亚铜平龟蝽 Brachyplatys subaeneus ( Westwood,1837) 是在广州的外来入侵杂草薇甘菊 Mikania micrantha 上 新发现的一种天敌。
薇甘菊 Mikania micrantha Kunth,也称小花蔓 泽兰或小花假泽兰,是菊科多年生草本植物或灌 木状攀缘藤本。薇甘菊原产于南美洲和中美洲, 现已广泛传播到亚洲热带地区,如印度、马来西 亚、泰国、印度尼西亚、尼泊尔、菲律宾、巴布亚新几内亚、所罗门、印度洋圣诞岛和太平洋上 的一些岛屿,包括斐济、西萨摩亚、澳大利亚北 昆士兰地区,成为当今世界热带、亚热带地区危 害最严重的杂草之一 ( 许少嫦等,2013) 。薇甘菊 早在 1919 年便已在香港出现,1984 年在深圳已采到它的标本 ( 孔国辉等,2000) ,2000 年时已在珠 江三角洲广泛扩散 ( 昝启杰等,2000) 。目前该种 已列入世界上最有害的 100 种外来入侵物种之一 ( 袁家祥和张惠娇,2017) ,也列入中国首批外来 入侵物种。2017 年,面对着不断漫延扩张的薇甘 菊,深圳市政府不得不组织上百人在沙河公园进 行人工清除。
图 1 薇甘菊上的亚铜平龟蝽 Fig. 1 Brachyplatys subaeneus on Mikania micrantha 据报道,亚铜平龟蝽在入侵巴拿马时被误鉴 定为其近似种亚黑平龟蝽 Brachyplatys vahlii ( Fabricius,1787) ,后来 Rédei 专门发文澄清其应 为亚铜平龟蝽,并在文中展示了这两种平龟蝽昆 虫的外形图,阐明了亚铜平龟蝽的特征是前胸背 板和盾片基部没有成对的小圆形浅斑,腹侧前缘 至体侧具细窄的黄色缘边,腹侧上的黄色缘边不 超过各个腹侧总宽度的十分之一 ( Rédei,2016) 。 Rédei 还在文中图示了亚铜平龟蝽的雄性阳茎特 征,但其所描述的是从生理解剖学上手绘的生殖 系统结构示意图,是一种为展示其完全结构人为 展开后的形态结构,与雄性阳茎碱解后的原始结 构有相当大的差异。而另一龟蝽分类资料 ( 薛怀 君,2001) ,也仅提供了简单的手绘图。不过,Rédei 在文中确认了 GenBank 登录号为 AB240166. 1 和 KT447151. 1 的物种分别为亚黑平 龟蝽和亚铜平龟蝽,但 GenBank 登录号为AB240167. 1 的物种不确定是否为亚铜平龟蝽。因 此,为进一步确定该种龟蝽种类,本文对其做了 形态学描述,还采用了分子生物学方法进行了 鉴定。 1 材料与方法 1. 1 实验材料 取生长在广州薇甘菊上的龟蝽雌、雄成虫若干头于标本管中,置于 - 20°C 冰箱,待其死亡后 置于显微镜下观察和解剖。 1. 2 主要仪器和工具 蔡司 V8 立体显微镜 ( 带 CCD) ; ThermoFisher Multiskan GO 酶标仪; Biometra TProfessional Trio 48 多槽梯度 PCR 仪; 上海天能 Tanon 3500 凝胶成像 仪; 北京六一 DYY - 6C 型电泳仪; 镊子; 解剖 针等。
1. 3 主要试剂 1. 4 形态学观察
将雌、雄龟蝽置于纯石英砂表面上,在立体 显微镜下观察和记录其各部位结构特征,并拍照保存。
把雄性龟蝽腹部取下,在质量百分比为 5% NaOH 溶液中煮 10 min 后,再放入清水中煮沸 10 min,最后再放入另一沸水中清洗,待清水自然 凉至室温后取出,置于载玻片上解剖,取出目标 结构,置于预先滴好甘油的玻片上制成玻片,在 立体显微镜下观察和记录,并拍照保存。 基于线粒体基因组的 DNA 条形码分子鉴定技 术已经广泛应用于昆虫的分子鉴定中 ( Sharma et al. , 2014; Khadem and Mahnaz, 2015; Hua et al. ,2016) ,在蝽科分类研究中也有较多的应用 ( 李红梅等,2006; 梁秋英等,2009; Wu et al. , 2018) 。本文选取线粒体基因组上的 16S rDNA 和 COI 两个基因片段,通过对 Rédei 论证的两种平龟 蝽的 16S rDNA 序列 ( GenBank 登录号为 AB240166. 1 和 KT447151. 