《Insects》：Preliminary Investigation into the Predation of Pomacea canaliculata by Aquatica leii Larvae
Jiangtao Luo,
Chunlin An,
Yingjun Wu and
Huachao Xu
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本综述通过系统的实验室研究，首次证实了我国特有的水生昆虫——雷氏水萤(Aquatica leii)的幼虫，可作为防控入侵性农业害虫福寿螺(Pomacea canaliculata)的有效生物因子。研究发现，4龄幼虫的捕食效率最高，其平均致死时间最短（7.37分钟），单位时间摄食量最大（1.23克）。尤为关键的是，幼虫中肠粗提液能在12小时内导致福寿螺高达96.7%的死亡率，揭示其捕食过程伴随着一种由中肠分泌的、高效的毒性/酶活性成分的注射，为开发新型、靶向的生物源杀螺剂奠定了理论基础。这为替代化学农药、实现水稻等生态系统的绿色可持续治理提供了新思路。
1. 引言
福寿螺(Pomacea canaliculata)是一种原产南美洲的淡水螺类，现已广泛入侵中国南方多个省份，成为稻田、沟渠和湿地生态系统中常见的外来物种。它被列入我国首批外来入侵物种名录。该螺食性广、繁殖力强，对水稻、茭白、莲藕等重要水生经济作物造成严重损害，导致产量损失、品质下降和巨大的年经济损失。统计显示，截至2020年，福寿螺在中国的危害面积已达170.11万公顷。
当前对福寿螺的防治主要分为物理和化学方法。化学防治严重依赖杀螺剂，如杀螺胺乙醇胺盐(NES)和四聚乙醛(MD)。然而，其长期大量使用引发了农药残留、水体污染以及对水产养殖和生态安全的潜在威胁。物理方法效率低下。因此，发展环境友好、可持续的生物防治技术已成为管理福寿螺的迫切需求。
萤火虫是一类重要的资源昆虫。许多陆生种类的幼虫以蜗牛和蛞蝓等软体动物为食，在农林业害虫的生物防治方面展现出巨大潜力。雷氏水萤(Aquatica leii)是中国特有的一种水生萤火虫，其整个幼虫阶段都在溪流、稻田等清洁水体中度过，捕食小型螺类和双壳类。因此，本研究认为其具备作为福寿螺潜在天敌的生物学基础。然而，国内外对雷氏水萤的生物学特性及生态功能研究尚处于起步阶段，缺乏其针对福寿螺的捕食能力、取食偏好或防控效果的系统报告。本研究旨在通过测定雷氏水萤幼虫对福寿螺的致死时间、单位时间消耗量等参数，初步评估其应用于福寿螺生物防治的潜力，为福寿螺的生态友好型管理及水生萤火虫作为生物资源的利用提供科学依据。
2. 材料与方法
2.1. 实验材料
2.1.1. 供试昆虫
实验所用雷氏水萤幼虫均于2024年购自中国江西和福建省的萤火虫养殖基地。所有幼虫均来自实验室饲养的同一人工种群。雷氏水萤为完全变态昆虫，其生命周期包括卵、幼虫（通常为6龄）、蛹和成虫阶段。幼虫阶段在自然条件下持续约6-8个月。龄期的判定依据头壳宽度测量和蜕皮记录。
2.1.2. 猎物
实验选用体重0.5-1克（壳高约10-15毫米）的福寿螺作为目标猎物，同时选用同域分布的本地螺类——中国圆田螺(Cipangopaludina chinensis)作为参照猎物。所有螺类采集自杭州萧山国际机场周边5公里半径内的多处灌溉沟渠和池塘。采集后，螺类在实验室进行为期7天的检疫，随后在实验前至少适应3天。
2.2. 实验方法
2.2.1. 幼虫预处理
实验前，将所有健康活跃的雷氏水萤幼虫（3-6龄）在恒温培养箱中经历为期7天的标准化饥饿处理，以使其饥饿水平均一化。
2.2.2. 取食偏好测定
随机选取经预处理的幼虫（3-6龄，各龄数量相等）作为供试昆虫，按龄期分为4组，每组15头。实验在铺有湿润滤纸的直径15厘米培养皿中进行。实验开始时，将一只饥饿幼虫置于中央区域，在其对侧的两个扇形区域同时放入一只活的福寿螺和一只体重相近的中国圆田螺。共进行36次独立试验。记录幼虫在2小时观察期内的行为，包括首次攻击目标和最终取食目标（持续取食超过5分钟）。
