云杉花墨天牛雌成蟲卵巢發育的研究

王玨 范立淳 王偉韜 鄭雅楠

關鍵詞：云杉花墨天牛；卵巢發育；飼喂；發育歷期；交配

云杉花墨天牛（Monochamus saltuariusGebler）是一種危害松科植物的蛀干害蟲，在我國北方地區廣泛分布，之前未見造成嚴重危害的報道。隨著松材線蟲（Bursaphelenchus xylophilus（Steiner et Buhrer） Nickle）傳播到遼寧，2018年云杉花墨天牛在我國首次被確認為松材線蟲媒介昆蟲，可在中溫帶地區攜帶松材線蟲傳播擴散。主要危害紅松（Pinus koraiensis Sieb. et Zucc.）、油松（P，tabulaeformis Carr.）、樟子松（P．sylvestris var. Mongholica Litv.）、落葉松（Larix spp.）等多種松科植物。云杉花墨天牛成蟲補充營養時啃食嫩枝樹皮造成傷口是松材線蟲主要的傳播途徑，該天牛在疫區的發生和危害情況會直接影響到松材線蟲在林間的傳播擴散，因此對云杉花墨天牛發生情況的預測預報有著重要意義。害蟲的繁殖能力是蟲情預測預報的主要指標，對雌性昆蟲生殖系統尤其是卵巢進行剖檢，是研究昆蟲生殖發育進度的重要技術手段，可應用于對害蟲發生期、發生量、防治適期、發生趨勢等開展預測預報。

國內外學者對昆蟲的卵巢發育已有大量報道，對鱗翅目、膜翅目和鞘翅目等多種昆蟲的卵巢進行了研究。近六十年，我國學者研究了草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda Smith）、棉鈴蟲（Helicoverpa armigera Hubner）、水稻縱卷葉螟（Cnaphalocrocis medinalis Guenee）、西花薊馬（FranklinieHa occidentalis Pergande）、蘋果蠹蛾（Cydia pomoneHa Linnaeus）等害蟲的卵巢發育，并提出了卵巢發育分級標準。在蟲害預測預報中，利用系統剖檢卵巢發育進度預測法，可不同程度的反映發生時間和發生量等指標。目前關于云杉花墨天牛生殖方面的研究報道較少，本研究通過剖檢云杉花墨天牛雌成蟲，明確了其生殖系統結構、初羽化后至性成熟的發育歷期、卵巢發育等級，還研究了卵巢發育進度同飼喂及交配之間的關系，首次對該天牛的生殖生理學進行研究。更重要的是為云杉花墨天牛在我國中溫帶松材線蟲病疫區發生情況的預測預報提供了參考，有助于科學合理地制定防治技術措施，通過防治該天牛進而阻斷松材線蟲病在我國中溫帶地區的傳播途徑。

1材料與方法

1.1供試天牛

供試天牛于2020年11月24日采集自遼寧省撫順市大伙房實驗林場林區，采集云杉花墨天牛老熟幼蟲（4～5齡幼蟲），將其裝入指型管（5mL）中并加入木屑帶回實驗室，在25℃，RH60±5%條件下飼養至羽化。選擇初羽化未取食的健康云杉花墨天牛雌成蟲288頭，按照表1中4種方式對雌成蟲進行處理，每天解剖3頭即3次重復。

1.2解剖方法

每天選取4個不同處理的云杉花墨天牛雌成蟲各取3頭進行剖檢，連續剖檢天牛雌成蟲直至觀察到雌成蟲卵巢萎蔫或死亡，以確定雌成蟲初羽化后至性成熟的發育歷期。

解剖參考李汝鐸和嵇保中的方法進行，具體如下：將云杉花墨天牛雌成蟲放人濃度為70%的乙醇溶液中殺死后用昆蟲針將天牛背面向上固定在蠟盤上，加入0.01mol·L-1磷酸鹽緩沖生理鹽水（8.000g NaGI，2.400g Na2HP04，0.200g KCI，34.023g Na2HP04-12H20，蒸餾水溶解并定容至1L，調至pH=7.2±0.2，使用時稀釋10倍）浸沒整個蟲體，將腹部體壁剪開使露出生殖系統。再用昆蟲針挑動卵巢管，切斷氣管和微氣管，將卵巢從腹部拉出，并清除殘存的脂肪體和油脂。切斷牽連卵巢的氣管，將卵巢管拉出腹外，輕輕拉直，分兩邊固定在蠟盤上。用帶測微尺的連續變倍體視顯微鏡（S2810，重慶奧特光學）在30倍放大下進行觀察，測量卵巢管長度和寬度并拍照。

1.3卵巢分級方法

參照草地螟、眉斑并脊天牛、華山松大小蠹等卵巢發育的分級依據和方法，觀察云杉花墨天牛雌成蟲卵巢發育形態特征，根據卵巢管內卵黃沉積情況、卵巢管形狀、顏色、卵粒成熟情況作為判斷依據，進而確認分級標準。

