shù)量、雌蜂率、寄生率及不同貯存溫度條件下寄生蜂死亡率(15 ℃、25 ℃及30 ℃)共7個項目作為質(zhì)量評價指標,以廣東省科學(xué)院動物研究所生產(chǎn)的亮腹釉小蜂為測試對象進行質(zhì)量檢測,根據(jù)檢測結(jié)果建立和制定亮腹釉小蜂成蟲的產(chǎn)品質(zhì)量標準。
年橘Citrus reticuiataBlanco cv. Nianju購自廣州,種植于廣州農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心溫室,室內(nèi)陽光充足,定期澆水施肥,及時修剪,保證充足的嫩梢嫩枝供試驗使用。
柑橘木虱種群采自廣東省科學(xué)院動物研究所實驗室,以年橘為植物載體飼養(yǎng)于網(wǎng)室內(nèi)作為試驗用蟲。
亮腹釉小蜂為廣東省科學(xué)院動物研究所生產(chǎn)產(chǎn)品,成蟲,每瓶200頭左右(瓶身標識:每瓶含亮腹釉小蜂200頭)。
PCR儀(廣州市昊洋貿(mào)易有限公司)、DYY-6C型電泳儀(北京市六一儀器廠)、XW-80A旋渦混合儀(海門市其林貝爾儀器制造有限公司)、MSHOT體視顯微鏡MZ62(廣州市明美光電技術(shù)有限公司)、恒溫恒濕培養(yǎng)箱(天津賽得利斯實驗分析儀器制造廠)、60目防蟲袋、吸蟲器(湖北廣之應(yīng)科技有限公司)
物種形態(tài)特征是物種種類鑒定的基礎(chǔ)。對亮腹釉小蜂產(chǎn)品質(zhì)量進行評價首先應(yīng)進行形態(tài)鑒定,保證物種形態(tài)特征與前人描述[8,15]相吻合。本文隨機選擇5瓶亮腹釉小蜂,每瓶取其中10頭(5頭雌、5頭雄)進行物種形態(tài)鑒定。
近年來利用基因序列對物種進行鑒定的方法得到廣泛的推廣和使用。目前在GeneBank上已能查到亮腹釉小蜂的多個基因序列特征,本文根據(jù)Folmer等[14]和Barr等[15]的試驗方法,分別利用細胞色素氧化酶I(cytochrome oxidase subunit I,COI)的保守區(qū)域和內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)1、2(internal transcribed spacer,ITS-1、ITS-2)進行物種分子鑒定。
隨機抽樣選擇5瓶亮腹釉小蜂,每瓶取其中1頭進行總DNA的提取,試劑盒選用天根生物血液/細胞/組織基因組DNA提取試劑盒(DP304),試驗步驟嚴格遵循試劑盒說明。PCR反應(yīng)使用50 μL體系,DNA模板2 μL,引物各0.5 μmol/L(表1),25 μL Mix(2X SanTaq PCR Mix 預(yù)混液,含藍染料,生工生物B532061),用無菌水補足。
表1 分子鑒定選用的上下游引物Table 1 Upstream and downstream primers selected for molecular identification
反應(yīng)條件:預(yù)變性94 ℃(5 min)→變性94 ℃(30 s)→退火50~60 ℃(30 s)→延伸72 ℃(30~60 s/kb)→延伸72 ℃(10 min)→保存4 ℃(∞),其中第2步變性至第4步延伸重復(fù)35個循環(huán)。
利用體式顯微鏡觀察亮腹釉小蜂是否體色暗淡,是否殘翅殘肢。隨機選擇 10瓶亮腹釉小蜂,每兩瓶為1個樣本,從兩瓶中取200頭雌性亮腹釉小蜂測試,記錄體色暗淡或出現(xiàn)殘翅殘肢的雌蜂數(shù)量,并分別統(tǒng)計體色暗淡和殘肢殘翅個體數(shù)量占總數(shù)的比率(體色暗淡率和殘肢殘翅率),共檢測5次。
隨機選擇5瓶亮腹釉小蜂進行手動計數(shù),記錄每瓶中亮腹釉小蜂的實際數(shù)量,計算每瓶亮腹釉小蜂數(shù)量占包裝瓶標識數(shù)量(200頭/瓶)的比率,每瓶為一個樣本,共檢測5個樣本。
本文隨機選擇5瓶亮腹釉小蜂,記錄其雌蜂數(shù)量,統(tǒng)計雌蜂率,重復(fù)5次。
隨機選擇15瓶亮腹釉小蜂并分成3組,每瓶取100頭;將各組亮腹釉小蜂分別置于溫度15 ℃(低溫)、25 ℃(常溫)、30 ℃(高溫),相對濕度50%~70%、光周期14L:10D的人工氣候箱中處理10 h;記錄亮腹釉小蜂的死亡數(shù)量,統(tǒng)計死亡率。