2.2.3. 不同龄期幼虫对福寿螺致死时间的测定
研究发现，雷氏水萤的1龄和2龄幼虫无法捕食完整的福寿螺，只能取食经处理的螺肉，因此这两个早期龄期被排除在实验设计之外。为准确评估各龄幼虫的实际捕食效果，将单个福寿螺分别饲养在透明容器中。在28°C恒温条件下，测定3、4、5、6龄幼虫对福寿螺的致死时间。福寿螺的死亡确认为其无活动、对钝针轻触足部无反应且缩入壳内超过5分钟。
0.05). Note: X-axis labels “3rd”, “4th”, “5th”, and “6th” refer to the corresponding larval instars.">
2.2.4. 不同龄期幼虫对福寿螺周消耗量的测定
本实验独立于致死时间测定进行。每个幼虫龄期的15头预处理幼虫被随机分为3个亚组作为3个生物学重复。为每头幼虫提供5克新鲜的福寿螺组织（从活螺解剖得到，去壳）。为校正组织自发性重量变化，平行设置三个不含幼虫的对照容器。每头幼虫7天内的消耗量计算公式为：（初始组织重量 - 剩余组织重量）-（对照容器平均重量损失）。
0.05). Black dots represent individual data points or outliers for each instar group, showing the distribution of raw measurements. Note: x-axis labels “3rd”, “4th”, “5th”, and “6th” refer to the corresponding larval instars.">
2.2.5. 雷氏水萤消化道液对福寿螺致死效果的测定
选取60头健康的4龄雷氏水萤幼虫，在-20°C下短暂冷冻1分钟以固定。在立体显微镜下于冰冷生理盐水中解剖，将整个消化道取出，并根据外部特征分为四个解剖区域：口器部、前肠、中肠和后肠。每个部分称重，在冰生理盐水中按1:1 (w/v)比例手动匀浆。匀浆液在4°C、6000 rpm条件下离心15分钟，收集上清液。上清液最终浓度约相当于每毫升0.5克原始组织。
在进行主实验前，用中肠提取物以5、10和20 μL每螺的剂量进行了剂量摸索预实验，最终选择10 μL的剂量进行正式生物测定。将10 μL每种上清液使用配备30号针头的50 μL Hamilton微量注射器注射到单个福寿螺的足部肌肉中。设置四个处理组（口器、前肠、中肠、后肠提取物）和三个对照组：生理盐水（溶剂对照）、无菌水（控制渗透压效应）和假注射组（仅针刺不注射液体）以排除物理损伤。每组包含30只螺，分为3个重复，每个重复10只。在注射后1、3、6和12小时记录死亡率。
2.2.6. 数据分析
使用SPSS Statistics 26.0进行数据分析。对于取食偏好测定，使用卡方拟合优度检验比较首次攻击和最终取食选择的观测频率与预期的1:1分布。对于致死时间和消耗量数据，首先检验正态性和方差齐性。由于所有数据均满足这些假设，因此采用单因素方差分析比较各龄期均值，随后进行Tukey HSD事后检验进行多重比较。对于提取物注射实验，使用Fisher精确检验比较处理组之间的死亡率。所有检验的显著性水平α设定为0.05。
3. 结果
3.1. 取食偏好
卡方拟合优度检验结果表明，虽然雷氏水萤幼虫表现出优先选择中国圆田螺作为首次攻击目标的趋势，但这种差异无统计学显著性。同样，最终取食任一种螺的幼虫比例也无显著差异。这些结果表明，雷氏水萤幼虫能够并愿意接受福寿螺作为食物来源。
3.2. 致死时间