1.4數據處理

利用SPSS 22.0，Origin 2017軟件對數據進行統計處理，各數值間的差異采用Tuckey's HSD多重比較法分析。

2結果與分析

2.1卵巢結構

云杉花墨天牛雌成蟲的生殖系統由1對卵巢、1對側輸卵管、儲精囊、交配囊、生殖腔等組成（圖1A）。卵巢左右并列，位于2～4腹節的側下方，每側卵巢有9～13條卵巢管，不同個體間卵巢管數目存在差異。每根卵巢管由端絲、卵管、卵巢管柄3部分組成（圖1B）。卵巢管端絲匯成懸帶，附著于鄰近的脂肪體、體壁內面或背隔上，用來固定卵巢的位置。卵巢管基部即卵巢管柄以不同方位環生于圓柱形輸卵管萼上，各卵巢管著生點的高度基本一致。側輸卵管連接卵巢與中輸卵管，兩條側輸卵管與中輸卵管呈“Y”型。在中輸卵管和外生殖器之間連接的部分有存在受精囊和受精囊腺等。整個內生殖器系統在腹腔內各節間膜處有強大的肌肉系統使之固定。

2.2卵巢發育分級

根據卵巢管內卵黃沉積情況、卵巢管形狀、顏色、卵粒成熟情況作為判斷依據，將其卵巢的發育過程分為5個階段（圖2），具體如下：

1級：卵巢管呈透明狀，無卵黃沉積（圖2A）。

2級：卵巢管有少量卵黃沉積（占卵巢管1/3以下）（圖2B）。

3級：即卵巢管有大量卵黃沉積（占卵巢管1/3以上）或卵黃沉積已完成，卵巢管內有乳白色未發育成熟的卵粒（圖2C）。

4級：卵巢管內有淡黃色發育成熟的卵粒（圖2D）。

5級：卵巢管內的部分卵粒已產出或卵巢管萎蔫（圖2E）。

2.3不同處理下卵巢發育狀態

結果表明，未飼喂的云杉花墨天牛雌成蟲卵巢無法正常發育至成熟，到2級后就停止發育。飼喂后未交配的天牛雌成蟲發育至性成熟需要17d，有交配行為的天牛雌成蟲發育至性成熟需要14d，可見交配行為對天牛雌成蟲卵巢的發育起促進作用，使發育至成熟的時間縮短了3d。此外，還發現未交配的雌成蟲卵巢可以正常發育至成熟（第4級），但不能完成產出卵粒（第5級），表明交配行為對雌成蟲的排卵有著重要影響（表2）。

隨著卵巢的不斷發育，除卵巢管內卵黃沉積不斷增加外，其卵巢管的長度和寬度也逐漸增長。卵巢管的長度和寬度在卵巢發育到第4級增長到最大并開始產卵，隨著卵子的產出，卵巢在發育至第5級時開始萎縮，卵巢管的長度和寬度也有所減小。其中第4級卵巢管的平均長度為5.58±0.25mm，平均寬度為1.46±0.19mm，均與第1、2、3、5級存在極顯著差異（長度：F=10.350，df=4，

3討論

本研究通過剖檢云杉花墨天牛雌成蟲卵巢發現：（1）云杉花墨天牛的卵巢發育過程分為5級；（2）云杉花墨天牛雌成蟲必需經飼喂其卵巢才能正常發育至成熟；（3）交配對雌成蟲的卵巢發育具有促進作用。

觀察卵巢發育進度是害蟲預測預報的常用方法之一，但對于不同種類昆蟲的判斷依據和分級標準存在差異，如根據卵黃沉積情況可將松褐天牛（M．alternatus Hope）的卵巢發育分為3個等級；根據顏色變化、卵粒數量和形態特征可將眉斑并脊天牛的卵巢發育分為7個等級。然而昆蟲的繁殖力與還其所孕育的卵子數量、活力、胚后發育等關系密切，僅根據卵巢的形態解剖無法全面了解昆蟲的繁殖力。后續應結合其他顯微技術等研究云杉花墨天牛雌雄成蟲的性發育情況，并明確與繁殖力間所蘊含的深層次關系，將有助于揭示云杉花墨天牛種群數量動態和成災機制。

已有大量研究表明取食會對昆蟲的生殖產生影響，如取食對光肩星天牛雌成蟲完成生殖系統的發育起著決定性作用，取食不同的植物會直接影響桑天牛（Apriona germari Hope）卵巢的發育歷程。本研究證實云杉花墨天牛雌成蟲必須取食寄主植物后才能發育至性成熟，而取食對云杉花墨天牛雄成蟲的影響，以及寄主松樹種類對雌成蟲卵巢發育的影響還有待進一步研究。交配行為也會對昆蟲的生殖產生直接影響，但是否會影響昆蟲雌成蟲卵巢發育目前仍存在爭議。有研究表明交配行為對眉斑并脊天牛雌成蟲的卵巢發育幾乎無影響，但對光肩星天牛雌成蟲的卵巢發育有明顯促進作用。本研究發現交配行為對云杉花墨天牛卵巢發育確實有促進作用。

4結論

本研究通過剖檢云杉花墨天牛雌成蟲卵巢，明確了該天牛雌成蟲卵巢的發育歷期、在不同發育等級的形態特征、飼喂和交配對卵巢發育的影響，為加深對云杉花墨天牛生殖生理學的認識提供了基礎．有助于揭示其生理適應性的機制。更重要的是還可應用于確定云杉花墨天牛的產卵高峰期、預測下一代的發生期、發生數量，從而推算防治適期，為該天牛的防治工作提供參考。