李 琴, 閆 浩, 李 鏡, 王 雨, 季曉麗, 胡好遠

(安徽省高校生物環(huán)境與生態(tài)安全省級重點實驗室，安徽師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

昆蟲觸角形狀多樣，從結(jié)構(gòu)上看，膜翅目昆蟲觸角的第一個可見分節(jié)為柄節(jié)(Scape)，其次是略呈圓錐狀的梗節(jié)(Pedicel)和分為多個小節(jié)的鞭節(jié)(Flagellum)。觸角上生有大量感受器，是觸角的嗅覺、觸覺等功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。小蜂總科的感受器為多孔片狀感受器(Multiporous plate sensilla)，某些種類的雄性外激素腺體也位于觸角上[1]。昆蟲觸角可以用作分類的依據(jù)，也可用于鑒別雌雄。

蠅蛹金小蜂(Pachycrepoideusvindemmiae)屬于膜翅目小蜂總科(Chalcidoidea)金小蜂科(Pteromalidae)金小蜂亞科(Pteromalinae)金小蜂科(Pteromalidae)，為世界范圍內(nèi)的廣布種[2]。該寄生蜂寄生在寄主的蛹期，為蛹期寄生蜂；將卵產(chǎn)于蠅蛹的蛹殼與蛹體之間，為外寄生性，一般在單頭寄主體間發(fā)育成熟單頭后代，為單寄生性；寄生時，將寄主麻痹死亡，為抑性寄生蜂[2-4]。該寄生蜂為多種害蠅蛹期的重要寄生蜂，多數(shù)寄主為世界范圍內(nèi)的重大害蟲，如鈴木氏果蠅(Drosophilasuzukii)[5]、瓜實蠅(Bactroceracucurbitae)[6]等[2]，該寄生蜂已經(jīng)應(yīng)用于家蠅和實蠅類等害蟲的生物防治[7]。

關(guān)于蠅蛹金小蜂觸角感受器的超微結(jié)構(gòu)，已有研究已獲得雌蜂的觸角結(jié)構(gòu)特征和感受器類型，趙海燕[8]研究了蠅蛹金小蜂雌蜂觸角感器類型、數(shù)量和分布狀況，但對蠅蛹金小蜂雄蜂觸角感器的超微結(jié)構(gòu)、感器的數(shù)量和分布、功能和作用未進行探索研究。本文通過掃描電鏡觀察，探討蠅蛹金小蜂雌、雄蜂的觸角感受器的分布特征，并比較雌雄蜂在觸角形態(tài)和感受器分布上的差異，以期進一步掌握該寄生蜂的生物學(xué)習(xí)性，為應(yīng)用該寄生蜂提供參考。

1 材料與方法

1.1 寄生蜂來源和培養(yǎng)

供試家蠅采自安徽師范大學(xué)赭山校區(qū)食堂附近，在室內(nèi)進行人工飼養(yǎng)。家蠅飼養(yǎng)方法參照何鳳琴[9]，以麥麩為培養(yǎng)基料飼養(yǎng)家蠅幼蟲獲得蛹。蠅蛹金小蜂株系為實驗室常年飼養(yǎng)的蕪湖株系，以家蠅蠅蛹為寄主，誘集獲得，并在實驗連續(xù)飼養(yǎng)。寄生蜂在人工氣候箱內(nèi)進行培養(yǎng)，溫度為25±1℃，光照強度為60%(約2000lux)(L:D=14:10)，相對濕度均為RH=(50±5)%。培養(yǎng)器皿為直徑10cm高15cm的塑料杯，飼以10%的蜂蜜水進行飼養(yǎng),定期給予家蠅蛹，延續(xù)寄生蜂種群。

1.2 電鏡制片觀察

取羽化24h的雌性、雌性金小蜂若干頭，經(jīng)乙酸乙酯殺死后，解剖下頭部，放入2.0%的戊二醛溶液里固定3h以上(不可超過15個h)。之后取出金小蜂頭部用10%乙醇液沖洗，放入超聲波中5s，拿出用10%乙醇液清洗，反復(fù)三次。再用梯度乙醇30%、50%、70%、80%、95%脫水各一次，100%乙醇脫水兩次，每次時間10min。自然干燥。在電鏡銅臺上放入導(dǎo)電膠，將蠅蛹金小蜂的觸角按腹部、背部、兩個側(cè)面4個角度貼于導(dǎo)電膠上，噴金，將銅臺放置在支架內(nèi)。開始用JEOL JSM-6390電鏡觀察，加速電壓10kv。根據(jù)Schneider[10]觸角感器分類方法，確定觸角中分布的所有感受器類型。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有測量數(shù)據(jù)在Excel軟件中匯總，在SPSS11.5軟件中，使用t檢驗對雌雄蜂之間感受器測量數(shù)據(jù)進行了分析比較。

