中黑盲蝽胚胎發育的顯微及切片觀察

田彩紅, 封洪強*, 王 瑛, 許 鵬,, 李國平,黃建榮, 封洪云, 尹新明

(1. 河南省農作物病蟲害防治重點實驗室,農業部華北南部作物有害生物綜合治理重點實驗室,河南省作物保護國際聯合實驗室,河南省生物農藥工程研究中心,河南省農業科學院植物保護研究所,鄭州 450002; 2.河南農業大學植物保護學院,鄭州 450002)

中黑盲蝽胚胎發育的顯微及切片觀察

田彩紅1, 封洪強1*, 王 瑛1, 許 鵬1,2, 李國平1,黃建榮1, 封洪云1, 尹新明2

(1. 河南省農作物病蟲害防治重點實驗室,農業部華北南部作物有害生物綜合治理重點實驗室,河南省作物保護國際聯合實驗室,河南省生物農藥工程研究中心,河南省農業科學院植物保護研究所,鄭州 450002; 2.河南農業大學植物保護學院,鄭州 450002)

以滯育卵越冬是中黑盲蝽生活史的重要組成部分,為明確滯育卵胚胎發育的停滯時期,對中黑盲蝽的胚胎發育過程進行了顯微觀察,并將胚胎發育停滯期的滯育卵做了石蠟切片。溫度(26±1)℃,相對濕度70%±10%,光周期L∥D=14 h∥10 h條件下,滯育卵在產卵后48 h停止發育,而非滯育卵則繼續發育,在產卵后第9天孵出若蟲。通過測定中黑盲蝽胚胎發育不同時期的卵重發現,非滯育卵隨著胚胎發育卵重持續增加,滯育卵在發育48 h后卵重不再增加。

中黑盲蝽; 胚胎發育; 滯育卵; 石蠟切片; 卵重

中黑盲蝽AdelphocorissuturalisJakovlev(半翅目,盲蝽科)是Bt棉上重要的非靶標害蟲,主要分布在長江流域和黃河流域。中黑盲蝽以滯育卵在棉葉柄、果樹等寄主植物及雜草和苜蓿莖稈等的組織內越冬,次年4月,越冬卵孵化,一代成蟲于5月上、中旬羽化,并遷入鄰近麥田等冬播作物補充營養,至5月底,以早播棉等作物為食。至6月中下旬,棉花現蕾、開花時開始為害棉花,并持續到9月中旬后[1]。該蟲主要以成、若蟲刺吸為害子葉,造成棉苗頂芽焦枯;為害棉蕾,造成棉蕾脫落。越冬是中黑盲蝽生活史中關鍵環節之一, 而滯育行為有效保證了中黑盲蝽抵御冬天不良環境的影響,使其能夠維持個體生存和種群延續,而這個時期也是農業生產防治的關鍵時期。因此,研究中黑盲蝽胚胎發育及滯育卵發生停滯的關鍵時期,可為預測中黑盲蝽發生及防治越冬蟲源提供科學依據。

本文通過對中黑盲蝽不同時期胚胎發育的顯微觀察和滯育卵的石蠟切片制作,及測定不同發育時期的卵重,明確了中黑盲蝽胚胎發育的階段性特征和發育動態,以期為早春中黑盲蝽越冬卵解除滯育及滯育后的胚胎發育研究提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲

中黑盲蝽的自然種群采自河南新鄉原陽縣河南現代農業研究開發基地(35°00′N, 113°42′E)苜蓿地,在室內溫度(26±5)℃,濕度80%±5%,光周期L∥D=16 h∥8 h條件下,以清洗干凈的四季豆連續飼養建立非滯育種群[2], 滯育卵通過17℃,光周期L∥D=8 h∥16 h誘導的方法獲得[3-4],不同發育時期卵的收集方法參考綠盲蝽Apolyguslucorum卵的收集方法[5]。

