蠋蝽生殖器及胸足化學感受器的顯微結構觀察*

徐天梅，葛文超，杜廣祖，陳 斌

(云南農業大學 植物保護學院，云南生物資源保護與利用國家重點實驗室，云南 昆明 650201)

蠋蝽[Arma chinensis(Fallou)]，又名蠋敵、茶色廣喙蝽，屬半翅目(Hemiptera) 蝽總科(Pentatomidea) 蝽科(Pentatomidae) 蠋蝽屬(Arma)[1]。在中國多個省份均有分布，蠋蝽是農林業上一種重要的捕食性天敵昆蟲[2]，其幼蟲和成蟲均可捕食鱗翅目、鞘翅目和膜翅目等植食性昆蟲的卵、幼蟲、蛹和成蟲等多個蟲態[3]，特別對鱗翅目幼蟲有較強的捕食能力[4]。在棉鈴蟲[Helicoverpa armigera(Hübner)]、雙斑長跗螢葉甲[Monolepta hieroglyphica(Motschulsky)]和甜菜夜蛾[Spodoptera exigua(Hübner)] 等40 余種主要的農林害蟲的生物防治中具有廣泛的應用前景[5]。ZHANG 等[6]通過掃描電鏡觀察蠋蝽的觸角感受器，在蠋蝽觸角上發現4 種類型的感受器，并對其功能進行討論分析。

在昆蟲長期的協同進化過程中，對寄主選擇進化出相應的各種感受器，感受周圍環境中的信息。感受器是昆蟲體壁特化的一部分表皮，是對周圍環境和內部各種刺激產生反應的重要結構，它們和神經系統一起控制和調節昆蟲的行為，是昆蟲機體感知內外環境、進行化學通訊的信息接收裝置[7]。不同昆蟲的感受器形狀各不相同，不同形狀的感受器具有不同的功能，即使同種昆蟲雌性和雄性的感受器也有差異。感受器超微結構形態越來越多地應用于昆蟲物種鑒定。目前對感受器的研究主要包括電子顯微技術、觸角電位技術、單細胞記錄技術、表面接觸記錄技術、單感器記錄技術以及免疫電鏡技術[8]。本研究通過掃描電鏡觀察分析蠋蝽雌雄蟲生殖器及胸足感受器類型與形態。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

蠋蝽為在室內用黏蟲飼養建立的室內種群。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備

取實驗室飼養的健康蠋蝽雌雄成蟲各3 只，用鑷子和解剖針分別將蠋蝽雌蟲產卵器、雄蟲交配器以及雌雄蟲的前足、中足和后足從基部分離，寫好標簽后將取下的生殖器和足按雌雄分開，分別浸入70%乙醇溶液中，超聲波清洗15 s，除去組織表面黏附的多余的組織和黏附物。處理完后用2.5% 的戊二醛固定24 h，然后用75%、80%、85%、90%、95% 和100% 的乙醇溶液進行梯度脫水，每個梯度脫水5 min，最后用100%乙酸異戊二酯浸泡，放在4 ℃保存備用[9]。

1.2.2 樣品的觀察

電鏡觀察前將樣品進行二氧化碳臨界點干燥，再將干燥好的樣品用導電銀膠粘在樣品臺上，用真空噴吐儀噴金后在FlexSEM-1000 型掃描電子顯微鏡下觀察，拍照。

1.3 統計分析

圖片處理選用Adobe Photoshop CC 2018 軟件和Adobe Illustrator CC 軟件，感受器長度量取選用ImageJ 軟件，長度統計及標準誤計算用Excel 2010。

2 結果與分析

2.1 蠋蝽生殖器上感受器

蠋蝽的生殖器主要分為雌蟲的產卵器(圖1a)和雄蟲的交配器(圖2a)，在蠋蝽的生殖行為中，產卵器和交配器起主要作用，生殖器上存在種類多樣的感受器，有利于蠋蝽雌雄蟲的相互感知，為蠋蝽的交配行為研究提供了更有利的條件。

刺形感受器(SC)：刺形感受器外形如刺，直立于生殖器表面，明顯高于其他感受器。雌雄蟲生殖器上的刺形感受器形狀相同，但是在長度上差異明顯，雌性產卵器上的刺形感受器大于雄蟲交配器上的刺形感受器，雌蟲刺形感受器長度為(213.59±1.27) μm，雄蟲刺形感受器長度為(101.57±6.54) μm。

