南瓜實(shí)蠅觸角超微結(jié)構(gòu)觀察及其與桔小實(shí)蠅觸角形態(tài)的比較

蔡 俊，楊紅霞，吳啟松，董小林*

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲毒理研究室，廣州 510642;2.東莞出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心，廣東東莞 523012;3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣州 510642)

南瓜實(shí)蠅 Bactrocera (Zeugodacus) tau(Walker)，俗稱針蜂、黃蜂子，幼蟲俗稱瓜蛆，屬于雙翅目Diptera 實(shí)蠅科Tephritidae，近年來發(fā)生范圍廣，危害重。主要危害南瓜、冬瓜等瓜類蔬菜和豇豆等豆類，一般損失達(dá)15%-30%，嚴(yán)重的高達(dá)50%以上，影響瓜類蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量(李靈貴，2008)。桔小實(shí)蠅又名東方果實(shí)蠅、黃蒼蠅、果蛆，屬于雙翅目 Diptera 果實(shí)蠅科Tephritidae 寡鬃實(shí)蠅亞科 Dacinae 果實(shí)蠅屬Bactrocera Macquart (汪興鑒，1996)。其寄主范圍廣，主要為害番石榴、芒果等46個(gè)科250 多種果樹、蔬菜和花卉，是一種毀滅性害蟲，給我國蔬業(yè)、花卉業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，所以世界許多國家和地區(qū)把它列為重要的危險(xiǎn)性檢疫對(duì)象(梁光紅等，2003)。

觸角作為昆蟲重要的感覺器官，在對(duì)植物的識(shí)別、定向和取食等方面都起到了重要的作用。目前已有報(bào)道包括一些蠅類在內(nèi)的許多昆蟲觸角上擁有多種嗅覺感受器官(Hallem et al.，2006)。這些感受器的主要功能包括觸覺，即感知濕度和溫度造成的機(jī)械刺激變化;嗅覺，即環(huán)境中傳感氣味分子及在相同或其他物種之間接收信息素;味覺，主要用于定位寄主植物。很多研究表明感受器通常具有多重功能(Zhang et al.，2013)。隨著電鏡、觸角電位、單感受器記錄等實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，昆蟲感受器的研究在各方面都取得了突破性的進(jìn)展，主要包括:昆蟲感受器形態(tài)、結(jié)構(gòu)及功能;昆蟲-寄主選擇機(jī)制;感受器感受機(jī)理(分子水平)(Hughes，1987)。而掃描電鏡技術(shù)能直觀且清楚地觀察到感受器的形態(tài)差異和豐富度(張國娜，2012)。

作為感受刺激的器官之一，觸角對(duì)昆蟲的行為有著重要的影響。研究發(fā)現(xiàn)，總是切除觸角不同部位的雄性桔小實(shí)蠅先發(fā)現(xiàn)蛋白原(杜迎剛，2008)。要了解南瓜實(shí)蠅觸角感受器的功能與作用，首先要了解觸角及感受器的形態(tài)、類型和數(shù)量。本文利用掃描電鏡技術(shù)觀察南瓜實(shí)蠅觸角，與已進(jìn)行報(bào)道的桔小實(shí)蠅觸角進(jìn)行對(duì)比，可以為進(jìn)一步的研究提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

南瓜實(shí)蠅B.tau 和桔小實(shí)蠅B.dorsalis 由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲學(xué)系提供，飼養(yǎng)條件:溫度25±1℃，相對(duì)濕度80 ±2%，恒溫培養(yǎng)箱飼養(yǎng)。糖∶酵母粉=1∶1，3-5 d 更換一次。用吸水的棉花供其飲用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的制備

取南瓜實(shí)蠅和桔小實(shí)蠅雌雄成蟲各10 頭，切下頭部，用70%酒精和超聲儀器清洗干凈，風(fēng)干備用。

在解剖鏡下用刀片和解剖針將觸角從頭部成對(duì)切下，用銅導(dǎo)電膠將觸角粘在掃描電鏡樣品臺(tái)上，完成實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備(陳新芳，2008)。

