花絨寄甲1 齡幼蟲觸角及口器感器的超微結(jié)構(gòu)

韓 瀟，段彥麗，李秀芬，王志勇，張翌楠＊，喬魯芹＊

(1. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，山東 泰安 271018；2. 北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，北京 102488；3. 泰山風(fēng)景名勝區(qū)管理委員會(huì)，山東 泰安 271018)

花絨寄甲(Dastarcus helophoroides)為鞘翅目Coleoptera 寄甲科(Bothrideridae)[1-2]昆蟲，因其對(duì)高溫、低溫、饑餓的耐受性強(qiáng)[3-6]，目前已被廣泛應(yīng)用于天牛類、吉丁類蛀干害蟲的生物防治工作中[7-11]。花絨寄甲具有多種生物型，不同生物型的花絨寄甲對(duì)其特定的寄主有著強(qiáng)烈的專一性[12-13]，因此，在利用花絨寄甲防治天牛時(shí)，要根據(jù)天牛的種類，選擇對(duì)應(yīng)生物型的花絨寄甲，從而達(dá)到最佳的控害效果。光肩星天牛為重大林業(yè)害蟲，嚴(yán)重危害槭屬(Acer)、柳屬(Salix)、楊屬(Populus)等樹木，在該天牛的防治工作中，光肩星天牛生物型花絨寄甲（Biotype ofA.glabripennisonD. helophoroides）已被廣泛應(yīng)用[14-16]。

研究表明，在自然界中，花絨寄甲雌成蟲將卵產(chǎn)于天牛排糞孔周圍的樹皮裂縫下[8]，1 齡幼蟲孵化后，依靠3 對(duì)發(fā)達(dá)的胸足，通過寄主、受害樹木、環(huán)境所釋放的信息化學(xué)物質(zhì)搜尋寄主，從搜尋寄主到完成寄生[17]，花絨寄甲1 齡幼蟲的觸角、口器及其上面的感器發(fā)揮了重要的作用。

昆蟲在長期的進(jìn)化過程中，形成了獨(dú)特的適應(yīng)環(huán)境的能力，對(duì)取食、覓偶、交配、繁殖、棲息、遷移、尋找寄主等行為比其他動(dòng)物更依賴于環(huán)境中的化學(xué)、物理因子的調(diào)節(jié)。昆蟲的觸角有嗅覺、觸覺、聽覺等功能[18]，口器是重要的取食器官，其上分布的感器是昆蟲感受外界化學(xué)信號(hào)、物理刺激的重要結(jié)構(gòu)，與神經(jīng)系統(tǒng)一同調(diào)控昆蟲的行為[19]。感器根據(jù)功能的不同可分為物理感器、化學(xué)感器、溫濕度感器、紫外線感器、聲波感器等，根據(jù)形態(tài)的特點(diǎn)可分為毛形感器(sensillatrichodea)、刺形感器(sensillachaetica)、錐形感器(sensillabasiconca)、Bohm氏鬃毛(bohm’s bristles)、指形感器(digitiformsensilla)、腔錐形感器(sensillacoeloconica)、栓錐形感器(sensillastyloconica)等[20]。目前，關(guān)于鞘翅目寄甲科花絨寄甲感器的研究，多以成蟲為對(duì)象[21-22]，而關(guān)于花絨寄甲1 齡幼蟲觸角及口器的感器研究未見詳細(xì)報(bào)道。

1 材料與方法

1.1 試蟲來源

花絨寄甲1 齡幼蟲來源：中國林業(yè)科學(xué)研究院天敵繁育中心北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院基地提供，為室內(nèi)繼代飼養(yǎng)的光肩星天牛生物型。

1.2 試驗(yàn)儀器

日立SU8010 場發(fā)射掃描電子顯微鏡、日立E-1045 離子濺射儀、K80 臨界點(diǎn)干燥儀、LIOO SZ745 系列體式顯微鏡。

1.3 試劑

FAA 固定液（標(biāo)準(zhǔn)固定液）：分別用玻璃量筒量取50%乙醇90 mL，冰醋酸5 mL，甲醛5 mL，混合后置于4℃冰箱內(nèi)保存；0.1 mol·L-1PBS 緩沖液（pH=7.2）：置于4℃冰箱內(nèi)保存；梯度乙醇：將無水乙醇（分析純）用雙蒸水稀釋成95%、90%、80%、70%、50%的乙醇溶液各100 mL，其中濃度90%及以上的乙醇置于常溫下保存，其余濃度的乙醇置于4℃冰箱內(nèi)保存；醋酸異戊酯：常溫下保存。

