趙海燕,曾 玲,陸永躍,梁廣文
(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲學(xué)系,廣州 510642)
觸角是各種感器最為富集的器官之一,其上著生有許多不同類型的感器,它們是昆蟲感知內(nèi)外環(huán)境、進(jìn)行化學(xué)通訊的最基本的結(jié)構(gòu)單元,這在寄生蜂尋找生境、識(shí)別寄主和成功寄生等方面起著重要作用(Sen,et al.,2005)。Slife(1974),Zacharuk(1985)等人曾對(duì)昆蟲感器的一般形態(tài)和功能進(jìn)行詳細(xì)的描述;隨著科技的發(fā)展,20 世紀(jì)70年代后期,科學(xué)工作者運(yùn)用掃描電鏡技術(shù)和透射電鏡技術(shù)將觸角感器的研究深入到超微結(jié)構(gòu)(Zacharuk,1980)。國內(nèi)外已有眾多學(xué)者對(duì)膜翅目金小蜂科Pteromalidae(徐穎等,2000)、繭蜂科Braconidae(王世貴和蔣蕓蕓,2007)、姬蜂科Ichneumonidae(劉萬學(xué)和萬方浩,2007)、赤眼蜂科Trichogrammatidae(Fernando,1999)、緣腹細(xì)蜂科Scelionidae(高其康和胡萃,1993)、螯蜂科Drynidae(李帥等,2012)、纓小蜂科Mymaridae(婁永根等,1996)和腫腿蜂科Bethylidae(田慎鵬和徐志強(qiáng),2003)等科一些種類的觸角進(jìn)行了掃描電鏡觀察,對(duì)觸角上各類感器的形態(tài)、數(shù)目及功能做了研究。已有的報(bào)道主要集中在幼蟲和卵寄生蜂觸角超微結(jié)構(gòu),而關(guān)于蛹寄生蜂觸角的研究相對(duì)較少(徐穎等,2000;田慎鵬和徐志強(qiáng),2003)。目前,已發(fā)現(xiàn)昆蟲觸角上有10 余種感器類型,感器的大小、數(shù)量和分布隨昆蟲種類的不同差異較大,且每類感器在昆蟲感受中所行使的功能也不盡相同。膜翅目昆蟲中常見的感器類型有:毛形、刺形、錐形、板形、腔錐形、壇形感器、B?hm 氏鬃毛等。
蠅蛹俑小蜂Spalangia endius Walker屬于金小蜂科,俑小蜂屬,是家蠅Musca domestica L.蛹期的主要寄生蜂,國內(nèi)外已有諸多報(bào)道利用該蜂成功防治家蠅等蠅類的報(bào)道(薛瑞德等,1989;張桂筠,1992)。也有文獻(xiàn)資料表明蠅蛹俑小蜂可寄生桔小實(shí)蠅Bactrocera dorsalis Hendel,并對(duì)其有很好的控制作用(Wharton,et al.,1981;章玉蘋等,2010)。由于桔小實(shí)蠅是果樹、蔬菜和花卉等上的重要害蟲,化學(xué)防治雖有一定效果,但帶來的負(fù)面影響太大,生物防治控制桔小實(shí)蠅是未來的發(fā)展趨勢,其中寄生蜂是生物防治最重要的方面,而這方面的研究尚薄弱。本文在張桂筠和肖藹詳(1992)對(duì)蠅蛹俑小蜂觸角進(jìn)行掃描電鏡觀察的基礎(chǔ)上,對(duì)蠅蛹俑小蜂雌成蟲觸角,腹部以及產(chǎn)卵器進(jìn)行了掃描電鏡觀察,對(duì)其感器的類型、形態(tài)和分布進(jìn)行了闡述。以期為研究蠅蛹俑小蜂的通訊行為,有效利用蠅蛹俑小蜂對(duì)桔小實(shí)蠅進(jìn)行防治以及為解決田間放蜂擴(kuò)散問題提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)。
