保 敏 乔海莉 石 娟 骆有庆 陆鹏飞

(1. 北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室 北京100083；2. 中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所 北京100193)

松树蜂(Sirexnoctilio)属膜翅目(Hymenoptera)树蜂科(Siricidae)树蜂属(Sirex)，又名云杉树蜂、辐射松树蜂，英文名为European woodwasp 或Sirex wasp，是国际上危害十分严重的林业入侵生物，也是目前全球范围内最为关注的林业有害生物之一。该虫原产于欧亚大陆和北非，已在新西兰(1900)、澳大利亚(1952)、乌拉圭(1980)、阿根廷(1985)、巴西(1988)、南非(1994)、智利(2001)、美国(2005)和加拿大(2006)相继发生危害(Rawlings, 1948； 1953； 1955; Rawlingsetal., 1949; Gilbertetal.， 1952; Madden, 1975; Haugenetal., 1990; Tribe, 1995; Ciesla, 2003; Asaroetal., 2004; de Grootetal., 2007; Schiffetal., 2012; Leavengoodetal., 2013; Sarvaryetal., 2015; Haaviketal., 2018)。 2013年在我国黑龙江杜尔伯特发现疑似种，经过资料查证、近缘种鉴别、与国外标本核对、基因条码比对、国内专家会诊、实地核查等一系列工作，已明确在杜尔伯特发现的害虫是国际重大林业检疫对象——松树蜂，在我国系首次发现 (Lietal., 2015; 李大鹏， 2015； Sunetal., 2016； 保敏等， 2018； 刘瑞， 2019)。2014年，松树蜂被增列入《全国林业危险性有害生物名单》。

松树蜂的主要为害特点： 1)危害各类针叶树，尤其是几乎可危害所有松树种类以及云杉属(Picea)、冷杉属(Abies)、落叶松属(Larix)和黄杉属(Pseudotsuga)等树种； 2)天然林和人工林均可入侵，健康和衰弱树木均可危害，入侵后导致的林木死亡率很高； 3)适生性极广，如传入澳洲和南美、北美洲以及南非后均能定殖并严重危害； 4)同时携带并传播淀粉韧革菌属(Amylostereum)的一种真菌(A.areolatum)作为其共生菌，该菌也是松树的病原真菌，松树蜂在产卵时，将共生菌和一种植物性毒素一同注入树干，加剧林木衰弱和枯死； 5)具有孤雌生殖能力，提高了扩散后定殖的可能性； 6)自然扩散快，每年可达40 km以上； 7)可随原木和木质包装进行远距离传播。截至目前，松树蜂在我国的分布地区主要在东北和内蒙古部分地区，包括黑龙江(大庆杜尔伯特、鹤岗、齐齐哈尔、哈尔滨阿城、牡丹江绥阳和牡丹江安宁市东京城)、吉林(榆树、农安)和内蒙古东部(通辽、满洲里、鄂伦春)等区域。国内主要寄主树种均为樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)，且发现在我国局部地区松树蜂和新渡户树蜂(Sirexnitobei)可以协同危害樟子松(王明等， 2017)。通过软件预测，发现除香港、澳门和新疆未受松树蜂威胁外，其余各省均受到松树蜂中度至高度的潜在威胁，其中西南部的云南省至东北部的黑龙江一线以南区域为高度适生区(Carnegieetal., 2006； 戴秋莎， 2010)。Ireland 等(2018) 也证明了松树蜂在我国扩散的风险。因此，急需尽快研发我国松树蜂有效的监测技术。目前国际上一些松树蜂较早入侵并定殖的国家，如新西兰、澳大利亚、巴西、南非等均致力于发展松树蜂的防治技术，例如通过引进、扩繁该虫自身天敌(寄生蜂和线虫)对当地种群进行控制，结果较为理想(Haugenetal., 1990; Carnegieetal., 2006； Mlonyenietal., 2018)。但是，在这些国家如何监测低密度的松树蜂种群，仍缺乏理想的技术。对于像北美、澳大利亚东北部、智利等松树蜂传入时间短、还未完全定殖的国家或地区，特别是刚刚侵入不久的我国，迅速高效地监测低密度的松树蜂种群，就显得尤为重要。

系统阐明松树蜂繁殖行为是开发监测技术的理论基础，也是入侵生物学核心内容之一(Liuetal., 2007)； 而繁殖行为离不开化学生态调控，化学生态调控研究是开发监测技术的最佳切入点。到目前为止，国外相关研究进展很快并且不断创新，相对而言，国内这方面的研究尚待深入。基于此，笔者在查阅大量文献的基础上对松树繁殖行为与化学生态调控机制2个方面进行综述，以期推动国内此领域研究。

1 松树蜂繁殖行为

1.1 羽化

松树蜂羽化一般需要1～3年。为雄性先熟的昆虫类型，雄蜂总是先于雌蜂羽化(Morganetal., 1966)。羽化的松树蜂中，雄蜂数量占绝对优势，有时高达10∶1(Morgan, 1968)。松树蜂的羽化期跨越春、夏、秋3个季节，其羽化情况因各地区气候条件差异而有所不同(Madden, 1981)。除此之外，成虫羽化所需时间与其在树干上的羽化高度也有关系，因树干上下部湿度相差较大，树干中上部的成虫约1年即可羽化，而树干下部羽化则需要2年(Morgan, 1968)，但是因上部湿度小羽化的成虫体型也较小(Madden, 1982)。本课题组发现，我国松树蜂在性比、羽化与气候和树干高度相关性研究结果与国外报道一致。此外，松树蜂羽化孔呈正圆形，直径大小约为7 mm，分布在树干0～4.2 m的高度，其中90%的集中分布在0～3 m 范围内(徐强等, 2018)。

