胡靚 王祿鑫 邢蒙恩 肖雨桐 王亞潔 劉亦然 馮立超 范文忠

(吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院,吉林省·吉林市,132101)

樺樹(shù)是優(yōu)質(zhì)的木材,也是園林綠化樹(shù)種。近年來(lái),國(guó)內(nèi)樺樹(shù)的種植日益增多,在城市道路、居民區(qū)及森林中均有大面積種植。樺潛葉蜂(Profenusathomsoni)為膜翅目葉蜂科潛葉蜂亞科昆蟲(chóng),原產(chǎn)于歐洲,主要危害樺樹(shù)(BetulaplatyphyllaSuk.)。樺潛葉蜂于1924年在歐洲首次被報(bào)導(dǎo),美國(guó)、瑞士、俄羅斯、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本、加拿大、意大利等地均有危害記錄[1-2]。2012年,《吉林省園林植物病蟲(chóng)害生態(tài)圖鑒》中記錄了樺潛葉蜂幼蟲(chóng)會(huì)危害吉林地區(qū)樺樹(shù),屬外來(lái)有害生物。2012—2016年,樺潛葉蜂在吉林地區(qū)的危害較輕,自2017年,其在吉林地區(qū)的危害逐年加重,對(duì)園林綠化及白樺種植構(gòu)成了威脅。本研究探索了吉林地區(qū)樺潛葉蜂生物學(xué)特性,對(duì)了解入侵物種在入侵地的分布、擴(kuò)散速度及動(dòng)態(tài),控制樺潛葉蜂種群入侵等具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究材料

供試植物為樹(shù)齡為8～10 a的白樺樹(shù),其株高為9～10 m,種植行距及株距為5 m。供試?yán)ハx(chóng)為樺潛葉蜂各蟲(chóng)態(tài)。

1.2 物種鑒定方法

形態(tài)學(xué)鑒定:在顯微鏡下觀察卵、幼蟲(chóng)、蛹、成蟲(chóng)形態(tài)大小;卵及蛹的顏色;幼蟲(chóng)足、胸的特征;成蟲(chóng)頭、胸、腹、翅的特征,拍照及對(duì)比鑒定。

分子生物學(xué)鑒定:采集樺樹(shù)潛葉蜂成蟲(chóng)活體,75%酒精進(jìn)行滅殺處理,再用無(wú)水酒精浸泡若干成蟲(chóng)。采用DNA(COI)測(cè)序,鑒定物種。按照動(dòng)物組織快速提取試劑盒說(shuō)明書(shū)提取DNA,使用引物(COI-F:5’-CAACATTTATTTTGATTTTTTGG-3’,COI-R:5’-TCCAATGCACTAATCTGCCATATTA-3’擴(kuò)增,按常規(guī)試驗(yàn)方法獲得PCR產(chǎn)物,同時(shí)采用瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè),桑格測(cè)序法雙向測(cè)序,獲得DNA序列,經(jīng)Blast比對(duì)分析,確定其分類(lèi)地位[3-7]。

1.3 樺潛葉蜂生活史觀察

采用室內(nèi)測(cè)定與野外田間觀察的方法[8-18]確定樺潛葉蜂越冬場(chǎng)所。

野外田間觀察:于4月下旬,在吉林市郊區(qū)樺潛葉蜂為害嚴(yán)重的白樺根際周?chē)? m內(nèi),分東、南、西、北、中5個(gè)方位進(jìn)行五點(diǎn)取樣,采集土壤深度(h)分別為:表層土、0

室內(nèi)飼養(yǎng)觀察:采用上述方法采樣,設(shè)置恒溫箱20 ℃并在黑暗條件下進(jìn)行飼養(yǎng)。根據(jù)恒溫箱內(nèi)土壤水份日蒸發(fā)量,每日噴灑等量蒸餾水90～100 mL,保持土壤含水量為18%～20%。當(dāng)發(fā)現(xiàn)第1頭成蟲(chóng)后,每8 h檢查1次,分別記錄成蟲(chóng)羽化數(shù)量,直至連續(xù)7 d成蟲(chóng)不再出現(xiàn)為止,統(tǒng)計(jì)不同土層成蟲(chóng)數(shù)量。

幼蟲(chóng)及蛹田間觀察:春季,在白樺根際周?chē)? m內(nèi),每3 d取樣1次,采用隨機(jī)取樣法,每次選10株樺樹(shù)為調(diào)查樣本,每點(diǎn)取長(zhǎng)×寬×深=10 cm×10 cm×10 cm的土樣各5塊,觀察幼蟲(chóng)、蛹形態(tài)特征,拍照記錄蟲(chóng)體大小、體色。

