重大外来入侵害虫——美国白蛾生物防治技术研究

美国白蛾Hyphantria cunea(Drury)是重大外来入侵害虫,对我国林业和园林绿化造成重大危害,尤其是近年来美国白蛾传入北京,严重威胁着我国“绿色奥运”的顺利举办和首都园林绿化及生态环境安全。根据美国白蛾多发生在居民区、乡镇和城市的特点,作者开展对环境安全的生物防治技术研究。汲取前苏联等国家从美国白蛾的原产地引进天敌进行生物防治没有成功的经验和教训,立足调查和寻找我国本土天敌。经过21年的努力,发现和筛选出白蛾周氏啮小蜂Chouioia cunea Yang(新属新种)这种寄生美国白蛾的特优天敌;研究这种小蜂的行为学、生态学、生物学、解剖学及人工大量繁殖、放蜂防治技术;筛选出人工大量繁殖小蜂的替代寄主,解决小蜂的大量繁殖的瓶颈问题;通过放蜂防治试验,取得良好的防治效果。同时,筛选出防治美国白蛾的高毒力HcNPV病毒毒株,研制出美国白蛾人工饲料,利用人工饲料大量饲养美国白蛾幼虫,然后接种扩增病毒,成功解决HcNPV病毒大量扩增生产和常年生产的技术难题,做到病毒的规模化生产和常年生产,保证大面积生产防治的需要和病毒质量。研究出利用天敌昆虫和病原微生物综合应用的防治模式:在美国白蛾幼虫期喷洒HcNPV病毒,蛹期释放白蛾周氏啮小蜂,达到既控制当代美国白蛾的危害,又有效抑制其下代的种群数量,取得长期的持续控制美国白蛾的防治效果。上海市、大连市、烟台市和青岛市利用该项技术已经完全控制美国白蛾,特别是上海市利用本项生物防治技术防治后,已经连续6年没有再发现美国白蛾。由于该项生物防治技术利用的是自然界原有的控制害虫的生态因子,因而对环境安全,做到既消灭害虫,又保证生态环境和人畜的安全,也保护生物多样性。该项研究成果也为北京采用“绿色”防治技术有效控制美国白蛾提供重要的科技支撑和技术保障。     

寄生美国白蛾的啮小蜂一新种(膜翅目,姬小蜂科)

记述了从美国白蛾蛹中养出的姬小蜂科啮小蜂亚科1新种,即白蛾短角啮小蜂Tetrastichus litoreus sp．nov．。本种群集内寄生于美国白蛾蛹中,以老熟幼虫在寄主蛹中越冬,成蜂的雌雄性比为5：1。新种的模式标本保存于中国林业科学研究院昆虫标本馆。     

白蛾周氏啮小蜂毒液对美国白蛾蛹血细胞免疫的影响

【目的】明确白蛾周氏啮小蜂Chouioia cunea毒液对其寄主美国白蛾Hyphantria cunea蛹细胞免疫的影响。【方法】采用Na_2-EDTA分离美国白蛾蛹颗粒细胞,尼龙毛法分离浆血细胞,再利用细胞离体培养法,测评了白蛾周氏啮小蜂毒液对寄主美国白蛾两种血细胞包囊作用和吞噬作用的影响。【结果】美国白蛾颗粒细胞的包囊指数强于浆血细胞。白蛾周氏啮小蜂毒液对颗粒细胞和浆血细胞的包囊指数均有明显的抑制作用,毒液浓度越大,抑制作用越强,两种血细胞的包囊作用均呈先增长后降低的趋势。在所有浓度毒液处理下,颗粒细胞的包囊指数在12 h时最强。未经小蜂毒液处理的浆血细胞包囊指数在15 h时达到最强,但经浓度为0.01~0.03 VRE/μL的毒液处理后浆血细胞的包囊指数在12 h时达到最强,而经浓度为0.04~0.10 VRE/μL的毒液处理后包囊指数在9 h时最强。白蛾周氏啮小蜂毒液对美国白蛾蛹颗粒细胞的吞噬作用强于浆血细胞。毒液对两种血细胞的吞噬能力均有明显的抑制作用,但毒液处理对浆血细胞的吞噬作用影响较小。【结论】白蛾周氏啮小蜂毒液可以抑制美国白蛾蛹颗粒细胞和浆血细胞的包囊作用和吞噬作用,且随着毒液浓度的增加,两种血细胞的免疫作用显著下降。     

