马尾松毛虫单配制交配系统的繁殖行为生态学研究

Reproduction is an instinctive behavior for all animals, including insects.The mating system and reproductive behavioral mechanisms of insects play an important role in the maintenance and evolution of insect population. However, most of researches on insect mating system are more focused on the polyandrous insects than on the monogamous insects. In this proposal, we will select a monogamous moth,pine caterpillar (Dendrolimus punctatus walker, Lepidoptera: Lasiocampidae) as an experimental subject, and will carry out the research on reproductive behavioral ecology of this caterpillar by establishing indoor and natural experimental population, and by using behavioral observation approaches and ecological analysis methods. The main research content of this proposal involves (1) The effect of different reproductive strategies on mating behavior and reproductive fitness consequence of this caterpillar; (2) The effect of environment conditions, physiological and morphological characters on mate choice, mating behavior and reproductive fitness consequence of this caterpillar; and (3) The effect of adult kinships on mate choice, mating behavior and reproductive fitness consequence of this kind of moth. On the basis of these studies, this proposal will reveal the mechanism of reproductive strategy and mate choice of this pine caterpillar. These results on the one hand will enrich and develop the theory of sexual selection and speciation of monogamous insects. On the other hand, these results will also provide the basic information about the outbreak mechanism and behavioral regulation of this pine caterpillar.

繁衍后代是包括昆虫在内的所有动物的一种本能行为。昆虫的婚配制度及其繁殖行为机制对于昆虫种群的维持与进化具有重要的意义。然而，当前有关昆虫婚配制度的研究主要集中在多配制的昆虫种类中，对于单配制昆虫的实例研究非常有限。本项目拟以单配制交配系统的马尾松毛虫为研究材料，通过建立实验室种群与自然种群，采用行为学观察和生态学统计的方法，开展该虫的繁殖行为生态学研究。项目的主要研究内容包括（1）不同的繁殖策略对成虫交配行为与生殖适应性的影响；（2）环境条件和自身生理及形态差异对成虫配偶选择、交配行为与生殖适应性的影响；（3）亲缘关系对成虫配偶选择、交配行为与生殖适应性的影响。通过以上研究，本项目将揭示马尾松毛虫单配制交配系统的繁殖策略与配偶选择的机理。项目的研究成果一方面可以丰富和发展单配制昆虫性别选择与物种进化的理论，另一方面可以为探讨马尾松毛虫种群暴发的行为学机制及其行为调控提供资料和技术基础。

昆虫的婚配制度及其繁殖行为机制对于研究昆虫种群的维持与进化具有重要的意义。本项目以单配制马尾松毛虫为研究材料，开展了该虫的繁殖行为生态学研究。项目的主要研究内容包括（1）不同的繁殖策略对成虫交配行为与生殖适合度的影响；（2）生理及形态差异对成虫交配行为与生殖适合度的影响；（3）环境条件对成虫交配行为与生殖适合度的影响；（4）亲缘关系对成虫交配行为与生殖适合度的影响。通过为期四年的研究，我们获得了以下结果：（1）雌雄蛾均在暗期羽化和交配，雌蛾属单配制种类而雄蛾属多配制种类，交配持续期平均达16 h，长时间的交配符合避免天敌捕食的假说。性比影响该虫的交配持续期、产卵期和寿命。增加交配次数并没有带来生殖利益；（2）成虫日龄影响该虫的配偶选择和生殖适合度，表现为雌虫喜欢与幼龄和中龄的雄虫交配而雄虫喜欢与幼龄的雌虫交配。当雌虫与老龄雄虫交配后的相对生殖期望值降低了12%。当雄虫与中、老龄的雌虫交配，其相对生殖期望值分别降低了45%和76%。若雌、雄虫均延迟交配，则中龄和老龄组合的相对生殖期望值分别下降57%和75%；成虫的交配经历也是影响生殖的重要因素，表现为雌虫喜欢与有交配经历的雄虫交配，而雄虫喜欢与无交配经历的雄虫交配，其相对生殖期望值分别增加了11%和6%；大的雌虫和大的雄虫在配偶选择和生殖成功中明显占优势，在生殖上表现为大的雌虫具有产卵量优势，而大的雄虫具有孵化率优势。（3）寄主植物种类和生育期影响马尾松毛虫的个体发育和生殖，表现为取食马尾松老叶的个体发育最佳，生殖产量最高；28℃较其它温度条件下交配行为最佳，生殖产量最大；高湿（75%）条件下最有利于其生殖，在全光条件下该虫不交配，生殖产量最低，其它光照条件下的生殖发生不同程度的变化。（4）配偶的亲缘关系也影响马尾松毛虫的生长发育和生殖适合度，近交导致幼虫和蛹的存活率，成虫羽化率明显下降、幼虫和蛹的发育历期明显延长、雌雄蛹重明显降低，交配成功率明显偏低，交配前期延长，交配持续期缩短，生殖产量明显降低，表现为明显的近交衰退现象。在配偶选择中明显偏爱非同胞配偶，且与非同胞配偶交配导致生殖适合度明显增加。通过开展不同生理生态因素对单配制马尾松毛虫交配行为与生殖适合度的影响的研究，我们揭示了单配制昆虫的繁殖策略和配偶选择行为。实验结果一方面将丰富和发展单配制昆虫的性别选择和物种进化理论，另一方面将为该虫的暴发机制和行为调控提