成蟲(chóng)觀察:連續(xù)多天,采用定點(diǎn)掛簽的方法,每1 h查看1次,拍照記錄成蟲(chóng)行為特征、活動(dòng)時(shí)間、棲息場(chǎng)所及其產(chǎn)卵時(shí)間和位置。

卵觀察:連續(xù)多天,根據(jù)對(duì)角線(xiàn)取樣,定點(diǎn)定枝,觀察多個(gè)葉片當(dāng)日產(chǎn)卵情況,并掛簽標(biāo)于葉柄,共標(biāo)記50塊產(chǎn)卵痕。白天每2 h觀察1次,觀測(cè)其單葉產(chǎn)卵情況及產(chǎn)卵痕形狀,同時(shí)鏡下觀察卵的形態(tài)、大小、顏色等。

林間為害觀察:采用定點(diǎn)掛簽的方式,連續(xù)觀察幼蟲(chóng)為害情況,觀察幼蟲(chóng)為害特征及取食特點(diǎn),幼蟲(chóng)從葉片中脫落及化蛹時(shí)間,幼蟲(chóng)及蛹的形態(tài)、大小、顏色,2代危害情況。

1.4 樺潛葉蜂為害習(xí)性觀察

2019—2021年,在為害期于樺樹(shù)林內(nèi)采用五點(diǎn)取樣法進(jìn)行取樣,每點(diǎn)間隔5 m,調(diào)查3株樺樹(shù)。將樹(shù)冠分上、中、下層(縱莖比為1∶3∶1),用高枝剪剪取外層枝條,每株取樹(shù)葉500片,觀察野外樺潛葉蜂的為害情況[16-20]。

7月中旬,選擇為害嚴(yán)重的白樺林,隨機(jī)選取12株白樺,株高9～10 m,設(shè)距地面5.5 m以下、5.5～7.0 m、7.0～8.5 m 3個(gè)高度,從東、南、西、北4個(gè)方位,用高枝剪剪取外層枝條各15枝,調(diào)查為害葉片數(shù)量及總?cè)~片數(shù)量,計(jì)算為害率,并計(jì)算為害占比(為害占比表示危害程度)。從被幼蟲(chóng)為害的葉片中隨機(jī)取500片,調(diào)查單片葉片中幼蟲(chóng)數(shù)量后進(jìn)行統(tǒng)計(jì),記錄為害量。公式如下:

為害率=(不同高度為害的葉片數(shù)量/對(duì)應(yīng)高度調(diào)查的總?cè)~片數(shù)量)×100%;

為害占比=(不同高度為害的葉片數(shù)量/為害的葉片總量)×100%。

1.5 樺潛葉蜂越冬行為調(diào)查

9月,采用五點(diǎn)取樣法,在樹(shù)盤(pán)周?chē)床煌寥郎疃确謱尤?表層土、0

2 結(jié)果與分析

2.1 樺潛葉蜂各蟲(chóng)態(tài)特征

樺潛葉蜂成蟲(chóng):體長(zhǎng)約3 mm,頭部為黑褐色,觸角為絲狀,11節(jié)。前翅第三臀脈與第一臀脈遠(yuǎn)離,翅基片為黑色。成蟲(chóng)產(chǎn)卵器為橙黃色至深褐色,呈鋸狀,具弧形鋸齒。

樺潛葉蜂卵:初產(chǎn)時(shí)為白色,略呈圓形或橢圓形,于葉片表皮內(nèi)吸水膨脹后呈半透明狀,大小為(0.25～0.30)mm×(0.50～0.60)mm。孵化過(guò)程中蜂卵顏色逐漸變深,孵化前為棕色。

樺潛葉蜂幼蟲(chóng):蟲(chóng)體呈圓筒形,體表多褶皺。初孵幼蟲(chóng)體長(zhǎng)為0.08～0.12 mm,老熟幼蟲(chóng)體長(zhǎng)為4.0±0.7 mm。幼蟲(chóng)胸足退化,頭部為棕褐色,呈三角形,前胸寬于頭部,中胸和后胸腹側(cè)有小的橢圓形棕色斑紋。幼蟲(chóng)共5齡,1齡幼蟲(chóng)為乳白色,2～3齡為黃白色,4～5齡為墨綠色。

樺潛葉蜂蛹:體長(zhǎng)為3.5～4.0 mm,呈卵圓形,復(fù)眼為紅棕色,頭部為半透明白色,體軀呈淡黃色,兩頭均呈現(xiàn)尖端,末期逐漸變成藍(lán)灰至黑色。

