周 乐,康 宁,胡红英

(新疆大学 生命科学与技术学院,新疆生物资源基因工程重点实验室,乌鲁木齐 830017)

爪突金小蜂属(MicradelusWalker,1834)隶属于膜翅目(Hymenoptera)金小蜂科(Pteromalidae)寡节金小蜂亚科(Pireninae)[1]。目前,全世界已记述该属3种:MicradelusrotundusWalker,1834(瑞典,荷兰,英国等);MicradelusobscurusThomson,1878(瑞典);MicradelusacutusGraham,1969(比利时,西班牙,英国,德国等)[1]。该属最早由Walker在1834年以M.rotundus为模式种建立,并将其归入Ormoceridae科内[2];之后被各学者分别放入Hormoceroidae科[3]、Cleonymidae科[4-6],一直到1964年Peck、Bouĉek和Hoffer根据其头胸具网状刻纹,小盾片亚侧沟不完整,触角具2或3个环状节,首次将该属归入金小蜂科(Pteromalidae)中[7];Graham在1969年将该属归入Pteromalidae科Miscogaterinae亚科Micadelinni族[8];在之后的研究中,该属一直都在金小蜂科内被不同学者分到不同亚科,如长盾金小蜂亚科(Tridyminae)[9]、金小蜂亚科(Pteromalinae)[10-14]、Micradelinae[15]、寡节金小蜂亚科(Pireninae)[16-17]。本研究遵循Noyes[1]的分类系统。

伊犁河谷作为中亚山地生物的“物种基因库”[18],生长在这里的野果林,是荒漠地区珍贵的山地林木果树资源,也是栽培果树的发源地之一,具有重要的生态价值和经济价值[18]。近年来,杏树鬃球蚧[Sphaerolecaniumprunastri(Boyer de Fonscolombe)][19]、苹小吉丁(AgrilusmaliMatsumura)[20]、苹果棉蚜[Eriosomalanigerum(Hausmann)][21-22]、苹果巢蛾[Yponomeutapadella(Linnaeus)][23]等害虫对野果林的生长造成严重危害。为更好地保护和合理利用野果林这一资源,采用以生物防治(天敌防治)为主的综合治理尤为重要,而金小蜂作为小蜂总科中较大的类群之一,在农林牧业害虫生物防治方面具有很大的应用前景,因此明确伊犁河谷野果林金小蜂科种类资源情况是利用天敌进行生物防治的重要基础。

新疆大学生命科学与技术学院昆虫学课题组对伊犁河谷西天山野果林里的金小蜂科标本进行系统分类研究过程中,发现爪突金小蜂属的尖腹爪突金小蜂(MicradelusacutusGraham,1969)为中国新纪录属的一新纪录种,本文对所研究标本的外部形态进行了详细描述,并提供其ITS2和28S rDNA基因序列信息。

1 材料与方法

1.1 标本采集与保存

研究标本:于2021年5月,通过网扫采集新疆伊犁河谷西天山野果林里的寄生蜂标本,并详细记录采集时间、地点等信息。采集到的标本置于无水乙醇中保存,在实验室内用体视显微镜(江南 JSZ6)进行挑拣,将挑出的金小蜂标本放入装有无水乙醇的1.5 mL冻存管中,置于-20 ℃的冰箱中保存,以备后续提取DNA。所研究标本保存于新疆大学生命科学与技术学院昆虫标本馆(ICXU)。利用体视显微镜(Nikon SMZ745T)对研究标本进行形态特征观察并给予描述,利用Nikon ECLIPSE Ci数码显微镜和Nikon SMZ25-DSU3图像采集系统对标本进行数据测量和图像采集,用Adobe Photoshop 2022和Adobe Illustrator 2022软件对图像进行处理和排版。

形态学术语参考Gibson等[24]及《中国动物志:金小蜂科》[25]中的描述。文中英文缩写含义如下:

POL:两后单眼内缘间最短距离;OOL:后单眼外缘与复眼内缘间最短距离。

1.2 DNA提取、PCR扩增和测序

使用全式金生物技术有限公司的TransDirectAnimal Tissue PCR Kit试剂盒,对研究标本进行无损伤基因组DNA提取。参照试剂盒的提取方法,将温育和静置时间分别增加到30 min和10 min。

