黃野螟成蟲觸角電鏡觀察及其對7種殺蟲劑的EAG反應

趙鵬飛，常明山，吳耀軍，羅 輯，方小玉，楊振德，周紅英

（1.廣西壯族自治區林業科學研究院 廣西優良用材林資源培育重點實驗室，南寧 530002；2.廣西大學林學院，南寧 530004；3.崇左市森林病蟲害防治檢疫站，廣西崇左 532200；4.廣西國有高峰林場，南寧 530001）

黃野螟（Heortia vitessoides）屬于鱗翅目螟蛾科（Pyralidae），是土沉香（Aquilaria sinensis）生長過程中最重要的食葉性害蟲[1]。在國內主要分布于廣東、廣西、云南、福建、海南和臺灣等地，國外主要分布于印度、斐濟和尼泊爾等國家[2]。初孵幼蟲聚集危害葉片，被咬食后的葉片僅剩一層網狀葉脈和葉表皮，低齡幼蟲在葉片之間的轉移有跟隨的特點。四齡幼蟲開始逐漸分散在不同葉片，暴發時可以將整片葉吃光，導致整株樹枝被吐絲包裹。高齡幼蟲啃食后的樹干嫩梢和枝條極易干枯，林木光合作用受阻，難以生長，持續危害至整株死亡。該蟲在我國南方地區每年發生多代，成蟲產卵量大，危害十分嚴重，是土沉香種植過程中需要重點監測和防治的害蟲。

我國對螟蛾科昆蟲觸角感受器的研究主要集中在玉米、竹類等[3]的相關昆蟲。張蒙等[4]研究報道了黃野螟幼蟲觸角和口器上的感器分布和類型。由于黃野螟成蟲多在土沉香葉梢、葉背產卵，說明成蟲的感受器官能夠對產卵的位置進行有效定位[5]。成蟲觸角是感受寄主信息化合物的重要器官，因此成蟲觸角上感受器的分布、類型和數量的差異將直接影響該過程。殺蟲劑利用化學物質影響昆蟲的感受器官和搜索行為，李會仙[6]報道高效氯氰菊酯對鱗翅目棉鈴蟲有明顯驅避和拒食作用。殺蟲劑還會干擾昆蟲定位行為，影響昆蟲交配和產卵等行為[7]。本試驗通過觀察成蟲觸角的超微形態、結構和分布，描述兩性的觸角種類、形狀和差異，選取7種殺蟲劑測定黃野螟成蟲觸角電生理反應，為開展黃野螟成蟲觸角化學感器的感受功能研究以及探索殺蟲劑對黃野螟成蟲行為干擾提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗所用黃野螟幼蟲均采自廣西憑祥市東盟林業產業園種植區的土沉香林。將采集的幼蟲放入網袋內，采集500頭以上，帶回室內于人工氣候箱內飼養，喂以新鮮土沉香葉片，待養至成蟲后，喂食15%的蜂蜜水補充營養。飼養溫度為（26±1）℃，相對濕度為85%，光周期為16∶8（L∶D）。每次試驗分別取新羽化的雌雄成蟲進行掃描電鏡觀察和觸角電位檢測。

1.2 試驗藥劑

根據不同殺蟲劑對成蟲、蛹和高齡幼蟲的試驗結果及毒殺機理選擇蘇云金桿菌（Bacillus thuringiensis）500倍液（美國杜邦公司）、乙基多殺菌素1 000倍液（美國陶氏益農公司）、34%乙多·甲氧酰肼1 500倍液（美國陶氏益農公司）、20%氯蟲苯甲酰胺3 000倍液（美國杜邦公司）、球孢白僵菌2 000倍液（北美聯邦農大集團）、滅幼脲200倍液（美國陶氏益農公司）、綠僵菌2 000倍液（北美聯邦農大集團）和3%苯氧威200倍液（北京鑫敦豐公司）。選擇去離子水作為對照處理（CK）。

