孫世偉 劉愛勤 王政 桑利偉 茍亞峰 孟倩倩 高圣風

摘 要 對咖啡黑（枝）小蠹（Xylosandrus compactus）雌、雄成蟲觸角感受器進行了掃描電鏡觀察。結(jié)果表明：咖啡黑（枝）小蠹雌、雄成蟲之間觸角形態(tài)、感受器類型和分布均無顯著差異。成蟲觸角具有5種感受器：毛形感受器（Ⅰ、Ⅱ）、鋸齒形感受器、錐形感受器、芽形感受器和刺形感受器，其中毛形感受器數(shù)量最多，占總感受器的57%，刺形感受器數(shù)量最少，僅3%。各種感受器在觸角各節(jié)上的分布數(shù)量顯著不同，柄節(jié)、梗節(jié)感受器數(shù)量較少，分別約占感受器總數(shù)的4%和3%；鞭節(jié)分布的感受器數(shù)量最多，約占93%，其中約85%的感受器集中分布在錘狀部末端。

關(guān)鍵詞 咖啡黑（枝）小蠹；觸角；感受器

中圖分類號 S571.2 文獻標識碼 A

Abstract The antennae structures of female and male Xylosandrus compactus were observed with a scanning electron microscope. The results showed that there were no significant differences in the antennae morphological characters， sensilla types and their distribution patterns between sexes.The sensilla was identified for five types： sensilla trichodea（Ⅰ， Ⅱ）， zigzag sensilla， sensilla basiconica， bud-shaped sensilla and sensilla chaetica. Sensilla trichodea was the dominant type， which accounted for more than 57%， while the number of sensilla chaetica was the least， only 3%. Most of the sensilla（about 93%）was distributed on the funicle of the antenna， of which about 85% of the sensilla was mainly distributed on the club.There were less sensilla on scapus and pedicel， only about 4% and 3%， respectively.

Key words Xylosandrus compactus； antenna； sensilla

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.04.017

咖啡黑（枝）小蠹（Xylosandrus compactus），異名Xyleborus compactus，Xyleborus morstatti Haged，又名黑色枝小蠹、楝枝小蠹，屬鞘翅目（Coleoptera）小蠹科（Scolytidae）Xylosandrus屬，是為害咖啡生產(chǎn)的重要害蟲[1-3]?？Х冉Y(jié)果枝條被害后因水分及營養(yǎng)供應(yīng)不足，導致干枝癟果。中國國內(nèi)于20世紀70年代在海南萬寧首次發(fā)現(xiàn)其為害，隨著咖啡種植面積的擴大，咖啡黑（枝）小蠹的為害日趨嚴重；發(fā)生嚴重時枝條受害率為29.7%～42.6%，最高達82.5%，植株受害率100%。該蟲主要為害中粒種咖啡，小粒種咖啡受害較輕[4-5]。

小蠹科昆蟲的化學信息物質(zhì)，包括具有引誘活性的寄主氣味、昆蟲的聚集信息素、性信息素、利己素、利它素以及一些非寄主氣味等。小蠹蟲在對其寄主的搜尋、定向、攻擊為害過程中，化學信息物質(zhì)起著關(guān)鍵的作用[6-9]。研究表明，小蠹蟲寄主選擇行為是一個復雜過程，在尋找寄主階段，多數(shù)小蠹蟲能直接被寄主氣味引誘，通過嗅覺感受器官在復雜生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)識別寄主樹木揮發(fā)性化合物，從而達到對寄主樹木的準確定位[10-12]。因此，化學感受器在小蠹蟲寄主選擇過程中發(fā)揮著十分重要的作用。毋亞梅等[13]、王玉剛等[14]、陳輝等[15]、楊群芳等[16]、范麗華等[17]、李宗波等[18]分別利用掃描電鏡對松縱坑切梢小蠹（Tomicus piniperda L.）、紅脂大小蠹（Dendroctonus valens）、華山松大小蠹（Dendroctonus armnadi）、光滑足距小蠹[Xylosandrus germanus（Blandford）]、臍腹小蠹（Scolytus schevyrewi）、小粒材小蠹（Xyleborus saxeseni）觸角感受器進行了觀察，表明小蠹蟲觸角上分布著大量的化學感受器，在寄主選擇過程中發(fā)揮著十分重要的作用。觸角是昆蟲最主要的感受器官，研究觸角感受器的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和分布是探索昆蟲嗅覺行為和寄主識別機制的基礎(chǔ)。