圖1 蠋蝽雌蟲產卵器上感受器的掃描電鏡觀察Fig.1 Scanning electron microscopic observation of ovipositor of female A.chinensis

圖2 蠋蝽雄蟲交配器上感受器的掃描電鏡觀察Fig.2 Scanning electron microscopic observation of mating apparatus of male A.chinensis

毛形感受器(ST)：毛形感受器根據長度和形態可分為Ⅰ型和Ⅱ型，其整體特征是一般呈毛狀，基部具基窩，與著生部位呈銳角，頂部彎曲。雌蟲和雄蟲的生殖器上都有Ⅰ型和Ⅱ型毛形感受器，Ⅰ型感受器比Ⅱ型感受器長且細，雌蟲產卵器上的毛形感受器比雄蟲交配器上的長，但是數量明顯少于雄蟲，雌蟲產卵器Ⅰ型感受器長度為(127.91±13.67) μm，Ⅱ型感受器長度為(50.84±1.78) μm；雄蟲交配器Ⅰ型感受器長度為(42.69±2.75) μm，Ⅱ型感受器長度為(27.30±3.78) μm。

錐形感受器(SB)：蠋蝽生殖器上錐形感受器根據形態差異可分為Ⅰ型和Ⅱ型，錐形感受器比刺形感受器短，頂部鈍圓，有臼窩狀。蠋蝽雌蟲產卵器上的錐形感受器為Ⅰ型(圖1d)，基部具有深基窩，基窩中間有錐狀凸起，分布密集，雄蟲交配器上的錐形感受器為Ⅱ型(圖2d)，基部基窩淺，錐狀凸起比Ⅰ型粗。

腔錐形感受器(Cas)：具孔感覺堆，位于表皮凹陷處，表皮下凹成圓腔，在蠋蝽雌雄蟲生殖器上均存在此生殖器，但雌蟲產卵器上的腔錐形感受器比雄蟲交配器上的要稍大一些。

2.2 蠋蝽胸足上感受器

蠋蝽的足分為前足、中足和后足，3 個部分均為步行足。而每只足又由基節、轉節、腿節、脛節、跗節和前跗節組成。蠋蝽雌雄蟲的前、中、后足上都存在類型豐富的感受器，而雌蟲足上的感受器主要分布于跗節上，雄蟲足上感受器主要分布于跗節和脛節上。這對蠋蝽自身的行為調控起到積極作用。

刺形感受器(SC)：刺形感受器外形如刺，直立于生殖器表面，明顯高于其他感受器。雌蟲前足(圖3a)與雄蟲前足刺形感受器形狀長度差異不大，且均分布于前足跗節。雌蟲中足和后足的刺形感受器長度均大于雄蟲，雌蟲中后足上的刺形感受器均分布于跗節上，而雄蟲中足上的刺形感受器分布于脛節，后足上的刺形感受器分布于跗節。雌蟲前足刺形感受器長度為(298.99±10.51) μm，中足刺形感受器長度為(273.57±16.31) μm，后足刺形感受器長度為(279.90±12.04) μm；雄蟲前足刺形感受器長度為(301.88±10.73) μm，中足刺形感受器長度為(162.95±2.50) μm，后足刺形感受器長度為(204.30±1.08) μm。

毛形感受器(ST)：毛形感受器整體特征一般呈毛狀，基部具基窩，一般與著生部位呈銳角，頂部彎曲，毛形感受器根據長度和形態可分為Ⅰ型和Ⅱ型，長且細的為Ⅰ型，短且粗的為Ⅱ型。

Ⅰ型：雌蟲和雄蟲的足上都有Ⅰ型毛形感受器，雌雄蟲前、中足的Ⅰ型毛形感受器長度相差不大，但雌蟲前、中足的Ⅰ型毛形感受器均分布于跗節，雄蟲前足上的Ⅰ型毛形感受器分布于跗節，中足上的Ⅰ型毛形感受器分布于脛節。后足Ⅰ型毛形感受器長度雌性大于雄性，且均分布于后足跗節。雌蟲前足Ⅰ型感受器長度為(88.71±3.28) μm，中足Ⅰ型感受器長度為(120.79±2.04) μm，后足Ⅰ型感受器長度為(234.70±13.07) μm；雄蟲前足Ⅰ型感受器長度為(84.91±5.15) μm，中足Ⅰ型感受器長度為(100.72±1.68) μm，后足Ⅰ型感受器長度為(142.26±14.69) μm。