分子生物學(xué)鑒定:采用形態(tài)學(xué)與DNA基因序列片段對(duì)比結(jié)合的方式進(jìn)行物種鑒定。將獲得的序列拼接后,使用Blast進(jìn)行比對(duì)分析。系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)分析該物種與樺潛葉蜂(Profenusathomsoni)同源性為99%,確定昆蟲(chóng)為樺潛葉蜂(Profenusathomsoni)。

2.2 樺潛葉蜂生活史及習(xí)性特征

野外觀察發(fā)現(xiàn),樺潛葉蜂在吉林地區(qū)1 a發(fā)生2代,5月下旬化蛹,蛹期5～10 d,6月上旬,始見(jiàn)羽化第1代成蟲(chóng),成蟲(chóng)一般可存活1～2 d。成蟲(chóng)于上午07:00—09:00,產(chǎn)卵于樹(shù)冠下層嫩葉表皮葉肉組織內(nèi)。樺潛葉蜂成蟲(chóng)主要在葉片正面活動(dòng),沿著葉脈產(chǎn)卵,1條葉脈附近可產(chǎn)5～10頭卵,同一葉片可有1～10個(gè)產(chǎn)卵痕。產(chǎn)卵處形似透明水泡,吸水后脹大,在日平均溫度為15～20 ℃時(shí),5～7 d可孵化出幼蟲(chóng)。樺潛葉蜂1齡幼蟲(chóng)為乳白色,2～3齡為黃白色,4～5齡為墨綠色。初孵幼蟲(chóng)孵出后隨即開(kāi)始取食,且隨著齡期的增加,幼蟲(chóng)取食量逐漸增大。初孵幼蟲(chóng)潛葉危害嫩葉,初期在葉片上形成黑色小點(diǎn),該物質(zhì)為幼蟲(chóng)糞便及褪皮殘留物。隨著幼蟲(chóng)取食量增大,為害狀呈近圓圈形,葉片變成黃色,為害部位組織壞死、褪綠、干枯、易碎,上下表皮夾層內(nèi)殘留黑色糞便。幼蟲(chóng)取食葉肉,最終只剩上下葉表皮。樺潛葉蜂幼蟲(chóng)期為20～25 d,大部分老熟幼蟲(chóng)從葉片中脫落,潛入淺土中,少部分老熟幼蟲(chóng)在葉片為害部位化蛹,蛹期5～8 d,7月上旬,成蟲(chóng)羽化,為2代成蟲(chóng)。7月上旬,成蟲(chóng)產(chǎn)卵于樺樹(shù)中層、上層嫩葉中,卵經(jīng)過(guò)3～5 d孵出幼蟲(chóng),幼蟲(chóng)進(jìn)入為害盛期,嚴(yán)重為害葉片,造成大部分葉片褪綠、干枯脫落;7月中旬不見(jiàn)成蟲(chóng);8月中旬,老熟幼蟲(chóng)脫葉落入土壤表層,隨即爬行至相對(duì)松軟或具縫隙的土壤后潛入土中,多于5～10 cm土層中做土繭越冬;次年春季,當(dāng)土壤中溫濕度適宜時(shí),越冬幼蟲(chóng)化蛹,蛹期5～7 d,之后羽化出成蟲(chóng),為次年主要蟲(chóng)源。

a.卵及產(chǎn)卵痕;b.為不同齡期幼蟲(chóng);c.蛹期的土繭;d.成蟲(chóng)及前后翅特征。

田間觀察發(fā)現(xiàn),成蟲(chóng)活動(dòng)能力不強(qiáng),無(wú)遠(yuǎn)距離遷飛能力。當(dāng)遇到干旱年份時(shí),由于越冬代幼蟲(chóng)發(fā)育延遲,導(dǎo)致其他蟲(chóng)態(tài)發(fā)育也相對(duì)延遲。為害較輕時(shí),葉片為害率為40%～50%;為害較重時(shí),為害率達(dá)90%以上,造成大量的葉片褪綠變黃、干枯脫落,嚴(yán)重影響樹(shù)勢(shì)及觀賞效果,造成重大經(jīng)濟(jì)損失。樺潛葉蜂僅為害樺樹(shù)。

1代樺潛葉蜂集中為害白樺下層葉片,而2代則主要為害中、上層葉片,且2代幼蟲(chóng)從為害新葉為主。

2.3 樺潛葉蜂為害情況

樺潛葉蜂為害結(jié)果表明,樺潛葉蜂幼蟲(chóng)對(duì)樺樹(shù)上、中、下層葉片為害率分別為54.71%、40.47%、46.99%,為害占比分別為42.58%、29.74%、27.68%。可見(jiàn),樺潛葉蜂對(duì)上、中層葉片為害較重。