数据显示，6龄幼虫杀死福寿螺所需的致死时间显著长于其他所有龄期，平均为25.89分钟，表明该阶段对福寿螺的捕食过程最慢。相比之下，4龄幼虫的平均致死时间最短，仅为7.37分钟，与3龄、5龄和6龄组差异显著，表明4龄幼虫可能对福寿螺具有最强的致死能力。3龄和5龄幼虫的致死时间相对接近，分别为11.26分钟和12.99分钟，两者间无统计学差异，但均显著长于4龄组，短于6龄组。这些结果表明，致死时间并不随幼虫龄期简单递减或递增。
3.3. 消耗量测定
如图所示，不同龄期幼虫的平均消耗量表现出显著的组间差异。其中，4龄幼虫的消耗量最高，平均为1.23克，而6龄幼虫的消耗量最低，平均仅为0.55克。总体而言，3龄和4龄幼虫的消耗水平相对较高，而随着幼虫发育超过这些阶段，消耗量呈下降趋势。
3.4. 雷氏水萤消化道液对福寿螺的致死效果
数据显示，中肠提取物表现出异常强烈的致死活性，在三个重复组中分别导致27、30和30只福寿螺死亡，总体死亡率高达96.7%。相比之下，其他处理组观察到的致死效应微乎其微。
4. 讨论
福寿螺强大的繁殖能力和缺乏有效天敌控制使其管理尤为困难。本研究发现，水生萤火虫雷氏水萤的幼虫对福寿螺具有明确的捕食能力和致死潜力。结果表明，尽管雷氏水萤幼虫在自由选择条件下偏好本地螺中国圆田螺，但也表现出对取食福寿螺的积极意愿。这一发现具有重要的生态意义：在福寿螺广泛入侵并取代本地螺类的生境中，雷氏水萤可以利用入侵者作为有效的替代猎物资源，从而使萤火虫种群得以持续存在并继续发挥害虫控制功能。
研究进一步揭示，雷氏水萤幼虫不仅在行为上接受福寿螺作为食物，还能够杀死它。不同幼虫龄期的捕食效率差异显著，其中4龄幼虫表现出最佳性能，其特点是平均致死时间最短、单位时间消耗量最高，以及对螺类的控制效率最突出。相比之下，后期龄期（5-6龄）的消耗量下降，致死时间增加，这可能与其向预蛹阶段的生理转变及相关的能量分配策略变化有关，这一发现与其他鞘翅目物种的观察结果一致。这种龄期特异性模式为实际应用提供了明确指导：在通过大规模饲养释放或野外种群扩增实施防治时，应优先利用活跃的3龄和4龄幼虫，以实现最佳的性价比和即时的害虫抑制效果。
本研究发现，雷氏水萤幼虫对福寿螺的致死效应并非仅仅源于物理消耗，而是显著地受到消化道液注射的介导，其中中肠分泌物起决定性作用。雷氏水萤不同部位提取物的致死效果差异显著。在观察期间，生理盐水对照组和前肠提取物处理组均未观察到福寿螺死亡，表明单纯的机械刺激或前肠分泌物缺乏显著的致死活性。虽然口器和后肠提取物导致少量个体死亡，但其死亡率分别仅为3.3%和16.7%，效果有限。与此形成鲜明对比的是，中肠提取物对福寿螺的死亡率高达96.7%，远超消化道其他部位的提取物。这表明中肠很可能含有能够高效破坏福寿螺组织和生理功能的特定酶或毒素。该数据进一步证实，雷氏水萤幼虫中肠内的消化液或相关酶系统是导致福寿螺死亡的关键生理因素。
5. 结论
本研究首次提供了系统性证据，表明水生萤火虫雷氏水萤的幼虫作为防治入侵性福寿螺的生物防治剂具有显著潜力。主要发现及其意义总结如下：
雷氏水萤幼虫乐于接受福寿螺作为猎物，其中4龄幼虫表现出最佳的捕食性能——其平均致死时间最短（7.37分钟），周消耗量最高（1.23克）。这确定了4龄幼虫是抑制螺类的关键功能阶段，并为生物防治项目中大规模饲养和释放策略提供了实用指导。
来自4龄幼虫的中肠粗提物在12小时内诱导了福寿螺96.7%的死亡率，远超消化道其他区域提取物的效果。这表明雷氏水萤的捕食可能不仅涉及物理消耗，还涉及特异性消化酶或毒素的作用，这一假说需要进一步的生化验证。该中肠分泌的活性成分通过“注射-外部消化”模式迅速使猎物丧失能力。这一发现不仅解释了观察到的高致死效率，也为开发新型生物源杀螺剂指明了方向。
作为一种本土水生天敌昆虫，雷氏水萤在福寿螺的绿色防控体系中具有明确的整合潜力。其捕食行为和生理致死机制的双重有效性，为替代或补充现有化学方法提供了新途径。未来研究应侧重于防治效果的田间验证、生态安全性评估以及中肠活性化合物的分离与鉴定，以推动这一资源昆虫从实验前景走向实际应用。
