橘斑簇天牛成蟲性別的快速鑒別方法

蔣 華, 黃佳聰, 楊晏平

(云南省保山市林業和草原技術推廣站, 保山 678000)

余甘子PhyllanthusemblicaLinn.是我國熱帶、亞熱帶干熱河谷地區重要的生態經濟林兼用樹種,其果實藥食兼用,具有良好的食用、保健及藥用價值,是聯合國衛生組織指定待推廣種植的三種保健植物之一[1]。云南省余甘子產業基地面積17 098 hm2,年農業產值約1.6億元,是其適生區鄉村振興的重要產業[2]。橘斑簇天牛Aristobiaapproximator(Thomson)隸屬鞘翅目Coleoptera天牛總科Cerambycoidea天牛科Cerambycidae溝脛天牛亞科Lamiinae簇天牛屬Aristobia,以幼蟲蛀干、成蟲補充營養和產卵為害余甘子植株[3],阻礙樹體養分傳輸,引起植株長勢衰弱或死亡,導致果實品質下降、產量減少[4]。其幼蟲、蛹生活隱蔽防治困難,成蟲的性比監測、發生動態是該害蟲預報及防治的重要環節,所以掌握成蟲性別的快速鑒別方法對生產實踐具有重要指導意義。

目前,有關天牛總科成蟲性別的快速鑒別方法報道較多,尹寧娜等根據成蟲體長、第5腹節長的測量比較區分粗角梯天牛Pharsaliaantennata雌雄[5];黃欣等根據成蟲腹部第5節中央是否具有一縱線快速區分藍翅天牛Bacchisaatritarsis雌雄[6];張世宏根據觸角正反面顏色差異來快速區分松墨天牛Monochamusalternatus成蟲性別[7];張冬勇等采用觸角超出鞘翅末端的長度作為鑒別桑天牛Apriponagermari、星天牛Anoplophorachinensis、云斑天牛Batocerahorsfieldi成蟲性別的性狀指標[8];吉帥帥等測量發現白蠟脊虎天牛Xylotrechusrufilius雌雄蟲腹部末節超出鞘翅的長度明顯不同[9]。而關于橘斑簇天牛成蟲性別的快速鑒別方法未見相關研究報道,實踐中筆者采用天牛總科成蟲最常用的觸角是否長于鞘翅末端鑒別方法,未能完全對該蟲性別實現精準鑒別。為此,選擇橘斑簇天牛成蟲9個主要外部形態特征進行觀察比較,結合生殖器解剖以準確區分雌雄,總結出快速、準確、無損傷鑒別雌雄成蟲的方法,并描述了生殖器形態特征,以期為準確掌握其性比、發生趨勢及適期防控提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1試劑及儀器

75%乙醇、10%NaOH溶液、蒸餾水、捕蟲網、廣口瓶(200 mL)、鑷子、電子游標卡尺、培養皿、昆蟲針、解剖板、解剖針、醫用手術剪刀、離心管、OLYMPUS SZ體視顯微鏡、OLYMPUS Cellsens Standard顯微成像系統。

1.1.2供試蟲源

橘斑簇天牛成蟲采集于云南省保山市蒲縹鎮余甘子種植林(99°03′28″E,24°58′14″N,海拔1 450 m),保存于盛有75%乙醇的200 mL廣口瓶中帶回實驗室,進行解剖和觀測。

1.2 試驗方法

1.2.1生殖器解剖與標本制作

野外隨機采集橘斑簇天牛成蟲80頭,室內依次將成蟲標本固定于解剖板,在體視顯微鏡下用鑷子挑開左右鞘翅和后翅,用手術剪刀沿著體壁邊緣將腹板剪開,挑取腹板一端慢慢翻開,鑷子取出生殖器,并參考王文凱[10]和吳蔚文[11]對天牛總科雌雄生殖器特征的描述,依次將成蟲區分為雌雄2組,保留僅剪除腹板的蟲體待觀測。將生殖器放入裝有10%NaOH溶液的10 mL離心管中,置于熱水鍋中煮沸10 min,取出置于培養皿中用蒸餾水清洗,解剖針剔除器官上殘留脂肪,觀察記錄雌雄生殖器的形態特征,使用顯微成像系統進行測量和拍照,最后將生殖器置于75%乙醇中保存。