準備帶有嫩稍的年橘,選取合適位置套15 cm×15 cm的60目防蟲袋,在其中轉(zhuǎn)入100頭4齡末柑橘木虱若蟲。從1瓶亮腹釉小蜂產(chǎn)品中隨機選取10頭雌蟲轉(zhuǎn)入上述防蟲袋中,24 h后移除亮腹釉小蜂。7~9 d后檢查統(tǒng)計被寄生的柑橘木虱數(shù)量,統(tǒng)計寄生率。以上試驗在26 ℃,相對濕度60%,光周期14L:10D的條件下進行,重復(fù)5次。
(1)雌蜂
體長0.92~1.04 mm,大部分黑褐色,復(fù)眼和單眼紅褐色,頭寬于長,上顎2齒及1截齒,下顎須和下唇須各1節(jié)。觸角8節(jié)(觸角式1,1,3,3),具1小環(huán)狀節(jié);柄節(jié)長為寬的3.7倍;梗節(jié)等長或稍長于第1索節(jié);第1~3索節(jié)長比分別為11:10:9,分別具4~7個刺狀感覺器;棒節(jié)3節(jié),末端具針狀突出,各棒節(jié)分別具7~11個刺狀感覺器。觸角基節(jié)暗褐色,柄節(jié)淺色,背緣暗色,其余各節(jié)暗黃色。
中胸盾中葉近側(cè)緣具2對毛,小盾片亞中線外緣具2對毛,盤狀感覺器靠近前1對毛;并胸腹節(jié)褶不完整,具不規(guī)則的網(wǎng)狀紋。翅透明,前翅長為寬的2.3倍;亞緣脈端部呈折斷痕,亞緣脈具1根剛毛,端部下方具2~3根毛;前緣室基部具1~2根細毛,端部具3~4根細毛;緣脈具7~9根剛毛。足跗節(jié)4-4-4,足淺黃色,基節(jié)和跗節(jié)末端暗褐色。
腹部腹板黃色,第1~4節(jié)背板或第1~5節(jié)背中央大部分黃色,呈大黃色斑。第3產(chǎn)卵瓣暗褐色,產(chǎn)卵器從腹部第2腹節(jié)伸出,稍突出腹末端,產(chǎn)卵器為中足脛節(jié)長的1.6倍,第3產(chǎn)卵瓣為產(chǎn)卵器長的0.2倍(圖1)。
圖1 亮腹釉小蜂(Patrícia Milano繪圖[8])Fig. 1 Tamarixia radiata(Patrícia Milano[8])
(2)雄蜂:
體色與形態(tài)相似于雌蟲,體長0.84~1.05 mm。觸角9節(jié)(觸角式1,1,4,3);柄節(jié)基向近2/5~1/2處具1小長圓形感覺區(qū);索節(jié)4節(jié),各節(jié)分別具1排6~7根長剛毛;第1棒節(jié)1排剛毛稍短,棒節(jié)末端具針狀突出。腹部第1~2節(jié)背板中央大部分暗黃色,邊緣黑褐色,呈小暗黃色斑;腹部第1~3腹板大部分暗黃色,其余腹板黑褐色。雄性外生殖器長,從腹部第4腹節(jié)基部伸出,指狀突端部暗褐色(圖1)。
亮腹釉小蜂分子鑒定結(jié)果顯示,目的基因COI、ITS-1和ITS-2在NCBI(National Center for Biotechnology Information Search Database)數(shù)據(jù)庫中比對的種內(nèi)相似度均較高(表2):COI的種內(nèi)相似度為98.5%~100.0%,而與數(shù)據(jù)庫中同屬的其他種間相似度不高于94.0%;ITS-1種內(nèi)相似度最低為97.9%,而與同屬的其他種相似度僅為82.0%;ITS-2種內(nèi)相似度為99.0%~100.0%,種間相似度小于82.7%。因此本標準規(guī)定,COI、ITS-1和ITS-2相似度應(yīng)高于97%,則認為該種為亮腹釉小蜂。
表2 亮腹釉小蜂分子鑒定信息Table 2 Tamarixia radiata molecular identification information
檢測結(jié)果如表3,在5次亮腹釉小蜂雌蜂外觀檢測中,亮腹釉小蜂體色暗淡率最高為1.5%,亮腹釉小蜂殘肢殘翅率的比率最高為0.4%。
表3 亮腹釉小蜂檢測結(jié)果Table 3 Test data of Tamarixia radiata
本文根據(jù)檢測結(jié)果并結(jié)合生產(chǎn)實際,規(guī)定亮腹釉小蜂產(chǎn)品中的雌性亮腹釉小蜂體色暗淡率不高于2.0%、殘肢殘翅率不高于1.0%。