1) 的检索和分析,应用 NCBI 的 Primer-BLAST 工具设计引物 Bra_F ( 5'- CCGAAACTGCAAGGGATATCAT-3') /Bra _ R ( 5'- GCACAGTCAAAATACTGCGGC-3') ,用于区分这两 种平龟蝽属昆虫,并用 COI_F ( 5'-CAACATTTAT TTTGATTTTTTGG-3') /COI _ R ( 5'-TCCAATGCAC TAATCTGCCATATTA-3') (Simonetal.,1994) 辅 助鉴定。 取龟蝽成虫肌肉较多的两条后足于 1. 5 mL 离 心管中,75% 酒精消毒晾干后,用研磨棒将其充 分研磨破碎,按试剂盒操作提取 DNA 并测定其浓 度和纯度,用作 PCR 模板。PCR 反应体系: Taq PCR Master Mix 12. 5 μL; 上、下游引物( 10 μmol / L) 各1μL; 模板DNA1μL; 无菌水定容至25μL。 PCR 反应条件: 94°C 3 min; 94°C 30 s,55°C 40 s,72°C 1 min,反应 35 个循环; 72°C 10 min。 扩增结束后,用琼脂糖凝胶电泳检测扩增结果, 将 PCR 产物寄往广州天一辉远基因科技有限公司 双向测序,测序引物采用各自扩增引物。 2 结果与分析
2. 1 形态学特征 雌虫体形稍大,长约 4. 8 ~ 5. 2 mm; 其腹部腹 节从前到后都有黄色斑纹,不过从前到后逐渐变 短; 第 6 可见腹节呈近三角形,上有横向排列的两个浅凹陷 ( 图 2 - B) ; 雄虫相同。除此之外,其他特征与雄虫相同。 图 2 亚铜平龟蝽成虫形态 注: A,雌虫背面观; B,雌虫腹面观; C,雄虫背面观; D,雄虫腹面观。
图 3 亚铜平龟蝽雄性阳茎结构
注: A,游离抱握器不同角度形态; B,雄性生殖孔后面观 ( 示抱握器位置) ; C,雄性阳茎侧面观 ( 已去除基部) ; D, 雄性阳茎腹面观。
2. 2 分子生物学鉴定结果分析 扩增产物双向测序结果用 MEGA 5. 0 软件拼接 得到的 16S rDNA 和 COI 基因有效序列长度分别为 425 bp、779 bp,与 GenBank 中的序列进行比对, 该虫 16S rDNA 和 COI 序列分别与 GenBank 登录号 为 KT447151. 1 和 MF162956. 1 的亚铜平龟蝽序列 相似性均超过 99% ( 表 1) 。分别下载 GenBank 中圆龟蝽属 Coptosoma 和豆 龟蝽属 Megacopta 各两个种、亚铜平龟蝽以及亚黑 平龟蝽的 16S rDNA 序列,与扩增所得基于 16S rDNA 序列在 MEGA 5.0 软件中用邻接法 ( Neighbor-Joining, NJ )、 各 分 支 置 信 度 ( bootstrap) 进行 1 000 次以上重复检验,构建系 统进化树 ( 图 5) 。系统进化树显示,该虫与亚铜 平龟蝽聚于同一物种分支上。 图 4 PCR 产物琼脂糖凝胶电泳图 注: 1,COI 扩增条带; 2,16S rDNA 扩增条带; 3, Marker。
3 结论与讨论 经形态观察,薇甘菊上的这种龟蝽科昆虫个 体较小,雌虫 ( 图2 -A,B) 较雄虫 ( 图2 -C, D) 略大,形态特征也略有区别,与亚铜平龟蝽的 形态特征较为相似,但之前亚铜平龟蝽多次被误 鉴定为其近似种亚黑平龟蝽 ( Hosokawa et al. , 2006; Aiello et al. ,2016) ,因此 Rédei 发文提供了 牛津大学博物馆和丹麦哥本哈根大学自然历史博 物馆的鉴定资料,所述亚铜平龟蝽的分类特征: 前胸背板和盾片基部没有成对的小圆形浅斑,腹 侧前缘至体侧具细窄的黄色缘边,腹侧上的黄色 缘边不超过各个腹侧总宽度的十分之一 ( Rédei, 2016) ,与本次薇甘菊上的龟蝽科昆虫的形态特征 基本相符,而与 Rédei 提供的亚黑平龟蝽鉴定资料 有明显的区别。此外,通过对雄虫阳茎结构进行 碱解,其碱解后的结构 ( 图 3) 与原始结构均有很 大的差异,较手绘图更为直观,为该虫的准确鉴 定提供了更多素材。 在分子层面,Rédei 在文中对 GenBank 中的误 鉴定为亚黑平龟蝽的几条序列作了进一步的论述, 根据之前误鉴定的文献 ( Hosokawa et al. ,2006; Aiello et al. ,2016) 图片资料,确定登录号为 KT447151. 