1.2.2外部形態特征的觀測與比較

室內成蟲解剖區分出雌蟲42頭,雄蟲38頭,參考相關天牛總科雌雄成蟲鑒別特征研究結果[5-9],選擇體長、觸角長、前胸背板寬、觸角超出鞘翅末端長、腹部第5節長、腹部末端超出鞘翅長6個主要外部形態特征進行定量觀測,運用獨立樣本t測驗對雌雄2組數據進行差異顯著性分析。根據前期觀察和差異性分析,選擇觸角正反面顏色、第5腹節形狀、肛背板形態3個性狀特征進行顯微觀察比較,描述性狀差異。使用體視顯微鏡和成像系統對上述特征進行觀察、測量和拍照。

1.2.3鑒別特征的驗證

試驗地內隨機采集橘斑簇天牛成蟲240頭,利用差異顯著特征區分性別,對照生殖器解剖結果進行驗證。

1.2.4數據處理

采用SPSS 21.0軟件進行差異顯著性分析,GraphPad Prism 8.0軟件繪制統計圖,Adobe Illustrator CS6軟件進行圖片編輯。

2 結果與分析

2.1 橘斑簇天牛雌雄生殖器形態特征

2.1.1雌性生殖器特征

解剖觀測結果表明,產卵器總長度約3.6～3.8 mm,寬約1.5～1.8 mm,長寬比為2.87～3.41;基腹葉細長,長約1.9～2.2 mm,約為產卵器總長度的0.56倍,端緣具稀疏剛毛;尾片圓柱形、較骨化,著生于基腹葉端部(圖1a～b)。受精囊基部細長,端部膨大呈棒狀,長約2.0～2.3 mm,直徑約0.4～0.7 mm;受精囊腺腎形,較為發達(圖1c)。

圖1 橘斑簇天牛雌性生殖器形態結構Fig.1 Morphological structure of female genitalia of Aristobia approximator

2.1.2雄性生殖器特征

解剖觀測結果表明,陽基側突單突長1.2～1.4 mm,寬約0.2～0.3 mm,長寬比為4.6～7.0,基部至端部逐漸收狹,并于端部相互靠攏,端部1/3以上剛毛濃密較長,最長剛毛與陽莖側突約等長(圖2a～b)。陽莖基環端部至中部近平行,隨后彎折向外擴展并逐漸向基部接近靠攏。中莖長約3.4～3.8 mm,寬約0.8 mm,中莖突長約1.6～1.8 mm,約為中莖總長度的0.4倍(圖2c)。內囊緊貼于中莖內壁,具成對的橫向肋狀骨化褶皺紋,內部著生1對扭曲的骨化物(圖2d)。

圖2 橘斑簇天牛雄性生殖器形態結構Fig.2 Morphological structure of male genitalia of Aristobia approximator

2.2 橘斑簇天牛雌雄成蟲形態特征的差異性

6個不同形態特征測量分析結果表明,雌、雄成蟲體長分別為(27.31±3.09)mm和(26.23±2.73)mm(P=0.105);觸角長分別為(27.04±3.07)mm和(27.87±2.23)mm(P=0.172);前胸背板寬分別為(6.12±0.76)mm和(5.84±0.75)mm(P=0.099);腹部第5節長分別為(2.04±0.46)mm和(1.91±0.51)mm(P=0.232);腹部末節超出鞘翅長分別為(0.54±0.11)mm和(0.37±0.08)mm(P=0.213),上述特征在雌雄間均無顯著差異(P>0.05)。

雌、雄成蟲觸角超出鞘翅末端的長度分別為(-1.61±0.89)mm和(1.04±0.95)mm(P=0.000),差異達極顯著水平(P<0.01)(圖3),觸角超出鞘翅末端的長度可作為鑒別橘斑簇天牛成蟲性別的性狀測量指標。

圖3 橘斑簇天牛主要外部形態參數的比較Fig.3 Comparison of Aristobia approximator external morphological characteristic parameters

2.3 橘斑簇天牛雌雄成蟲形態特征的比較

3個不同部位特征觀察結果表明,雌雄蟲的體表及觸角結構和色澤基本一致,觸角柄節、梗節均為黑色,鞭節均為橘紅色,鞭節第1節端部1/3處著生濃密的黑色簇毛(圖4)。雌蟲腹部第5節后緣中央向內凹陷,雄蟲后緣中央圓滑不凹陷(圖5a～c)。雌蟲肛背板側緣至后緣有一條黑色寬邊,于后緣中央向內尖凸,總體呈“W”形寬弧邊;雄蟲肛背板側緣無黑色寬邊,后緣黑邊狹窄邊緣圓滑,總體呈“U”形淺弧邊(圖5d～f)。所以,腹部第5節、肛背板后緣形態均可作為鑒別橘斑簇天牛成蟲性別的形態觀察指標。