供試蠅蛹俑小蜂為華南農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲學(xué)系實(shí)驗(yàn)室內(nèi)飼養(yǎng)種群,桔小實(shí)蠅蛹為飼養(yǎng)寄主,15%蜂蜜水作為營養(yǎng)補(bǔ)充。飼養(yǎng)條件:溫度(26±1)℃、RH=70%±5%和光照周期L∶D=14 h∶10 h。
取剛羽化24 h 內(nèi)的蠅蛹俑小蜂雌成蟲若干,3%戊二醛固定3h,解剖分離出產(chǎn)卵器及觸角,經(jīng)用0.1M 磷酸緩沖液及重蒸餾水漂洗多次,超聲波凈化(2~4 min)后,依次用乙醇梯度30%、50%、70%、80%、90%、95%各處理一次、無水乙醇處理2 次進(jìn)行脫水,每次處理10 min,再將樣品放入4℃冰箱中固化10 min,室溫下干燥。按觸角、產(chǎn)卵器及腹部的背面、腹面和2個(gè)側(cè)面4個(gè)角度用導(dǎo)電膠貼于樣品臺(tái)上,噴金鍍膜,最后置于XL-30ESEM 掃描電鏡下觀察,加速電壓為20 kV。
在電鏡下測定8個(gè)相同感器的長度,取其平均值來反映總體的變化。數(shù)據(jù)用SPSS 17.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
蠅蛹俑小蜂觸角為膝狀,位于頭部顏面的中部臼形的觸角窩內(nèi),由柄節(jié)、梗節(jié)和鞭節(jié)組成,鞭節(jié)包括7個(gè)索節(jié),1個(gè)棒節(jié),共10節(jié),棒節(jié)膨大并不十分明顯,各索節(jié)均可活動(dòng)。柄節(jié)長433μm,直徑約67μm;梗節(jié)長129μm,直徑約47μm;第1 索節(jié)略長約83μm,長約為寬的1.5倍,第2、3、4、5、6和7 索節(jié)長寬均近等,長約63μm,直徑約68μm;棒節(jié)長約173μm,直徑約81μm。
2.2.1 B?hm 氏鬃毛(B?hm bristles,B?hm)
B?hm 氏鬃毛外形類似短刺,比刺形感覺器短而尖,又比錐形感覺器細(xì),表面光滑,直立與表面成銳角,具有基窩,分布在柄節(jié)側(cè)面、腹面和背面(圖1a)。
2.2.2 板形感器(Placoid sensilla,SP)
根據(jù)感器形狀和在觸角表面上著生情況,將板形感器分為Ⅰ型和Ⅱ型兩種(圖1b),其相同點(diǎn)是:具寬大的板狀結(jié)構(gòu)板,明顯高于觸角表面,均平行于觸角軸平躺于觸角表面,感器下面的觸角表面形成很淺的凹槽,單個(gè)地呈匍匐狀縱向分布在觸角上,感器端部指向觸角端部。板形感器Ⅰ細(xì)長,表面具淺疏縱紋,自基部漸窄,平均長34.14μm,寬2.53μm;Ⅱ型板形感器短粗,正中部有一縱向的凹槽,平均長32.42μm,寬3.7μm。根據(jù)凹槽形狀的不同又將Ⅱ型分為三種類型,即a:在感器長度約2/3 處有一隔膜將凹槽分成兩部分;b:在感器長度約2/3 處感器變窄,凹槽消失愈合;c:從感器基部到端部有一完整的凹槽。板形感器在第2 索節(jié)至第7 索節(jié)和棒節(jié)表面呈縱向分布,其在各節(jié)上都近均勻間隔地排列,每一感器間距約7.85μm。Ⅰ型與Ⅱ型單獨(dú)或混合著生在各索節(jié)和棒節(jié),其它感器位于這間隔中間。
棒節(jié)上有30個(gè)Ⅰ型板形感器和18個(gè)Ⅱ型板形感器;第七索節(jié)與第六索節(jié)板形感器分布相同,12個(gè)Ⅱ型板形感器,2個(gè)Ⅰ型板形感器分布在觸角的兩側(cè);第四索節(jié)與第五索節(jié)板形感器的分布相同,4個(gè)Ⅱ型板形感器和4個(gè)Ⅰ型板形感器;第2 索節(jié)與第3 索節(jié)板形感器的分布相同,1個(gè)Ⅰ型板形感器位于觸角背面,2個(gè)Ⅱ型板形感器分布在觸角的腹面。
