《Journal of Pest Science》:Predation choice of Blattisocius tarsalis in multi-pest environments: bridging laboratory and warehouse conditions
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储粮害虫(stored-product pests)对全球粮食安全构成重大威胁,造成巨大经济损失。捕食性螨类Blattisocius tarsalis已被证明是一种有前景的生物防治因子(biological control agent);然而,关于其在不同害虫
储粮害虫(stored-product pests)对全球粮食安全构成重大威胁,造成巨大经济损失。捕食性螨类Blattisocius tarsalis已被证明是一种有前景的生物防治因子(biological control agent);然而,关于其在不同害虫群落和情境下的捕食比较信息仍然有限。本研究通过多选择实验室测定(multiple-choice laboratory assays)评估了其猎物偏好,并进一步评估了在更大尺度条件下是否维持相似的模式。在针对主要粮粒相关害虫的实验室测定中,Blattisocius tarsalis表现出对锯谷盗(Oryzaephilus surinamensis)和谷蠹(Rhyzopertha dominica)的强烈偏好,而对赤拟谷盗(Tribolium castaneum)的偏好最低。在主要设施相关害虫中也观察到类似的模式,其中印度谷螟(Plodia interpunctella)最受偏好,而杂拟谷盗(Tribolium confusum)被取食最少。这种对粮粒相关害虫的选择性捕食在商业粮仓中基本得以维持,低捕食者密度和高生境异质性可能促进了高效搜寻。然而,设施相关害虫在试验设施中的偏好模式未能持续,这可能是由于较高释放密度下的同种个体干扰、简化环境以及不同微气候条件所致。总体而言,研究结果表明,尽管Blattisocius tarsalis是广食性捕食者,但其表现出一定的选择性捕食。此外,其觅食性能可能具有情境依赖性,受捕食者密度、空间复杂性和非生物因素调节。
储藏品害虫(stored-product pests)是全球粮食安全的重要威胁,化学防治的长期使用导致抗性等问题,因此生物防治成为可持续替代方案。捕食性螨类Blattisocius tarsalis(Acari: Ascidae)常见于仓储环境,可捕食多种害虫卵,但以往研究多局限于实验室条件下的猎物接受和扩散,未在多猎物共存的实际环境中评估其偏好。实际仓储中,多种害虫往往同域发生,形成复合群落;评估捕食者在多猎物环境中的选择性,对于理解其觅食投入和田间控害潜力至关重要。为此,研究人员开展本研究,假设B. tarsalis对不同储粮害虫表现出差异捕食,并通过实验室多选择实验和大尺度仓储环境验证。
研究人员开展的实验表明,B. tarsalis虽是广食性捕食者,但具有选择性捕食偏好,且其觅食性能受捕食者密度、空间复杂性和非生物因素调节。这为仓储生态系统中该螨的应用提供了重要依据。
关键技术方法:研究人员将猎物分为粮粒相关害虫(谷蠹Rhyzopertha dominica、麦蛾Sitotroga cerealella、锯谷盗Oryzaephilus surinamensis、赤拟谷盗Tribolium castaneum)和设施相关害虫(地中海粉螟Ephestia kuehniella、印度谷螟Plodia interpunctella、烟草甲Lasioderma serricorne、杂拟谷盗Tribolium confusum)。所有害虫种群最初采集自西班牙东北部商业仓库,B. tarsalis由Agrobío S.L.提供,原始种群也来自西班牙东北部储存设施。实验室采用多选择生物测定,每个培养皿放置4种猎物卵各5粒,引入1头饥饿雌螨,于2-72小时内记录取食数,以Rodgers指数评估偏好。半自然实验中,粮粒害虫实验在西班牙Tarragona埃布罗三角洲商业稻谷仓库的约100吨稻谷堆内进行,经磷化氢熏蒸后设置4个释放点,每点释放约250头螨,卵块埋于20cm深、距释放点1m处;设施害虫实验在IRTA Cabrils试点设施的4个空房间内进行,每间释放约1500头螨,卵块置于地面培养皿中;两种实验均暴露48小时。数据分析采用方差分析(ANOVA)和Tukey HSD检验,并用Abbott公式校正天然死亡率。
