亚社会性寄生蜂性别分配机制及其影响因素研究

The mechanism of sex allocation in Hymenopteran is one of the most productive domains of insect behavioral ecology. Sex allocation in some non-social parasitic wasps is successfully predicted by the local mate competition (LMC) theory that proposed by Hamilton in 1967, while the LMC theory can not predict the sex allocation in social insects. Currently, a paucity of investigations has focused on the applicability of the LMC theory on the sex allocation in subsocial insect parasitoids. In this proposed project, we intend to investigate the sex allocation of a subsocial parasitoid, Sclerodermus alternatusi (Hymenoptera: Bethylidae), which is one of the widely used parasitoids that against some wood boring beetles in China, and to clarify whether the LMC theory is applicative to predict the sexual structure in this parasitoid. Firstly, the natural population female number one host will be investigated in the field and selective tested in the lab, and then whether the male offspring is primarily produced by maternal wasp will be analyzed. Then, the effects of genetic factors, host quality, parasitoid age and size, intraspecific competition, environmental conditions and Wolbachia on the sex allocation consequence of S. alternatusi will be investigated. These studies can provide theoretical supports for understanding the LMC theory. And our studies also have some prospective application values in the mass-rearing of parasitic wasps.

膜翅目昆虫的性别分配机制是昆虫行为学研究的热点问题之一。Hamilton提出的局部配偶竞争理论(LMC)在非社会性寄生蜂的性别分配中广泛适用，但在社会性昆虫中并不适用，其在亚社会性寄生蜂中是否适用，目前缺乏系统的研究。基于此，本文以亚社会性寄生蜂松褐天牛肿腿蜂为研究对象，首先通过野外调查和室内选择性试验，明确其自然建群蜂数，验证LMC理论的适用性，验证其是否通过先产雄蜂来控制子代性比，同时解剖雌蜂的生殖系统，研究雌蜂受精囊的结构与功能，明确肿腿蜂性别分配的机制。然后从遗传因素、寄主资源质量、寄生蜂年龄和大小、种内竞争、环境因素以及Wolbachia共生菌等研究明确影响松褐天牛肿腿蜂性别分配的因素，明确影响肿腿蜂性别分配的关键因子。研究结果不仅对扩展局部配偶竞争理论(LMC)具有重要意义，而且对指导寄生蜂的繁育利用具有实践意义。

项目的背景、主要研究内容：膜翅目昆虫的性别分配机制是昆虫行为学研究的热点问题之一。Hamilton提出的局部配偶竞争理论(LMC)在非社会性寄生蜂的性别分配中广泛适用，但在社会性昆虫中并不适用，其在亚社会性寄生蜂中是否适用，值得研究。本文以亚社会性寄生蜂松褐天牛肿腿蜂为研究对象，首先通过野外调查和室内选择性试验，研究其生物学特点，明确其自然建群蜂数，验证LMC理论的适用性，验证其是否通过先产雄蜂来控制子代性比，同时解剖雌蜂的生殖系统，研究雌蜂受精囊的结构与功能，明确肿腿蜂性别分配的机制。然后从遗传因素、寄主资源质量、寄生蜂年龄和大小、种内竞争、环境因素以及Wolbachia共生菌等研究明确影响松褐天牛肿腿蜂性别分配的因素，明确影响肿腿蜂性别分配的关键因子。.重要结果、关键数据及其科学意义：(1)项目研究明确了松褐天牛肿腿蜂的生物学特点及其发育过程，表明松褐天牛肿腿蜂多头雌蜂可以共同寄生同一寄主，且其子代数会大幅增加。研究结果为松褐天牛肿腿蜂的人工繁育提供重要数据。(2)明确了松褐天牛肿腿蜂性比变化规律，与LMC理论模型差异较大，表明了LMC理论的局限性。研究发现松褐天牛肿腿蜂子代性比具有高度偏雌的特征，这对于推广应用松褐天牛肿腿蜂防治害虫意义重大。(3)松褐天牛肿腿蜂母蜂会倾向于先产下雄蜂。通过解剖表明松褐天牛肿腿蜂雌蜂共有输卵管4-6个，卵并不是一次性发育成熟，其受精囊孔的开闭是受神经系统控制。(4)松褐天牛肿腿蜂并不存在一个固定的自然建群蜂数，其建群蜂数量在大多数情况下是1头，但有时候也会增加。松褐天牛肿腿蜂雄蜂的交配能力在1:15左右，也就是其进化稳定性比在6.25%左右。(5)寄主虫态、大小、温度、母蜂翅型、大小和母蜂是否抚育对其子代性比没有显著影响，但寄主种类、光周期影响较大。另外，母蜂不同产卵批次之间子代性比差异较大，表明母蜂接收精子的数量个体之间差异较大。分子检测表明松褐天牛肿腿蜂体内含有A大组的Wolbachia 菌。