靳 軒，王海燕，胡振亮，馬夢然，李繼泉，崔建州*

(1.河北農業(yè)大學林學院，河北保定 071000；2. 南水北調中線干線工程建設管理局河北分局，石家莊 050000 )

昆蟲觸角是接受外來化學信號的主要器官，其上分布著昆蟲的大量嗅覺感器。昆蟲通過這些感器來感知周圍環(huán)境、尋偶、尋找取食寄主、選擇產卵場所等(Gotzeketal., 2011)。嗅覺感器是一類特化的表皮細胞組織，不同的感器具有不同的功能(Altneretal., 1985)。研究昆蟲觸角感器的種類、形態(tài)、分布和功能，已經成為昆蟲觸角研究的重點，可以為探索昆蟲的行為學奠定基礎。

微紅梢斑螟Dioryctriarubella屬于鱗翅目Lepidoptera螟蛾科Pyralidae梢斑螟屬Dioryctria，是一種主要危害松屬植物的枝梢和球果的重要害蟲，國內外均有分布(田恒德和嚴敖金, 1989)。其寄主非常廣泛，在河北省北戴河聯(lián)峰山主要危害油松，一年發(fā)生2代，主要以幼蟲蛀害寄主主梢和幼樹枝干，使枝梢折斷枯死，影響樹冠的整體形態(tài)，降低了樹木的利用價值(李箐, 2003; 王榮國等, 2003)，影響林木種子質量(常華, 2013)。由于微紅梢斑螟幼蟲鉆蛀危害的特點，對于其防治技術主要采用化學防治為主，這不僅增加了害蟲的抗藥性，同時也帶來了殺傷天敵及環(huán)境污染等問題。目前，根據(jù)行為學及化學生態(tài)學理論來討論害蟲的防治技術日益得到重視。利用害蟲自身的生理生化微觀特性來探索其宏觀行為機制，可以為害蟲防治提供新的理論依據(jù)。近些年，國內外的一些專家學者很重視在觸角感器顯微結構方面的研究(Schneider, 1964; 馬瑞燕和杜家緯, 2000; 李竹和陳力, 2010)。現(xiàn)已對大蠟螟Galleriamellonella、松果梢斑螟Dioryctriapryeri、黃翅絹野螟Diaphaniacaesalis、二點螟Chiloinfuscatellus等多種螟蛾科的昆蟲的觸角感器進行了超微結構研究(楊立軍和李新崗, 2007; 楊爽等, 2017; 孟倩倩等, 2017; 王錦達等, 2018)，但國內外尚未見關于微紅梢斑螟觸角感器研究的報道。本試驗利用掃描電鏡對微紅梢斑螟成蟲觸角的感器類型、形態(tài)和分布特點進行觀察和研究，以期為微紅梢斑螟的化學生態(tài)調控提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

北戴河聯(lián)峰山公園位于位于北戴河海濱中心西部，公園傍海，其占地約400 ha，東西橫列約5 km。該地區(qū)受沿海季風影響，海洋性特征明顯，濕度較大。年平均日照時間在2 700～2 850 h；年平均氣溫在8.8～11.3℃；盛夏日平均氣溫在22～25℃；年平均降水量為650～750 mm；年平均濕度在65%。園內地被雜草叢生，灌木穿插其中，主要以針葉樹油松為主，兼有部分櫟類、黃櫨Cotinuscoggygria、碧桃Amygdaluspersicavar.duflex、刺槐Robiniapseudoacacia、毛白楊Populustomentosa和松科其它樹種。

1.2 供試蟲源

2019年6月，在河北省秦皇島市北戴河區(qū)聯(lián)峰山公園采集油松帶蟲枝果帶回實驗室于40 cm×40 cm×40 cm的養(yǎng)蟲籠中進行飼養(yǎng)，飼養(yǎng)條件：溫度為25±1℃，相對濕度為75%±5%，待其化蛹后，根據(jù)蛹期的形態(tài)特征將其雌、雄蟲分開，選取初羽化且生長一致的雌、雄蟲各10頭。