寄生于美国白蛾的啮小蜂一新种(膜翅目：姬小蜂科)

描述了从美国白蛾蛹中养出的一种啮小蜂新种-白蛾黑棒啮小蜂 Tetrastichus septentrionalis sp. nov., 属啮小蜂属Tetrastichus黑棒啮小蜂种团(howardi-group)。该新种在我国北方美国白蛾发生区分布普遍,也分布韩国。在美国白蛾越冬蛹中及夏季蛹中的寄生率一般为12%～24%,每头寄主蛹出蜂数为78～182 头,雌雄性比为10∶1。在生物防治上具有很好的利用前景。     

白蛾周氏啮小蜂气味结合蛋白OBP1与寄主挥发物的分子对接研究

【目的】白蛾周氏啮小蜂为重大入侵害虫美国白蛾的主要天敌。本课题组前期通过转录组测序技术筛选出8个主要在白蛾周氏啮小蜂雌性触角中表达的气味结合蛋白OBPs。然而目前,对这些OBPs的具体结构和功能仍不清楚。因此,选取一个在雌性周氏啮小蜂触角特异表达的气味结合蛋白OBP1,通过分子对接技术模拟寄主挥发物与OBP1的结合情况。【方法】通过Swiss-Model对白蛾周氏啮小蜂气味结合蛋白CcOBP1进行同源建模,获得该蛋白的三维结构。从Pubchem下载γ-丁内酯、邻苯二甲酸二甲酯和萘等11种小分子的三维结构。用Schrodinger Suites 2015-2中的maestro10.2软件进行分子对接。【结果】在11种挥发物中,有3种与CcOBP1结合特性较好的小分子物质,分别是γ-丁内酯、邻苯二甲酸二甲酯和萘。【结论】白蛾周氏啮小蜂气味结合蛋白CcOBP1与γ-丁内酯、邻苯二甲酸二甲酯和萘结合特性较好,CcOBP1的功能可能与白蛾周氏啮小蜂的趋避效应相关,该结果初步探明了白蛾周氏啮小蜂OBP1的功能,可为白蛾周氏啮小蜂嗅觉分子机制的研究积累数据。     

美国白蛾防控技术研究进展

美国白蛾Hyphantria cunea(Drury)原产于北美,是重要的国际性检疫害虫。自1979年我国首次发现该虫以来,已经对我国农林业生态系统特别是园林植物造成了严重危害。防控技术一直是美国白蛾研究领域的热点之一,利用性信息素、现代通讯技术和遥感技术,能够更精准地监测美国白蛾的发生危害情况。美国白蛾的防治措施主要以人工、物理、生物和化学防治为主,其中人工防治主要采取剪除网幕和草把诱集化蛹的方法,化学防治以飞机和机器人进行喷药,生物防治主要在美国白蛾幼虫期施用核型多角体病毒HcNPV,老熟幼虫和蛹期释放白蛾周氏啮小蜂Chouioia cunea Yang,可持续控制美国白蛾种群数量。该技术取得了良好的效果并大面积推广使用。尽管对美国白蛾防控技术的研究已经取得了重大进展,但仍存在一些问题需要进一步研究解决。如防治措施持续控制效果的科学评价方法、美国白蛾原产地天敌的引进利用、美国白蛾灾害分布特征与人类活动和生态环境的关系等。此外,随着害虫防治新技术的出现,如基因重组技术以及RNAi技术在多种害虫防治中的应用,均可为美国白蛾防治提供新的借鉴。本文还列出了国内外美国白蛾部分天敌昆虫名录,并对美国白蛾防控技术的未来发展趋势进行了展望,以期为美国白蛾及同类入侵生物的治理策略有所启示。     

