揭示日本平腹小蜂求偶交配行为新机制：提升害虫生物防治与规模化繁育效率的关键突破

本研究针对重要天敌昆虫日本平腹小蜂（Anastatus japonicus）的繁殖生物学机制展开深入探索。研究人员通过系统观察其求偶交配行为，发现年轻个体（<24 h）交配成功率更高，雄性存在左侧接近、右侧转向的侧向化行为特征（lateralization），且雌性表现为单雄交配（monandry）、雄性为多雌交配（polygyny）。研究证实交配状态和营养条件显著影响后代性别比例，未交配雌虫仅产雄性子代（haploid），而交配雌虫可产两性子代（diploid）。这些发现为优化该寄生蜂的大规模繁育体系、提高雌性后代比例及生物防治效能提供了关键理论依据和技术支撑。

　　

在农业害虫绿色防控领域，利用天敌昆虫进行生物防治已成为综合治理体系的核心策略。其中，寄生性蜂类因其对害虫种群的强大控制潜力而备受关注。日本平腹小蜂（Anastatus japonicus）作为一种孤雌产卵寄生蜂（solitary egg endoparasitoid），在防治半翅目和鳞翅目害虫方面展现出显著应用价值。然而，长期以来，对该蜂繁殖行为机制的认知不足，特别是其求偶交配行为、性别决定机制以及交配状态对后代性别比例的影响缺乏系统研究，严重制约了其大规模繁育效率和田间释放效果。

针对这一瓶颈问题，由中国农业科学院植物保护研究所联合多家国际机构组成的研究团队，在《Scientific Reports》上发表了创新性研究成果。该研究通过直接行为观察和实验生态学方法，首次系统解析了日本平腹小蜂的求偶交配行为特征及其对繁殖效能的影响。

研究采用行为学观察、生殖力测定和发育生物学分析相结合的方法体系。通过设计不同年龄、交配状态、营养条件和体型大小的实验处理，在标准培养皿（Petri dish）中进行配对观察，系统记录求偶序列、交配时长、交配成功率等关键参数。后代繁殖特征通过提供替代寄主柞蚕（Antheraea pernyi）卵进行寄生培养，并统计子代数量、性别比例和发育周期。所有实验在可控环境条件下（25±1°C, 70±5% RH, 16L:8D光周期）进行，采用统计软件SPSS进行数据分析。

观察结果揭示精细行为序列

研究发现雄性在求偶过程中表现活跃，而雌性通常保持被动。求偶序列包括触角敲击（antennal tapping）、触角交织、环绕移动和追逐等典型行为。年轻个体（<24 h）的觅偶时间显著缩短（27.9 s），而随着年龄增长，觅偶时间延长（5日龄个体达40.99 s）。研究首次发现该蜂存在显著的侧向化行为特征：雄性从左侧接近雌体时交配成功率更高（P<0.05），而向右转向（left biased turning）尝试交配的雄性获得更高交配成功。同时，体型较大的雄性（后足胫节长度0.063 mm）在交配竞争中获得显著优势（90%成功率）。

交配频率呈现性别不对称

研究证实雌蜂表现为严格的单雄交配（monandry），一生仅交配一次，而雄蜂具有多雌交配能力（polygyny），表现出明显的交配策略分化。雌蜂对交配对象存在显著偏好：优先选择处女雄蜂（virgin males）而非已交配雄蜂，且更倾向与摄取蜂蜜的营养良好雄蜂交配。交配成功率在年轻和中年个体中最高（雌蜂0 h-10 d，雄蜂0 h-48 h），随年龄增长而下降。

年龄与交配状态决定繁殖输出

研究首次系统揭示了年龄对繁殖效能的规律性影响：未交配雌蜂仅产雄性子代（单倍体，haploid），而交配雌蜂可产两性子代（二倍体，diploid）。24 h龄雌蜂产子数量最少（5-10头）且雌性比例最低（62-72%），而随卵巢成熟（5-30 d），产子数增加（11-14头）且雌性比例显著提高（83-92%），证明该蜂属于典型 synovigenic 型生殖策略（持续成熟卵子）。特别值得注意的是，与已交配雄蜂交配的雌蜂产雌比例显著降低（37.17% vs 61.88%），表明精子 depletion 效应对性别比例具有重要调控作用。

发育时序存在性别差异

研究还发现子代发育时间存在显著性别差异：雄蜂普遍比雌蜂早 emergence 1.5-2 d，这种差异在不同年龄处理组中保持稳定，表明发育时序的性别二型性是该蜂的固有生物学特征。

本研究通过系统解析日本平腹小蜂的求偶交配行为机制，揭示了交配策略、年龄结构、营养状态和侧向化行为对繁殖效能的综合影响。研究发现不仅解释了该蜂繁殖生物学中的关键问题，更为优化大规模繁育技术提供了直接依据：通过控制交配年龄、优先选用处女雄蜂、保障营养供给等措施，可显著提高雌性后代比例和整体繁殖效率。研究的创新性发现包括首次报道的侧向化求偶行为、精子 depletion 效应验证以及年龄依赖性繁殖策略调控机制，这些成果对改进天敌昆虫繁育体系、提高生物防治效果具有重要实践意义，为开发 tailor-made 大规模繁育系统奠定了理论基础。