2.2.3 錐形乳頭狀感器(Basiconic mastoid sensilla,BMS)
該感器呈乳頭狀突起,乳頭部凹凸呈縱向溝嵴,基部是由表皮向上凸起形成的臼狀窩,與觸角縱軸成80~90°,乳頭直徑約為1.3μm,高約2.38μm,基部直徑約0.89μm(圖1d,h)。分布在第3 至第7 索節(jié)近端部的角質(zhì)凹陷內(nèi),該感器數(shù)量較少,在各節(jié)的數(shù)量依次為2、4、3、4和3個(gè)。
2.2.4 鬃形感器(Bristle sensilla,SB)
角質(zhì)隆起近圓形,中央凹陷呈輪胎狀,從凹陷內(nèi)生出一個(gè)粗大的鬃,挺直,端尖銳直或略有彎曲,表面具縱向溝紋,位生于板型感器形成凹窩之間的壟上,主要分布在第3~7 索節(jié)的端緣處,與薄壁化學(xué)感受器或板型感器間隔存在(圖1e,f)。各節(jié)數(shù)量為10~12個(gè)。
2.2.5 厚壁化學(xué)感器(Thick walled chemoreceptor,TKC)
該類感器末端鈍圓,有人稱其為棒狀感器。根據(jù)該感器的形態(tài),將其分為三種類型(圖1b,c)。一為短棒狀感器,表面具規(guī)則深密的縱紋,主要分布于棒節(jié)的端部,較短。二為長棒狀感器,分布在棒節(jié)頂部,數(shù)量不多,在20個(gè)之內(nèi)。短棒狀感器與長棒狀感器混合著生。三為粗棒狀感器,感器較粗,直立或略彎曲,其中央部有一瘤狀突起,表面具縱紋,主要散生在棒節(jié)前半部分,數(shù)量為10~18個(gè)不等。
2.2.6 毛形感器(Trichodea sensilla,ST)
按形狀、大小可將毛形感器分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型三種類型(圖1c,d,f,h)。Ⅰ型纖直細(xì)長,由基部向端部逐漸變細(xì),具縱紋,各節(jié)均有分布。Ⅱ型呈弧形彎曲,端部尖銳,表面具淺疏縱紋,鞭節(jié)各小節(jié)數(shù)量很多。Ⅲ型短粗,在二分之一處彎曲,指向觸角端部,與觸角縱軸呈40~45°,分布于鞭節(jié)各節(jié)和棒節(jié)。
2.2.7 刺形感器(Chaeticum sensilla,SC)
刺形感器與毛形感器類似,但比毛形感器粗短,外形如刺,細(xì)長,垂直于觸角表面,具有基窩,表皮厚,無孔,明顯高出其它感器,分布在觸角的柄節(jié)和梗節(jié),數(shù)量較多(圖1g)。刺形感器高于其它感器,適于首先接觸物體,因而具有感受機(jī)械刺激的功能。
2.2.8 薄壁化學(xué)感受器(Thin walled chemoreceptor,TNC)
呈粗大鬃狀,端尖銳,表面光滑,垂直著生于觸角表面,彎曲向前,呈規(guī)則性分布(圖1d,f,h)。只在第2~7 索節(jié)端緣部和棒節(jié)中部各有一列環(huán)繞。
2.3.1 毛形感器(Trichodea sensilla,ST)
通過掃描電鏡發(fā)現(xiàn)蠅蛹俑小蜂腹部共有四種感器類型:毛形感器、刺形感器、芽孢形感器和腔型感器。根據(jù)形態(tài)不同,又將毛形感器分為三種類型:蝌蚪型毛形感器、長毛形感器和短毛形感器。
蝌蚪型毛形感器(Tadpole trichodea sensilla,TST):基部圓球形,球的上部突然變細(xì),呈細(xì)長的毛形,端部彎曲或直立(圖2c)。分布在第一至第六腹節(jié)的端部邊緣及兩側(cè)。數(shù)量較少,每腹板約10~25個(gè)。