1.3 試驗方法

1.3.1 觸角電鏡掃描法

觸角感器檢測方法參照孟倩倩等[8]，略作改進。采用S-3400N掃描電子顯微鏡（日本日立公司），加速電壓為5.0 kV。取新羽化的黃野螟雌、雄成蟲各5頭，放入-20℃冰箱中冷凍10～15 min，待成蟲昏迷后，將帶有完整觸角的成蟲頭部切下，依次用梯度乙醇脫水20 min，將雌、雄黃野螟成蟲觸角依次切下，在室溫下風干，涂一層雙面膠于干燥的電鏡樣品臺，將觸角均勻地粘貼在樣品臺上，噴金膜（20 nm）后放入電鏡。觀察觸角的感器類型、長度和分布等，并拍照。

1.3.2 觸角電位測定法

觸角電位（Electroantennography，EAG）是昆蟲化學生態學中重要的電生理技術，采用觸角電位儀（德國SYNTECH公司）進行記錄和測定。取新羽化的雌、雄黃野螟成蟲各5頭，用鋒利的刀片將黃野螟觸角從基部切下，鞭節末端切除2 mm，用導電膠將其橫搭在電極兩端，隨機抽取不同殺蟲劑進行測試。在測定過程中，觸角的活性會因試驗時間的增加而降低，在試驗中標定觸角的活性，在每一殺蟲劑（包括各種濃度）EAG活性測定的前后均做空白標樣的EAG測定[9]。觸角電位分析所用數據均為校正后的EAG反應相對平均值，即將樣品EAG測量值減去標樣處理值后得到的平均值。刺激氣流流速、持續氣流均設定為400 mL/min，刺激時間0.5 s，2次刺激間隔60 s。將剪成2 cm×0.5 cm的定性濾紙紙條折成V字形作為每種溶液的載體，測試劑量為10 μL，將觸角和藥劑分開放置。各種測定每根觸角重復3次。以去離子水作為對照（CK）。

2 結果與分析

2.1 觸角的結構特征

黃野螟成蟲觸角的外觀形態上略有差異，雄蟲觸角的鞭節亞節略多于雌蟲。觸角均為線狀，由1節柄節、1節梗節和70～75個亞節組成（圖1），觸角長9 300～9 800 μm，柄節粗大，梗節較短，延長呈毛狀；柄節長約300 μm，最寬處約400 μm；梗節長約100 μm，最寬處約260 μm；柄節、梗節兩側密被不規則的鱗片，鱗片細長，呈扇形；鞭節長8 800～9 100 μm，是表面感器類型最多的節。觸角背面有層次分明的鱗片，層層相疊，少有感器分布。

圖1 黃野螟觸角和鞭節微觀形態Fig.1 Microscopic morphology of antennae and flagellum of Heortia vitessoides

2.2 感受器的類型和特征

黃野螟成蟲觸角表面具有6種觸角感器：毛形感器，鱗形感器，腔錐形感器，刺形感器，耳形感器，栓錐形感器（圖2）。

2.2.1 毛形感器（Sensilla trichodea，Str）

毛形感器是黃野螟成蟲觸角上數量最多、分布最廣的感受器。觸角上的毛形感器有2種：毛形感器Ⅰ型長49～58 μm，直徑1.5～3 μm，基部較粗，由基部向頂端逐漸變細，頂端彎曲；基部斜生，與表面形成鈍角，著生于表皮皺褶形成的蜂窩狀臼狀窩內，規則排列；全感器呈弧形生長，感器壁上有螺紋。毛形感器Ⅱ型長23～29 μm，直徑1.5～3 μm，頂部不彎曲，不同于毛形感器Ⅰ型。兩性間差異較大，黃野螟雄蟲觸角鞭節的毛形感器在數量上多于雌蟲，且雄蟲的毛形感器較長。