1.2 中黑盲蝽胚胎發育不同時期特征觀察

收集中黑盲蝽產在濾紙上發育第0、1、2、3、4、5、6、7、8天的卵, 為減少取卵時對卵的損傷,將帶有卵的濾紙浸在PBS緩沖液(pH=7.2～7.4)中5 min,小心將卵撥出,用Motic (moticampro)昆蟲解剖顯微鏡初步觀察并拍照,選擇具有顯著特征的非滯育卵和滯育卵[6]制作石蠟切片。中黑盲蝽滯育卵和非滯育卵石蠟切片包埋及脫水,染色,脫色,封片等流程根據家蠶胚胎細胞卵的透射電鏡方法改良而來[7],切片方法參考綠盲蝽石蠟切片制作方法[8]。

1.3 卵重測定

剪取含有中黑盲蝽剛產下的100粒左右卵的濾紙,用Ohaus Discovery專業型分析天平,每天在相同時間稱量卵重并補充等量的滅菌水保濕,直到若蟲孵化出來。以上處理重復3次,利用SPSS 19.0進行方差分析和多重比較。

2 結果與分析

2.1 中黑盲蝽胚胎發育過程

在溫度(26±1)℃,相對濕度70%±10%,光周期L∥D=14 h∥10 h飼養條件下,中黑盲蝽從卵到幼蟲要經過9 d,初產卵透明,卵殼柔軟,卵內容物清晰可見(圖1a),2～3 d后,卵殼逐漸變硬,卵內容物色澤變深,第3～4天,卵殼出現細小的龜紋(圖1b～c),第4天,卵底部與中上部顏色深淺差異顯著,對光可見胚胎原頭,腹部分節可見(圖1d)。在胚胎發育的第5天,可見腹部節更加明顯,卵中部稍變大,胚胎變長,卵殼顏色加深(圖1e)。進入第6天,卵殼顏色繼續加深,近呼吸角部位紅色復眼隱約可見(圖1f)。在第7天,卵殼顏色變翠綠,質地柔軟,卵底部出現空隙,頭胸分節十分明顯,胚胎原型初步形成(圖1g)。胚胎發育進入第8天,胚胎與卵殼分離,頭胸腹和附肢完全分化形成,胚胎原頭與呼吸角相連處伸長分離(圖1h),進入第9天,若蟲頭部頂開卵蓋孵出,初孵若蟲通體柔軟透明,口針、附肢和觸角端部顏色深(圖1i)。

2.2 滯育卵與非滯育卵切片的對比觀察

切片觀察表明,中黑盲蝽卵產出后48 h進入滯育期。與正常發育的卵(圖2a)相比,中黑盲蝽滯育卵卵殼變厚,通透性變差(圖2b)。正常發育的中黑盲蝽卵細胞發育正常,胚層結構清晰,呼吸角完整(圖2c),而滯育卵的細胞等內容物與卵殼結構分離,形成空洞,細胞排列結構不規則(圖2d)。

2.3 中黑盲蝽胚胎發育過程中卵重的變化

中黑盲蝽滯育卵初產時百粒卵重(4.13±0.058)mg,非滯育卵在初產時百粒卵重(3.77±0.404)mg,二者無顯著差異,隨著胚胎的發育,二者卵重逐漸出現差異(圖3)。中黑盲蝽的非滯育卵在胚胎發育過程中卵重持續增加,而滯育卵的卵重開始逐漸增加,2 d后卵重增加到初孵時的1.5倍多,然后卵重基本保持不變,且顯著低于非滯育卵。

圖1 中黑盲蝽的胚胎發育過程Fig.1 Embryonic development of Adelphocoris suturalis

圖2 中黑盲蝽非滯育卵與滯育卵的顯微和切片觀察Fig.2 Morphological observation of embryonic development of Adelphocoris suturalis diapause and non-diapause egg using microscope and paraffin section