白蛾周氏啮小蜂滞育诱导及滞育后发育

本研究针对人工繁育白蛾周氏啮小蜂Chouioia cunea Yang过程中出现的小蜂滞育现象, 对其滞育诱导的光周期反应及敏感光照虫态进行了调查。结果表明: 沈阳地区的白蛾周氏啮小蜂属长日照型昆虫, 以老熟幼虫进入滞育状态, 但在不同的温度条件下诱导滞育的临界光周期不同, 在18℃时诱导滞育的临界光周期处于13L∶11D和14L∶10D之间; 在21℃和24℃时诱导滞育的临界光周期变短, 处于12L∶12D和13L∶11D之间。白蛾周氏啮小蜂滞育诱导的敏感光照虫态为幼虫期, 且以幼虫的后期最为敏感, 但整个幼虫期接受短光照对滞育的形成更为有利。通过观察白蛾周氏啮小蜂滞育后在18℃, 21℃, 24℃和30℃的恒温条件下的发育历期, 由最小二乘法计算出白蛾周氏啮小蜂老熟幼虫滞育后发育起点温度和有效积温分别为14.60±0.31℃和209.38±8.72日·度。这些结果可为进一步研究白蛾周氏啮小蜂的种蜂长期保存技术和指导商品蜂生产, 正确把握放蜂时机提供理论依据。     

多杀菌素对天敌昆虫白蛾周氏啮小蜂的毒力评估

[目的] 生物防治与化学防治相结合是害虫综合防治的重要策略,蛹寄生蜂白蛾周氏啮小蜂是一种重要的天敌昆虫,在美国白蛾的生物防控中起关键作用。本研究旨在评估农林生产中常用的广谱、低毒杀虫剂多杀菌素对白蛾周氏啮小蜂的安全性。[方法] 采用药膜法检测多杀菌素对小蜂的毒力,并检测亚致死浓度多杀菌素处理后,小蜂体内解毒酶活性的变化。[结果] 多杀菌素对小蜂无短期（1 h）触杀作用,但随施药时间延长,其对小蜂的毒杀作用增强,25 mg·L^-1多杀菌素施药2 h后,可诱导约18.67%小蜂个体死亡。施药4 h后,不同浓度多杀菌素对小蜂的毒杀作用差异最明显,低浓度（5 mg·L^-1）多杀菌素可诱导11.33%小蜂死亡,而中、高浓度多杀菌素（≥ 15 mg·L^-1）可诱导77.33%~88.00%个体死亡。施药6 h后,LC₅₀值达7.44 mg·L^-1,安全系数为0.31,属高风险性农药。此外,亚致死浓度多杀菌素可明显诱导小蜂羧酸酯酶活性提高,对乙酰胆碱酯酶与谷胱甘肽-S-转移酶活性具有剂量效应。[结论] 多杀菌素对白蛾周氏啮小蜂的毒力作用较强,在美国白蛾生防区需慎用。     

柞蚕蛹期灵菌败血病Serratia marcescens C3菌株分离鉴定

以柞蚕(Antheraea pernyi)蛹为替代寄主繁殖白蛾周氏啮小蜂(Chouioia cunea)技术在辽宁、北京、天津、上海、河北、山东等地美国白蛾(Hyphantria cunea)的生物防治中发挥了重要作用。利用柞蚕蛹繁殖白蛾周氏啮小蜂时,柞蚕蛹期软化病是繁蜂的主要障碍。通过对利用柞蚕蛹繁蜂时蛹内组织液化后呈粉红色这一未知软化病的典型症状进行病原细菌的分离和纯化,得到C3菌株。经Biolog系统和16S rRNA序列分析,鉴定C3菌株为灵菌(Serratia marcescens),经过柯赫法则检验,确定灵菌C3菌株是导致柞蚕蛹期灵菌败血病的病原菌。描述了繁蜂时柞蚕蛹期灵菌败血病发病期的认别特征。     