目的基因片段扩增所用引物序列见表1。PCR反应体系25 μL:DNA模板2 μL,上下游引物各1 μL,2×TransDirectPCR SuperMix 12.5 μL,ddH2O 8.5 μL。PCR反应条件见表2。PCR反应完成后,将产物在100 V条件下经1%琼脂糖凝胶电泳检测,选出检测结果为单一、明亮的条带的产物送生工生物工程(上海)股份有限公司(上海总部)进行测序,将测序结果整理上传至NCBI进行序列比对。

表1 本研究所用引物序列Table 1 Primer sequences used in the study

表2 PCR反应条件Table 2 Reaction conditions of PCR

1.3 序列比对和分析

测序获得的序列在Seqman中进行拼接后,在NCBI中用Blast进行比对,确定得到的序列为目的基因片段,并在MEGA X[26]中将所需序列放在同一文件下,应用MEGA X中Clustal W功能进行序列比对。然后,用MEGA X软件筛选最优模型后,采用该模型计算遗传距离并构建NJ系统发育树。

2 结果与分析

2.1 爪突金小蜂属Micradelus Walker,1834(中国新纪录属)

MicradelusWalker,1834:170[2].Type-species:M.rotundus Walker,by monotypy.

MicradelusWalker; Förster,1856:60,61[3].

MicradelusWalker; Thomson,1878:6-7[4].

MicradelusWalker; Ashmead,1904:283,284[5].

MicradelusWalker; Schmiedeknecht,1909:155-156,159-160[27].

MicradelusWalker; Nikol＇skaya,1952:209-210[28].

MicradelusWalker; Kerrich &Graham,1957:271-275[6].

MicradelusWalker; Ferrière &Kerrich,1958:22,25[29].

MicradelusWalker; Bouĉek,1961:62-63[30].

MicradelusWalker; Graham,1969:247[8].

属征:体型小而紧凑,全体被大面积密集的小柔毛,体黑色。触角12节,触式11343或11253;触角着生位置明显低于颜面中部,但高于两复眼下缘连线;鞭节较短。上颚具2齿。无后头脊。胸部被密集的毛和刻点;前胸背板短;中胸盾纵沟深而完整。前翅较宽,长至多为宽的2.2倍,完全被毛,无透明斑,缘脉短,痣脉上有很长的爪形突。后足胫节具1距。腹柄不明显或嵌植。

目前全世界已记录本属3种,均分布于欧洲西部[1]。本文所描述的一种为中国新纪录种。

中文名词源:本属原始文献中未对属名词源进行介绍,作者根据本属前翅爪形突较长这一特征,将其中文名确定为“爪突金小蜂属”。

2.2 尖腹爪突金小蜂Micradelus acutus Graham,1969(中国新纪录种)

MicradelusrotundusBouĉek,1961:62[30].

MicradelusacutusGraham,1969:249[8].

MicradelusacutusGraham,1969; Haas M,2021:36-37[31].

鉴别特征:头胸黑色,腹部黑色或黑棕色。体型较短小(体长0.9～1.2 mm,不包括产卵器长),且较为脆弱(图1-A,1-B)。触角(图1-E)12节,触式11343。触角索节从基部至端部逐渐变宽,且较短小。头部背面观(图1-D,1-F)宽为长的1.85-2倍;上颊约为复眼长的1/3～1/2,且稍突出。前翅(图1-G)缘脉是痣脉的1.2～1.5倍。柄后腹(图1-I,1-J)较长,端部尖锐或稍尖,长为宽的1.6～2.1倍,腹部最后一个背板呈三角形。

A-B.整体侧面观,A. ♀,B. ♂;C.胸部背面观, ♀;D,F.头背面观,D. ♀,F. ♂;E.触角, ♀;G.前翅, ♀;H.后翅, ♀;I-J.柄后腹背面观,I. ♂,J. ♀

雌:体长0.95 mm(图1-A)。头胸黑色,具黑绿色金属光泽。柄后腹棕色。触角柄节和梗节深棕色;鞭节棕色。上颚基部棕色,端部浅褐色。复眼红色。足基节和转节黑色,腿节深棕色,胫节和跗节棕褐色。前翅亚缘脉深棕色,缘脉和后缘脉棕色,缘前脉、基脉和痣脉浅棕色;翅基片浅棕色;后翅基脉直且完整,棕色。