1.4 試蟲處理與觀察

在體視鏡下挑選15 頭初孵幼蟲（孵化后時(shí)間小于12 h），迅速投于FAA 固定液中，在4℃環(huán)境下固定24 h，用0.1 mol·L-1的PBS 緩沖液漂洗數(shù)次，再用梯度乙醇（70%，80%，90%，95%，100%）進(jìn)行逐級(jí)脫水，每次處理30 min，隨后用醋酸異戊酯置換乙醇，最后，將臨界點(diǎn)干燥過的樣品粘貼到載物臺(tái)上，進(jìn)行離子鍍膜，在場發(fā)射掃描電子顯微鏡下進(jìn)行觀察并拍照。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

用 Image J 軟件測量，并用SPSS 22.0 及Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 幼蟲整體形態(tài)

花絨寄甲1 齡幼蟲整體呈圓筒狀，由頭胸腹3 部分組成（圖1-A），頭部表面光滑，觸角及口器分化明顯，胸腹部外表呈角質(zhì)化，其中胸部包括3 個(gè)體節(jié)，每一體節(jié)著生1 對(duì)胸足，腹部包括10 個(gè)體節(jié)，每一體節(jié)兩側(cè)各有1 根長毛，各部分長度見表1。

圖1 花絨寄甲1 齡幼蟲超微結(jié)構(gòu)Fig. 1 Ultrastructure of the first instar larvae of D. helophoroides

2.2 幼蟲觸角及口器感器分布

花絨寄甲1 齡幼蟲頭部著生觸角、上顎、下顎、下唇各1 對(duì)（圖1-B）。其中，觸角絲狀，由柄節(jié)、梗節(jié)、鞭節(jié)3 部分組成（圖1-C），柄節(jié)位于最基部，其上分布有Bohm’s 鬃毛1 個(gè)（圖1-D）；梗節(jié)主干呈圓柱狀，并有一個(gè)膨大的突起(圖1-D)，其上分布有凹窩感器1 個(gè)（圖1- E）、錐形感器I 1 個(gè)（圖1- F），錐形感器II 3 個(gè)（圖1- G），鞭節(jié)絲狀，不分節(jié)，表面光滑，從基部到末梢逐漸變細(xì)，其上無感器分布；口器為前口式，嚼吸式，各附肢分化明顯（圖1-B），有1 對(duì)鋒利的上顎，用于咬住、撕裂食物，末端有小孔（圖1-J），其上分布毛形感器1 個(gè)（圖1-H）、Bohm’s 鬃毛1 個(gè)；下顎分布著指形感器6 個(gè)，下唇分布有指形感器9 個(gè)（圖1-I）。觸角與口器的感器分布、數(shù)量、長度及基部直徑見表2。

表1 花絨寄甲1 齡幼蟲各部分身長Table 1 The length of each part of the first instar larva of D. helophoroides

表2 花絨寄甲1 齡幼蟲觸角及口器感器分布Table 2 The information of sensilla on the antennae and mouthparts of the first instar larvae of D. helophoroides

2.3 幼蟲觸角及口器感器的形態(tài)特征

Bohm’s 鬃毛直立于觸角柄節(jié)及上顎，呈灰白色，比較短小，頂端較尖，臼狀窩寬且淺；凹窩感器整體呈現(xiàn)橢圓形，凹陷于槽內(nèi)，內(nèi)有6 個(gè)不規(guī)則的突起；毛形感器略向昆蟲體表傾斜，表面光滑，頂端較尖，關(guān)節(jié)窩淺；指形感器表面光滑，末端具有指狀突起，臼狀窩寬且淺；錐形感器表面光滑，臼狀窩深，其包括2 個(gè)亞型，錐形感器I 末端具有分支，錐形感器II 末端不規(guī)則。各感器的超微形態(tài)特征見表3。

表3 花絨寄甲1 齡幼蟲觸角及口器感器超微形態(tài)Table 3 Sensilla ultrastructure on antennae and mouthparts of the first instar larvae of D. helophoroides