北京地区美国白蛾时空分布变化及其影响因素

美国白蛾是我国农林对外重大检疫对象之一，已经对我国的生态和经济造成了巨大损失，且十分难以防治。基于地统计学和地理信息系统原理，通过半变异函数分析，选取最优拟合模型，利用克里金插值法对2008-2016年北京地区美国白蛾的种群时空分布特征进行制图，并结合气象数据，运用冗余分析探究了美国白蛾种群动态变化与气候因子的关系。结果表明：（1）空间特征上，美国白蛾种群呈现聚集分布，分布趋势为东部、南部高，西部、北部少，主要集中在海拔400m以下的地区；（2）时间特征上，北京地区的美国白蛾种群一年3代，单年内越冬代数量远大于第一代和第二代，第一代和第二代种群数量相近，到次年越冬代种群数量回升，依此呈现周期性变化；（3）冗余分析结果显示影响北京地区美国白蛾种群变化与3月份平均相对湿度、7月份平均气温、上一年8月份最高温度呈正相关关系，与2月份日照时数、4月份最高温度、上一年9月份最低温度呈负相关关系；（4）插值结果表明在北京东部和南部边界与河北省交界处分布有一个较大的美国白蛾种群，能够影响该地区的美国白蛾种群数量。     

Survey of the native insect natural enemies of Hyphantria cunea (Drury) (Lepidoptera: Arctiidae) in China

The fall webworm, Hyphantria cunea (Drury) (Lepidoptera: Arctiidae), is an invasive and important pest in China. Investigations on insect natural enemies have been conducted from 1996 to 1999 in five provinces and one municipality of China in order to select effective species for biological control. Two carabid predators (Coleoptera) and 25 parasitoid species were found, among which 23 were parasitic wasps (Hymenoptera), including five hyperparasitic species and two tachinid flies (Diptera). The two carabids preyed on young larvae inside webs, two braconid wasps parasitized larvae, and 18 parasitoid species attacked the fall webworm during the pupal and/or 'larval-pupal' stages. Among these parasitoids, there were one genus and nine species that are new to science and four species new to China, which were described and published by the senior author Yang. The average parasitism rates of fall webworm pupae were 25.8% and 16.1% in the overwintering generation and the first generation (summer generation), respectively. These findings reveal that these natural enemies play an important role in the natural control of the pest. Chouioia cunea Yang (Hymenoptera: Eulophidae), a gregarious pupal endo-parasitoid, was recommended as a promising biological control agent against the fall webworm in China.     

外来入侵种——美国白蛾的研究进展

美国白蛾原产北美 ,4 0年代末传播到了欧洲和亚洲 ,1 979年首次在我国辽宁省发现 ,目前其分布范围已扩大到河北、天津、山东、陕西、上海、大连等省市 ,在疫区造成严重危害 ,并有进一步扩张的趋势。该文对外来入侵种美国白蛾在近 2 0年来的国内外研究进展进行了阐述 ,着重在其适应性、性信息素、对寄主的选择、天敌、预测预报、防治方法等方面作了广泛描述。     

美国白蛾天敌研究进展

美国白蛾Hyphantria cunea(Drury)是国家林业和草原局的重点防控对象,也是我国重大外来林业检疫性有害生物.现阶段美国白蛾在我国的种群密度持续增加和扩散,缺乏有效天敌的控制应该是重要的原因之一.本文综述了国内、外美国白蛾的捕食性和寄生性天敌的种类.捕食性天敌主要包括昆虫、蜘蛛、两栖类和鸟类,整理出国外报道的捕食性天敌名录119种,国内捕食性天敌名录29种;寄生性天敌主要包括寄生蜂和寄生蝇类,整理出国外报道的寄生性天敌名录47种,国内寄生性天敌名录53种.本文回顾了我国在美国白蛾天敌利用方面取得的阶段成果,并针对将来天敌复合体的应用和原产地天敌的引进提出了展望.     