1.3 樣品的制樣與觀察

首先，在解剖鏡下用鑷子將微紅梢斑螟的觸角取下，將其浸泡在70%乙醇溶液中，利用超聲波清洗儀進行清洗15 s，用2.5%戊二醛固定。24 h后用75%乙醇溶液沖洗，用80%、85%、90%、95%和100%乙醇溶液依次梯度脫水，各濃度脫水10 min，用乙酸異戊酯置換乙醇溶液，處理過夜，最后進行臨界點干燥。

將干燥好的觸角樣品用雙面膠粘在樣品臺上，噴金處理后用HITACHI SU8010掃描電鏡進行觀察、拍照。對已觀察到的感器主要參照Schneider(1964)的標準進行鑒定和命名，并略加改進。

1.4 數(shù)據(jù)處理

感器的測量和數(shù)量統(tǒng)計的樣本數(shù)量為6個觸角或同種感器。所有數(shù)據(jù)均使用SPSS 22.0軟件計算平均值和標準誤。

2 結果與分析

2.1 微紅梢斑螟觸角的微形態(tài)

通過掃描電鏡發(fā)現(xiàn)，微紅梢斑螟的觸角呈線狀。雌、雄個體間的觸角長度略有差異，雌蟲觸角長度為6 310±25.1 μm，雄蟲觸角長度為6 775±33.8 μm，雄蟲觸角略長于雌蟲。微紅梢斑螟觸角背面均覆蓋鱗片，鞭節(jié)的每個亞節(jié)均有兩排鱗片，呈層層相疊的狀態(tài)。觸角感器大多分布在鞭節(jié)的腹面和側面，柄節(jié)和梗節(jié)較少(圖1-b)。

2.2 觸角感器的類型和結構

微紅梢斑螟觸角上有10類感器，其中7類感器是雌、雄蟲共有的，分別為毛形感器(Ⅰ、Ⅱ型)、刺形感器(Ⅰ、Ⅱ型)、耳形感器、腔錐形感器和Bǒhm氏鬃毛。栓錐形感器僅在雌蟲觸角上被發(fā)現(xiàn)，鱗形感器和鐘形感器僅位于雄蟲觸角上；其中數(shù)量最多的是毛形感器。

圖1 微紅梢斑螟觸角(a)和鞭節(jié)亞節(jié)形態(tài)(b)Fig.1 Morphology of Dioryctria rubella Hampson antenna (a)and subsegments of flagell (b)

2.2.1毛形感器(Sensilla trichoidea, ST)

基部無臼狀窩，著生于觸角表面的圓窩內，外形細長，前傾，向頂端漸細，觸角各節(jié)均有分布，鞭節(jié)最多，按其形狀不同分為Ⅰ型、Ⅱ型(圖2-A, B)。Ⅰ型感器表面有螺旋形的環(huán)狀紋，與觸角表面成30°～70°夾角，Ⅱ型感器穿插分布于Ⅰ型之間，與Ⅰ型感器相比較短，基部較細，表面有豎向條紋且多孔，從基部往上開始彎曲，角度小于30°。雌蟲的Ⅰ型毛形感器長為53.69±2.81 μm, 雄蟲的Ⅰ型毛形感器長為57.27±3.71 μm，基部直徑為3.24±0.04 μm；雌、雄蟲的Ⅱ型感器長為30.2±0.20 μm，基部直徑為2.03±0.3 μm。雄蟲觸角的毛形感器數(shù)量與雌蟲相比較多，且Ⅰ型感器長度較長。

2.2.2刺形感器(Sensilla chaetica, SCH)

