《Entomologia Experimentalis et Applicata》:Exploiting Native Biodiversity for Invasive Species Management: The Case of Exorista larvarum as a Natural Enemy of the Invasive Box Tree Moth Cydalima perspectalis
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黄杨木蛾(Box Tree Moth, BTM),学名Cydalima perspectalis(Walker)(鳞翅目:草螟科),是黄杨属(Buxus spp.)植物的主要害虫,原产亚洲,2007年起在欧洲定殖。该害虫对观赏性及自然黄杨木林造成严重危害,对受
黄杨木蛾(Box Tree Moth, BTM),学名Cydalima perspectalis(Walker)(鳞翅目:草螟科),是黄杨属(Buxus spp.)植物的主要害虫,原产亚洲,2007年起在欧洲定殖。该害虫对观赏性及自然黄杨木林造成严重危害,对受保护的自然栖息地构成显著威胁。鉴于化学及微生物防治措施在这些敏感环境中常受到限制或禁止,研究兴趣已转向利用本地天敌。其中,寄蝇科(Tachinidae)寄生性天敌为可持续生物防治提供了可行替代方案。本研究评估了幼虫追寄蝇Exorista larvarum(L.)(双翅目:寄蝇科)对末龄BTM幼虫的寄主接受性、寄主相关死亡率及发育表现,以替代寄主大蜡螟Galleria mellonella(L.)(鳞翅目:螟蛾科)作为对照。实验室生物测定采用非选择性和选择性(1:1和5:5)实验设计, quantify了寄主接受率、幼虫死亡率、蛹壳形成、成虫羽化及怀卵量等参数。E. larvarum雌蝇 readily accepted BTM幼虫,尤其在非选择性和选择性(5:5)试验中,造成了较高的寄生性死亡率(>70%)。然而,BTM上的产卵频率及后续发育成功率显著低于大蜡螟。在两项选择性试验中,寄生蜂雌虫均表现出对替代寄主的明显偏好。此外,尽管E. larvarum在BTM上的发育受到限制,但仍有少数成虫成功羽化,首次证明其在BTM上完成全部发育是可能的。虽然实验室结果提供了E. larvarum对BTM具有抑制潜力的有希望证据,但其实际田间规模效能尚待验证。尽管如此,该物种仍值得作为增强型和保育型生物防治项目的可行组成部分加以考虑,尤其在常规防治方法受限的敏感栖息地中。
入侵物种黄杨木蛾(Cydalima perspectalis,简称BTM)自2007年在欧洲定殖后迅速蔓延,对观赏及自然黄杨木(Buxus spp.)林造成严重威胁,尤其在欧盟Natura 2000保护网络规定的敏感栖息地(如Habitat 5110"岩石斜坡上稳定的喜旱黄杨木群落")中,化学和微生物防治手段受限,亟需开发基于本地天敌的生物防治策略。在此背景下,研究人员发表于《Entomologia Experimentalis et Applicata》的论文系统评估了广泛分布于欧洲等地的寄蝇科(Tachinidae)多寄主幼虫内寄生蜂——幼虫追寄蝇(Exorista larvarum)对BTM的寄主接受性、致死效应及发育适配性,以期为保育型(conservation biological control)和增强型生物防治(augmentative biological control)提供科学依据。
该研究的核心科学问题在于:尽管前期研究发现E. larvarum可接受BTM但无法完成发育,但尚缺乏系统的行为生态学及比较发育生物学证据;同时,在多样性选择条件下,该寄生蜂对本地入侵寄主和实验室替代寄主的偏好格局及其生态应用潜力亦不明确。研究人员据此设定了三个研究目标:评估E. larvarum雌虫在非选择和选择条件下对BTM及大蜡螟(Galleria mellonella)的寄主接受率;量化寄生后两种寄主的幼虫死亡率;评价E. larvarum在两种鳞翅目寄主上完成生活史的能力。