田間為害調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),樺潛葉蜂1代成蟲(chóng)主要產(chǎn)卵在下層葉片中,2代則逐漸向中、上層為害,且2代為害達(dá)到高峰,為害占比為72.32%,比1代為害更重,其原因?yàn)闃鍧撊~蜂2代成蟲(chóng)產(chǎn)卵量更多,所以造成的為害更大。

圖2 樺潛葉蜂相近屬系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)

a.成蟲(chóng)在葉脈附近產(chǎn)卵;b.幼蟲(chóng)在取食葉肉;c.幼蟲(chóng)典型危害狀;d.幼蟲(chóng)在葉片內(nèi)化蛹。

在為害盛期,對(duì)不同為害葉片中蟲(chóng)量進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn),單片葉片中幼蟲(chóng)1、2、3、4、5頭數(shù)量占比分別為59.13%、24.35%、10.43%、3.48%、2.16%。其中老熟幼蟲(chóng),單葉以1～2頭為主,所占比例為83.48%。

通過(guò)對(duì)樺潛葉蜂越冬場(chǎng)所及越冬幼蟲(chóng)在土層的分布情況進(jìn)行調(diào)查及統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)不同土層中越冬蟲(chóng)量不同。取樣調(diào)查發(fā)現(xiàn),表層土、0

3 討論

吉林市發(fā)現(xiàn)的樺潛葉蜂為外來(lái)有害生物,寄主為白樺。樺潛葉蜂在吉林地區(qū)1 a發(fā)生2代,而在歐洲及北美地區(qū)1 a發(fā)生1代[21],說(shuō)明樺潛葉蜂分布區(qū)域及生境的變化直接影響其生物學(xué)特性變化,以便其能更好地適應(yīng)新的生存環(huán)境[22]。在北美地區(qū),1代老熟幼蟲(chóng)選擇樹(shù)盤(pán)周?chē)寥郎疃葹?5 cm處越冬[21],而吉林地區(qū)老熟幼蟲(chóng)在樺樹(shù)下5～10 cm土層中做土繭越冬。該現(xiàn)象表明,幼蟲(chóng)在淺土層中越冬,隨著分布緯度的升高,越冬時(shí)期平均溫度升高,對(duì)越冬代幼蟲(chóng)生存并未構(gòu)成威脅。因此,在研究擴(kuò)散機(jī)制中,應(yīng)考慮樺潛葉蜂在其他區(qū)域內(nèi)隨溫度升高其生物學(xué)特性及為害行為的變化。

樺潛葉蜂僅為害樺樹(shù)嫩葉,對(duì)發(fā)生區(qū)白樺的生產(chǎn)構(gòu)成威脅。調(diào)查表明,樺潛葉蜂對(duì)白樺上、中層葉片為害最為嚴(yán)重。被為害的葉片中多以1～2頭幼蟲(chóng)為主。老熟幼蟲(chóng)從葉片中脫落,于土中做繭越冬,次年春季于土中化蛹、羽化,成為1代主要蟲(chóng)源。少部分老熟幼蟲(chóng)化蛹于葉片為害部位,7月上旬,葉片中樺潛葉蜂蛹羽化出成蟲(chóng),為2代蟲(chóng)源,該成蟲(chóng)喜歡將卵產(chǎn)于中上部新的嫩葉中。8月中旬(干旱年份延至9月上旬),老熟幼蟲(chóng)脫葉潛入5～10 cm土層做繭越冬。

在北美地區(qū)分布的樺潛葉蜂為害主要發(fā)生在樺樹(shù)中上部區(qū)域,而在吉林地區(qū)1代樺潛葉蜂集中為害白樺下層葉片,而2代樺潛葉蜂主要為害中、上層葉片,出現(xiàn)該現(xiàn)象與成蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)有關(guān)[23-24]。

樺潛葉蜂為外來(lái)有害生物,已入侵吉林地區(qū)。在野外觀察發(fā)現(xiàn),樺潛葉蜂幼蟲(chóng)在發(fā)育過(guò)程中,會(huì)有數(shù)量減少的現(xiàn)象,這與種間競(jìng)爭(zhēng)相關(guān)。樺潛葉蜂種群在國(guó)內(nèi)天敵的組成情況還需要進(jìn)一步研究,這類(lèi)研究對(duì)樺潛葉蜂擴(kuò)散動(dòng)態(tài)、分布地區(qū)、擴(kuò)散速度等問(wèn)題均具有重要意義。