長毛形感器(Long trichodea sensilla,LST):呈細(xì)長的毛狀,長約40~52μm,在距基部約5μm處彎曲,端部指向產(chǎn)卵器端(圖2a)。著生在雌蟲的第七腹節(jié)端部兩側(cè)的不規(guī)則圓形凹窩內(nèi),約5~6個(gè)。
圖1 蠅蛹俑小蜂雌蜂觸角感器類型Fig.1 Types of sensilla on the antennae of S.endius female
短毛形感器(Trichodea sensilla,STⅡ):與觸角Ⅱ型毛狀感器類似,稱其為Ⅱ型毛狀感器(圖2a,c),數(shù)量較少,主要分布在第七腹節(jié)端部的中間,約20個(gè)左右,在其它腹節(jié)有零星分布,與蝌蚪型毛形感器混合著生。
2.3.2 刺形感器(Chaeticum sensilla,SC)
呈刺狀,頂端尖細(xì),直立或略為彎曲,表面具深密的縱紋,密集成列的著生在雌蟲第七腹節(jié)感覺窩邊緣(圖2a)。
2.3.3 芽孢形感器(Sensilla gemmiformium,SG)
短小,形似禾谷種子發(fā)芽,長約1.5μm,分布于第七腹節(jié)的波狀紋上,單個(gè)或幾個(gè)簇生。
2.3.4 腔形感器(Sensilla coeloconica,SCo)
這種類型感器為表皮內(nèi)陷,呈圓形腔,腔內(nèi)又形成了一個(gè)面包圈形的突起,四周光滑,位于第六腹節(jié)兩側(cè),各一個(gè)(圖2a)。
2.4.1 毛狀感器(Trichodea sensilla,ST)
該感器與觸角上的Ⅱ型毛形感器和腹部末端的短毛型感器類似。具基節(jié)窩,纖柔彎曲,端尖銳,表面有淺疏縱紋(圖2d)。主要分布在產(chǎn)卵鞘的端部,數(shù)量較少。
2.4.2 產(chǎn)卵針末端發(fā)現(xiàn)有一種類似于鐘形感器的結(jié)構(gòu),位于圓形凹窩內(nèi),呈圓丘形隆起,表面光滑。
圖2 蠅蛹俑小蜂腹部末端及產(chǎn)卵器上感器Fig.2 Ovipositor and abdomen sensilla of S.endius
掃描電鏡觀察結(jié)果表明,蠅蛹俑小蜂雌蜂觸角上共有8種感器,其中毛形感器、板狀感器、錐形乳頭狀感器、棒狀感器、薄壁化學(xué)感器、鬃形感器與張桂筠報(bào)道的相似,但是其分布與數(shù)量與其描述的不同(張桂筠和肖藹詳,1992)。張桂筠報(bào)道該雌蜂觸角上沒有Ⅱ型板狀感器,而本實(shí)驗(yàn)觀察到雌蜂觸角上有一定數(shù)量的Ⅱ型板狀感器;毛型感器與張桂筠報(bào)道的觸覺毛類相似,但比其多觀察到了一種毛型感器Ⅲ。刺形感器和B?hm 氏鬃毛張桂筠文章中均沒有提到。
觸角感器在寄生蜂尋找生境、識(shí)別寄主和成功寄生等方面起著重要作。毛形感器和板形感器是寄生蜂的主要感器,數(shù)量大且分布廣。觸角上的毛形感器主要具有感受信息化合物(性信息素、萜烯類化合物和聚集信息素等)的作用(Alaams and Mustaparta,1991)。板形感器廣泛存在于小蜂觸角上,蠅蛹俑小蜂雌蜂觸角上有兩種板形感器,該感器被認(rèn)為是具有孔的薄壁化學(xué)感覺器,可能在寄生蜂的尋找(寄主、異性、產(chǎn)卵)行為中起嗅覺作用,是化學(xué)氣體分子的通道板狀感器(尹新明等,2000)。Miller(1972)認(rèn)為板形感器還具有感受紅外輻射的功能;也有人將其稱為多孔片狀感器或多孔板狀感器。1911年B?hm 描述了鱗翅目昆蟲上的該種感器,并將其命名為B?hm 氏鬃毛。自此很多人將這種著生在頭部和柄節(jié)的節(jié)間膜及柄節(jié)和梗節(jié)相連處的柄節(jié)端部和梗節(jié)基部的感器類型稱做B?hm 氏鬃毛;B?hm 氏鬃毛用于感受觸角的位置、速度和加速度,被認(rèn)為是一種機(jī)械感器。