头部被有密集的短柔毛和刻点;正面观头宽为高的1.2倍(333∶276),背面观(图1-D)宽为长的1.9倍(337∶179),复眼长约为上颊的2.2倍(111∶50);触角着生于复眼下缘连线稍上方,两触角窝之间的距离与触角窝至唇基的距离几乎等长(57∶58),中部隆起;触角洼浅;唇基前缘对称,中间稍凹;上颚具2齿;颚眼沟不明显,颚眼距为复眼高的0.57倍(89∶156);复眼近圆形,大而光裸;前额宽为头宽的0.55倍(184∶335);单眼排列呈钝角三角形,POL是OOL的1.96倍 (94∶48)。无后头脊。触角(图1-E)12节,触式11343;感觉毛分布在索节和棒节上,每节只分布一排;柄节轻微扁平,不伸达中单眼,长为宽的 4.6倍(111∶24);梗节近似钟状,长为宽的1.67倍(60∶36);环状节明显横形;索节从基部向端部逐渐加宽加长;棒节宽于其余各节,长为宽的2.3倍(113∶49),逐渐向端部变尖。

胸部(图1-C)被密集的短棕色柔毛和弱的网状刻纹。前胸背板钟形,领明显,领前缘无脊,具一列缘毛将颈部和领分开;前胸背板宽稍小于中胸盾片宽(27∶29);盾纵沟深而完整;中胸盾片宽为长的1.67倍(288∶172);小盾片长稍短于中胸盾片(15∶17),无横沟,近圆形,端部钝圆;并胸腹节短,约为小盾片长的1/4,光滑无刻纹,中脊明显且完整,侧褶不完整,并胸腹节气门靠近其前缘;胸腹侧片较大,具较粗糙的网状刻点;中胸侧板和后胸侧板光滑,几乎无刻纹。足具密毛,中足胫节和后足胫节均具1距。前翅(图1-G)被密毛,无透明斑,外缘具缘毛,翅长为宽的2.1倍 (1 102∶524),缘脉是痣脉的1.4倍(170∶118),后缘脉是缘脉的1.75倍(297∶170),痣脉长是爪形突长的2.6倍(118∶45),翅痣小,爪形突长。后翅较短,几乎为前翅长的一半。

腹柄不明显或者嵌植,宽明显大于长,表面光滑无刻纹。柄后腹(图1-J)长卵圆形,近似披针形;长是宽的1.7倍(510∶301);端部尖锐或稍尖锐;第1、2背板长之和几乎占柄后腹长的一半;腹部最后一个背板呈三角形;肛下板伸达柄后腹 1/3～1/2处。

雄:体长1.0 mm(图1-B)。体色与雌性标本相似。背面观(图1-F)头宽约为长的2倍(340∶171);POL为OOL的1.8倍(95∶52);复眼长为上颊的2.5倍(113∶45);柄后腹(图1-I)长为宽的1.5倍(420∶274);前翅爪形突较雌性长。

检视标本:1 ♀5♂,新疆巩留县库尔德宁镇小莫合乡,N43°14′42.3168″,E82°49′14.6496″,H:1 196 m,2021.Ⅴ.23,胡红英团队采;1♂,新疆新源县阿勒玛勒乡改良场植物园,N43°22′ 43.078 8″,E83°36′9.062 1″,H:1 329 m,2021.Ⅴ.24,胡红英团队采;3 ♀3♂,新疆巩留县库尔德宁镇72团8连,N43°14′57.440 4″,E82°50′ 25.389 2″,H:1 187 m,2021.Ⅴ.23,胡红英团队采。

分布:新疆(巩留县、新源县);比利时,保加利亚,捷克,匈牙利,荷兰,西班牙,瑞典,英国。

生物学:文献记载可能寄生于蚜茧蜂脊柄金小蜂AsaphesvulgarisWalker,1833[10,31]。

中文名词源:本属原始文献中未对词源进行介绍,“acutus”一词在拉丁文中的意思是“尖的,尖锐的”,结合该种的特征,作者将其中文名定为“尖腹爪突金小蜂”。

2.3 爪突金小蜂属Micradelus Walker,1834世界已知种分种检索表

根据目前已报道的有关爪突金小蜂属MicradelusWalker,1834相关的文献[2,4,6,8],编制已知种检索表。因M.obscurusThomson,1878的模式标本为雄性,且至今为止,没有M.obscurusThomson,1878雌性标本的相关描述,故本文只提供另外两个种的雌性分种检索表提供。