1.2 求偶

松树蜂羽化后，两性活动的主要诱因包括物理因子和化学因子。物理因子方面： 雌雄树蜂羽化后均表现出积极的趋光性(Morganetal., 1966)。与很多膜翅目昆虫一样，松树蜂属于林冠顶层生活的昆虫，通常在其聚集地寻找交配对象； 松树蜂羽化后飞至林分上层，聚集在林分中最高的树冠顶部； 交配行为发生于树干上部，交配结束后雌虫飞至林冠下层产卵，而雄虫继续保持在林冠上层 (Madden, 1982)。同时，声音对松树蜂的行为也有一定的影响，松树蜂翅膀振动的声音对其群聚在树冠上部有一定的作用，其翅膀振动的频率可达20 Hz，在人的听觉范围之内 (Madden, 1988)。化学因子方面： Simpson(1976)认为是雌雄松树蜂的触角感受到植物挥发物质之后飞至树冠上层同一区域，而环割后的诱饵木诱捕到的雌蜂，是树冠上层交配结束后，雌虫返回林冠下层产卵被捕获的。Böröczky等(2009)在实验室内对松树蜂雌蜂体表的化学物质进行生物学测定，发现其对雄蜂有一定的引诱作用。雄虫羽化后有成群聚集在树冠顶层的现象，并且鉴定了雄蜂信息素，室内试验证明其对雌蜂的引诱活性，因此，雄虫先行羽化飞往树冠，释放远距离的信息素吸引雌蜂前来交配(Cooperbandetal., 2012)。上述试验证实了松树蜂信息素的存在，但是均基于实验室工作，在野外信息素如何发挥作用有待进一步的研究。

1.3 交配

松树蜂既可孤雌生殖，也可进行两性生殖。未交配的雌蜂后代全为雄蜂； 交配后的雌蜂后代中，受精卵发育为雌蜂，未受精卵发育为雄蜂。松树蜂在林间的交尾行为很难观察到，因为其交尾总是发生在高大的树冠层。直到2017年，首次报道了松树蜂室内的交配行为。研究发现雌雄树蜂均存在强烈的趋光性，雄蜂羽化后飞至养虫笼的顶部聚集后释放聚集信息素吸引同种雌蜂进行交配(Caetanoetal., 2017)。本课题组首次研究了新入侵我国的松树蜂室内交配行为(保敏等， 2018)，发现其交尾可分为5个阶段 (搜索、吸引、抱握、交配、结束)，一天内松树蜂交配高峰时段为9:00—11:00，交配数量最多； 交配对数在各个时间段具有极显著差异，并且交尾和光照有相关性； 松树蜂交配主要发生于雌雄均停歇的时候，未观察到飞行时交配现象； 交配时，雄蜂从雌蜂背后靠近，并用触角触碰雌蜂腹末，而后雄蜂后足握住雌蜂腹部或前胸背板，骑跨在雌蜂身体之上，弯曲腹部靠近雌蜂腹末进行交配，交配时间短则几秒，长则几分钟； 雌雄松树蜂均可多次交配，光照和温度对其交配行为影响显著。保敏等(2018)报道树蜂科昆虫的雄性外生殖器的阳茎侧叶在交尾时伸出被用来固定雌蜂，此外，雄蜂还有很长的、有力的后足在交配的时候固定雌蜂； 而且，阳茎侧叶不仅仅在交尾时外翻，在雄蜂快速行走、起飞之间也会迅速伸开，说明其还有别的作用，如维持身体的平衡。

1.4 产卵

松树蜂雌蜂羽化后即可分散寻找合适的寄主进行产卵，部分雌蜂交配后再进行产卵(Morganetal., 1966)。室温下，雌蜂的平均寿命为3天，一头雌蜂每天产卵18～25粒； 松树蜂产卵器长约12.4 cm，其卵中部稍有肿胀状，每次产卵时间约为9.4 min，产卵数量比其他树蜂少(Madden, 1974)。在产卵生理结构方面，松树蜂雌蜂内部生殖系统的组织构造和结构独特，贮菌囊、毒素囊和卵巢被管状组织紧密地结合到一起，形成类似“三通管”结构，最终汇集到中输卵管。本课题组研究发现，松树蜂在产卵时能够将卵巢中的卵、贮菌囊贮藏的共生菌菌丝片段(分节孢子)、毒素囊中的毒素共同注入寄主体内，三者共同作用导致寄主衰弱甚至死亡(李大鹏， 2016)。有时雌虫在产卵道内并未产卵，只是注入共生真菌和毒素，可能是探测寄主是否适合产卵(Coutts, 1969)。该行为可能会降低寄主的防御能力，为松树蜂的再次进攻奠定基础(Maddenetal., 1971)。

产卵寄主选择方面，多为松属植物，并且偏好于受害和衰弱木，或者伐倒的树木(Zylstraetal., 2010)。树木受害后释放的单烯类化合物可以快速吸引树蜂(Madden, 1988)。在幼木上，雌蜂一般可在整个树干上进行产卵，成年树干上则为3～14 m处产卵(Neumannetal., 1982)。产卵量方面，多个因素共同影响其产卵量： 1)温湿度： 对产卵行为的影响较大，温度为20～22 ℃，湿度为49%～52%时最有利于产卵，随后下降； 湿度>54%或<40%时产卵量均减小； 2)体型： 处女蜂的怀卵量与其前胸背板的宽度呈线性相关，体型越大，寿命越长，产卵量增加； 同等体型大小的雌蜂，交配后的比处女蜂活跃，且产卵量大； 3)共生菌： 有共生菌生长的木段，其湿度和空气条件适中，发育长大的树蜂体型较大，寿命更长，怀卵量增加，飞行更稳定持久，这种共生关系促进了树蜂与其共生菌的共同传播(Madden, 1974)。此外，松树蜂对产卵地的选择与其共生真菌极相关。在澳大利亚，南部松齿小蠹(Ipsgrandicollis)能攻击松树蜂诱饵树，其携带的真菌(Ophiostomaips)会抑制松树蜂天敌线虫在寄主树干中的迁移活动，进而影响线虫对松树蜂的控制(Yousufetal., 2018)。因小蠹共生菌与松树蜂共生菌无法共存，因此松树蜂几乎不会在小蠹携带共生菌生长区域产卵(Ryanetal., 2012)。产卵孔结构和卵的形状方面，和其他树蜂属不同，松树蜂产卵孔类型包括单孔型、双孔型、三孔型、四孔型。单孔型数量随树高增加而增加，三孔型和四孔型数量则随树高增加而减少，双孔型数量则较稳定，且树木胸径越大，受害高度增加； 树木开始受害前3天，1/2为单产卵孔型，从第6天到第9天开始，三孔型和四孔型数量逐渐增加(Madden, 1974)。

