一种优化的饲养方案 Fopius arisanus，一种寄生性天敌，针对实蝇科果实蝇

摘要

Fopius arisanus 是一种寄生在实蝇科果实蝇卵和幼虫阶段的寄生蜂，已被成功用于这些重要热带害虫的生物防治。本文介绍了一种利用 readily available materials 小规模人工繁殖 F. arisanus 的优化方案。

摘要

Fopius arisanus （Sonan）是实蝇科果蝇的重要寄生性天敌，原因至少有两点：首先，它是目前已知仅有的三种能在卵期感染寄主的瘤蝇茧蜂亚科寄生蜂之一¹其次，它具有广泛的潜在果蝇寄主范围。这可能与其生活史有关。 F. arisanus 已在多个热带地区成功用于果蝇的生物防治^2-4. 广泛应用的一个障碍是 F. arisanus 果蝇防治的一个难点在于难以建立稳定的实验室种群^5-9尽管存在这一困难，美国农业部的研究人员在20世纪90年代开发出了一种可靠的方法，用于维持实验室种群的 F. arisanus^10-12。人们对 F. arisanus 生物学^13,14，尤其是关于其定殖多种实蝇科宿主的能力^14-17；这种关注尤其源于令人担忧的广泛传播 Bactrocera 过去十年中入侵新大陆的果蝇类害虫¹⁸. 进一步的研究关于 F. arisanus 该物种作为生物防治剂的进一步应用将得益于繁育方法的优化与改进。在本方案及相关的视频文章中，我们描述了一种优化的繁育方法 F. arisanus 基于先前描述的方法¹². 本文所述方法可用于饲养 F. arisanus 在小规模条件下，无需使用水果，仅利用全球热带地区常见的材料，并且对人工劳动需求相对较低。

方案

1. 准备用于寄生的宿主果蝇卵

1. 准备用于实蝇卵寄生的基质，方法是制备琼脂（也可使用 Gelcarin GP812，FMC Biopolymer，Ewing NJ；成本更低的替代品），将其注入边长为 10 cm、深度为 1.5 cm 的培养皿中。琼脂的配制浓度为每升水中加入 9 g。
2. 将液态琼脂（约 70 ml）加至培养皿边缘，静置冷却并凝固（至少 45 分钟）。
3. 琼脂块凝固后，在每个琼脂块表面覆盖一层纸巾（使用 Georgia Pacific “Preference” 批号纸巾的单层）。由于表面水分的存在，纸巾可轻易粘附在琼脂表面。
4. 将 0.5 ml 含悬浮实蝇卵的水溶液均匀涂布于覆盖纸巾的琼脂块表面。在本昆虫饲养室中，这相当于约 6000 粒 Bactrocera dorsalis 卵（每毫升含 12000 粒卵）。
5. 使用一支洁净的 2.5 cm 宽毛笔蘸水，将实蝇卵在纸巾表面均匀涂开。
6. 将带有实蝇卵的琼脂块置于寄生蜂饲养笼底部筛网下方，以供寄生蜂产卵。轻敲底部筛网的下表面，以去除可能阻碍卵接触的死亡寄生蜂。注意底部筛网不应直接接触卵块。
7. 让寄生蜂在夜间至次日白天持续产卵，约 21 小时。此时间足以使大部分卵被寄生；延长暴露时间可能导致多重寄生（superparasitization）。

2. 寄生宿主果蝇的孵化与化蛹

1. 在每个1.25升的果蝇培养基中，放置3至3.5块已准备好的含寄生卵的琼脂块，琼脂块的卵面朝上，以制备饲养容器¹⁹。
2. 将带有卵的培养基容器置于较大的化蛹容器内的垫高架上，下方铺有一层1.5厘米厚的细级蛭石或洗净的沙子。用盖子盖住化蛹容器，并用封口胶带密封边缘。蛭石经筛分后可重复使用（见下文）。
3. 确保培养基容器顶部与化蛹容器盖子之间留有足够空间，以便果蝇幼虫爬出并“弹出”²⁰至下方的蛭石中。
4. 将化蛹容器转移至温度为27°C、相对湿度为80%的房间中，持续一周。前四天用深色布料覆盖容器，之后几天移除布料。
5. 一周后，当幼虫已弹出并进入蛭石准备化蛹时，移除幼虫培养基。若蛭石中仍有幼虫，可让其继续过夜完成化蛹。
6. 用筛子从蛭石中分离出蛹。先使用粗筛（约3 mm），再用手筛去除残留的蛭石结块。

3. 分选与筛选

1. 可通过大小将含有F. arisanus的蛹与未被寄生的果蝇蛹部分区分开。收集直径在1.65至2.26 mm之间的蛹，此类蛹中寄生果蝇的比例更高¹²。较小的蛹壳主要包含体型偏小的寄生蜂，较大的蛹则主要包含果蝇。还需注意，寄生蛹中雌性个体的比例与蛹的大小呈正相关¹²。
2. 可采用多种方法按大小对蛹进行分选。本文将描述一种使用定制尺寸分选装置的机械方法²¹。
3. 将蛹置于振动进料器顶部的漏斗中，该进料器缓慢地将蛹送入尺寸分选装置。
4. 将蛹送入尺寸分选装置，该装置由一对呈30°角轻微发散的滚轴组成。蛹按尺寸逐一落入一系列槽口中，并通过漏斗分别进入十个独立的容器中。
5. 收集尺寸范围为1.65至2.26 mm的蛹，并将其放入羽化笼中继续培养7天，直至大多数未被寄生的蛹已羽化出蝇。
6. 随后，使用风扇将空的蛹壳与仍含有昆虫的蛹壳分离开。