研究样本来源于意大利库内奥省(Cuneo province)野外采集的BTM幼虫及其繁育的后代,E. larvarum种群则长期以大蜡螟为替代寄主在实验室维持。研究采用了三种实验设计:非选择试验(no-choice test)中,将末龄BTM或大蜡螟幼虫分别单独暴露于E. larvarum雌虫;选择试验包括1:1的个体水平选择试验(每个体雌虫同时接触1头BTM和1头大蜡螟幼虫)和5:5的群体选择试验(每笼5头BTM和5头大蜡螟幼虫与5头雌虫共2小时),以梯度化揭示寄主偏好格局。测定参数涵盖寄主接受率(accepted larvae)、接受后幼虫死亡率、蛹壳(puparium)形成率、成虫羽化率、每接受寄主上的产卵量,以及基于Martini等人公式的侵染程度指数(Degree of Infestation)和寄生成功率指数(Success rate of Parasitism)。统计分析采用卡方检验、Fisher精确检验和Wilcoxon秩和检验。
非选择试验结果表明,E. larvarum雌虫对BTM表现出极高的寄主接受性,96.7%的BTM幼虫和88.3%的大蜡螟幼虫被接受,两者无显著差异;但BTM上的平均产卵量(2.9±0.3粒/头)显著低于大蜡螟(4.1±0.3粒/头)。BTM接受后的幼虫死亡率达70.7%,虽低于大蜡螟的88.7%,但仍具显著致死效应。关键的是,仅3.4%的被寄生BTM形成蛹壳(2/58头),远低于大蜡螟的83%(44/53头);但形成的BTM来源蛹壳全部成功羽化为成虫(100%),大蜡螟来源蛹壳羽化率亦高达90.3%。侵染程度指数在两种寄主上相近(BTM: 0.7;大蜡螟: 0.8),但寄生成功率指数差异悬殊(BTM: 0.05;大蜡螟: 0.8)。
1:1选择试验中,E. larvarum雌虫表现出强烈偏好:30次独立选择事件中,仅6次选择BTM,24次选择大蜡螟,偏离随机分布(p=0.001)。BTM接受率仅20%,且无蛹壳形成或成虫羽化;大蜡螟接受率达80%,50%形成蛹壳,75%蛹壳成功羽化。BTM总体死亡率(16.7%)亦显著低于大蜡螟(79.2%)。
5:5选择试验进一步验证了上述格局:BTM接受率降至60%,显著低于大蜡螟的100%;平均产卵量(BTM: 2.1±0.3粒/头;大蜡螟: 10.3±1.1粒/头)和死亡率格局(BTM: 72.2%;大蜡螟: 96.7%)与非选择试验一致。BTM上仅11.1%的被寄生个体形成蛹壳(2/18头),但蛹壳羽化率仍为100%。
讨论部分,研究人员首先指出E. larvarum对替代寄主大蜡螟的偏好具有一致性,这与雌虫在BTM上产卵量较低、发育成功率受限的观察相符。然而,更值得关注的是其对BTM的高度接受性和显著致死效应:非选择条件下接近完全的接受率(96.7%)和选择条件下仍保持的较高接受率(60%),以及超过70%的寄生相关死亡率,表明该寄生蜂具备作为生物防治因子的行为生态学基础。特别是,本研究首次记录了E. larvarum可在BTM上完成完整生活史(虽然成功率仅约5%),这与Martini等人前期研究发现"无蛹壳形成"形成对比,提示可能存在行为性状或寄生蜂-寄主互作的潜在演变。
研究人员将E. larvarum与短角布兰茧蜂(Bracon brevicornis)和浅黄布兰茧蜂(B. hebetor)等前期研究的寄生蜂进行了比较,指出E. larvarum对BTM的寄主接受率更高,但发育限制仍是共性挑战,这归因于BTM可能具有的强寄主免疫防御机制。尽管BTM对初始寄生高度敏感,但后续寄主适合度有限,阻碍了寄生蜂子代的成功发育。
研究人员认为,E. larvarum不太可能在该入侵害虫上建立自我维持的自然种群,但其在BTM上的高致死率使其成为综合害虫管理(integrated pest management, IPM)中可行的生物防治组分。在保育型生物防治方面,E. larvarum与BTM在欧洲的生长期重叠,且其作为泛性寄生蜂可利用多种本地鳞翅目昆虫作为替代寄主;在增强型生物防治方面,定期释放策略可实现短期害虫压低,且作为欧洲广布本地种,其对非靶标物种的影响可能因其与本地动物群的长期共存而得到缓解。研究特别指出,当前自然环境中广泛使用的苏云金芽孢杆菌库斯塔克亚种(Bacillus thuringiensis var. kurstaki, Btk)虽有效,但存在广谱杀伤非靶标鳞翅目昆虫的风险,且在结构复杂的岩生栖息地(如Habitat 5110)中施用困难,这为E. larvarum的应用提供了生态位空间。
研究结论部分指出:实验室研究结果为E. larvarum对BTM的抑制潜力提供了有希望的证据,但其实际田间效能尚待验证;该物种应被考虑作为增强型和保育型生物防治项目的可行组成部分,尤其在常规防治方法受限的敏感栖息地中。未来研究需在半自然或自然条件下评估其表现,并综合考虑非生物环境因素、寄主密度波动及与既有节肢动物群落的互作关系。