刺形感器基部幾乎與觸角表面垂直并且有突起的光滑臼窩，中部或中部偏上部位彎曲向前傾，頂部鈍圓向上翹起，表面有螺旋狀的環(huán)狀紋。按其大小可分為Ⅰ型、Ⅱ型(圖2-C，D，E)，Ⅰ型分布于鞭節(jié)各亞節(jié)腹面，Ⅱ型分布于側面，與Ⅰ型感器相比較細小。雌蟲刺形感器Ⅰ型長為45.37±0.26 μm，基部直徑為3.09±0.03 μm，雄蟲刺形感器Ⅰ型長為49.00±1.07 μm，基部直徑為2.69±0.03 μm；雌、雄蟲Ⅱ型感器長為23.52±1.74 μm，基部直徑為2.17±0.08 μm，雄蟲觸角的Ⅰ型刺形感器與雌蟲相比較長，但是基部直徑較小，Ⅱ型刺形感器的長及基部直徑在雌、雄蟲觸角上無明顯差異。

2.2.3耳形感器(Sensilla auricillica, SA)

耳形感器在雌、雄觸角上均有較多分布，主要分布于鞭節(jié)各亞節(jié)上，其中在側面的分布多于腹面(圖2-G, I)。其外形類似于禾本科植物卷心葉狀，有耳狀凹槽，除此之外，表面還有縱向條紋且為多孔的結構，基部著生于觸角圓窩內，頂端尖銳，耳形感器長為21.97±0.25 μm，基部直徑為2.22±0.10 μm。

2.2.4腔錐形感器(Sensilla coeloconica, SCO)

生于憂患，死于安樂。席豐履盛，在一般人看來，那是多有面子呀！多享受啊！事實并非如此，中國自古就有物極必反、驕奢必縱，由儉入奢易、由奢入儉難等古訓?！吧w席豐履厚，其心易于放逸。”一旦身陷席豐履盛之地，滋生暴殄天物之心態(tài)，養(yǎng)成浮華奢華的習慣，最終不是走向危險之地，就是走向覆滅之地。

腔錐形感器在觸角鞭節(jié)各亞節(jié)均有分布，是觸角表面向下凹陷形成的淺圓腔(圖2-F, H)，直徑10.96±0.32 μm，腔中央著生著一個直立的栓狀突起，基部粗大，端部鈍圓，由基部向端部聚攏，表面有縱溝，圓腔周圍有13～15個的緣栓，端部尖銳，長短不一，向中央直立的栓狀突起聚攏，緣栓表面也具有縱溝。

2.2.5Bǒhm氏鬃毛(Bǒhm bristles, BB)

Bǒhm氏鬃毛成群分布于觸角柄節(jié)基部，外形短小尖細，呈椎形，表面光滑無孔，大多垂直于觸角表面，不具基窩(圖2-M)，此類感器長為6.97±0.22 μm，基部直徑為1.65±0.06 μm。

2.2.6鱗形感器(Sensilla squamiformia, SQ)

鱗形感器外形似鱗片，但比鱗片細長(圖2-J)，長為41.86±0.66 μm，基部直徑為2.41±0.09 μm，呈梭型，表面有較深的縱向溝槽，基部有特化的臼狀窩，分布于觸角側面緊挨背部鱗片處，分布不均勻，數(shù)量較少，觀察時很難被發(fā)現(xiàn)，并且該感器只在雄蟲觸角上被發(fā)現(xiàn)。

圖2 微紅梢斑螟觸角感受器的掃描電鏡照片F(xiàn)ig.2 Photograph of antennal sensilla of Dioryctria rubella by scanning electron microscopy注：A和B，毛形感器Ⅰ型(ST-Ⅰ)、毛形感器Ⅱ型(ST-Ⅱ)；C，刺形感器Ⅰ型(SCH-Ⅰ)；D和E，刺形感器Ⅱ型(SCH-Ⅱ)；F和H，腔錐形感器；G和I，耳形感器；J，鱗形感器；K和L，鐘形感器；M，Bǒhm氏鬃毛；N，栓錐形感器。Note: A and B, Sensilla trichoideaⅠ (ST-Ⅰ), Sensilla trichoideaⅡ (ST-Ⅱ); C, Sensilla chaeticaⅠ (SCH-Ⅰ); D and E, Sensilla chaeticaⅡ (SCH-Ⅱ); F and H, Sensilla coeloconica (SCO); G and I, Sensilla auricillica (SA); J, Sensilla squamiformia (SQ); K and L, Sensilla campaniformia (CA); M, Bǒhm bristles (BB); N, Sensilla styloconica (SST).

