胃蠅屬三齡幼蟲形態(tài)特征及行為的種間和種內(nèi)關(guān)系分析

劉善輝，胡德夫，李 凱，范曉澤

(1.北京語言大學(xué)教務(wù)處，北京海淀100083 ； 2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊8300523 ；3.北京林業(yè)大學(xué)自然保護(hù)區(qū)學(xué)院，北京海淀100083 ； 4.中國動物園協(xié)會，北京西城100037)

1 材料與方法

1.1 材料來源 馬胃蠅L3來源有三：其一，患胃蠅蛆病的野馬驅(qū)蟲所得，所用藥品為“易殺得”，由北京萬豐藥業(yè)有限公司生產(chǎn)，有效成分伊維菌素;其二，剖檢當(dāng)?shù)丶荫R消化道所得；其三，馬科動物自然排出糞便中所得。

1.2 測量方法 所得幼蟲均參考文獻(xiàn)記載[2]使用光學(xué)顯微鏡(萊卡MZ75)觀察。采用游標(biāo)卡尺(精度0.01 mm)和電子天平(精度0.001 g)測量和稱重L3體長、體寬和體重。使用帶有刻度的大號透明玻璃容器進(jìn)行L3的入土行為觀察，以幼蟲體表完全沒入土表層為基準(zhǔn)記錄入土?xí)r間，以入土24 h時間為間隔(認(rèn)為幼蟲不繼續(xù)入土)，測量胃蠅L3的入土深度。

1.3 統(tǒng)計分析 數(shù)據(jù)處理采用SPSS22.0軟件對L3的表型性狀進(jìn)行方差分析(ANOVA)、變異系數(shù)(CV) 差異性檢驗(yàn)、多重比較分析(Tukey-HSDa)、相關(guān)分析(Person-Correlation)。并依據(jù)表型數(shù)據(jù)和形態(tài)特征矩陣及行為特點(diǎn)對L3按非加權(quán)配對算術(shù)平均法(Un-weighted pair-group method using arithmetic averages，UPGMA)進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬胃蠅L3基本形態(tài)特征 以馬胃蠅體色、棘刺形狀、棘刺有無、口鉤形狀等特征建立胃蠅屬三齡幼蟲表觀矩陣，具體如表1所示。

2.2 馬胃蠅L3形態(tài)數(shù)量性狀的種間和種內(nèi)變異 經(jīng)方差分析可知，L3種間體長(F = 33.084，P<0.05)、體寬(F = 130.921，P< 0.05)、體長/體寬(F = 72.388，P<0.05)、體重(F=88.073，P<0.05)差異均達(dá)到顯著水平。多重比較結(jié)果(表2)顯示，馬胃蠅L3體長除在黑腹胃蠅和紅尾胃蠅、紅尾胃蠅和黑角胃蠅，鼻胃蠅和裸節(jié)胃蠅間差異不顯著外，在其余種間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)； L3體寬除在腸胃蠅和黑角胃蠅、黑腹胃蠅及紅尾胃蠅和裸節(jié)胃蠅間差異不顯著外，在其余種間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)；L3體重除在腸胃蠅和黑角胃蠅及鼻胃蠅、黑腹胃蠅及紅尾胃蠅和裸節(jié)胃蠅間差異不顯著外，在其余種間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)；L3體長/體寬除在紅尾胃蠅和黑腹胃蠅及腸胃蠅和裸節(jié)胃蠅、裸節(jié)胃蠅及鼻胃蠅和黑角胃蠅間差異不顯著外，在其余種間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。L3種間表征總體變異系數(shù)為體重(22.75%)> 體長/體寬(19.16%)>體寬(13.95%)>體長(13.03%)。各個表征的變異系數(shù)存在差異，其中腸胃蠅種內(nèi)L3體長、體寬、體重及體長/體寬的變異系數(shù)均小于總體變異系數(shù)；黑腹胃蠅和鼻胃蠅的體長、體寬、體重及體長/體寬的變異系數(shù)均大于總體變異系數(shù)；裸節(jié)胃蠅體長、體寬及體長/體寬的變異系數(shù)均小于總體變異系數(shù)；紅尾胃蠅的體寬、體重、體長/體寬的變異系數(shù)均小于總體變異系數(shù)。