Ⅱ型：雌雄蟲前足均無Ⅱ型毛形感受器，雌性中足有Ⅱ型毛形感受器，分布于雌蟲中足跗節上，其長度為(82.64±4.01) μm，雄蟲中足無Ⅱ型毛形感受器，雌雄蟲后足上均有Ⅱ型毛形感受器，雌蟲后足Ⅱ型感受器長度大于雄蟲，且均分布于后足跗節。雌蟲后足Ⅱ型感受器長度為(128.31±6.52) μm，雄蟲后足Ⅱ型感受器長度為(50.16±4.59) μm。

B?hm 氏鬃毛(BB)：比刺形感受器短，長度和Ⅰ型毛形感受器相近，頂端不彎曲，比錐形感受器細，基部不具基窩。雌蟲前中后足上均有鬃毛且均分布于足的跗節上；雄蟲中足無鬃毛，前足和中足上有鬃且分布于跗節上。前足上雄蟲鬃毛長度大于雌蟲，后足上雌蟲鬃毛長度大于雄蟲。雌蟲鬃毛前足長度為(31.56±3.13) μm，中足長度為(93.36±10.87) μm，后足長度為(79.05±3.79) μm；雄蟲鬃毛前足長度為(93.361±10.87) μm，后足長度為(69.90±2.71) μm。

錐形感受器(SB)：蠋蝽足上錐形感受器根據形態差異可分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，錐形感受器比刺形感受器短，頂部鈍圓，有臼窩狀。Ⅰ型基部具有深基窩，基窩中間有短錐狀凸起；Ⅱ型基部基窩淺，錐狀凸起比Ⅰ型粗；Ⅲ型基部有淺的基窩，錐狀凸起長，頂端鈍圓。

Ⅰ型(SBⅠ)：雌蟲足上無此類型感覺器，雄蟲后足跗節上存在這個類型的感覺器(圖4c2)。

Ⅱ型(SBⅡ)：雌蟲僅后足跗節上有這個類型的感覺器(圖3c2)，雄蟲前足和后足都有這個類型的感覺器，且均分布于跗節上(圖4a2)。

Ⅲ型(SBⅢ)：雌蟲僅前足跗節上有這個類型的感覺器(圖3a2)，雄蟲僅中足脛節上有這個類型的感覺器(圖4a2)。

圖3 蠋蝽雌蟲胸足感受器的掃描電鏡觀察Fig.3 Scanning electron microscopic observation of female feet of A.chinensis

腔錐形感受器(Cas)：具孔感覺堆，位于表皮凹陷處，表皮下凹成圓腔，蠋蝽僅雌蟲中足跗節上有這個類型的感受器(圖3b1、3b2)，雄蟲前中后足上均有這個類型的感受器(圖4)。

3 討論

昆蟲不同類型感受器的功能不盡相同，而同類感受器也可能具有不同的功能。毛形感受器是昆蟲各個部位分布最廣的一種感受器類型，毛形感受器內存在毛原細胞和感覺細胞，可感受滲入的化學物質，具有觸覺、嗅覺和機械感受的功能[10]；刺形感受器具有感受機械和化學刺激的功能，它對機械震動有反應，對選擇環境、求偶微環境和適宜場所有作用；錐形感受器具嗅覺功能[11]，有時也兼具機械感受功能，對外界普通氣味(如植物氣味、天敵發出的氣味等)的刺激起作用[12]；腔錐形感受器具有感受二氧化碳、濕度和化學氣味等作用[13]，B?hm 氏鬃毛具有感受重力的作用，當遇到機械刺激時，能夠緩沖重力的作用力[14]。本研究發現捕食性天敵昆蟲蠋蝽生殖器上有毛形感受器、刺形感受器、腔錐形感受器和錐形感受器，但對于各感受器在觸覺、嗅覺和機械感受、化學刺激及外界氣味感受中的功能還值得進一步探究。