3 討論

昆蟲的感器類型與其寄生機(jī)制之間有重要的聯(lián)系，不同類型的感器有不同功能[23]。毛形感器和Bohm’s 鬃毛是機(jī)械感器，其中Bohm’s 鬃毛是一種能夠感受重力的特殊機(jī)械感器，Schneider 認(rèn)為，當(dāng)觸角遇到機(jī)械刺激時(shí)，該感器可以緩沖重力作用力，控制觸角下降的速度[24]。指形感器和錐形感器既是機(jī)械感器又是化學(xué)感器，其中，錐形感器根據(jù)長短、粗細(xì)及彎曲程度可分為2 個(gè)亞型，此外，錐形感器具有嗅覺功能，能夠感受植物氣味，而美洲蜚蠊可用此感受信息素[25-28]；凹窩感器的類別及功能未見報(bào)道。在整個(gè)寄生過程中，花絨寄甲1 齡幼蟲依靠化學(xué)感器中的錐形感器感受受害木及天牛的揮發(fā)性氣味來確定寄主位置，再憑借頭部較尖，胸足發(fā)達(dá)的有利體型特征快速搜尋到寄主并完成寄生。

花絨寄甲為全變態(tài)昆蟲，1 齡幼蟲和成蟲為其活動(dòng)的兩個(gè)時(shí)期，這兩個(gè)時(shí)期內(nèi)觸角及其感器在搜尋寄主的過程中均具有重要意義。結(jié)合LiliRen[22]等對(duì)花絨寄甲成蟲觸角及其感器超微結(jié)構(gòu)的研究，比較兩種蟲態(tài)觸角外部形態(tài)及其感器分布、類型及數(shù)量等方面的差異后發(fā)現(xiàn)：在觸角的外部形態(tài)方面，二者差異明顯。花絨寄甲1 齡幼蟲觸角為絲狀，梗節(jié)有膨大突起，鞭節(jié)光滑不分節(jié)；成蟲觸角為錘狀，梗節(jié)無突起，鞭節(jié)有9 個(gè)亞節(jié)。1 齡幼蟲觸角上分布著錐形感器（錐形感器Ⅰ和錐形感器Ⅱ）、Bohm’s 鬃毛、凹窩感器共3 類，4 種；成蟲觸角上分布著毛形感器（毛形感器I 和毛形感器Ⅱ）、錐形感器（錐形感器Ⅰ和錐形感器Ⅱ）、刺形感器（刺形感器Ⅰ，刺形感器Ⅱ和刺形感器Ⅲ）、Bohm’s 鬃毛共4 類，8 種。盡管在感器類別上，兩種蟲態(tài)僅有一種差異，但在感器的分布與數(shù)量上差別明顯。1 齡幼蟲觸角感器只見6 個(gè)，且僅散狀分布于柄節(jié)和梗節(jié)，鞭節(jié)未見分布；成蟲觸角感器數(shù)量眾多，且在觸角的每一亞節(jié)均有分布，特別是鞭節(jié)的第九亞節(jié)，成簇的分布著5 種感器。兩種蟲態(tài)在觸角的感器數(shù)量與分布位置上的差異可能與其在自然界的活動(dòng)范圍密切相關(guān)。在自然環(huán)境中，花絨寄甲成蟲將卵就近產(chǎn)于天牛幼蟲排糞孔周圍的樹皮縫內(nèi)，方便初孵幼蟲自行搜尋定位寄主并完成寄生，1 齡幼蟲實(shí)際爬行距離較短，推測其感器類型主要用于辨識(shí)來自寄主自身和排泄物中的揮發(fā)性物質(zhì)，而成蟲在選擇產(chǎn)卵場所時(shí)需搜尋更大的范圍，其數(shù)量眾多的感器可以從環(huán)境中辨識(shí)更多的信息化學(xué)物質(zhì)，如植物釋放的揮發(fā)性有機(jī)物(volatile organic compounds，VOCs)、蟲害誘導(dǎo)揮發(fā)物(herbivore induced plant volatiles，HIPVs)等。

4 結(jié)論

本研究對(duì)花絨寄甲1 齡幼蟲觸角及口器的感器進(jìn)行超微結(jié)構(gòu)觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，幼蟲觸角和口器上分布著毛形感器、錐形感器（錐形感器Ⅰ和錐形感器Ⅱ）、指形感器、凹窩感器、Bohm’s 鬃毛5 種感器，共計(jì)23 個(gè)，其中指形感器成簇分布，其他感器皆零散分布。1 齡幼蟲觸角感器在分布位置及數(shù)量上與成蟲觸角的差異明顯。