1 和 KT447152. 1 的序列应为亚铜平龟 蝽,AB240166. 1 应为亚黑平龟蝽,AB240167. 1 则 未能明确其物种 ( Rédei,2016) 。本文为了区分 这两种平龟蝽属昆虫,设计了一对引物,扩增该 虫的 16S rDNA 片段进行辅助鉴定,扩增产物测序 结果与亚铜平龟蝽序列 KT447151. 1 相似性超过 99% ( 表 1) ,系统进化树显示,该虫也与亚铜平 龟蝽聚于同一物种分支上 ( 图 5) 。 通过形态学特征结合分子生物学方法分析, 并参考 Rédei 的论证,可以确定在广州的薇甘菊上 发现的龟蝽为亚铜平龟蝽 Brachyplatys subaeneus ( Westwood,1837)。此外,通过系统进化树 (图5) 可知,Rédei 文中未能确定物种的 AB240167. 1 ( Rédei,2016) 也与亚铜平龟蝽聚于 同一物种分支上,初步判断 AB240167. 1 很可能也 是亚铜平龟蝽,需要通过形态学特征才能最终 明确。 相关资料显示,亚铜平龟蝽是华南地区广泛 分布的一种蝽类。最早记载其主要寄主为豆科作 物 ( 袁锋,1996) 。近二十多年来,随着薇甘菊在华南地区的广泛分布,一些本地昆虫开始习惯于 取食这一外来植物。据我们观察,目前在广州薇 甘菊上取食的本地昆虫有绣线菊蚜 Aphis citricola Van der Goot、紫红短须螨 Brevipalpus phoenicis、亚 铜平龟蝽、缘纹广翅蜡蝉 Ricania marginali ( Walker,1851) ,一种角蝉和一种蜗牛。从对单株 薇甘菊的控制作用来看,绣线菊蚜虫最明显,感 染蚜虫的薇甘菊梢部发育不良,生长缓慢,扭曲 畸形,但由于频繁雨水和瓢虫的控制作用,在成 片薇甘菊调查中发现蚜虫感染的植株较为有限; 紫红短须螨则取食薇甘菊叶片,导致叶片变形和 叶片背面逐渐变褐、变黄,紫红短须螨数量多时, 茎叶均严重受害,叶片缩小,叶背硬化变脆,但 该螨虫还对柑桔、西番莲、番木瓜等有一定危害 ( 陈瑞屏等,2003) ; 缘纹广翅蜡蝉则为广食性, 不仅取食薇甘菊,也取食周围存在的臭鸡屎藤、 芒果、桉树、天竺桂等植物上,因此仅起到轻微 控制作用; 另外一种角蝉和小型蜗牛也仅是偶尔 取食薇甘菊,对其控制作用可以忽略不计。 与绣线菊蚜和紫红短须螨相比,亚铜平龟蝽 对微甘菊单个嫩梢的控制作用相对较弱,但其对 成片的薇甘菊有高的感染率。亚铜平龟蝽主要以 若虫聚集于近梢部吸取汁液。在一处薇甘菊覆盖 几乎成为单一植物种群的地方,目测调查了 50 根 薇甘菊嫩梢,发现亚铜平龟蝽对薇甘菊的嫩梢感 染率达到 50% 以上,即一丛薇甘菊的嫩梢上,大 部分都会被龟蝽感染; 进一步观察发现,亚铜平 龟蝽主要集中于薇甘菊从梢部倒数第 4 对叶片以 上处进行取食,且主要集中于叶柄附近的茎干部; 一般1根梢部有虫7~12头,多的可达30头以上, 平均约为 20 头。同一根梢上会混生有 1 ~ 4 龄若虫 及成虫,世代发育很不整齐; 卵聚产,一般一处 为 12 ~ 14 个。亚铜平龟蝽主要依靠成虫扩散,成 虫飞翔能力较强。由于亚铜平龟蝽体型光滑,背 部坚硬,因此一般的昆虫天敌类如蚂蚁、蜘蛛、 螳螂等都难以捕食,其主要的天敌为一种卵寄生 蜂。另外,与其他取食薇甘菊的昆虫相比,在坚 硬光滑的体表保护下的亚铜平龟蝽更耐受南方春 季的大雨天气,一般雨水对其种群数量影响不大。 从这几个方面看来,亚铜平龟蝽对薇甘菊为害具 有较强的控制能力。因此,作为一种有潜力的天 敌昆虫,有必要进一步开展亚铜平龟蝽在薇甘菊 控制方面的研究。 参考文献 ( References) Aiello A, Saltonstall K, Young V. Brachyplatys vahlii ( Fabricius, 1787) ,an introduced bug from Asia: First report in the Western Hemisphere ( Hemiptera: Plataspidae: Brachyplatidinae) [J].
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