2 化学生态调控

2.1 信息素

2.1.1 雌蜂信息素鉴定 通过行为学观察发现，当雄蜂开始接触雌蜂时，会用触角和前足拍打雌蜂的身体，强烈暗示雌蜂可能释放接触性信息素。很多昆虫使用表皮物质作为交尾识别配偶的信息素，尤其是膜翅目昆虫中的细腰亚目； 而对于广腰亚目昆虫研究相对较少。初步试验表明，松树蜂雄蜂可以对冻死的雌蜂做出腹部弯曲，企图交尾的动作，而将冻死的雌蜂表皮用正己烷淋洗过后，则雄蜂没有类似的动作(Böröczkyetal., 2009)。在上述基础上，从松树蜂雌虫的表皮中提取到一种接触性信息素，能引诱同种雄虫进行交配。结果表明： 雌蜂表皮洗脱物的主要成分包括直链烷烃(C21—C33)、1～2个甲基支链的烷烃(C23—C27)、1～2个双键的烷烯烃(C23—C31)，其中，烯烃是主要成分； 雄蜂体壁中带有甲基支链的烷烃是主要成分； 最后，使用上述粗提物进行行为试验发现，1雌蜂当量正己烷浸提物和冻死雌蜂在Y型嗅觉仪行为测试中对雄蜂趋性行为没有差异； 4种单烯烃中，顺-7-二十七烯, 顺-7-二十九烯, 顺-9-二十九烯行为活性最佳(表1)，而顺-9-二十七烯没有活性； 将前3种单烯烃混合，或者两两混合发现，顺-7-二十七烯是必不可少的成分(Böröczkyetal., 2009)。

2.1.2 雄蜂信息素鉴定 松树蜂雄蜂在野外可以在树冠层形成雄蜂群(Madden, 1982; 1988)，推测雄蜂使用聚集信息素进行聚集。Cooperband等(2012)在美国农业部USDA-APHIS-PPQ-CPHST纽约州雪城试验站(Syracuse, NY)和马萨诸塞州的奥蒂斯检疫实验室(Buzzards Bay, MA)于春季环割寄主，然后让成蜂在环割木上产卵； 在秋、冬季不间断地将环割木带回室内，陆续在室内收集成蜂进行试验； Y型管和风洞行为生测结果表明： 雄蜂群可以引发雄蜂的频繁地走动、外翻生殖器、振翅飞翔等行为，雄蜂对2～5日龄的雄蜂群反应更加明显，对0～1日龄几乎没有反应； 顶空吸附雌、雄蜂挥发物试验结果表明： 2日龄及以上日龄雄蜂释放的物质包含主要活性物质，而2日龄以下雄蜂或者雌蜂的挥发物没有活性物质存在； 顺-3-癸烯醇只在雄蜂粗提物中存在，可以引发雌、雄蜂触角反应； 在经过一系列的结构分析工作，确定活性物质的碳原子数、双键数和双键位置、顺反异构体，最后通过活性筛选，确定顺-3-癸烯醇、顺-4-癸烯醇、反式-2,4-癸二烯醛3种物质对雌、雄蜂有活性，具有协同增效的作用(表1)； 壬醛属于植物挥发物，尽管引发触角电位反应，但是加入后对3组分组合具有抑制作用。值得一提的是，雄蜂羽化后需要2日龄才能达到性成熟，而且实验室引诱的均为处女雌蜂，这对于野外在雌雄交尾前即可捕获雌蜂阻止交尾具有相当重要的意义。

本课题组在观察我国新入侵松树蜂交配行为和节律的基础上，收集4种不同状态下松树蜂雄蜂体表浸提物，分析松树蜂雌、雄蜂对雄蜂体表浸提物的触角电位和嗅觉行为反应(保敏等， 2018)，结果表明，2种状态下(雄蜂开始聚集，成功吸引雌蜂前来但仍未交尾，或者吸引雌蜂前来并完成交尾后)收集雄蜂体表浸提物，可以引发雌、雄蜂的触角电位和行为反应； 分析认为，雄蜂先期羽化后，雄蜂可以释放聚集信息素吸引同性个体飞往林分内树冠层； 一旦有雌蜂羽化，靠近“雄蜂群”，雄蜂的聚集信息素同时具备类似性信息素的功能，增加对雌蜂的吸引。本课题组采用固相微萃取-质谱法收集并分析雄蜂挥发物及其化学组成，发现雄蜂挥发物中顺-3-癸烯醇的含量最高，与国外结果一致； 此外，笔者还进行了昼夜节律释放研究，结果表明，一天之中，顺-3-癸烯醇释放量在11:00—12:00 达到最高； 日节律表明，2 日龄松树蜂顺-3-癸烯醇释放量最大； 松树蜂信息素释放节律与交配节律表现出一致性(刘瑞， 2019)。