1.2.2 電鏡觀察

將裝好樣品的樣品臺(tái)放入離子濺射儀中噴金鍍膜，在環(huán)境掃描電子顯微鏡(FEI Philips XL-30)下觀察各部位并拍照。加速電壓為20 kV。電鏡下觀察實(shí)蠅觸角的超微結(jié)構(gòu)，主要觀察觸角結(jié)構(gòu)，觸角上感器的類型、數(shù)量和各類感器的主要特征。獲得電鏡圖后，利用電鏡圖測量觸角及觸角上感器的尺寸，進(jìn)行分析與比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 一般形態(tài)結(jié)構(gòu)

南瓜實(shí)蠅和桔小實(shí)蠅的觸角都呈具芒狀，著生于頭部顏面中部，由柄節(jié)、梗節(jié)和鞭節(jié)3 節(jié)組成。柄節(jié)最短，梗節(jié)較長，鞭節(jié)最長，比例約為1∶2∶5 (圖1)。兩種實(shí)蠅觸角的各部分尺寸比較見表1。觸角整體被毛，鞭節(jié)外側(cè)著生著一條巨大的毛，稱為芒。南瓜實(shí)蠅觸角芒長約為748.9 ± 34.6μm，芒基部 直徑約為28.6 ±9.5μm (圖1、2)。兩種實(shí)蠅鞭節(jié)上還具有一深陷的感覺孔(圖9)。

實(shí)蠅觸角感器按形態(tài)特征可以分為4 類:毛形感器、柱形感器、錐形感器和刺形感器。兩種實(shí)蠅觸角上所含的感器類型大致相同。

2.2 觸角感器形態(tài)

2.2.1 毛形感器

毛形感受器是兩類供測實(shí)蠅中觸角上數(shù)量最多，分布最廣的一類感器，在鞭節(jié)分布最多。兩種實(shí)蠅雌蟲和雄蟲的此類感器在數(shù)量、分布和形態(tài)上差別不大。毛型感器基部無窩，尾部稍微彎曲。毛形感器有兩種，Ⅰ型毛形感器較長，具有脊?fàn)钔黄穑L度均約為16.2-29.2μm (圖3);Ⅱ型毛形感器較短，沒有脊?fàn)钔黄穑L度均約為10.0-15.0μm (圖4、5)。

2.2.2 柱形感器

柱形感器主要分布在鞭節(jié)基部，也分為兩種。兩種實(shí)蠅雌蟲和雄蟲的此類感器在數(shù)量、分布和形態(tài)上差別不大。Ⅰ型柱形感器也叫長柱形感器，相對(duì)于Ⅱ型較長，端部鈍圓，長約9.0-12.0μm，基部直徑約1.8-2.2μm;Ⅱ型柱形感器也叫短柱形感器，整體較短，端部一樣鈍圓，基部有突起的窩，感器長度約2.4-5.0μm，基部直徑約1.0-1.2μm (圖6、7)。

2.2.3 錐形感器

錐形感器主要分布在鞭節(jié)上，比柱形感器長，頭部比毛狀感器較鈍圓，不呈彎曲狀，數(shù)量比毛形感器少。兩種實(shí)蠅雌蟲和雄蟲的此類感器在數(shù)量、分布和形態(tài)上差別不大。長度約為20.0-24.1μm，基部直徑約為2.2-3.0μm (圖9)。

表1 南瓜實(shí)蠅與桔小實(shí)蠅觸角不同部分尺寸比較Table 1 Measurements of the antennae of Bactrocera tau and Bactrocera dorsalis

2.2.4 刺形感器

圖1 南瓜實(shí)蠅觸角Fig.1 Antenna of Bactrocera tau

刺形感器是觸角上最大的感器，主要分布在柄節(jié)和梗節(jié)的邊緣上。兩種實(shí)蠅雌蟲和雄蟲的此類感器在數(shù)量、分布和形態(tài)上差別不大。刺形感器頭端部尖，感器上有縱紋，基部著生位置有突起形成窩狀。刺形感器有長有短，但形態(tài)一致，柄節(jié)和梗節(jié)正面邊緣上的刺形感器較短，長約為36.7-55.8μm;柄節(jié)和梗節(jié)側(cè)面邊緣上的刺形感器較長，長約為62.5-118.8μm (圖8)。

圖2 桔小實(shí)蠅觸角(杜迎剛等，2008)Fig.2 Antenna of Bactrocera dorsalis (Du et al.，2008)