(雌性)

体长1.2～1.6 mm;头背面观宽为长的 2.05～2.2倍,POL约是OOL的1.5倍,上颊不超过复眼长3倍;触角具2环状节5个索节;中胸盾片宽是长的2倍左右;缘脉约为痣脉的1.2倍,后缘脉是缘脉的1.5倍左右;柄后腹短卵圆形或近圆形,长是宽的1.1～1.5倍(产卵器鞘长不计入腹长),端部微钝;腹部最后一个背板近梯形,其后缘平截或微凹

M.rotundusWalker,1834

?傆b体长0.9～1.1 mm;头背面观宽为长的 1.9～2.0倍,POL是OOL的1.8～2倍,复眼长约是上颊的2.2～2.5倍;触角具3个环状节4个索节;中胸盾片宽是长的1.6倍左右;缘脉约为痣脉的1.4倍,后缘脉是缘脉的1.7倍左右;柄后腹长卵圆形,长是宽的1.6～2.1倍,端部尖锐或稍尖;最后一个腹部背板呈三角形

M.acutusGraham,1969

(雄性)

1.触角第4索节宽是长的2.5倍左右;微毛区占棒节端部末节后1/3;后躯轻微短于中躯,且柄后腹具一条明显的腹侧皱褶

M.rotundusWalker,1834

?傆b触角第4索节宽小于长的2倍;棒节末端微毛区不达棒节端部末节的1/5;中躯长超过后躯的1.2倍,柄后腹不具腹侧皱褶

2

2.柄后腹近圆形;缘脉与痣脉等长,爪形突非常长,几乎伸达至后缘脉;中胸后侧片和后胸侧板具明显刻点

M.obscurusThomson,1878

?傆b柄后腹长卵圆形;缘脉是痣脉的1.2～1.5倍,爪形突最多延伸至翅痣距后缘脉的一半处;中胸后侧片和后胸侧板光滑几乎无刻纹

M.acutusGraham,1969

2.4 爪突金小蜂属Micradelus Walker,1834 DNA条形码分析

本研究首次获得尖腹爪突金小蜂M.acutus和同亚科翘尾金小蜂属GastrancistrusWestwood,1833、缢胸金小蜂属SpathopusAshmead,1904部分种的ITS2和28S rDNA基因序列(GenBank登录号见表3)。利用MEGA X对11条金小蜂的ITS2基因序列进行比对后保留504个位点的同源性序列,分析结果显示,总序列的T、C、A、G含量分别为21.51%、29.18%、 20.07%、29.24%,且G+C含量较高,为 58.42%;保守位点、变异位点和简约信息位点分别为224个、280个和232个,分别占总位点的 44.44%、55.56%和46.03%。对15条28S rDNA基因序列进行比对后保留626 bp的同源序列,分析表明,总序列的T、C、A、G含量分别为21.39%、27.94%、19.66%和31.01%,并且G+C含量较高,为58.95%;保守位点、变异位点和简约信息位点分别为253个、373个和370个,分别占总位点的40.42%、59.58%和59.11%。ITS2基因和28S rDNA基因的T、C、A、G含量不同,但均呈现出明显的G+C偏向性,这与金小蜂科其他类群的ITS2和28S rDNA基因序列的特征相符[32]。

表3 寡节金小蜂亚科标本的采集信息和GenBank登录号Table 3 Collection information and GenBank accession numbers for specimens of Pireninae

在MEGA X中利用Tamura 3-parameter模型(BIC值最小,为5925.485),计算伊犁河谷野生果林寡节金小蜂亚科ITS2基因序列的遗传距离(表4),分析表明种内的遗传距离为0～0.01,平均值为0.002 7;而同亚科不同种间的遗传距离为0.2～0.9,平均值为0.567。另外,28S rDNA基因序列的种内与种间遗传距离之间有重叠区域,因此本文不对此进行分析。