2.1.3 信息素的应用 Hoebeke等(2005)在美国农业部进行外来入侵有害生物系统普查时，使用马鞭烯醇, (S)-(+)-小蠢二烯醇, 2-甲基-3-丁烯-2-醇这3种基于小蠹虫信息素的诱芯(表1)，配合漏斗型诱捕器，于纽约奥斯维戈首次诱捕并发现松树蜂，这也是美国最早发现的松树蜂。但是从目前的文献来看，单独使用松树蜂信息素进行林间诱捕效果并不是很理想，因此，后期的研究中往往将信息素和植物气味进行成分复配(Simpson, 1976; Simpsonetal., 1976; Madden, 1988; Böröczkyetal., 2012)。Sarvary等(2015)分别于2011年和2012年，对信息素诱芯[组分为顺-3-癸烯醇，顺-4-癸烯醇与反式-2,4-癸二烯醛，比例为100∶1∶1]在室内的引诱活性进行研究，以诱捕器类型(十字型、罐状、钟型)、诱捕器颜色(黑色和透明)、诱芯内3种混合物的质量(0.1 mg和1 mg)为变量设计试验，结果表明： 对雌虫而言，黑色、十字型诱捕器诱捕效果好，且1 mg诱芯的诱捕量更大； 对雄虫则无较大差异。Hurley等(2015)在南非连续3年监测信息素诱芯的效果，同时设置诱芯类型(表1)、诱捕器类型、诱捕器高度不同处理，结果发现，信息素诱芯尽管在室内风洞引诱力很好，但是在林间效果很差； 此外，诱芯类型、诱捕器类型、诱捕器高度对诱捕结果的影响不大； 黑色挡板型诱捕器和植物源诱芯具有一定的诱捕能力。本课题组的林间诱捕试验结果与国外相似，即单纯使用信息素无法捕获树峰，必须添加植物挥发物成分。

2.2 健康寄主挥发物

2.2.1 挥发物鉴定 早期研究指出，健康寄主植物挥发物成分对松树蜂引诱作用很重要，这种挥发物存在于植物的形成层和韧皮部(Madden, 1971)。Simpson(1976)利用松脂的成分及相关的化合物进行触角电位反应(EAG)试验，结果表明： 含有蒎烯结构和不饱和烃类化合物可以引发较强烈的触角反应； 触角电位反应值和β-蒎烯的量呈正相关，同一种化合物的顺反异构体或者官能团的取代基位置差异引发的反应有差异。Böröczky等(2008)分析了健康多脂松(Pinusresinosa)和欧洲赤松(Pinussylvestris)树干中共有的萜类物质有α-蒎烯 (相对含量40%～80%)，β-蒎烯 (相对含量1%～20%)，3-蒈烯(相对含量1%～50%)； 其中，多脂松中还有α-葑烯, 莰烯,β-月桂烯, 柠檬烯,β-水芹烯, 3-pinanoneh, 樟脑； 欧洲赤松树干释放的最丰富物质为α-长叶烯,α-胡椒烯,β-荜澄茄油烯,α-muurolene,γ-荜澄茄烯,δ-荜澄茄烯； 欧洲赤松松针挥发物主要为2-己醇, 己醛, (E)-2-己醛, (Z)-3-己醇, 桉叶油醇, (E)-β-法尼烯(表1)。

表1 松树蜂化学通讯相关信息化学物质Tab.1 Related semiochemicals in chemical communication of Sirex noctilio

2.2.2 挥发物的引诱活性 Simpson等(1976)用寄主挥发物中的2种主要成分α-蒎烯∶β-蒎烯=70∶30(Sirex lure)的混合物在松树蜂危害地区进行监测和监控，取得一定的防治效果。 Johnson 等(2013) 在此基础上添加了乙醇和小蠹虫信息素进行诱捕，诱芯包括sirex lure+95%乙醇、sirex lure+(S)-(+)-小蠢烯醇+(S)-(+)-小蠢二烯醇、 sirex lure+95%乙醇+(S)-(+)-小蠢烯醇+(S)-(+)-小蠢二烯醇，上述诱芯未捕捉到松树蜂，只对另一种树蜂科昆虫S.nigricornis有林间引诱活性，而且所有诱捕的为雌蜂。

续表1 Continued

① 固相微萃取 Solid-phase microextraction, SPME;

② 气相色谱-质谱联用Gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS;

③ 气相色谱-触角电位联用Gas chromatography-electroantennogram detection, GC-EAD;

④ 文献未提到树种Tree species not mentioned in the literature.

2.3 衰弱或受害诱饵树植物挥发物

2.3.1 挥发物成分 关于衰弱木和受害木对树蜂的吸引，Böröczky 等(2008)研究了受害的(农药注干处理和环割)欧洲赤松和多脂松树干和针叶挥发物，并进行化合物成分分析，发现典型的化合物成分有： 芳香族化合物、绿叶气体、碳水化合物、单萜烯、含氧单萜烯、倍半萜烯、含氧倍半萜烯； 受胁迫后释放的挥发物整体量显著高于健康寄主； 受到农药胁迫，欧洲赤松(高挥发3-蒈烯化学型)释放α-蒎烯 和3-蒈烯迅速升高，而欧洲赤松(不挥发3-蒈烯型)受到胁迫释放大量的α-蒎烯和β-蒎烯，并且这种增加在4周后下降。

2.3.2 挥发物林间诱捕试验 Böröczky等(2012)比较了除草剂注干处理过后的欧洲白松(Pinusstrobus)和欧洲赤松的2个化学型品种(释放高或者低蒈烯的2个品种)的挥发物背景和对松树蜂的吸引差异，林间诱捕结果表明，农药处理后的诱捕量均大于未处理对照； 释放高蒈烯欧洲赤松品种吸引力最强，释放低蒈烯欧洲赤松品种次之，白松最差； 化合物成分上，所有树种在除草剂处理过后均能比未处理的释放更多的挥发物，且该现象在处理欧洲赤松时效果最明显。Sarvary 等(2015)研究了衰弱和环割寄主植物挥发物(表1)，在室内风洞对雌蛾的诱捕效果[8种活性物质组合为： (+)-α-蒎烯 (12.5%), (-)-α-蒎烯 (12.5%), (-)-β-蒎烯 (25.0%), (+)-3-蒈烯 (30.0%), (+)-莰烯 (5.0%),β-月桂烯 (10.0%), (+)-柠檬烯 (2.5%), (-)-柠檬烯(2.5%)]。

