木棉眉斑并脊天牛成虫的性选择机理

Sexual selection in animals has been a hot topic in biology. However, experimental evidence for the mechanisms of sexual selection is still largely lacking in most animals, particularly insects, making the application of the sexual selection theory in practice difficult. The kapok longhorned borer, Glenea cantor, is a major pest of kapok trees in southern China, whose larvae damage the hosts internally, making its control very difficult. Because the adults of longhorned borers are the only free living stage in their life history, understanding their reproductive behaviour would help us develop novel pest control measures. On the basis of our previous work, we propose to investigate the mechanisms of both pre- and postcopulatory sexual selection in this species, with four objectives: to define morphometric traits that are subject to sexual selection; to solve the relationship between these traits and reproductive fitness; to determine sperm precedence in twice-mated females, and to explore the mechanisms of sperm precedence. The completion of this project has two significant implications in insect pest management. First, upon determination of sexually selected traits we can mass produce males with these traits and use them in sterile insect technology for pest management. Second, determination of sperm precedence can provide critical information for the successful application of the Refuge Strategy in pesticide resistance management.

动物的性选择一直是生物学家关注的一个热点。但是,在绝大多数动物特别是昆虫中,有关性选择行为机制的实验证据仍十分缺乏,从而限制了性选择理论在实践中的应用。眉斑并脊天牛是华南地区木棉树的主要害虫,其幼虫隐蔽为害，防治非常困难。成虫是其唯一裸露活动的虫态,研究成虫的生殖行为问题，将更有机会发现新的防治途径。在我们前期工作的基础上,本项目将重点研究这种天牛成虫交配前后的性选择行为机制:测定在性选择中承受性选择压力的表型和生殖器特征;明确这些特征与繁殖适度的关系;确定雌性在两次交配后来自不同雄性精子的子代父权;解读精子优先权形成的机理。该项目的完成一方面将明确与性选择有关的量化特征，有助于通过大规模繁育具有被选择特征的雄性个体，经不育处理后应用于害虫的不育防治，开发害虫治理的新思路。另一方面，将解决与交配次序相关的精子优先权问题，为"安全岛"策略在害虫抗药性管理中的成功应用提供重要依据。

动物的性选择一直是生物学家关注的一个热点。但是,在绝大多数动物特别是昆虫中,有关性选择行为机制的实验证据仍十分缺乏,从而限制了性选择理论在实践中的应用。眉斑并脊天牛是华南地区木棉树的主要害虫,其幼虫隐蔽为害，防治非常困难。成虫是其唯一裸露活动的虫态,研究成虫的生殖行为问题，将更有机会发现新的防治途径。本项目采用行为学观察，结合视显微测量和化学不育技术研究了眉斑并脊天牛成虫交配前后的性选择行为机制，包括交配前性选择中参与性选择的形态、年龄和交配经历等特征；雌虫两次交配后对来自不同雄虫的精子的贮存、使用对策和精子竞争；测定被选择性状的实验种群与自然种群的性选择竞争能力。研究结果表明，当两雌虫的体重差在0.051-0.097g时，雄虫明显地偏向于与体重较大的雌虫交配，当两雄虫体重差在0.050-0.070g时，雌虫则明显地选择与体重较大、后足跗节较长的雄虫交配，表明雄虫的体重和后足跗节长是雄虫繁殖适度的指示特征，雄虫或雌虫均更愿意趋向于与大型的异性个体交配；在成虫交配过程中，雄性的精子传递主要发生在交配开始后的前120min，转移到雌体的精子数量占全部转移数量的90%以上，经一次成功交配后，转移到受精囊中的精子能够保证雌虫一生对精子的需要；用0.4%噻替派水溶液处理初羽化雄虫可使其不育,且不影响雄虫的正常交配；雌虫分别与2头雄虫交配后，优先使用第二个雄虫的精子，约占雌虫所产后代的88.38%父权，证实眉斑并脊天牛雌虫多次交配后对雄虫精子的使用策略符合“最后雄虫精子优先”假说。该项目的完成不仅明确与性选择有关的量化特征，有助于通过大规模繁育具有被选择特征的雄性个体，经不育处理后应用于害虫的不育防治，开发害虫治理的新思路，而且还解决了与交配次序相关的精子优先权问题，为干扰交配和昆虫不育技术在天牛害虫控制的应用提供了重要的依据。