LERalce(1996)認(rèn)為在蜜蜂觸角上的這種B?hm 氏鬃毛具有相位補(bǔ)償?shù)墓δ?但其內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)尚未見報(bào)道。錐形乳狀感器可能是小蜂觸角上特有的感器,但是命名有很多種,被稱為鐘形感器、乳狀感器、壇形感器、腔錐感器等,Miller(1972)認(rèn)為可能具有嗅覺或感受特殊刺激物質(zhì)的功能。鬃形感器顯著突出于其它感器而最先受到外界的接觸刺激,可以推測其可能具有觸覺感受的作用(婁永根等,1996)。厚壁化學(xué)感器,有人稱為棒狀感器,該感器分布于觸角的棒節(jié)前端接觸物體的探測區(qū)域,該區(qū)域是雌蜂敲打寄主和探測寄主的區(qū)域,因而,可以推測厚壁化學(xué)感器在蠅蛹俑小蜂的寄主選擇行為中可能具有觸覺功能。薄壁化學(xué)感器則是對(duì)于外界微量化學(xué)氣體分子有著很高的感受靈敏度,Schneider 認(rèn)為它是一種感受重力的機(jī)械感器,當(dāng)遇到機(jī)械刺激時(shí),能夠起到緩沖重力的作用從而可以控制觸角位置下降的速度。毛形感器多為嗅覺感受器,具有接收來自周圍環(huán)境的化學(xué)信息的作用,包括種內(nèi)和種間昆蟲及其各種寄主植物的化學(xué)信息。
腹部是寄生蜂與寄主最直接的接觸和感受部位,對(duì)寄主的成功寄生具有重要的作用(黃蓬英等,2010)。寄生蜂通過產(chǎn)卵器上的感器,對(duì)寄主體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)如產(chǎn)卵刺激劑和內(nèi)部標(biāo)記物進(jìn)行鑒別。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)寄生蜂產(chǎn)卵器開展了較廣泛的研究,發(fā)現(xiàn)其各部分的來源和結(jié)構(gòu)存在共性Copland,1973;Matsuad,1976;王世貴和蔣蕓蕓,2007;王爭艷和莫建初,2010)。然而,由于寄生蜂寄生特性的差異,產(chǎn)卵器的外部形態(tài)和感覺器的形態(tài),類型,分布都有各自的特點(diǎn)。有研究發(fā)現(xiàn),產(chǎn)卵器的獨(dú)特性可能與寄主適應(yīng)趨同和利用現(xiàn)象有關(guān)。蛹寄生蜂的寄主靜止不動(dòng),因而僅有很少的空間進(jìn)行寄主穿刺和定位,所以其感受器僅集中在端部。蠅蛹俑小蜂產(chǎn)卵器由兩對(duì)產(chǎn)卵瓣包圍形成產(chǎn)卵針。該寄生蜂腹產(chǎn)卵瓣端部都具有倒鉤狀突起,其作用是刺穿寄主表皮并在產(chǎn)卵時(shí)可固定產(chǎn)卵器(Hawke et al.,1973)。蠅蛹俑小蜂還具有辨別已被寄生過蛹的特性,一些研究表明雌蜂只有將產(chǎn)卵針刺入蛹后,方能探明寄主蛹是否已被寄生。因而,產(chǎn)卵器上的感器就起到了觸覺的作用。通過掃描電鏡觀察到蠅蛹俑小蜂雌蜂腹部共有4種感器類型,即毛形感器,刺形感器,芽孢形感器和腔形感器。產(chǎn)卵器上有兩種感器,毛形感器和鐘形感器。本文研究了蠅蛹俑小蜂雌蜂觸角、產(chǎn)卵器和腹部感器的類型、數(shù)量和分布狀況,并對(duì)其上感器的功能進(jìn)行了初步分析和探討,為田間釋放該蜂防治桔小實(shí)蠅奠定了基礎(chǔ)。但是,對(duì)于蠅蛹俑小蜂雄蟲觸角感器的超微結(jié)構(gòu)、功能和作用有待進(jìn)一步的深入研究。
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