鐘形感器著生于觸角第一鞭節(jié)基部(圖2-K, L)，基部直徑為1.74±0.05 μm，形狀像一個倒扣的鐘，稍突出于觸角表面，表面光滑，周圍有一圈光滑的稍向下凹陷的厚壁邊緣，此感器只在雄蟲觸角上被發(fā)現(xiàn)。

2.2.8栓錐形感器(Sensilla styloconica, SST)

栓錐形感器(圖2-N)均勻分布于觸角腹面鞭節(jié)每亞節(jié)的端部，每亞節(jié)各一個，長為18.31±0.26 μm，基部直徑為5.37±0.05 μm，從觸角表面隆起延大約45°向外延伸，端部頂生一個小椎，基部至中上部有觸角表面網狀紋的延伸，中上部表面光滑。

2.3 雌、雄蟲各類型感器的數(shù)量及差異

雌蟲觸角的8類感器中，毛形感器Ⅱ型的數(shù)量最多，可達1 009.4±9.11個，明顯多于其他感器的數(shù)量；其次是毛形感器Ⅰ型，數(shù)量為949.3±13.02個，明顯少于毛形感器Ⅱ型的數(shù)量；再次是耳形感器，數(shù)量為776.0±7.69個；刺形感器Ⅰ型的數(shù)量為56.3±8.75個，栓錐形感器的數(shù)量為43.0±0.52個，刺形感器Ⅰ型的數(shù)量多于栓錐形感器的數(shù)量，但兩者的數(shù)量無明顯差異；氏鬃毛的數(shù)量為18.8±0.31個，明顯少于其他感器數(shù)量。雌蟲各感器數(shù)量由多到少的排序為：毛形感器Ⅱ型、毛形感器Ⅰ型、耳形感器、腔錐形感器、刺形感器Ⅱ型、刺形感器Ⅰ型、栓錐形感器、Bǒhm氏鬃毛。

雄蟲觸角的9類感器中，數(shù)量最多的是毛形感器Ⅱ型，數(shù)量為1 820.0±8.34個，明顯多于其他感器；其次是毛形感器Ⅰ型，數(shù)量為1 317.3±11.28個，明顯少于毛形感器Ⅱ型的數(shù)量；鱗形感器的數(shù)量最少，數(shù)量為4.2±0.75個，與Bǒhm氏鬃毛和鐘形感器的數(shù)量相比，三者數(shù)量無明顯差異。雄蟲各感器的數(shù)量由多到少的排序為：毛形感器Ⅱ型、毛形感器Ⅰ型、耳形感器、腔錐形感器、刺形感器Ⅱ型、刺形感器Ⅰ型、Bǒhm氏鬃毛、鐘形感器、鱗形感器。

表1 微紅梢斑螟雌、雄蟲各類型感器的數(shù)量

將雌、雄蟲觸角上相同的感器進行T檢驗分析發(fā)現(xiàn)，相同感器的數(shù)量在雌雄蟲觸角上的分布是不相同的，其中雄蟲觸角的毛形感器Ⅰ型、Ⅱ型和耳形感器的數(shù)量明顯多于雌蟲；刺形感器和腔錐形感器及Bǒhm氏鬃毛在雌雄蟲觸角上的數(shù)量無明顯差異。