目前對咖啡黑（枝）小蠹的研究主要集中在其生物學習性、田間發(fā)生規(guī)律及化學防治技術(shù)等方面[2-5]，尚未見到利用化學信息物質(zhì)開展該蟲寄主選擇機制、信息素合成應(yīng)用等相關(guān)報道。本文采用掃描電鏡技術(shù)對咖啡黑（枝）小蠹成蟲觸角感受器類型和分布特點進行研究，旨在揭示咖啡黑（枝）小蠹成蟲觸角感受器的超微結(jié)構(gòu)，為進一步探索其寄主選擇行為機制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試昆蟲 咖啡黑（枝）小蠹成蟲采集于海南省萬寧市中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院香料飲料研究所咖啡試驗基地，剪取受害咖啡枝條帶回實驗室飼養(yǎng)，飼養(yǎng)條件：環(huán)境溫度T=（25±1）℃，相對濕度RH=（70±5）%。在體視鏡下剖析枝條以獲取成蟲。

1.1.2 實驗設(shè)備 體視鏡（OLYMPUS SZX16），超聲波清洗器（ELMA E120H），掃描電鏡（卡爾蔡司ZEISS ΣIGMA場發(fā)射掃描電鏡）。

1.2 方法

1.2.1 樣品的制備與觀察 取咖啡黑（枝）小蠹雌、雄成蟲各30頭，放入墊有濕濾紙的培養(yǎng)皿中供其自由爬行48 h，清水洗滌、晾干后放入4%戊二醛中，置于4 ℃條件下固定24 h，0.2 mol/L磷酸緩沖液清洗3次，每次1 min，然后用乙醇逐級脫水（30%、50%、70%、80%、90%和無水乙醇），乙酸異戊酯處理2次，每次20 min，CO2臨界點干燥處理4 h，然后于體視鏡下進行粘臺，鍍金，將經(jīng)過上述步驟處理后的樣品進行掃描電鏡觀察。

1.2.2 觸角感受器的鑒定 感受器的類型主要參考Schneider[19]的方法進行命名和歸類。

1.3 數(shù)據(jù)分析

觸角感受器的分布特點及數(shù)量特征在掃描電鏡照片中觀察、統(tǒng)計，感受器百分比=（某種感受器數(shù)量/感受器的總數(shù)量）×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 觸角的形態(tài)特征

咖啡黑（枝）小蠹雌、雄成蟲觸角（圖1、 2）結(jié)構(gòu)相似，均呈膝狀，由柄節(jié)（scapus）、梗節(jié)（pedicel）和鞭節(jié)（funicle）3部分組成。其中，柄節(jié)棒錘狀，梗節(jié)珠狀，均為1節(jié)；鞭節(jié)分5個亞節(jié)，前4亞節(jié)呈套筒狀，逐漸變粗，最后一亞節(jié)膨大成錘狀部（club）。錘狀部側(cè)面扁平，正面近圓形。觸角各節(jié)表面上均有明顯的瓦棱狀花紋。雌、雄成蟲觸角平均長度分別為（283.76±19.52）μm、（208.21±11.40）μm。

2.2 感受器的類型

通過掃描電鏡觀察，在咖啡黑（枝）小蠹成蟲觸角上共發(fā)現(xiàn)5類感器，分別為毛形感受器、鋸齒形感受器、錐形感受器、芽形感受器和刺形感受器。其中，毛形感受器分為毛形感受器Ⅰ、毛形感受器Ⅱ2個亞型。此外，在錘狀部末端還觀察到一種表皮孔。