表1 馬胃蠅表觀性征的0～1矩陣

注：單個棘刺末梢形狀(0=尖銳；1=鈍)；第4至9體節(jié)棘刺排數(shù)(0=雙排；1=單排)；背部第10體節(jié)棘刺排布(0=無；1=兩側(cè)少許；2=單列中間斷開；3=雙列中間斷開)；背部第11體節(jié)棘刺排布(0=無；1=兩側(cè)少許)；腹部第3體節(jié)棘刺排布(0=單列中間不斷開；1=單列中間斷開；2=雙列中間不斷開；3=雙列中間斷開；4=無)；腹部第11體節(jié)棘刺排布(0=無；1=單列；2=雙列)；頭部中央棘刺群排布(0=缺失；1=存在)；口鉤形狀(0=輕微凹陷；1=強(qiáng)烈凹陷；2=平直； 3=輕微突出；4=強(qiáng)烈突出；5=向內(nèi)彎曲)；后氣門形狀(0=耳形；1=腎形)；蟲體顏色(0=紅色；1=綠色；2=黃色)。黑腹胃蠅(Gp,Gasterophiluspecorum)、腸胃蠅(Gi,G.intestinalis)、裸節(jié)胃蠅(Gin,G.inermis)、黑角胃蠅(Gni,G.nigricornis)、紅尾胃蠅(Gh,G.haemorrhoidalis)、鼻胃蠅(Gn,G.nasalis)

2.3 馬胃蠅L3行為性狀的種間和種內(nèi)變異 方差分析結(jié)果(表3)顯示，馬胃蠅L3種間爬行蠕動頻率(F = 82.620，P<0.05)、爬行速度(F = 63.296，P<0.05)、入土深度(F = 7.111，P<0.05)、入土?xí)r間(F = 30.814，P<0.05)差異均達(dá)顯著水平。多重比較結(jié)果顯示，L3蠕動頻率除在黑角胃蠅和鼻胃蠅、黑腹胃蠅和腸胃蠅，腸胃蠅和紅尾胃蠅及裸節(jié)胃蠅間差異不顯著外，在其余種間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)；爬行速度除在黑腹胃蠅和黑角胃蠅、紅尾胃蠅和腸胃蠅及裸節(jié)胃蠅間差異不顯著外，在其余種間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)；入土深度除在黑腹胃蠅和紅尾胃蠅及裸節(jié)胃蠅、紅尾胃蠅和鼻胃蠅及裸節(jié)胃蠅、鼻胃蠅和腸胃蠅及裸節(jié)胃蠅、黑角胃蠅和腸胃蠅及裸節(jié)胃蠅間差異不顯著外，在其余種間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)；入土?xí)r間除在裸節(jié)胃蠅和紅尾胃蠅及腸胃蠅間差異不顯著外，在其余種間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。

表3顯示，L3蠕動頻率、爬行速度、入土深度和入土?xí)r間平均變異系數(shù)依次為：入土深度(25.25%)> 爬行速度(25.09%)> 蠕動頻率(24.60%)入土?xí)r間(20.75%)；蠕動頻率變異系數(shù)則以鼻胃蠅和裸節(jié)胃蠅為最大和最小，分別為28.70%和14.14%，其對應(yīng)變幅分別為8.0～22.0 s/次和3.0～4.0 s/次；爬行速度變異系數(shù)以腸胃蠅和黑角胃蠅為最大和最小，分別為36.00%和12.58%，其對應(yīng)變幅分別為0.8～2.1 cm/min和3.4～5.6 cm/min；入土深度變異系數(shù)以鼻胃蠅和黑角胃蠅為最大和最小，分別為31.89%和20.08%，其對應(yīng)變幅分別為1.2～4.2 cm和1.1～2.4 cm；入土?xí)r間變異系數(shù)以黑腹胃蠅和裸節(jié)胃蠅為最大和最小，分別為30.08%和14.75%，其對應(yīng)變幅分別為1.2～5.0 min和5.2～7.5 min。

2.4 馬胃蠅L3數(shù)量性狀和行為性狀間的相關(guān)性分析 對馬胃蠅數(shù)量性狀和行為性狀進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果顯示：馬胃蠅種間L3體長與爬行速度和入土深度分別呈顯著負(fù)相關(guān)(R=- 0.126，P< 0.05)和極顯著負(fù)相關(guān)(R=- 0.171，P< 0.01)；L3體寬與蠕動頻率呈顯著正相關(guān)(R=0.133，P<0.05)；L3體重與爬行速度及入土深度分別呈極顯著負(fù)相關(guān)(R=- 0.179，P<0.01)和顯著負(fù)相關(guān)(R=- 0.138，P<0.05)；L3體長/體寬與入土?xí)r間呈顯著正相關(guān)(R=0.141，P<0.05)，與蠕動頻率和爬行速度分別呈極顯著負(fù)相關(guān)(R=- 0.197，P<0.01)和顯著負(fù)相關(guān)(R=- 0.138，P<0.05)。

