内共生菌介导的抗性：Hamiltonella defensa（肠杆菌目：肠杆菌科）对豆蚜中Aphidius colemani和Praon volucre（膜翅目：茧蜂科）寄生的影响

《Journal of Insect Science》：Endosymbiont-mediated resistance: effects of Hamiltonella defensa (Enterobacterales: Enterobacteriaceae) on parasitism of Aphidius colemani and Praon volucre (Hymenoptera: Braconidae) in Aphis craccivora (Hemiptera: Aphididae)

　　

本研究探讨了Hamiltonella defensa—APSE关联（一种蚜虫体内功能性防御单元）对两种蚜茧蜂寄生蜂——Aphidius colemani Viereck, 1912和Praon volucre (Haliday, 1833)在苜蓿上攻击豆蚜(Aphis craccivora)时表现的影响。为评估H. defensa的作用，研究人员采用抗生素组合处理自然感染该细菌的豆蚜（Hd⁺），以消除共生菌，从而获得未感染的豆蚜（Hd^?）。结果表明，A. colemani在Hd⁺和Hd^?豆蚜中的寄生成功率相近，说明H. defensa对该种的总体寄生成功率影响有限。然而，H. defensa显著延长了在Hd⁺蚜虫体内发育的A. colemani的成僵时间，而僵化后羽化率及成僵至羽化间隔未受显著影响。对于P. volucre，H. defensa对寄生蜂表现具有强烈负面影响。Hd⁺蚜虫的寄生成功率和僵化后羽化率显著降低，同时成僵时间和成僵至羽化间隔显著延长。两种寄生蜂的雌性性比和体型均未达到经Bonferroni校正的显著性阈值。这些发现表明，H. defensa—APSE关联可影响寄生蜂表现的多个关键组分，并强调了防御性共生菌在塑造蚜虫-寄生蜂相互作用中的潜在重要性。

豆蚜（Aphis craccivora）是世界性重要害虫，通过直接取食和传播植物病毒对苜蓿等多种豆科作物造成严重经济损失。蚜茧蜂（Aphidiinae）是控制蚜虫的重要生物防治因子，但蚜虫体内携带的细菌内共生菌可调节二者间的相互作用。Hamiltonella defensa（肠杆菌目：肠杆菌科）是一种兼性内共生菌，通常携带丝状噬菌体APSE（Acyrthosiphon pisum secondary endosymbiont），能保护蚜虫抵抗寄生蜂攻击。已有研究表明，这种保护作用具有高度特异性，取决于蚜虫宿主、H. defensa/APSE株系及寄生蜂种类。在豆蚜中，H. defensa对某些蚜茧蜂（如Binodoxys属）有保护作用，但对A. colemani或Lysiphlebus orientalis无保护作用；而H. defensa对Praon volucre在豆蚜中的影响此前未见报道。因此，本研究旨在评估H. defensa—APSE关联对A. colemani和P. volucre在豆蚜上寄生表现的影响，以深化对防御性共生菌如何调节害虫与其天敌互作的理解，并为寄生蜂类生物防治策略的优化提供参考。该论文发表在《Journal of Insect Science》。

研究人员于2021—2022年生长季在伊朗吉兰省3个苜蓿田（Rudsar、Astara、Rezvanshahr）采集豆蚜及其寄生蜂，建立9个豆蚜克隆系（I–IX）。通过诊断PCR筛选确认所有克隆系均感染H. defensa及其噬菌体APSE，且未检出Arsenophonus sp.、Serratia symbiotica和Regiella insecticola。利用抗生素组合消除H. defensa获得Hd^?系，并传代6代以减轻抗生素副作用；Hd⁺与Hd^?分别混合建立实验种群。两种寄生蜂各建立单雌系（isofemale line），传代至少6代。生物测定中，每容器80头2–3龄豆蚜若虫，引入一对雌雄寄生蜂自由寄生24小时，每种寄生蜂在两种处理下各80个重复容器。测定了寄生成功率、成僵时间、僵化后羽化率、成僵至羽化间隔、雌性性比和雌雄成虫体长。统计采用beta-binomial回归与线性模型，经Bonferroni校正（α=0.0036，14项比较）。

**兼性共生菌检出率**：诊断PCR确认9个豆蚜克隆系均携带H. defensa和APSE，未检出其他常见兼性共生菌，排除了其他共生菌干扰。

**H. defensa—APSE对Aphidius colemani表现的影响**：Hd⁺与Hd^?处理间寄生成功率无显著差异（56.80% vs 57.03%），僵化后羽化率也无显著差异（73.84% vs 75.34%）；但Hd⁺蚜虫中成僵时间显著延长（4.11 vs 3.18天），而成僵至羽化间隔无显著差异。说明H. defensa主要延长A. colemani的成僵时间，但不影响总体寄生成功和后续羽化。

**H. defensa—APSE对Praon volucre表现的影响**：Hd⁺处理中P. volucre的寄生成功率显著低于Hd^?（27.97% vs 76.72%），僵化后羽化率亦显著较低（59.78% vs 90.22%）；成僵时间和成僵至羽化间隔均显著延长（分别为5.11 vs 2.86天；6.93 vs 4.18天）。表明H. defensa强烈抑制P. volucre的发育和存活，且效应远大于对A. colemani的影响。

**性比**：两种寄生蜂在Hd⁺和Hd^?处理中的雌性比例均无显著差异（A. colemani: 58.16% vs 57.20%；P. volucre: 65.98% vs 66.25%），说明H. defensa的保护作用不具有性别特异性。

**体型**：两种寄生蜂的雌雄成虫体长在Hd⁺和Hd^?间均未达到Bonferroni校正后的显著差异；P. volucre雌蜂在Hd⁺中平均体长略大（P=0.020），但未达校正阈值，因此无支持证据表明H. defensa影响寄生蜂成虫体型。

讨论指出，H. defensa—APSE的保护作用具有寄生蜂特异性：A. colemani基本能克服或耐受相关防御，仅出现成僵延迟；而P. volucre则受到严重影响，表现为寄生成功率与羽化率显著降低、发育时间延长。这种差异可能反映两种寄生蜂与防御共生菌的进化历史不同。在豌豆蚜中，H. defensa对P. volucre无保护作用的报道与本研究结果不同，提示保护作用依赖特定的蚜虫—共生菌—寄生蜂组合。APSE携带的毒素可能干扰寄生蜂发育，但本研究未单独操作APSE，因此结果被视为H. defensa—APSE联合效应。由于未鉴定H. defensa株系和APSE变异体，结果不可过度推广。对生物防治而言，应基于寄生蜂在含共生菌蚜虫上的实际表现来选择种类，而非先验地指定物种。

**结论**：本研究为豆蚜、H. defensa—APSE关联和两种蚜茧蜂之间的相互作用提供了新的见解。在A. colemani中，H. defensa—APSE关联主要影响发育时间。在P. volucre中，它与显著降低的寄生成功率和僵化后羽化率以及发育延长相关。这些发现对生物防治具有重要意义，因为寄生蜂的有效性可能受蚜虫种群内防御性共生菌存在的影响。更好地理解共生菌介导防御易感性变异的生态和进化因素，将改进对生物防治结果的预测，并支持制定更有效和可持续的害虫管理策略。