寄主植物受到胁迫后释放挥发物的变化存在动态节律。Madden(1971)指出环割或砍伐后，树木挥发物释放呈现明显的时间节律： 砍伐树可以立即吸引松树蜂雌蜂，然而环割树直到处理9～12天后才能吸引； 此外，砍伐树的吸引活性维持到砍伐后14天，而环割树的吸引力时间更长，有些情况下可以维持整个季节。可见，树蜂的危害和树势有很强的相关性。Böröczky等(2008)发现农药注干处理或环割后不同时间释放的挥发物有变化： 处理后3～4周植物挥发物的量是处理后7～11周的5倍。

国外研究针对各自国家本土树种，本课题组研究中国松树蜂发生区3个树种——樟子松、兴安落叶松(Larixgmelinii)、红松(Pinuskoraiensis)的诱导挥发物情况(表1)，分别在未环割、环割、衰弱、死亡4种不同处理(状态)下进行挥发物收集，同时在相应处理树上悬挂诱捕器，然后分析诱捕结果与挥发物间的关系。研究发现： 樟子松在环割状态下，释放的挥发物包括三环烯, 3-侧柏烯,α-蒎烯, 莰烯, 桧烯,β-蒎烯,β-月桂烯,柠檬烯, trans-β-罗勒烯，萜品油烯，α-氧化蒎烯，长叶烯； 该挥发物在林间具有最强吸引力，最关键物质包括trans-β-罗勒烯，萜品油烯，α-氧化蒎烯，长叶烯(Xuetal., 2019)。本课题组对我国樟子松环割后的挥发物进行重点分析，获得关键4组分诱芯(α-蒎烯,β-蒎烯, 3-蒈烯, 莰烯)，连续3年(2017—2019)在黑龙江省杜尔伯特新店林场的樟子松人工林内进行林间试验，结果发现，该4组分植物源引诱剂效果较理想，值得一提的是，该诱芯可以同时诱到松树蜂雌、雄个体(保敏等， 2018； 刘瑞， 2019)。

2.3.3 农药胁迫和环割饵木树的林间应用 根据松树蜂偏好于危害衰弱木的原理，以注药和环割健康树干，或者捆绑截伐木段的方式，使健康树在一段时间内逐渐衰弱，释放更多的萜烯类物质吸引树蜂(Böröczkyetal., 2008)，进而对松树蜂进行集中防治。具体处理时，一般将注药和环割结合使用： 注药处理即将杀虫剂、麦草畏、除草剂或三氯吡氧乙酸等农药用注射器打孔注射到植物树干内部； 而环割处理则是在树木约胸径处环割1～3 cm宽的除去树干韧皮部和部分木质部环割带。农药的种类、量和浓度，以及注药时间均是影响树木衰弱程度的关键因素，同时影响饵木的诱捕情况。Zylstra等(2010)分别于松树蜂羽化前3个月、1个月和羽化当月进行健康树注药处理，结果为羽化前1个月注药处理的诱饵木可获得最大的诱捕量。低虫口密度下进行监测时，用环割或注药处理过的诱饵木进行诱捕效果较好，但此法代价较高，且较难实施。该研究同时设置了“地面以上至树干高3 m处”、“树干中部”、“林冠部”3个不同高度进行诱捕试验，结果林冠部和树干中部的诱捕量均大于树干高3 m处的； 分析认为是由于松树蜂羽化后因趋光性或被雄性信息素吸引，飞至林冠顶部，所以松树蜂的诱捕量与诱捕器悬挂高度呈正相关关系。

2.4 共生菌及其挥发物

2.4.1 共生菌的种类 树蜂科的大部分昆虫均能与某种真菌形成严格的、一一对应的极其稳定的共生关系。一般来说，一种树蜂只携带一种共生真菌(Tabataetal., 1997)。松树蜂与其共生真菌逐步形成了高度进化的互利共生关系(Morgan, 1968)。松树蜂雌性幼虫期间第一和第二腹节之间的褶皱处就形成了一对贮藏共生菌的外部器官，并在成虫期体内形成了一对专门贮藏共生菌菌丝片段和分节孢子的囊状器官——贮菌囊(Parkin, 1941)。研究发现，松树蜂可以携带2种共生菌： 1)Amylostereumareolatum,该菌一直被认为是松树蜂主要共生真菌，属于担子菌门(Basidiomycota)伞菌纲(Agaricomycetes)红菇目(Russulales)韧革菌科(Stereaceae)淀粉韧革菌属(Amylostereum)(Morgan, 1968)。Mlonyeni等(2018)基于微卫星技术研究了南非A.areolatum的遗传多样性。2)A.chailletii, 同属于淀粉韧革菌属。美国松树蜂种群部分携带A.chailletii(Sarvaryetal., 2016)。从加拿大安大略湖收集得到的松树蜂中，其中有3.5%携带了A.chailletii，该菌同时也是北半球的树蜂属和大树蜂属(Urocerus)的共生真菌(Tabataetal., 2012； Woodingetal., 2013)。幼虫期，松树蜂的生长发育状况与该共生真菌的生长情况息息相关，共生真菌分泌的木质纤维素酶促进分解植物木质部，供幼虫取食(Thompsonetal., 2013； 2014)； 成虫期，松树蜂卵巢基部的贮菌囊，储存着共生真菌的分生孢子，雌蜂产卵时，将毒素和共生菌同时注入树体，在二者共同作用下使寄主植物快速死亡。 本课题组研究发现，我国松树蜂携带的共生菌为A.areolatum(李大鹏， 2015)。

2.4.2 共生菌挥发物成分 松树蜂的2种共生真菌挥发物成分差异显著：A.areolatum中含有大量茴香醛(p-anisaldehyde)和对茴香酸甲酯(methylp-anisate)这2种芳香物质，而A.chailletii挥发物中未检测到该类物质(Sarvaryetal., 2016)。Bryant (2010)用Porapak Q吸附剂收集得到的培养了21天的共生菌挥发物(表1)，并分析得到其成分为里那醇, 3-乙基苯乙酮, 4-乙基苯乙酮, 香叶醇, 茴香醛； GC-EAD结果显示里那醇, 3-乙基苯乙酮, 香叶醇可引起松树蜂的触角的电位反应； 将 3-乙基苯乙酮和 4-乙基苯乙酮二者混合后在林间进行诱捕试验，不能诱捕到松树蜂。