2.2.1 毛形感受器Ⅰ（sensilla trichodeaⅠ） 直立或沿觸角軸微彎曲，細長，從基部到端部逐漸變細，末端鈍圓，（圖3，STⅠ），長度為（14.20±1.23）μm。數(shù)量最多，約占全部感受器的51%，集中分布于鞭節(jié)，尤以錘狀部末端最為明顯，與鋸齒形、芽形等感受器混生。

2.2.2 毛形感受器Ⅱ（sensilla trichodeaⅡ） 直立或微彎曲，毛發(fā)狀，整體細長而端部較尖，長度為（27.77±6.00）μm。（圖4，ST Ⅱ）。主要分布于錘狀部，尤以錘頭部的近端處最為明顯，占總感受器數(shù)量的6%。

2.2.3 鋸齒形感受器（zigzag sensilla） 直立或與觸角軸呈10°～60°角，形似毛發(fā)，每個感受器上具有5～12個不等鋸齒，長度為（39.87±6.65）μm（圖3，圖5，ZS）。約占全部感受器數(shù)量的33%，在柄節(jié)、梗節(jié)和鞭節(jié)均有分布，以錘狀部數(shù)量最多，柄節(jié)和梗節(jié)有少量分布。

2.2.4 錐形感受器（sensilla basiconica） 直立，形似錐子，生于柄節(jié)或錘狀部，（圖6，SB），長度為（6.91±1.25）μm。數(shù)量較少，約占全部感受器的4%。

2.2.5 芽形感受器（bud-shaped sensilla） 直立或微彎曲，形似禾谷種子的新芽，基部較粗大，頂端尖，著生于觸角表面的凹窩中，長度為（4.08±0.70）μm（圖7，BSS）。數(shù)量較少，僅分布于錘狀部的末端，常與錐形感受器混生。

2.2.6 刺形感受器（sensilla chaetica） 外形剛直如刺，直立于觸角表面，基部膨大，末端急尖。感受器長度雌蟲為（6.93±3.05）μm（圖8，SC）。數(shù)量少，分布于柄節(jié)和頭部連接處的凹陷處及錘狀部近端處。

2.2.7 表皮孔（cuticular pore） 分布于錘狀部末端不著生感受器的空白區(qū)域內(nèi)的一些稀疏小孔，直徑小于1 μm。（圖4，圖7～8，CP）。多單生或并生于毛形、芽形等感受器附近。

2.3 感受器的分布規(guī)律

咖啡黑（枝）小蠹雌、雄成蟲觸角感受器的數(shù)量和分布特點見表1。由表1可知，咖啡黑（枝）小蠹雌、雄成蟲觸角感受器類型、數(shù)量和分布特點無明顯差異。雌、雄成蟲觸角感受器類型相同，均有毛形、鋸齒形、錐形、芽形和刺形5種類型，感受器的平均數(shù)量分別為261和229個，以毛形感受器最多，占感受器總數(shù)的57%以上，其次為鋸齒形感受器，占總數(shù)的33%左右，這2種感受器的數(shù)量占絕對優(yōu)勢。其余錐形感受器、芽形感受器、刺形感受器數(shù)量合計占總數(shù)的10%左右。各類感受器在觸角各節(jié)上的分布數(shù)量存在顯著變化，柄節(jié)、梗節(jié)感受器數(shù)量較少，分別約占感受器總數(shù)的5% 和2%；鞭節(jié)分布的感受器數(shù)量最多，約占93%，其中約85%的感受器集中分布在錘狀部末端。

各類感受器在成蟲觸角柄節(jié)、梗節(jié)和鞭節(jié)上的分布具有不同特點。柄節(jié)和梗節(jié)感受器數(shù)量少且類型相對單一，梗節(jié)僅有鋸齒形1種感受器；鞭節(jié)則分布有全部5種感受器，但第1、3亞節(jié)沒有感受器分布。此外，5種感受器在各節(jié)上的分布明顯不同，鋸齒形感受器在柄節(jié)、梗節(jié)、鞭節(jié)均有分布，錐形、刺形感受器分布在柄節(jié)和錘狀部，而毛形和芽形感受器集中分布于錘狀部。