4. F. arisanus 羽化与保种

1. 为了维持 F. arisanus 种群，使用带有可拆卸玻璃前板的寄生蜂饲养笼，每边长约 25 cm。笼子的顶部和两个侧面覆盖有 1 mm² 的筛网。笼子背面覆盖橡胶板，中间开有一个直径 9 cm 的孔以便操作。笼子底部设有开口，内侧覆盖 1–2 mm² 的筛网，开口大小足以放入两块含果蝇卵的琼脂块，供寄生蜂产卵。
2. 饲养笼的玻璃前板底部四分之一区域应设有遮光部分，以减少光照，避免寄生蜂在笼前聚集，从而降低死亡率。
3. 将约 11 g 经过筛选的蛹放入直径约 9 cm 的塑料容器中。每个饲养笼可产生约 600–700 头寄生蜂。通过大小筛选，雌性比例应达到约 60%。
4. 为容器加盖带筛网的盖子。盖子应覆盖 2 mm² 的筛网，以便成虫 F. arisanus 羽化后可离开容器，同时防止残留的果蝇逃逸。
5. 将寄生蜂维持在 24°C、相对湿度约 45% 的环境中，光照周期为 12:12，并保证良好通风。若观察到死亡率较高，可每天将饲养笼移至室外数小时或加强通风以降低死亡率。寄生蜂在羽化后一周即可开始产卵，产卵期可持续约两周。
6. 每周至少三次或在蜂蜜干涸时，用手指将未稀释的 spun honey 以细条状涂抹于笼子顶部。涂抹时应注意：若条带过厚，蜂蜜会滴落至笼内；若过薄，则蜂蜜会迅速干燥，需频繁补充。
7. 将琼脂块（10 cm × 10 cm × 4 cm）放置于饲养笼顶部，为寄生蜂提供水分。琼脂块应每周更换两次。

5. 典型结果：

本文报告了2010年1月5日至6月22日期间，对美国农业部农业研究局（USDA-ARS）位于夏威夷希洛的 F. arisanus 饲养作业所进行的质量控制程序结果。希洛地点的饲养工作按照本视频文章和方案中描述的规模始于2009年8月，至2010年1月，新地点相关的初期问题和调整已基本解决。因此，这些数据代表了其他研究人员若按照所述方案操作并具备一般昆虫饲养经验时，在建立其种群时可能获得的结果。在此期间，我们维持了一个小型的 F. arisanus 种群：每周生产4个寄生蜂保有笼，相当于约3600只 F. arisanus。

在额外一周的发育前，通过从1.65–2.26 mm（富集后）大小范围的蛹中取2 g样品，对富集后的寄生率进行了初步检测（即在移除幼虫饲料并对蛹进行筛分和按大小分选后立即进行。我们将这些蛹称为“早期蛹”）。在2010年前三个月，富集样品中寄生个体的平均比例为0.46（标准差=0.18）；在接下来的一个季度中，该平均值上升至0.58（标准差=0.08），反映出种群及饲养程序在新地点已趋于稳定。需要注意的是，未成功被寄生的富集蛹包括那些未产生羽化个体以及产生出蝇类的蛹。

在滞留笼中再放置一周后，移除空的蛹壳，并采集另一份两克重的样品（“晚期蛹”）。该第二批样品中果蝇所占比例不足1%。果蝇比例较低，部分原因是与寄生蜂相比，果蝇较早羽化，因此大多数果蝇仍留在滞留容器中。

最后，图1给出了2010年1月至6月期间蛹重的产量结果。产量数据来自尺寸范围为1.65–2.26 mm的目标蛹。年初“早期蛹”质量较大，表明当时果蝇和未羽化蛹的比例较高，此时尚在对新设施进行调整。

图 1. 2010年1月至6月，在夏威夷希洛的美国农业部农业研究服务局（ARS-USDA）F. ariasnus 种群中，富集后蛹（蛹直径1.65–2.26 mm）的产量比较：早期蛹（尺寸筛选后立即获得）与“晚期”蛹（筛选后饲养一周并去除空壳后获得）

讨论

在本实验方案及配套视频文章中，我们描述并演示了一种在实验室条件下优化饲养寄生蜂F. ariasnus（一种实蝇科果实蝇的寄生性天敌）的标准化流程。该方案经过多年改进，旨在最大限度地减少维持种群所需的劳动力和专用设备。我们注意到，成功饲养寄生蜂的前提是必须具备一个已稳定建立、繁殖力强且种群稳定的寄主果实蝇种群。在我们的昆虫饲养室中，采用Bactrocera dorsalis作为寄主果实蝇，但已有研究表明其他一些果实蝇物种也可作为有效的寄主^14-17。

F. arisanus 种群维持的多个方面仍有待探索，包括该物种在实验室条件下的适应速率¹⁰、学习机制²²，以及适应过程中可能发生的遗传变化和与寄主果蝇可塑性相关的潜在机制。

在过去的十年中，实蝇科达虫亚科（Dacine）果蝇在全球范围内的传播已出现多个实例，尤其是该属中的种类 Bactrocera：B. dorsalis 在法属波利尼西亚， B. carambolae 在南美洲的部分地区， B. invadens 在非洲 B. zonata 在非洲和地中海北部地区。^3,23,18 测试生物防治剂（如 F. arisanus 与其他相比 Bactrocera 物种应被列为高优先级，我们希望本实验方案及配套视频文章中所述方法的应用，能够加速相关领域的研究进展 F. arisanus 在更多样化的地点²⁴最后，以该方法为起点的进一步研究也可能为新型卵寄生蜂的定殖提供重要信息^25,1