2.4.3 共生菌挥发物对树蜂的吸引力 Wermelinger 等(2012)发现松树蜂的2种共生真菌均能在没有树蜂的针叶树中生长，但却依赖于树蜂进行传播。 Fernndez 等(2015)证实松树蜂对其共生真菌A.areolatum的挥发物有正向趋性(表1)。Sarvary等(2016)研究发现松树蜂美国种群的2种共生菌A.areolatum和A.chailletii均对松树蜂有一定的吸引作用； 但是，与未交配的松树蜂相比，A.areolatum对交配后的松树蜂吸引作用更强，这与交配和未交配2种状态下的雌蜂所要完成的使命有关系，同时也有利于后代的繁殖和性比控制。可以推测，若羽化后未交配的雌蜂可被其共生真菌挥发物强烈地吸引，雌蜂将无法飞至树冠顶部与雄蜂交配，其后代将全为雄性后代； 而在树冠顶部交配后的雌蜂被共生真菌挥发物吸引后可提高其定位合适的寄主的能力。研究发现，利用植物源引诱剂在低虫口密度下进行监测的效果不是很理想，然而共生菌挥发物添加入引诱剂可在低虫口密度下进行有效监测(Bashford, 2008; Bashfordetal., 2012)。

2.4.4 共生菌挥发物对寄生蜂的吸引力 共生菌挥发物不仅对松树蜂有引诱活性，对松树蜂的寄生蜂也有吸引力，研究表明，寄生蜂通常利用松树蜂的共生真菌来定位松树蜂幼虫和卵的位置(Madden, 1974; Martinezetal., 2014)。Bryant (2010)的行为研究结果显示茴香醛、3-乙基苯乙酮、 4-乙基苯乙酮可以引发黑色枝跗瘿蜂(Ibalialeucospoides)的反应。Jofré等(2016)研究生活于小干松变种(Pinuscontortavar.murrayana)上的松树蜂的天敌——黑色枝跗瘿蜂对共生真菌A.areolatum挥发物的反应时，发现共生菌挥发物成分在时间尺度上是变化的； 在整个观察的30天内，共生菌培养至14天时，黑色枝跗瘿蜂可对共生菌挥发物在Y型嗅觉仪里做出较强烈的行为反应； 并用固相微萃取(SPME)和GC/MS的方法收集并分析获得共生菌挥发物的成分为乙醛、乙醇、丙酮、倍半萜类物质2,2,8-trimethyltricyclo [6.2.2.01,6]dodec-5-ene(TMTD) (表1)，这些物质在不同时间发生变化。但是，目前获得的化合物成分在野外的诱捕效果有待进一步检测。

本课题组的研究发现，我国共生真菌挥发物包括cycloprop[e]indene-1a,2(1H)-dicarboxaldehyde, (-)-蓝桉醇, 2-己烯, 萜烯, 环戊酮，对松树蜂雌蜂有显著的引诱作用(表1)(Wangetal., 2018)。目前单一信息素引诱剂均不能实现较好的诱捕效果，但植物源引诱剂的诱捕效果较好。基于松树蜂通过共生菌来寻找合适产卵位置的特性，因此可尝试将共生菌挥发物进一步混配到植物源、信息素诱芯中，以期高效诱捕试图产卵的雌蜂(交尾或未交尾)，从而提高防治效率。此外本课题组还研究了共生菌和内栖真菌的关系，发现共生菌的生长与寄主植物中的内栖真菌有很大的联系。从健康、衰弱和死亡的樟子松树干中共分离出25属37种的内栖真菌。樟子松在被树蜂危害前后，树干不同高度，植物体内的内栖真菌有差异(王立祥等, 2017)，其中： 哈茨木霉(Trichodermaharzianum)、大伏革菌(Phlebiopsisgigantea)、黄绿木霉(T.viride)和深绿木霉(T.atroviride)可致死松树蜂共生真菌A.areolatum； 而球毛壳菌的菌丝液体发酵培养基则能促进其生长； 小长喙(Ophiostomaminus)和黑曲霉(Aspergillusniger)的挥发物(苯乙酮, 戊二酮, 十六烷, 苯乙醇, 肉豆蔻酸异丙酯)对松树蜂雌蜂有忌避作用(Wangetal., 2018)。

3 其他林间监测和防治技术

3.1 营林措施

生长于立地条件(土壤条件和气候条件)良好的树木，生长旺盛且没有损伤，抚育管理良好，可避免松树蜂危害； 并且树木的死亡率与胸径显著相关，同一林分中，胸径小的树木比胸径大的更容易受害。因此，抚育间伐、移除受害木和改善营林措施是较好的松树蜂防控措施(Neumannetal., 1982； 保敏等， 2018)。松树蜂入侵南半球后，对其松属植物造成严重的损失(Hurleyetal., 2007)，巴西等国通过疏伐等造林措施增强树木的活力和抵抗能力，减少林分中易受害的树木所占的比例，进而达到控制危害的目的(Iede et al., 2012)。

半刚性基层异步连续摊铺技术能显著减少基层施工期间产生的早期破坏，加强基层整体性，提高施工效率，其特点在于底基层与基层的异步连续摊铺碾压施工，即在下承层有效碾压期间内同时完成基层的摊铺碾压施工，形成基层与底基层同时异步连续摊铺碾压的过程。为研究沥青路面半刚性基层异步连续摊铺技术，本文依托实际工程，在某高速公路试验路段采用该技术进行水泥稳定碎石基层的铺筑，并对其施工质量进行检验分析，为同类工程提供借鉴。