圖3 南瓜實(shí)蠅Ⅰ型毛形感器Fig.3 Sensilla trichodae Ⅰof Bactrocera tau

圖4 南瓜實(shí)蠅Ⅱ型毛形感器Fig.4 Sensilla trichodae Ⅱof Bactrocera tau

圖5 桔小實(shí)蠅Ⅱ型毛形感器Fig.5 Sensilla trichodae Ⅱof Bactrocera dorsalis

圖6 南瓜實(shí)蠅兩類柱形感器Fig.6 Sensilla cylindric of Bactrocera tau

圖8 南瓜實(shí)蠅梗節(jié)的刺形感器Fig.8 Sensilla chaetica in terrier of Bactrocera tau

圖9 桔小實(shí)蠅鞭節(jié)感覺孔及錐形感器Fig.9 Sense pore and sensilla bascionic in clavola of Bactrocera dorsalis

3 結(jié)論與討論

本文對(duì)桔小實(shí)蠅觸角進(jìn)行超微結(jié)構(gòu)觀察，其各部分尺寸大小與欒添等對(duì)桔小實(shí)蠅觸角感受器的研究相近。對(duì)感器類型進(jìn)行觀察，也能發(fā)現(xiàn)欒添等所提到的刺形感器、毛形感器和錐形感器，而觀察到的柱形感器在該文獻(xiàn)中并未提及。很多鱗翅目昆蟲如豆野螟Marucates tulalis (Geyer)、煙實(shí)夜蛾Heliothis assulta (Guenée)以及部分雙翅目昆蟲中均含有柱形感器(王霞等，2008;李坤等，2006)，而在本實(shí)驗(yàn)中，桔小實(shí)蠅觸角上也的確能發(fā)現(xiàn)兩種柱形感器。

毛形感器已被發(fā)現(xiàn)具有觸覺、嗅覺、味覺、機(jī)械感受等功能(Alaams et al.，1991;陳湖海和康樂，1998)，多種植食性昆蟲的毛形感器被證實(shí)或推斷具有感受信息化合物的作用(杜迎剛等，2008)。據(jù)報(bào)道，這種感器可能具有雙重功能，充當(dāng)機(jī)械受體和觸角受體(余海忠，2007)。刺形感受器主要具有機(jī)械感覺等多種功能(Allaams et al.，1991)，另外，刺形感器有選擇行為環(huán)境概念，對(duì)溫濕度敏感(杜芝蘭，1989)。錐形感受器被認(rèn)為是一種嗅覺感器，對(duì)植物氣味刺激有感受作用(Cuperus，1983)。

感受器是昆蟲體壁特化的一部分表皮，是對(duì)周圍環(huán)境和內(nèi)部各種刺激產(chǎn)生反應(yīng)的重要結(jié)構(gòu)，它們和神經(jīng)系統(tǒng)一起控制和調(diào)節(jié)昆蟲的行為，是昆蟲集體感知內(nèi)外環(huán)境，進(jìn)行化學(xué)通訊的信息接收裝置。一些學(xué)者對(duì)不同昆蟲種之間的感受器類型及其分布做了比較研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)于觸角末端感器的數(shù)量、類型和排列方式等，種間差異顯著，種內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定(余海忠，2007)。與桔小實(shí)蠅相比，南瓜實(shí)蠅在觸角形態(tài)和感器形態(tài)、類型、豐富度上均比較相似，可以推測南瓜實(shí)蠅在覓食與接收信息素等方面與桔小實(shí)蠅有著類似的機(jī)制和效應(yīng)，可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步的測試和驗(yàn)證。

經(jīng)對(duì)比，南瓜實(shí)蠅雌蟲的尺寸比雄蟲略大，推測在感器數(shù)量上應(yīng)該比雄蟲略多。在一些研究中發(fā)現(xiàn)，一些昆蟲在觸角電位實(shí)驗(yàn)(Electroantennogram，EAG)中，雌蟲對(duì)氣味的敏感度高于雄蟲(孫凡等，2006)。可以進(jìn)一步進(jìn)行研究，嘗試了解觸角應(yīng)激性與感器數(shù)量之間的聯(lián)系，為利用性引誘劑防治南瓜實(shí)蠅提供研究基礎(chǔ)。

本文對(duì)南瓜實(shí)蠅觸角超微結(jié)構(gòu)的觀察結(jié)果，可以初步推測其有感受氣味等刺激的作用，也為研究觸角應(yīng)激性等實(shí)驗(yàn)提供形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)。

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