2.4 常見的鱗翅目螟蛾科昆蟲觸角感器的類型及差異

不同的螟蛾科昆蟲觸角感器不同，微紅梢斑螟與同科其他屬的感器類型還是較為接近。毛形感器存在于大多鱗翅目昆蟲中，并且按長短分為Ⅰ、Ⅱ型，微紅梢斑螟也與之相似，但微紅梢斑螟的Ⅰ、Ⅱ型的表面結構也存在差異，Ⅰ型表面具螺旋形的環(huán)狀紋，與大多鱗翅目的昆蟲相類似，但是Ⅱ型表面有豎向條紋且多孔，在螟蛾科的已發(fā)表的文章中未見報道，因此又有其自身獨特性；刺形感器、腔錐形感器、耳形感器也是螟蛾科昆蟲常見的幾種感器類型，刺形感器有的表面光滑，如二點螟(王錦達, 2018)，有的具有螺旋形的環(huán)狀紋，如微紅梢斑螟；腔錐形感器類型幾乎相同，都具有菊花狀的腔緣毛；耳形感器形與禾本科植物卷心葉類似，根據(jù)頂端尖銳或鈍圓又可分為Ⅰ、Ⅱ型，有的只有Ⅰ型，如微紅梢斑螟，有的只有Ⅱ型，如黃翅絹野螟(孟倩倩, 2017)、井上蛀果斑螟Assarainouei(邵淑霞, 2008)；鐘形感器分布較少，只在松果梢斑螟和微紅梢斑螟觸角上發(fā)現(xiàn)；鱗形感器外形都很相似，只在大蠟螟(楊爽, 2017)和二點螟上未見分布；栓錐形感器在大蠟螟、黃翅絹野螟和微紅梢斑螟上有分布，其中大蠟螟和微紅梢斑螟的栓錐形感器最為相似，但在微紅梢斑螟中其只在雌蟲觸角上有分布，而在另兩者中則是雌雄蟲都有分布；存在性二型的昆蟲有松果梢斑螟、微紅梢斑螟、井上蛀果螟；通過以上比較發(fā)現(xiàn)，微紅梢斑螟與同屬的松果梢斑螟(楊立軍, 2007)的感器類型、形態(tài)分布最為接近，不同的是刺形感器Ⅱ型與栓錐形感器未在松果梢斑螟上被發(fā)現(xiàn)。

表2 常見的鱗翅目螟蛾科觸角感器

3 結論與討論

本研究通過對微紅梢斑螟雌、雄成蟲觸角進行掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)觸角呈線狀，雄蟲觸角略長于雌蟲。在雌雄觸角上共發(fā)現(xiàn)10類感器，其中毛形感器Ⅰ、Ⅱ型，刺形感器Ⅰ、Ⅱ型、耳形感器、腔錐形感器和氏鬃毛這7類感器在雌雄蟲觸角上均有分布，而鱗形感器和鐘形感器只在雄蟲觸角上被發(fā)現(xiàn)，及栓錐形感器僅在雌蟲觸角上被發(fā)現(xiàn)，并且雄蟲毛形感器、耳形感器數(shù)量多于雌蟲，存在性二型現(xiàn)象。這一研究結果與松果梢斑螟最為相似，不同的是刺形感器Ⅱ型與栓錐形感器未在松果梢斑螟上被發(fā)現(xiàn)。

昆蟲觸角有多種感器，且感器的類型及功能多樣。每種感器的類型、功能、數(shù)量及分布等不僅與其種類、性別有關，還與其生活環(huán)境及與寄主植物的相互作用相關。因此明確昆蟲觸角感器的種類、分布及數(shù)量，對研究各感器的功能與寄主植物互作方面具有重大意義。對于鱗翅目昆蟲觸角顯微結構的研究已較多。在鱗翅目昆蟲中，毛形感器是普遍存在的一類感器，一般具有性二型現(xiàn)象，且該感器現(xiàn)已被證實不僅能感受性信息素，而且還具有觸覺、嗅覺、味覺、機械感受等功能(Castrejón Gómezetal., 2003；Dolzeretal., 2003)，雄性昆蟲對于性信息素的敏感程度高于雌蟲(Zhaoetal., 2018)，這或許也是微紅梢斑螟雄蟲觸角上毛形感器明顯多于雌蟲的原因。刺形感器基部幾乎與觸角表面垂直，整個感器延伸的高度比其他感器高許多，并且基部有特化的白臼窩，基于刺形感器的這些形態(tài)特征，被認為具有感受機械刺激的功能(Schneider, 1964)。