3.2 生物防治

3.2.1 线虫 在松树蜂早侵入的国家，生物防治结合防范策略是较理想的方法，最先在澳大利亚使用，利用黑色枝跗瘿蜂和寄生线虫Deladenussiricidicola(Tylenchida: Neotylenchidae)结合防治效果较好(Smithetal., 2002; Castilloetal., 2018; Mlonyenietal., 2018)。线虫是入侵物种松树蜂的基本防治手段，使用最为广泛(Mlonyenietal., 2008; Villacideetal., 2008)。Zondag (1969)在新西兰首次发现松树蜂的寄生性线虫，后期 Bedding (1967; 1968; 1972)对该线虫的生活史进行研究。该线虫有菌食和寄生共2个生活周期。其中，菌食周期生活于树木中，以树干中松树蜂的共生真菌(A.areolatum)为食； 成熟并且已受精的线虫则能侵入树蜂幼虫的体内，进入寄生生活周期，随着线虫的不断繁殖，逐渐从幼虫体腔转移至卵巢，抑制卵巢发育，降低卵量和卵粒的大小，致使松树蜂绝育(Bedding, 1972)。然而，线虫寄生成功与否与树干中的水分含量相关，其水分含量又与接种时间和接种部位相关(Hurleyetal., 2007)。1987—1989年，在南澳州的东南部和维多利亚州的西南部，松树蜂大爆发致使近500万株树木死亡，造成巨大的经济损失，因此不得不接种松树蜂的寄生线虫，对被害树木进行补救(Neumann, 1979)。

3.2.2 寄生蜂 相比较线虫研究而言，松树蜂的寄生蜂方面的研究较少。新西兰、巴西等地除释放黑色枝跗瘿蜂外，还通过释放黑背皱背姬蜂(Rhyssapersuasoria)、诺顿马尾姬蜂(Megarhyssanortoni)等寄生蜂来控制松树蜂的种群密度增长，取得一定防治效果。但寄生蜂的寄生率因种类和地区差异而变化，再加上环境和人为因素的影响，使得防治效果不稳定(Hurleyetal., 2007)。在野外，寄生蜂通常采用被松树蜂或其他害虫危害后的树木、砍伐木或人为迫使衰弱的树木进行饲养(Neumannetal., 1982; Neumannetal., 1984)。但是该方法需要耗费大量劳力和财力，并且不同地方和区域之间难以作比较。因此，Martínez等(2019)通过比较粘网型(无引诱剂)、叶鞘型(塑料网兜包裹住受害流脂的树干)、挡板型和漏斗型诱捕器对2种寄生蜂黑色枝跗瘿蜂与诺顿马尾姬蜂的诱捕效果，以期获得较为简便的天敌收集方法。试验发现含有引诱剂的2种诱捕器没有诱捕该2种寄生蜂； 不含引诱剂的诱捕器中，叶鞘型诱捕器对黑色枝跗瘿蜂的诱捕效果优于粘网型，并且只在叶鞘型诱捕器中诱捕到诺顿马尾姬蜂雌蜂。线虫致使松树蜂雌蜂绝育，寄生蜂则能直接致死幼虫，二者结合在未来松树蜂的防治中有广泛的应用前景。未来应着重于线虫和寄生蜂的培养，为松树蜂防治提供良好的基础。

本课题组于2018年研究发现，在我国松树蜂的寄生性线虫为D.siricidicola，对松树蜂幼虫的侵染率达32.1%，对成虫的侵染率高达70.9%(王浩等， 2018)。线虫不仅会造成树蜂绝育，也会对松树蜂个体大小产生影响(Villacideetal., 2008)，使其体重减轻，飞行距离更远且飞行速度更快(Beddingetal., 2005)。刘晓博等(2017)研究则发现线虫侵染对雌雄成虫飞行能力无显著影响。研究者们针对线虫对松树蜂飞行能力的影响结果存在差异可能是因为试验过程中未对供试树蜂的体型、日龄等因素未进行统一界定所致。寄生蜂方面，我国松树蜂寄生蜂目前发现5种，分别为黑背皱背姬蜂指名亚种(R.persuasoriapersuasoria)、枝跗瘿蜂(Ibaliasp.)、黑色枝跗瘿蜂指名亚种(I.leucospoidesleucospoides)、红足枝跗瘿蜂(I.rufipesdrewseni)、黑角拟皱背姬蜂(Pseudorhyssanigricornis)。其中，优势种为黑背皱背姬蜂指名亚种，林间自然寄生率可达9.3%(王浩等， 2018)。

3.3 卫星遥感监测

可以大范围监测，但缺点是花费巨大，而且依赖树木胁迫后光谱反射。此外，受害后树木颜色的变化与树木自身生理改变(比如生理营养元素)、自然环境影响(比如干旱)、图像采集误差等诸多不确定因素造成的颜色变化难以区分。另外，并不能针对性地及时发现其低密度种群时的早期入侵，尤其是受下层植物的限制(Haugenetal., 1990; Ismailetal., 2011)。

3.4 检验检疫

可通过松树蜂的危害状及其成虫形态特征进行辨别，加强对木材和木质包装等植物产品的检疫，防止其传入我国。对于成虫而言，可通过触角、体表颜色、产卵器上刻点的大小等进行辨别(Schiffetal., 2012)； 但事实上，港口检查和检疫过程中，一些木制品或木质包装中多携带的是幼虫或蛹，而不是成虫，此时，用传统的形态学鉴定手段无法快速准确的鉴定样本，尤其是样本破损的情况。因此，分子手段的鉴定方法显得尤为重要。Wilson等(2010) 研究利用线粒体细胞色素C氧化酶基因(COI)作为分子手段鉴别松树蜂幼虫。Sun等(2016)基于COI基因序列的种特异性(species-specific COI，SS-COI) PCR 方法，研究了来自我国16个不同的地理区系的松树蜂(卵、幼虫、蛹)快速分子检测鉴定技术。