2.5 馬胃蠅L3的聚類分析 根據(jù)其12個形態(tài)形狀和4個數(shù)量形狀及4個行為學(xué)形狀對6個馬胃蠅種L3進(jìn)行聚類分析，如圖1所示：以歐氏距離10為閥值，胃蠅L3劃分為3簇，其中紅尾胃蠅、腸胃蠅、裸節(jié)胃蠅為一簇，鼻胃蠅和黑角胃蠅為一簇，黑腹胃蠅為一簇。

3 討論與結(jié)論

變異是生物界所具有的最基本特征之一。在諸多變異之中，表型性狀變異既具有變異性又具有穩(wěn)定性，對表型性狀變異的描述和分析是探討其他變異類型的基礎(chǔ)。馬胃蠅L3作為胃蠅生活史繁衍過程中一個重要的過渡蟲態(tài)，其形態(tài)的差異反映了對環(huán)境的適應(yīng)，目前對其L3表征變異模式的研究較少。馬胃蠅L3表征是環(huán)境和遺傳因子相互作用的結(jié)果，既表現(xiàn)出對環(huán)境的適應(yīng)與響應(yīng)特征，又表現(xiàn)出其固有的形態(tài)特征。如馬胃蠅L3在顏色、棘刺大小、口鉤形狀、棘刺先端尖或鈍等表征受種間強(qiáng)的遺傳控制，表現(xiàn)出固有的形態(tài)特征，是長期適應(yīng)自然的結(jié)果。本研究發(fā)現(xiàn)胃蠅種間L3在體長、體寬、體重、體長/體寬和蠕動頻率、爬行速度、入土深度及入土?xí)r間上均達(dá)到顯著差異性水平，且體長(13.03%)和入土?xí)r間(20.75%)的變異系數(shù)最小，也是眾多表征中相對最為穩(wěn)定。

圖1馬胃蠅L3聚類分析

Valentine (1976)[12]指出，專食性物種可能存在較低的遺傳變異，而雜食性的物種遺傳多樣性相對較高。然而，馬胃蠅作為一種較為專一性的寄生蟲，主要的幼蟲期基本都在宿主體內(nèi)度過，依靠宿主體內(nèi)營養(yǎng)維持生命體征，面對宿主體內(nèi)和體外復(fù)雜多變的生境中長期的適應(yīng)，自身遺傳力與外界因子的相互作用，卻逐漸在種群內(nèi)產(chǎn)生了較高水平的表型性狀多樣性。本研究發(fā)現(xiàn)馬胃蠅L3的4個表型性狀和4個行為性狀間差異性顯著，變異最大的馬胃蠅種群是黑腹胃蠅 ( CV= 29.12%)，說明黑腹胃蠅的種群遺傳多樣性較高。推測其表型性狀遺傳多樣性高的原因應(yīng)與其所處氣候類型及其他生態(tài)因子有關(guān)。KNR是眾多馬科動物同域生活的區(qū)域，互相之間發(fā)生交叉感染幾率較大，非常適宜馬胃蠅的生長和發(fā)育。有研究表明，黑腹胃蠅成蟲的平均壽命、產(chǎn)卵量和繁殖力都高于其他種馬胃蠅[1]。

表型性狀的變異受其自身的遺傳組成和所處生態(tài)環(huán)境共同影響，氣候因素會對昆蟲的分布產(chǎn)生直接和間接的影響。對于寄生蟲而言，多種環(huán)境因子[4]及宿主活動范圍[13]可能會成為影響其分布的主要原因，尤其是溫度和濕度[14]。本研究發(fā)現(xiàn)馬胃蠅L3體長、體寬、體重及體長/體寬表征在同一環(huán)境條件下差異顯著，且眾多表征間存在顯著正相關(guān)，推測不同L3形態(tài)特征除環(huán)境影響外主要受遺傳控制，上述形態(tài)特征之間存在相互促進(jìn)、共同變異的關(guān)系。變異系數(shù)的大小表明了表征的離散程度，變異系數(shù)越大，表示其值的離散程度越大，具有豐富的遺傳變異，變異系數(shù)越小，表明表征較穩(wěn)定。形態(tài)特征是與行為特性之間存在密切聯(lián)系，其特定結(jié)構(gòu)和特殊行為都是為了能夠更好的適應(yīng)周圍環(huán)境。馬胃蠅L3體長和體寬與攀附宿主體壁所占表面積及空間有關(guān)，體長與體寬的特定比值能夠更加有利于其在有限的宿主體內(nèi)獲取生存空間；入土的深度及入土?xí)r間與L3化蛹期長短及被天敵發(fā)現(xiàn)幾率有關(guān)，如果入土?xí)r間過長則暴露在外被天敵發(fā)現(xiàn)幾率會不斷增加，并且不能夠?yàn)榛继峁┮粋€相對穩(wěn)定的生境；蠕動頻率及爬行速度都與其能否迅速入土，避開天敵捕食有關(guān)。