Research and application of Chouioia cunea Yang (Hymenoptera: Eulophidae) in China

Chouioia cunea Yang (Hymenoptera: Eulophidae) is an effective parasitoid of many lepidopteran pests in China. Specifically, C. cunea has successfully suppressed populations of the fall webworm, Hyphantria cunea (Drury) (Lepidoptera: Arctiidae), an invasive and quarantined pest in China. Fall webworm biological control programmes in China have been aided by the development of artificial rearing technology for C. cunea. While researchers have determined some aspects of this parasitoid’s biology, such as fecundity and ratio of female offspring, as well as rearing methods, there was less information on the behavioural and ecological mechanisms by which C. cunea regulates host populations. Here, we review the research and application of C. cunea since it was first discovered in China.     

Biology ofHyphantria cunea Drury (Lepidoptera: arctiidae) in Japan. V. Preliminary life tables and mortality data in urban areas

Studies on the population dynamics of the fall webworm, Hyphantria cunea have been carried out at three survey stations and along selected roads in the urban area of Tokyo since 1966. Twelve survivorship curves obtained during two years and 8 life tables show that the mortality rate in early developmental stages of the fall webworm is remarkably low as compared with that of other lepidopterous defoliaters and the mortality rate in later developmental stages is compensatory high. The low mortality rate in early stages is considered to be due to the protective role of the nest-web and the lack of egg and larval parasites. All but one parasitic species emerge from prepupae and pupae. Spiders living in the nest-web of the fall webworm play an important role in reducing the number of young larvae. Direct observations and caging experiments showed that relatively high mortality during later larval stages is mainly due to predation by birds (in the first generation) and wasps (in the second generation). The generation mortality in the survey stations always exceeded the level where the population is kept at the steady state, and the outbreak of this moth is considered to be continued by the immigration of adults from large trees growing in gardens on which the larvae can escape from predation pressure.     

Hyphantria cunea ferritin heavy chain homologue: cDNA sequence and mRNA expression

We have sequenced a cDNA clone encoding a 26-kDa ferritin subunit, which was heavy chain homologue (HCH), in fall webworm, Hyphantria cunea. The HCH cDNA was obtained from the screening of a cDNA library using a PCR product. H. cunea ferritin is composed of 221 amino acid residues and their calculated mass is 26,160 Da. The protein contains the conserved motifs for the ferroxidase center typical for heavy chains of vertebrate ferritin. The iron-responsive element sequence with a predicted stem-loop structure is present in the 5'-untranslated region of ferritin HCH mRNA. The sequence alignment of ferritin HCH shows 68.9 and 68.7% identity with Galleria mellonella HCH (26 kDa ferritin) and Manduca sexta HCH, respectively. While G type insect ferritin vertebrate light chain homologue (LCH) is distantly related to H. cunea ferritin HCH (17.2-20.8%), the Northern blot analysis revealed that H. cunea ferritin HCH was ubiquitously expressed in various tissues and all developmental stages. The ferritin expression of midgut is more responsive to iron-fed, compared to fat body in H. cunea.     

Purification and characterization of a novel sigma-class glutathione S-transferase of the fall webworm, Hyphantria cunea

Abstract:  An enzyme that possesses glutathione S -transferase (GST) activity was found in the fall webworm, Hyphantria cunea . The enzyme was purified to homogeneity for the first time by ammonium sulphate fractionation and affinity chromatography. The N-terminal sequence of the purified protein was similar to those of Sigma-class GSTs. The purified GST retained more than 75% of its original GST activity after incubation at pH 5–8. Incubation for 30 min at temperatures below 50°C scarcely affected the activity. The enzyme was able to catalyse the reaction of glutathione with 1-chloro-2,4-dinitrobenzene, a universal substrate for GST, as well as with 4-hydroxynonenal, a product of lipid peroxidation.     

天敌对马尾松毛虫自然种群的影响

马尾松毛虫 Dendrolimus punctatus Wlaker分布于我国南方十三个省,是毁害森林的大害虫。近年来每年发生虫害面积达3000—4000万亩,损失木材达500—700余万立方米。在广西为害也极严重。广西钦州县红卫林场有4万亩马尾松纯林,营造于六十年代中期,是广西马尾松毛虫为害的常灾区、重灾区。马尾松毛虫在该林场每年发生三