表4 寡节金小蜂亚科种间遗传距离(左下三角)与标准误(右上三角)Table 4 Inter-species genetic distance of Pireninae(lower-left) and standard error(upper-right)

根据金小蜂科形态学及DNA条形码相关研究[33],本研究选择脊柄金小蜂亚科(Asaphinae)脊柄金小蜂属未知种Asaphessp.作为外群(GenBank登录号:KJ624631.1),基于ITS2基因,以Tamura 3-parameter模型构建伊犁河谷野生果林寡节金小蜂亚科的NJ系统发育树(图2),结果显示内群的11条序列聚成5个分支,前4个分支分别对应形态学鉴定的4个种,且都有>99%的支持率,并且它们聚为一支,与分支5形成姐妹群的关系,可以看出寡节金小蜂亚科并不是一个单系群;可以证明ITS2基因序列可以有效地区分寡节金小蜂亚科的各物种。由此可知,和翘尾金小蜂属相比,爪突金小蜂属与缢胸金小蜂属的进化关系最近。

图2 基于ITS2基因构建的寡节金小蜂亚科的NJ系统发育树Fig.2 NJ phylogenetic tree of Pireninae based on ITS2 sequence

3 讨 论

Bouĉek[30]提到M.rotundus雌性柄后腹的形态变化较大,且雌雄触角形态也有所不同,这一情况Graham在其之后的标本中也有所发现,但之前都是将这些标本归入M.rotundus中;Graham[8]认为M.obscurus是M.rotundus中一个体型较大的个例,故其怀疑M.obscurus可能是M.rotundus的同物异名;但是,到目前为止,没有文献能确定M.obscurus与M.rotundus的具体关系,故本研究还是遵循Noyes[1]所承认的3个有效种。本研究所获得的标本都是在开放地带通过网扫采集,不能明确其寄主,虽然国外有文献记载其可能寄生于蚜茧蜂脊柄金小蜂[10,31],但是没有文献对此进行详细说明和研究,因此,其寄主信息尚有待研究。

从形态学角度分析,爪突金小蜂属(MicradelusWalker,1834)与同亚科的翘尾金小蜂属(GastrancistrusWestwood,1833)、缢胸金小蜂属(SpathopusAshmead,1904)较相似,它们的触角着生位置都明显低于颜面中部,触角少于13节,无后头脊,盾纵沟深而完整。但是,爪突金小蜂属和缢胸金小蜂属形态相似度更高,这两者同样的体黑色,触角较短,柄节不伸达中单眼,腹柄不明显,不同点主要是后者触角10节,无环状节(触式1153),头胸被较稀疏的毛,前翅具较小的透明斑,后缘脉短于缘脉,前胸背板后缘缢缩,且后足胫节明显膨大;前者触角12节,具2个或3个环状节(触式11343或11253),体被密毛,前翅无透明斑,后缘脉明显长于缘脉;因此,从形态学方面分析可以得出该属与缢胸金小蜂属的关系更近一些,这与分子分析结果一致。

尽管构建NJ树是基于单个ITS2基因,但分析结果显示爪突金小蜂属MicradelusWalker能与翘尾金小蜂属GastrancistrusWestwood、缢胸金小蜂属SpathopusAshmead 聚为一支,可以支持Noyes[1]的分类系统;再者Heraty[13]对小蜂总科系统发育关系进行相关研究,仅从形态学方面的研究结果显示该属明显应该和寡节金小蜂亚科等其他几个类群在同一组,因此结合本研究结果,作者认为将爪突金小蜂属归入寡节金小蜂亚科更合适。此外,28S rDNA基因序列的种内与种间遗传距离之间产生了重叠区域,NJ树也不能将各种分开,因此,不能利用28S rDNA基因序列进行寡节金小蜂亚科属级和种级阶元的分析。另外,目前爪突金小蜂属中其他两个种的分子信息欠缺,所以目前暂时无法分析爪突金小蜂属种间差异及尖腹爪突金小蜂与其他两个种间的亲缘关系,也不能明确该属的单系性。

致谢:感谢新疆大学生命科学与技术学院昆虫学课题组博士研究生赵倩在进行DNA提取时给予的帮助与指导及硕士研究生张楠、杨海涛和曹竹君在野外采集和标本挑拣过程中提供的帮助。