2 結(jié)果與分析

蠅蛹金小蜂雌蜂和雄蜂的觸角均呈膝狀；由柄節(jié)、梗節(jié)、環(huán)節(jié)、索節(jié)和棒節(jié)組成(圖1-A,B)，觸式11353式。柄節(jié)將觸角與頭部相連，較長，約觸角長度的2/5長；環(huán)節(jié)3節(jié)，較為細??；索節(jié)5節(jié)，末端3節(jié)愈合成棒節(jié)。

圖1 蠅蛹金小蜂雌、雄蜂觸角形態(tài)A：雌蜂，B：雄蜂Fig.1 Shape of antenna of female and male Pachycrepoideus vindemmiae

2.1 觸角感器的種類、形態(tài)結(jié)構(gòu)及分布

在電鏡下共觀察出雌、雄蜂觸角感受器共8種，分別是B?hm氏鬃毛、板型感器、錐形乳頭狀感器、薄壁化學(xué)感器、厚壁化學(xué)感器、毛型感器、刺型感器和感覺孔。各感受器的種類和形態(tài)均不同程度地呈現(xiàn)雌雄二型現(xiàn)象。

蒲姆氏鬃毛(B?hm bristles，BB)外形類似短刺，有基窩，與觸角縱軸垂直或成銳角成長(圖2-A,B)。板型感器(Placoid sensilla，SP)具有板狀凸起，長形，基部與觸角愈合，端部較細，游離。分布在第二索節(jié)至棒節(jié)上，根部粗頂部細。蠅蛹金小蜂雌蜂有兩種類型的板型感器，較細長的SPⅠ(圖2-E)和較粗短的SPⅡ(圖2-E)。薄壁化學(xué)感器(Thin walled chemoreceptor，TNC)：與毛型感器不同，也是毛型，但是比毛型感器長，有彎曲的，有直立的，第3～7索節(jié)和棒節(jié)都有分布(圖2-E,F)。厚壁化學(xué)感器(Thick walled chemoreceptor，TKC)：位于鞭節(jié)頂部，短小但粗壯，像金小蜂的手指一樣(圖2-F)，它也具備手指的一些功能，可以探觸外界。分布在棒節(jié)的頂部。毛型感器(Trichodea sensilla，ST)：像毛發(fā)一樣，頂部尖細，各個節(jié)都有分布。蠅蛹金小蜂上有兩種類型，STⅠ呈弧形彎曲(圖2-E)。STⅡ直立(圖2-F)，STⅠ和STⅡ交互分布在雌蜂索節(jié)的基部與棒節(jié)端部。刺型感器(Chaeticum sensilla，SC)：短小，像刺(圖2-B)，分布在柄節(jié)、梗節(jié)、環(huán)節(jié)和第1-3索節(jié)上。錐形乳頭狀感器(Basiconic mastoid sensilla，BMS)：像乳頭狀突起在觸角節(jié)上，位于索節(jié)頂部周圍和棒節(jié)的端部(圖2-C)，長為2.63±0.16μm，直徑為1.60±0.10μm。感覺孔(Sensory pore，sp)：梗節(jié)和環(huán)節(jié)相連的位置，形式左輪手槍子彈轉(zhuǎn)盤一樣圍在索節(jié)上(圖2-D)，直徑約為2.44μm。

BB:B?hm氏鬃毛；SP:板型感器；BMS:錐形乳頭狀感器；TNC:薄壁化學(xué)感器；TKC:厚壁化學(xué)感器；ST:毛型感器；SC:刺型感器；sp:感覺孔。

2.2 雌雄蜂觸角感受器分布差異

從著生位置上，雌蜂柄節(jié)生于復(fù)眼下緣連接線，但雄蜂柄節(jié)著生于連線之上；在柄節(jié)形態(tài)上，雌蜂柄節(jié)高達中單眼，而雄蜂則高過中單眼(圖1-A，B)。雌蜂觸角長度約為887.70±18.36μm，雄峰觸角長度約為836.00±19.12μm，雌蜂觸角長度比雄峰觸角的長度略長(t5=3.60,P=0.02)。蠅蛹金小蜂雌蜂B?hm氏鬃毛分布在柄節(jié)根部，短刺長3～5μm；而雄蜂則分布于柄節(jié)與梗節(jié)的根部，短刺長2～5μm，雌蜂B?hm氏鬃毛長于雄蜂(t13=1.76,P=0.10)。蠅蛹金小蜂雌蜂有SPⅠ和SPⅡ，而雄蜂僅具有SPⅡ(t15=0.60,P=0.56)，雌蜂索節(jié)上板型感器的數(shù)量大約是雄峰數(shù)量的3倍(表1)，雌蜂棒節(jié)上板型感器的數(shù)量大約是雄峰數(shù)量的2倍(表1)。雄蜂索節(jié)及棒節(jié)上薄壁化學(xué)感器的要多于雌蜂，數(shù)量大約是雌蜂的2倍(表1)(t20=3.69,P<0.01)。雌蜂觸角索節(jié)和棒節(jié)上存在STⅠ、STⅡ兩種毛型感器，雄蜂只有STⅠ分布在棒節(jié)頂部(表1)，雄蜂STⅠ長度短于雌蜂(t7=3.37,P=0.01)。雌蜂的刺型感器比雄峰的要略長(t21=2.163,P=0.04)(表2)。