圖4 蠋蝽雄蟲胸足感受器的掃描電鏡觀察Fig.4 Scanning electron microscopic observation of male feet of A.chinensis

寄生蜂類昆蟲生殖器上感受器的研究較多。章玉萍等[15]對桔小實蠅本地寄生蜂長尾全裂繭蜂雌成蟲產卵器上的感受器進行掃描電鏡觀察，觀察到長尾全裂繭蜂雌成蟲產卵器上有7 種類型的感受器；趙海燕等[16]對蠅蛹金小蜂(Pachycrepoideus vindemmiaeRondani)雌蟲產卵器上的感受器進行觀察，觀察到蠅蛹金小蜂雌蟲產卵器上有4 種不同類型的感受器；高宇等[17]觀察了白蠟吉丁嚙小蜂產卵器上的感受器，觀察到白蠟吉丁嚙小蜂產卵器上有3 種類型的感受器；谷小紅等[18]應用掃描電鏡對桔小實蠅的4 種寄生蜂(阿里山潛蠅繭蜂、切割潛蠅繭蜂、長尾潛蠅繭蜂和布氏潛蠅繭蜂)的產卵器和腹部感受器的形態和超微結構進行了觀察和研究，共發現8 種感受器類型。本研究發現蠋蝽雌雄蟲生殖器的感受器種類少于桔小實蠅等害蟲寄生蜂的感受器，究其原因可能與天敵種類、食性不同有關，如寄生蜂類屬于寄生性天敵，而蠋蝽是一種捕食性天敵。此外，蠋蝽生殖器上發現有4 種類型的感受器，這4 種感受器在蠋蝽求偶、交配以及性激素識別中可能發揮著重要作用，但具體作用還有待進一步研究。

高倩等[19]對群居型東亞飛蝗后足股節和脛節外側的感受器數量和分布進行初步研究，結果表明：群居型東亞飛蝗雌雄成蟲股節和脛節外側均有3 種類型感受器，雌雄蟲各感受器的類型和分布差異不顯著；王洪亮[20]采用掃描電鏡技術，對黃粉蟲足感受器超微結構進行了觀察，結果表明:黃粉蟲成蟲的足上均分布有毛形、刺形、錐形、腔錐形、乳突形和雞皮形感受器，雌雄成蟲之間感受器類型和分布形式相似；王爭艷等[21]對雌家蠅產卵器和足上感受器的形態學進行研究，結果表明：雌家蠅的產卵器和足上存在6 種形態的感受器，包括感受鬃、刺形感受器、毛形感受器、錐形感受器、腔形感受器和腔錐形感受器；王政等[9]對茶角盲蝽觸角和前足感受器進行掃描電鏡觀察，結果表明：茶角盲蝽觸角及前足上均有5 種感受器，雌、雄成蟲的觸角感受器存在性二型現象，但雌、雄蟲足感受器類型無差異。本研究發現蠋蝽的胸足上有5 種類型的感受器，雌雄成蟲的感受器類型均無明顯差異，但在刺形感受器和毛形感受器的長度上存在差異，蠋蝽為捕食性天敵昆蟲，胸足上的感受器可能與蠋蝽尋找獵物有關，具體功能還有待進一步研究。

4 結論

通過掃描電鏡對蠋蝽生殖器及胸足感受器進行了觀察，結果表明：蠋蝽雄蟲交配器和雌蟲產卵器上的感受器均有4 種，分別為毛形感受器、刺形感受器、腔錐形感受器和錐形感受器，但雌蟲產卵器上的刺形感受器和毛形感受器長度長于雄蟲交配器；雌蟲和雄蟲胸足上的感受器有5 種，分別為毛形感受器、刺形感受器、腔錐形感受器、錐形感受器以及B?hm 氏鬃毛感受器。但雌雄蟲胸足上的感受器大小存在一定差異：雌蟲中后足上的刺形感受器長度長于雄蟲，雌蟲后足上的毛形感受器(Ⅰ型和Ⅱ型)長度長于雄蟲，雄蟲前足上的B?hm 氏鬃毛感受器長度長于雌蟲。