2.2.2 鱗形感器（Sensilla squamiformia，Ssq）

鱗型感器長60～70 μm，臼狀窩直徑2～3 μm。分布于鞭節鱗片周圍，比鱗片窄，形狀如觸角表面覆蓋的鱗片，中間寬，兩端細。基部著生在臼狀窩內，數目較少，僅分布在鞭節的2個亞節的連接處，雌雄感器無明顯差別。

2.2.3 腔錐形感器（Sensilla coeloconica，Sco）

腔錐形感器分布于黃野螟成蟲觸角鞭節的腹面，分為2種類型:ScoⅠ 長9.5～10 μm，直徑5.6～6 μm，由外部圓形腔和內部圓形腔中心直立的柱狀栓2部分組成，圓腔四周沒有緣毛。ScoⅡ長 5.5～6 μm，直徑 4.5～5 μm。形狀像一朵花蕾，是觸角表皮向下凹陷而形成的一個圓形腔，圓腔中央著生一明顯中心錐，中心錐呈圓錐形，整體內卷，周圍分布著16～18個緣栓，這些緣栓逐漸向中間聚攏生長，雌雄感器無明顯差別。

2.2.4 刺形感器（Sensillum chaetica，Sch）

圖2 黃野螟成蟲觸角上的各種感器Fig.2 Sensilla types in antennae of Heortia vitessoides adults

雌蟲的刺形感器長42～55 μm，直徑2.0～2.5 μm；雄蟲為55～65 μm，直徑4 μm。I型感器著生在觸角表皮特化形成的臼狀窩內，筆直斜生，與毛形感器區分明顯。臼狀窩生長在觸角表面的蜂窩狀網紋窩里，多分布于鞭節中央和末端位置；刺型感器Ⅱ型長50～55 μm，直徑4 μm，跟Ⅰ相似，在基部以上發生分叉，Ⅱ型未在雌蟲觸角發現。

2.2.5 耳形感器（Sensilla auricillica，Sau）

耳形感器較毛形感器粗短，分布于黃野螟成蟲觸角上，主要有I型和II型2種，著生于鞭節交接處。I型耳形感器長約22～25 μm，直徑1.5～2.5 μm，貼靠觸角腹部生長，形似心葉狀，頂端鈍圓，基部以上部分中部凹于兩側；II型耳形感器長約8～9 μm，直徑1.5～2 μm，舌形，著生于表皮內凹形成的圓形腔內，整體垂直于表皮生長，雌雄感器無明顯差別。

2.2.6 栓錐形感器（Sensilla styloconica，Ss）

除端節外，每節前緣均著生有栓錐形感器。長度28～30 μm，直徑8.5～9 μm，是最大的感器之一。整個感器呈拇指狀，感器上具有網紋，僅端部錐狀處無覆蓋。鞭節末端著生數量為3個，呈品狀分布。

表1 黃野螟雄成蟲觸角EAG相對平均值Tab.1 Relative mean value of tentacles EAG of male Heortia vitessoides adults

2.3 黃野螟成蟲觸角對殺蟲劑的反應試驗

黃野螟雄蟲對乙多·甲氧蟲酰肼的反應相對平均值最大（2.197 eV，P＜0.01），呈極顯著性差異；對乙基多殺菌素的反應相對平均值較大（1.210 eV，P＜0.05），呈顯著性差異；對球孢白僵菌、氯蟲苯甲酰胺和綠僵菌的反應相對平均值較小（表1）。

黃野螟雌蟲對蘇云金桿菌的反應相對平均值最大（1.601 eV，P＜0.01），呈極顯著性差異；其次為乙多·甲氧蟲酰肼（0.895 eV，P＜0.05），呈顯著性差異；對綠僵菌和氯蟲苯甲酰胺的反應相對平均值較小（表2）。

表2 黃野螟雌成蟲觸角EAG相對平均值Tab.2 Relative mean value of tentacles EAG of female Heortia vitessoides adults