3 討論

近些年來,對中黑盲蝽的生長發育的分子機理研究取得了長足的進步[9-10],對中黑盲蝽進行胚胎發育研究是進一步深入研究中黑盲蝽滯育分子機理的前提。顯微鏡及石蠟切片只能觀察到頭軀分化、腹部分節、附肢形成及口器部分器官的形成。由于中黑盲蝽卵黃少,進行卵的剝殼處理難度較大,如需進一步了解胚胎的具體分化過程,將來需進一步進行不同胚胎發育階段的透射電鏡觀察。

圖3 中黑盲蝽胚胎發育中卵重的變化Fig.3 Weight changes of diapause and non-diapause eggs during embryonic development

中黑盲蝽的胚胎體內經過復雜的生理生化變化,歷經9 d,孵出若蟲。而滯育卵在產后48 h 胚胎停止發育進入滯育期,并以此抵御不良環境條件并繁衍后代。目前研究發現,很多昆蟲都以卵滯育的形式越冬,盡管都以滯育卵越冬,不同種的昆蟲胚胎滯育發生階段不同,舞毒蛾的卵滯育發生在胚胎發育的后期[11], 而綠盲蝽[8]和家蠶則發生在初期[12],稻蝗發生于胚胎發育的中期[13-14]。澳大利亞科學家研究發現通過持續地讓其親代經歷逐漸縮短的光照期,蝗蟲卵即可以出現兼性滯育[15],與我們的研究結果相似,中黑盲蝽的卵滯育發生于胚胎發育的中早期,通過改變光周期可誘導中黑盲蝽的滯育。

以滯育卵越冬是盲蝽年生活史中最為關鍵的階段之一,我們的目的是根據中黑盲蝽獨特的生物學特性,從中尋找到生活史中的薄弱環節或特殊習性,為盲蝽早春蟲源的監測預警與綜合治理提供科學參考。中黑盲蝽胚胎發育的特征與綠盲蝽[8]和蝗蟲[13-14]的卵相似,中黑盲蝽在發育過程中需要從外界吸收水分,因此在濕潤的環境下卵才能孵化,而且在雨后幾天,田間往往會出現若蟲的小高峰, 這與我們所測的卵重的結果是相吻合的。

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(責任編輯：楊明麗)

Morphological observation of embryonic development ofAdelphocorissuturalisby microscope and paraffin section

Tian Caihong1, Feng Hongqiang1, Wang Ying1, Xu Peng1,2, Li Guoping1,Huang Jianrong1, Feng Hongyun1, Yin Xinming2

(1.HenanKeyLaboratoryofCropPestControl,KeyLaboratoryofCropIntegratedPestManagement(IPM)inSouthernPartofNorthernChina,MinistryofAgriculture,InternationalJointResearchLaboratoryforCropProtectionofHenan,BiologicalPesticidesEngineeringResearchCenterofHenanProvince,InstituteofPlantProtection,HenanAcademyofAgriculturalSciences,Zhengzhou450002,China;2.CollegeofPlantProtection,HenanAgriculturalUniversity,Zhengzhou450002,China)

Adelphocorissuturalisoverwinters with diapause eggs laid in the stems of cotton, tissue of weed, fruit trees and alfalfa hosts adjacent to the cotton fields, which is the most critical link of its life history. To identify the period of the embryo development stagnation in diapause eggs, we performed a morphological observation using microscope and paraffin section. Eggs, nymphs and adults were reared on green beans at (26±1)℃, 70%±10% relative humidity, and a photoperiod cycle of 14 h light/10 h dark. The embryo stopped growing within 48 hours after oviposition in diapause eggs. While in the non-diapause eggs, the embryo kept developing with cells differentiation, 9 days after oviposition, the nymphs were hatched. The weight of non-diapause eggs continued to increase with the development of embryo. However, the weight of diapause eggs maintained stability after the formation of diapause.

Adelphocorissuturalis; embryo development; diapause eggs; paraffin section; weight of eggs

2016-02-06

2016-03-16

公益性行業(農業)科研專項(201103012-7); 國家自然科學基金(31101449)

S 433

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.01.032

* 通信作者 E-mail: feng_hq@163.com