檢測結(jié)果如表3所示,隨機抽取5瓶亮腹釉小蜂產(chǎn)品,其數(shù)量占標識的比率最低為99.0%。根據(jù)檢測結(jié)果結(jié)合生產(chǎn)實際,本文規(guī)定產(chǎn)品包裝中亮腹釉小蜂的數(shù)量比率不低于標識數(shù)量的95.0%。
本文檢測結(jié)果如表3所示,在5次檢測中,雌蜂率最低為71.0%。所以,本文規(guī)定產(chǎn)品質(zhì)量標準中的雌蜂率不低于70.0%。
天敵產(chǎn)品的耐貯存能力是決定天敵能否進行規(guī)模化生產(chǎn)和作為商品進行運輸?shù)臎Q定性條件之一。亮腹釉小蜂在不同貯存條件下的死亡率反應(yīng)其抗逆能力和對環(huán)境的適應(yīng)能力,是保證亮腹釉小蜂能夠有效寄生的指標之一,也是亮腹釉小蜂質(zhì)量指標一種重要參數(shù)。由于缺乏文獻和標準參考,本標準根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果,將亮腹釉小蜂在不同溫度條件下貯存10 h后,記錄其死亡率。
檢測結(jié)果如表3,15 ℃低溫貯存死亡率最高為3.0%,25 ℃常溫貯存死亡率最高為2.0%,30 ℃高溫貯存死亡率最高為4.0%。
根據(jù)檢測結(jié)果,規(guī)定產(chǎn)品質(zhì)量標準中不同溫度下亮腹釉小蜂貯存死亡率均不得高于5.0%。
本次檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨機抽取的亮腹釉小蜂寄生率最低為92.0%,最高可達到100.0%(表3)。因此,本質(zhì)量標準規(guī)定,亮腹釉小蜂產(chǎn)品在實驗室條件下寄生率不低于90%。檢測結(jié)果用于質(zhì)量評價指標,不能用于田間標準評價。
迄今為止,國際上巴西等國實現(xiàn)了亮腹釉小蜂的工廠化生產(chǎn),在國內(nèi) 2020年廣東省科學(xué)院動物研究所實現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)[8-13],而并無有關(guān)亮腹釉小蜂的質(zhì)量標準的研究。本文首次確定了亮腹釉小蜂成蟲質(zhì)量的檢測項目和檢測指標,檢測項目包括檢測物種形態(tài)及分子特征、外觀(體色暗淡率、殘肢殘翅率)、產(chǎn)品數(shù)量、雌蜂率、寄生率及不同溫度下(15 ℃、25 ℃及30 ℃)亮腹釉小蜂貯存死亡率共7個質(zhì)量指標。通過檢測廣東省科學(xué)院動物研究所生產(chǎn)的亮腹釉小蜂各項指標,首次確立了指標參數(shù),制定了亮腹釉小蜂成蟲的質(zhì)量標準,見表4。
表4 亮腹釉小蜂產(chǎn)品質(zhì)量標準Table 4 Product quality standards of Tamarixia radiata
在物種分子特征檢測上,常用細胞色素氧化酶 I(cytochrome oxidase subunit I,COI)的保守區(qū)域、內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)1、2(internal transcribed spacer,ITS-1、ITS-2),本文做的這兩種檢測都是可以用于質(zhì)量技術(shù)檢測,在生產(chǎn)實際中只需選擇其中一種即可;而簡單重復(fù)間序列(Inter simple sequence repeat,ISSR)電泳條帶特征[16]進行物種分子檢測時,由于不易操作,所以不作為物種分子特征檢測的方法。
在不同溫度下貯存寄生蜂死亡率檢測上,目前采用15 ℃(低溫)、25 ℃(常溫)及30 ℃(高溫)3種溫度,將亮腹釉小蜂分別置于這3種溫度下處理10 h后進行檢測。對于在變溫條件下貯存不同時間寄生蜂死亡率的檢測方法,暫無可行的方法,還有待研究。
利用本標準檢測評價廣東省科學(xué)院動物研究所寄生蜂天敵工廠生產(chǎn)出來的亮腹釉小蜂成蟲[17],結(jié)果表明該標準檢測方法合理,可操作性強。