表1 蠅蛹金小蜂觸角上感器數(shù)量的分布

♂:雄峰；♀:雌蜂；“—”代表0或無。BB:B?hm氏鬃毛；SP:板型感器；BMS:錐形乳頭狀感器；TNC:薄壁化學(xué)感器；TKC:厚壁化學(xué)感器；ST:毛型感器；SC:刺型感器

3 討 論

本文報道的蠅蛹金小蜂的觸角感器類型與張桂筠[11]麗蠅蛹集金小蜂(Nasoniavitripennis)、徐穎[12]蝶蛹金小蜂(PteromaluspuparumL.)、趙海燕[8]報道的蠅蛹金小蜂(Pachycrepoideusvindemmiae)雌蜂等寄生蜂的觸角感器類型相似。采用Schneider[10]觸角感器分類方法，確定觸角中分布的所有感受器名稱。

蠅蛹金小蜂雌、雄觸角上均發(fā)現(xiàn)B?hm氏鬃毛、板型感器、錐形乳頭狀感器、薄壁化學(xué)感器、厚壁化學(xué)感器、毛型感器、刺型感器和感覺孔等8種類型感受器，不同感受器類型對應(yīng)著觸角的不同功能。蒲姆氏鬃毛感受器又稱蒲姆氏鬃[13]常被認為是一種本體感受器(proprioceptors)，與觸角的運動和位置相關(guān)[14]，一般分布在觸角的基部，數(shù)量較少；刺型感器與機械運動功能有關(guān)[15，16]，也有研究表明其表面具有少許的細孔結(jié)構(gòu)，因為可以感受空氣中的氣味刺激[16]；板型感器與昆蟲的嗅覺功能相關(guān)[17],也可以感知寄主，檢測寄主的相關(guān)信息[14]；薄壁化學(xué)感器可能與昆蟲的嗅覺功能有關(guān)[18-20]；厚壁化學(xué)感器在功能上與味覺相關(guān)[14]，也與機械接觸功能相關(guān)[21]；錐形乳頭狀感器有感知濕度、熱度的功能[22-24]；毛型感器多為嗅覺感受器[25，26]。

表2 蠅蛹金小蜂觸角感器的長度

表中數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標準差?！?雄峰；♀:雌蜂；“—”代表0或無。BB:B?hm氏鬃毛；SP:板型感器；BMS:錐形乳頭狀感器；TNC:薄壁化學(xué)感器；TKC:厚壁化學(xué)感器；ST:毛型感器；SC:刺型感器

本研究中，應(yīng)用掃描電鏡對蠅蛹金小蜂雌蜂和雄蜂觸角的感受器形態(tài)進行了觀察，并對雌、雄蜂觸角上各個感受器的長度及數(shù)量進行詳細比較。得到雌蜂柄節(jié)生于復(fù)眼下緣連接線，但雄蜂柄節(jié)著生于連線之上；雌蜂柄節(jié)高達中單眼，而雄蜂則高過中單眼。雄峰梗節(jié)底部有蒲姆氏鬃毛感器，而雌蜂沒有。可以猜測雄峰在交配時彎曲觸角與蒲姆氏鬃毛感器有關(guān)系。因為它還有本體感受器的功能，所以當蒲姆氏鬃毛感受器感受到觸角表皮一部分伸縮時，相應(yīng)部位的感器也會做出彎曲變化[14]。蒲姆氏鬃毛感器有測量彎曲度的功能[15，27]，可以定位觸角表皮上一點到另一點的距離[14]。雌蜂具有SPI和SPII兩種感器，雄蜂僅具有SPII感器，且雄峰SPII感器的數(shù)量少于雌峰，這種雌雄差異在許多其他膜翅目物種中也存在[28，29]，這表明，SPI型感受器可能與雌蜂繁殖行為相關(guān)。雄峰的薄壁化學(xué)感器數(shù)量比雌蜂的多(表1)，有更多的表面積用于接收來自雌蜂的刺激信息，所以具有信息收集功能[30，31]，松黃葉蜂(Neodiprionsertifer)(Hymenoptera:Diprionidae)也有相似的感受器并具有性別信息收集的功能[30]。雄峰觸角上的薄壁化學(xué)感器，可能還有定位交配對象位置的功能[14，32-34]。雌蜂具有STI和STII兩種感器，毛型感器種類和數(shù)量都比雄峰多，有報道稱毛型感器可能在寄主的選擇與擇優(yōu)上發(fā)揮作用，因為大多數(shù)寄生蜂雌蜂通常有用觸角鞭節(jié)腹部部位敲擊寄主的行為，此部位上分布的毛型感器較多[14，35]。對雌雄各類感器與其功能之間關(guān)系還有待進一步研究證實。