3 討論與結論

本研究對黃野螟雌雄成蟲觸角進行掃描電鏡觀察，發現黃野螟觸角分布6種感器：毛形感器、鱗形感器、刺形感器、腔錐形感器、耳形感器和栓錐形感器。其中毛形感器、刺形感器、腔錐形感器和耳形感器均有2種類型。大部分感受器著生在鞭節腹面，這一特征與已報道鱗翅目昆蟲一致[12-15]。其中鱗形感器、腔錐形感器和耳形感器屬于在黃野螟觸角微觀結構中首次發現，楊毅等[10]報道的黃野螟的柱形感器和鐘型感器未在此研究中發現。

黃野螟雌雄成蟲觸角的形狀基本相同，但兩者在感器的種類、形態和數量上存在一定的差異。有關黃野螟的觸角感器的性二型性，本研究發現黃野螟雄蟲觸角鞭節的毛形感器在數量上多于雌蟲，雄蟲的毛形感器長于雌蟲。這和劉志雄等[11]的報道雄蛾毛形感器數量大于雌蛾，雄性昆蟲對于性信息素更加敏感一致；在黃野螟觸角中發現Ⅱ型刺型感器只在雄蟲觸角上分布，雌蟲觸角上未見此感器類型；此外還發現雄蟲的栓錐形感器數量明顯多于雌蟲。雖然昆蟲的觸角種類和功能不完全相同，但是同一類觸角感器基本形態和觸角感器種類有一定的相似性。黃野螟觸角鞭節表層呈網狀紋結構，這與已報道過的豆野螟和草地螟等螟蛾觸角表面結構相似[12-13]。毛形感器呈毛發狀，分布較廣，可能是其感受信息化合物的主要感器[14]。黃野螟的鞭節頂端均無毛形感器，著生刺型感器，刺形感器鋼直如刺，可能具有感受機械刺激的功能[15]，昆蟲的刺形感器對于求偶微環境以及尋找適宜的覓食和居住場所等具有選擇行為功能[16-17]。栓錐形感器的主要作用可能是感受寄主植物揮發物和外界氣味因子，能夠感受信息素等[18]。耳型感器在其行為傾向和生理學特性方面發揮重要作用，對聲波有反應，可能為物理感受器[19]；腔錐形感器也具有感受植物揮發物的功能[20]。

黃野螟由于繁殖迅速，危害嚴重，存在世代重疊的現象，殺蟲劑會對其整個生活史產生影響。黃野螟成蟲接觸到殺蟲劑后有微妙行為變化，可能是其應對殺蟲劑的預警信號。在觸角電位檢測中，雌成蟲對蘇云金桿菌的反應相對平均值最大；對乙多·甲氧蟲酰肼的反應相對平均值次之。在化學防治的過程中，殺蟲劑會對周邊環境造成影響，干擾觸角感受外部化學信息進行準確的定位，賴敏[21]報道了氯氰菊酯和溴氰菊酯對瓜實蠅雌蟲具有較好驅避作用和產卵抑制作用，溴氰菊酯對瓜實蠅雌蟲的驅避作用最強，驅避率為83.33%；黃野螟雄成蟲對乙多·甲氧蟲酰肼的電生理反應相對平均值最大，有極顯著性差異；對乙基多殺菌素的電生理反應相對平均值較大，有顯著性差異。黃野螟成蟲在求偶和選擇正確的寄主植物器官產卵過程中，也會通過觸角接收來自外界的化學信號。宋亮[22]報道小菜蛾成蟲在施藥葉片上的產卵率顯著下降，這可能與殺蟲劑對小菜蛾成蟲的刺激作用有關。通過研究殺蟲劑對黃野螟成蟲觸角的刺激反應，可為深入研究殺蟲劑對黃野螟成蟲行為干擾提供理論依據。

本研究僅對黃野螟觸角的微觀結構及其對7種殺蟲劑觸角電生理反應進行研究分析。植物揮發物和昆蟲信息素等也能對昆蟲的取食、產卵和趨避等產生影響，有關上述化合物之間的互作反應有待進一步研究。