Ebbinghaus等(1998)報道在卷蛾科的蘋果蠹蛾Cydiapomonella上發(fā)現(xiàn)表面多孔的耳形感器具有感受微量信息素的功能，在張建(2017)的報道中，也認為花布燈蛾Camptolomainteriorata的此種感器可能也有類似功能。國外學者Ammagarahalli (2015)使用單感器記錄儀發(fā)現(xiàn)表面多孔的耳形感器對植物氣味和信息素化合物起反應，微紅梢斑螟中耳形感器表面具有縱向條紋且多孔，或許也具有以上功能。Alter(1983)做電生理反應試驗發(fā)現(xiàn)，有腔緣毛的腔錐形感器不僅具有嗅覺功能，而且還能感知溫度和濕度的變化；也有研究發(fā)現(xiàn)，這類感器上具有感覺神經元，既能對短鏈脂肪酸及單萜醇類物質有一定的感覺反應，也對雌蟲寄主產卵地選擇上起作用(Altneretal., 1983; Cossetal., 1998; Hunger and Steinbrecht, 1998)，微紅梢斑螟的腔錐形感器具有菊花狀的腔緣毛，因此，推測其具有以上功能。Bǒhm氏鬃毛在鱗翅目昆蟲中也較為常見，Schneider(1964)認為其是一種機械感受器，另有國外學者Krishnan等(2012)通過行為學試驗發(fā)現(xiàn)，此感器在蛾子飛行中能夠調節(jié)其觸角的定位。

鱗形感器數(shù)量較少、緊鄰鱗片且在鞭節(jié)不均勻分布，很難觀察到，目前關于此感器的功能還未見報道，因其無孔的表面，Krishnan 等(2012)推測此感器可能具有機械感受功能。鐘形感器被認為能夠感受角質層的機械形變，是一種本體感受器(Mclver, 1975)，也有研究表明其對氣味、二氧化碳、溫濕度敏感(Dietz and Humphreys, 1971)。

栓錐形感器僅在雌蟲觸角上被發(fā)現(xiàn)。此類型感器在鞘翅目棗食芽象甲Scythropusyasumatsui中也僅分布在雌蟲觸角上；在功能上，張峰等(2019)認為棗食芽象甲雌蟲對棗樹的揮發(fā)性氣味更為敏感，可能與栓錐形感器僅在棗食芽象甲雌蟲上分布有關。在關于寄主油松揮發(fā)物對微紅梢斑螟成蟲生測試驗研究中，我們發(fā)現(xiàn)雌蟲對寄主油松揮發(fā)性氣味更為敏感，因此可推測栓錐形感器具有味覺、嗅覺的功能，對雌蟲的取食及寄主選擇方面至關重要。

微紅梢斑螟屬于蛀干害蟲，其幼蟲鉆蛀枝干危害寄主植物，但在幼蟲期防治害蟲難度較大。因此，成蟲期的防治尤為重要，其成蟲觸角感器在感知周圍環(huán)境、尋偶、尋找取食寄主、選擇產卵場所等有重要作用。本研究通過對微紅梢斑螟觸角掃描電鏡的觀察，發(fā)現(xiàn)其觸角感器類型豐富，但由于多數(shù)的感器功能只是靠前人的推測而來，并未得以證實，今后還需要利用單細胞記錄儀結合透射電鏡、觸角電位等生理技術對各感器功能做進一步研究，為明確微紅梢斑螟觸角感器與其對寄主植物的選擇機理之間的關系奠定基礎。