3 討論

咖啡黑（枝）小蠹雌雄成蟲觸角均由柄節(jié)、梗節(jié)和鞭節(jié)3部分組成，其中鞭節(jié)后半部分特化為錘狀部；錘狀部是感受器集中分布的區(qū)域。觸角的整體形態(tài)、觸角各節(jié)上感受器分布等特征與其他小蠹科昆蟲相似[20-21]?？Х群冢ㄖΓ┬◇汲上x觸角感受器在錘狀部的排列方式與華山松大小蠹、紅脂大小蠹等小蠹科不同屬有所不同[14-17]，咖啡黑（枝）小蠹感受器密集散生在錘狀部的末2段，而后兩者的毛形感受器在錘狀部環(huán)繞觸角排成界限分明的3 條帶。

在咖啡黑（枝）小蠹成蟲觸角上共發(fā)現(xiàn)5類感受器，分別為毛形感受器、鋸齒形感受器、錐形感受器、芽形感受器和刺形感受器。觸角感受器類型與其他小蠹科昆蟲存在屬內(nèi)相似性和種間差異性[13-18，22]，同屬的光滑足距小蠹分布有與其相同的5類感受器，且各類感受器的數(shù)量與分布特點存在較高的相似性；不同屬的小粒材小蠹、紅脂大小蠹、華山松大小蠹除分布有毛形、鋸齒形、芽形和刺形4種感受器外，華山松大小蠹還分布有栓錐形感受器，小粒材小蠹有板形、錐形感受器，且占優(yōu)勢數(shù)量的感受器類型和分布規(guī)律也不相同?？Х群冢ㄖΓ┬◇紝俣啻埔恍坌?，新羽化的成蟲在隧道內(nèi)交配后，雌成蟲飛出另找新的寄主場所，雄成蟲繼續(xù)生活在老隧道內(nèi)直到死亡，雄成蟲并不參與寄主定位[5]。光滑足距小蠹雌、雄成蟲羽化后在原生長發(fā)育的坑道中交配，受精后的雌成蟲分散外出，重新尋找寄主蛀孔侵入，僅雌成蟲入侵寄主，雄成蟲并不參與寄主定位和入侵[16]?？Х群冢ㄖΓ┬◇寂c光滑足距小蠹為同屬食菌小蠹，均為一雄多雌類型，說明兩者的觸角感受器類型相同、分布特點相似，在寄主選擇和入侵行為等方面存在高度相似性。這與陳輝等[15]在華山松大小蠹成蟲觸角感受器的掃描電鏡觀察討論的觀點一致：小蠹蟲觸角感受器的類型和分布規(guī)律與寄主樹木揮發(fā)性物質(zhì)的識別和反應(yīng)密切相關(guān)，具有相同感受器類型和分布規(guī)律的小蠹蟲可能意味著具有相似的寄主感受行為和選擇行為。

在咖啡黑（枝）小蠹成蟲觸角錘狀部發(fā)現(xiàn)的表皮孔，與開口于圓形凸起上的腔錐形感器或瓶形感器不同，它的孔口直接開于觸角表面，這與青楊脊虎天牛（Xylotrechus rusticus L.）觸角第3～9鞭節(jié)上的表皮孔形態(tài)描述相似[23]，分布在刺形感器基部附近，咖啡黑（枝）小蠹錘狀部存在的表皮孔則分布于鋸齒形感受器、毛形感受器等基部附近。類似的表皮孔在鞘翅目蟻甲科（Pselaphidae）、葉甲科（Chrysomelidae）中的某些種類中被描述[24]。有研究表明，這些表皮孔可能是信息素腺體，能夠分泌觸角和感器的滑潤劑[25]?？Х群冢ㄖΓ┬◇汲上x觸角表面存在的表皮孔和各種類型感受器的功能及在成蟲寄主選擇中的作用，還需進一步進行微觀結(jié)構(gòu)和電生理方面的研究。

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