圖4 橘斑簇天牛雌雄成蟲體表特征Fig.4 Surface characteristics of male and female adults of Aristobia approximator

圖5 橘斑簇天牛雌雄成蟲腹部形態特征Fig.5 Morphological characteristics of the abdomen of Aristobia approximato male and female adults

2.4 鑒別指標的驗證

對野外隨機采集的240頭成蟲樣本進行生殖器解剖,結果為雌蟲133頭、雄蟲107頭。野外采集樣本時,采用按壓觸角目測觀察其超出鞘翅末端長度的鑒別方法,結果為雌蟲142頭、雄蟲98頭,誤差率分別為6.8%和8.4%;采用目測觀察腹部第5節后緣形態鑒別出雌蟲125頭、雄蟲115頭,誤差率分別為6.0%和7.5%;采用按壓肛背板目測觀察其后緣形態鑒別出雌蟲133頭、雄蟲107頭,無誤差(鑒別準確率100%);以上3種不同鑒別方法的鑒別結果差異極顯著(P<0.01),說明成蟲肛背板后緣形態觀察是橘斑簇天牛野外鑒別性別的可靠方法(表1)。

表1 橘斑簇天牛成蟲性別鑒別特征驗證結果1)Table 1 Verification results of sex identification characteristics of Aristobia approximator adults

3 結論與討論

橘斑簇天牛成蟲觸角超出鞘翅末端的長度、腹部第5節和肛背板形態觀測,均可作為成蟲性別鑒別的特征指標,以按壓肛背板目測觀察其后緣弧邊呈“W”或“U”形的特征鑒別雌雄最簡便迅速、準確可靠。

雖然雌雄成蟲觸角超出鞘翅末端的長度差異極顯著(P<0.01),雌蟲觸角端距鞘翅末端有一定距離或接近鞘翅末端,雄蟲的觸角端等長或略長過鞘翅末端,但超過鞘翅的長度僅為(1.04±0.95)mm,絕對數值較小,與桑天牛、星天牛雄蟲觸角長度分別超出鞘翅末端1/2、1/3的特征相比[8],該指標作為橘斑簇天牛雄蟲的目測判別性狀直觀性不強,實踐中按壓觸角力度和操作方式不同極易影響雌雄判別的準確性,不便于野外觀測鑒別。此外,受成蟲個體發育差異的影響[12-13],腹部第5節后緣中央凹陷或圓滑的特征在橘斑簇天牛發育初期階段的成蟲個體上并不顯著,與藍翅天牛、重突天牛Tetraophthalmussp.雌成蟲腹部第5節中央具1縱溝的特征相比[9],橘斑簇天牛雌蟲腹部第5節后緣常著生濃密的黑色剛毛,不利于目測判別,以致影響雌雄鑒別的準確性。雌蟲肛背板后緣具“W”形寬弧邊,雄蟲具“U”形淺弧邊,該特征不受觀測地點、蟲體大小、發育階段等因素變化影響[12-14],不僅具有直觀、穩定、準確、簡便、快速的特點,而且適于林間、室內等各種環境下雌雄單體的目測判別。為快速監測橘斑簇天牛在果園中的性別比例、為害動態、趨勢預測提供了便捷途徑,實踐指導意義重大。

解剖描述橘斑簇天牛產卵器、陽莖的結構與王文凱[10]、吳蔚文[11]等天牛學者的研究描述結果一致。但形態特征與同亞科尖天牛屬Lychrosis產卵器基腹葉呈尖錐狀,尾片分化不明顯;坡天牛屬Pterolophia尾片發達寬于基腹葉[10]的特征相比,其產卵器基腹葉較狹長,尾片端生于基腹葉,表現出極強的物種生殖隔離特征差異[15]。其受精囊長2.0～2.3 mm,約為同亞科筒天牛屬Oberea[16]的4～5倍;陽基側突長寬比為4.6～7.0,約為同亞科重突天牛屬Tetraophthalmus[17]、白條天牛屬Batocera[18]的3～7倍;內囊具1對短小扭曲的骨化物,與同亞科契天牛屬Saperda內囊具2～3根長骨針[19]的特征相比,具有物種間的生殖特征代表性[15],可為今后相關近緣種生殖器解剖描述提供借鑒。