4 结语

4.1 松树蜂繁殖行为的化学生态调控策略

本课题组于2015—2019年开展了松树蜂羽化、求偶、交尾一系列更为详尽的研究。基于试验室信息素和植物挥发物的分析，开发出效果较好的林间诱芯，显著提高了诱捕效果(李大鹏， 2015； Lietal., 2015; 王明等， 2017； 刘晓博等； 2017； 石娟等， 2017； 徐强等， 2018； 保敏等， 2018； 刘瑞， 2019； Xuetal., 2019)。然而，树蜂趋光性很强，集中于在树冠顶部活动，对于其真实的林间交尾行为观察资料欠缺。到目前为止，国内外对于松树蜂在林间的真实交尾情况依然不明确。课题组基于最新的研究结果，提出松树蜂繁殖行为的化学生态调控策略。

一种可能是信息素在两性聚集中扮演重要角色： 雄蜂先羽化，然后直接飞往树冠层，雄蜂在此可以释放信息素吸引同种同性别树蜂，可以先行在树冠层形成一个“雄蜂群”； 雌蜂稍晚些时候也开始羽化，然后开始扩散，部分雌蜂并没有飞到树冠层，而是在树干上直接产卵(孤雌生殖)，而其余部分则依靠趋光或雄性的信息素飞往树冠； 这时候遇到树冠层先行形成的雄蜂群，雌蜂被雄蜂群释放的信息素吸引继续靠近，雄蜂开始接触雌蜂，用触角和前足拍打雌蜂的身体，雌蜂释放接触性信息素，一旦与雄蜂达成一致，开始交尾(两性生殖)，交尾后返回林下层树干产卵。

另外一种可能是信息素和光均扮演重要作用： 松树蜂和很多hill-topping种昆虫一样，两性在共同的求偶场所相遇，聚集信号为光和植物挥发物，即两性同时被树冠层强烈的光照或植物气味所吸引，均飞往树冠层，然后再依靠各自的信息素实现配对交尾(两性生殖)，而没有合适交尾对象的雌蜂，则返回到林下层，在树干上直接产卵(孤雌生殖)。

4.2 化学调控机制探索

4.2.1 化学感受分子机制 关于松树蜂对信息化学物质的嗅觉感受机制研究，国外未见报道，本课题组通过转录组测序，得到松树蜂触角中气味结合蛋白(odorant binding proteins, OBPs) 16种，化学感受蛋白(chemosensory proteins, CSPs) 7种, 气味受体(odorant receptors, ORs) 41种, 味觉受体(gustatory receptors, GRs)8种, 离子型受体(ionotropic receptors, IRs)13种, 感觉神经元膜蛋白(sensory neuron membrane protein, SNMP) 1种； 在获得了OBP的基因序列之后，通过实时荧光定量PCR和后续数据分析发现，大多数OBP的基因主要在触角中表达，进一步说明触角在嗅觉感受中的重要性； 也有一些不在触角中表达，如SnocOBP7和SnitOBP7主要在雄性外生殖器中表达，SnocOBP3主要在雌性外生殖器中表达，SnocOBP10主要在雄性头中表达，显示它们可能存在特殊的嗅觉或非嗅觉功能。通过FPKM值比较找出了松树蜂触角中高表达的4种OBP，分别是SnocOBP12、SnocOBP4、SnocOBP9和SnocOBP6，并对其序列进行同源模建和模建质量评价，然后对OBP模型和相关信息化学物质进行分子对接(molecular docking)分析，结果表明，与松树挥发物α-蒎烯和β-蒎烯 结合最好的是SnocOBP12； 与雌性信息素成分(Z)-9-nonacosene结合最好的是SnocOBP4； 与雄性信息素成分(Z)-3-decen-1-ol和(Z)-4-decen-1-ol结合最好的是SnocOBP9； 而3-carene, (Z)-7-heptacosene, (E,E)-2,4-decadienal等气味分子与SnocOBP6结合能量较低。 试验通过构建SnocOBP9的克隆载体和表达载体，并通过镍柱纯化获得了SnocOBP9的纯化蛋白，荧光竞争结合试验发现SnocOBP9与雄性挥发物成分(Z)-4-decen-1-ol结合较好，推测为信息素结合蛋白(郭冰等， 2020)。

4.2.2 化学感受器官 Crook等(2008)发现在松树蜂的触角上，雌性比雄性多2个鞭小节； 感器类型相似，有刺形感器、Böhm 氏鬃毛、锥形感器、瓶形感器以及单孔感觉钉共5种，两性树蜂的感器只在数量上有差异。本课题组刘瑞(2019)研究表明松树蜂触角上共有7种不同类型的感器： 除了上述研究中的5种外，还有表皮孔和毛形感器； 毛形感器和刺形感器各有2种亚型。松树蜂产卵时，也是用产卵器进行试探寄主，进而寻找合适的产卵位置(Coutts, 1969)。在松树蜂的产卵器上，末端分布有腔锥形感受器(钉)和腔形感受器(孔)(Hayesetal., 2015)。本课题组刘瑞(2019)发现产卵器上有8种感器： 包括产卵鞘上的毛形感器、刺形感器、浅凹状感器、Böhm 氏鬃、腔形感器、腔锥形感器、表皮孔，以及产卵针内侧的栉齿状感器。其中，产卵器上的刺形感器有5种亚型，毛形感器与触角上毛形感器不同，为另一种亚型。

4.3 研究展望

对松树蜂而言，其本身的生命活动可能更加复杂。目前林间很少能诱捕到雄蜂，在野外也很少见到雄蜂，但实际上雌雄比将近1∶20(刘瑞， 2019)。部分雄蜂羽化后直接到树冠上，但不清楚它们在树冠上的具体行为和活动情况。其生活史中还包括雌虫产卵时同时注入树木的共生真菌和毒素，可以寄生并致其死亡的线虫。因此，关于松树蜂的化学生态研究需要纳入一个更加复杂和庞大的系统： 光(非生物因素)-松树(寄主)-松树蜂(害虫)-共生菌(共生者1)-毒素(共生者2)-寄生蜂(天敌1)-线虫(天敌2)。这不仅有助于理解松树蜂与周围生物、非生物因子的协同互作关系，同时也为其他外来入侵的蛀干害虫开展类似研究提供范例和参考。