**实验室多选择捕食实验**
通过自助餐实验,研究人员发现B. tarsalis对四种猎物表现出明显偏好层级。对粮粒相关害虫,Rodgers指数显示O. surinamensis和R. dominica偏好最高(二者无显著差异),S. cerealella居中,T. castaneum最低(F
(3,56)=106.3, P<0.001)。对设施相关害虫,P. interpunctella最受偏好,T. confusum最低,L. serricorne和E. kuehniella居中(F
(3,56)=22.22, P<0.001)。
**大尺度多选择捕食实验——粮粒相关害虫(商业稻谷仓库)**
在商业稻谷仓库中,捕食螨对各猎物卵的取食率存在显著差异(F
(3,57)=10.22, P<0.001),O. surinamensis与R. dominica取食率最高且相似,S. cerealella和T. castaneum显著较低;实验区组效应不显著(F
(3,57)=1.37, P=0.216),表明结果在四个重复间一致。方向性分析显示总体有边缘效应(P=0.045),但事后无显著方向差异,故取食在方向上均匀分布。
**大尺度多选择捕食实验——设施相关害虫(试点设施)**
在试点设施中,各物种间取食率无显著差异(F
(3,59)=1.36, P=0.263),实验区组效应显著(F
(3,59)=7.08, P=0.010)。虽然平均消费顺序为P. interpunctella > L. serricorne > E. kuehniella > T. confusum,但未达统计显著。方向分析亦无显著差异(P=0.507)。这表明实验室中P. interpunctella的优势偏好未能在该环境中维持。
讨论部分,研究人员认为,偏好的差异与猎物卵大小、质量和处理时间有关。体型较小的卵(如O. surinamensis、R. dominica等)被大量取食,因为需要更多数量才能达到饱食;较大的卵(如S. cerealella、Tribolium spp.)每次提供更多营养,因此取食数量较少。Tribolium卵属于低质量猎物,单独取食可能提高B. tarsalis死亡率、延长发育时间,但该螨仍会取食一定量Tribolium卵,这可能有助于在优选猎物不足时维持种群。在大尺度环境中,粮粒害虫的偏好模式在仓库中基本保持,原因在于低释放密度和高生境异质性降低了竞争干扰,使个体能按内在偏好觅食。而设施实验中较高的捕食者密度(约1500头)、平坦均质的环境以及较高温度和较低湿度(27.6°C,61.5% RH)可能加剧同种干扰和促进机会主义取食,从而掩盖了选择性。研究人员还指出,仓储条件下温度低而湿度高(10.5°C,86% RH)可能降低代谢压力,支持选择性觅食;而温暖干燥环境可能增加活动性和代谢需求,导致广食性取食。另外,卵块方向不影响捕食率,表明觅食无方向偏倚。
研究结论:总体而言,这项研究提供了B. tarsalis在多种储粮害虫中的多猎物偏好评估。结果表明,尽管该捕食螨是广食性捕食者,但在特定条件下对不同猎物显示出选择性偏好,并表现出根据猎物可获得性和环境背景调整取食模式的行为可塑性。在受控实验室条件下,螨类建立了明确的猎物层级,这种层级在粮仓中得到基本维持,但在应激性更强的试点设施中消失。从应用角度看,B. tarsalis在粮粒相关害虫群落中可有效靶向O. surinamensis、R. dominica和P. interpunctella等关键害虫。捕食者密度、空间结构和非生物因素相互交织,共同调控其觅食行为和猎物选择性;因此实际应用中应优化释放密度和环境条件,以提高目标害虫的防控效果。该螨还能机会性取食包括Tribolium spp.在内的低偏好猎物,这有利于其在仓储系统中的长期定殖和持续存在。总之,B. tarsalis是仓储环境中综合害虫治理中一种有前景的情境依赖性生物防治因子。