花絨寄甲1 齡幼蟲觸角及口器感器的超微結構

韓 瀟，段彥麗，李秀芬，王志勇，張翌楠＊，喬魯芹＊

(1. 山東農業大學植物保護學院，山東 泰安 271018；2. 北京農業職業學院，北京 102488；3. 泰山風景名勝區管理委員會，山東 泰安 271018)

花絨寄甲(Dastarcus helophoroides)為鞘翅目Coleoptera 寄甲科(Bothrideridae)[1-2]昆蟲，因其對高溫、低溫、饑餓的耐受性強[3-6]，目前已被廣泛應用于天牛類、吉丁類蛀干害蟲的生物防治工作中[7-11]?；ńq寄甲具有多種生物型，不同生物型的花絨寄甲對其特定的寄主有著強烈的專一性[12-13]，因此，在利用花絨寄甲防治天牛時，要根據天牛的種類，選擇對應生物型的花絨寄甲，從而達到最佳的控害效果。光肩星天牛為重大林業害蟲，嚴重危害槭屬(Acer)、柳屬(Salix)、楊屬(Populus)等樹木，在該天牛的防治工作中，光肩星天牛生物型花絨寄甲（Biotype ofA.glabripennisonD. helophoroides）已被廣泛應用[14-16]。

研究表明，在自然界中，花絨寄甲雌成蟲將卵產于天牛排糞孔周圍的樹皮裂縫下[8]，1 齡幼蟲孵化后，依靠3 對發達的胸足，通過寄主、受害樹木、環境所釋放的信息化學物質搜尋寄主，從搜尋寄主到完成寄生[17]，花絨寄甲1 齡幼蟲的觸角、口器及其上面的感器發揮了重要的作用。

昆蟲在長期的進化過程中，形成了獨特的適應環境的能力，對取食、覓偶、交配、繁殖、棲息、遷移、尋找寄主等行為比其他動物更依賴于環境中的化學、物理因子的調節。昆蟲的觸角有嗅覺、觸覺、聽覺等功能[18]，口器是重要的取食器官，其上分布的感器是昆蟲感受外界化學信號、物理刺激的重要結構，與神經系統一同調控昆蟲的行為[19]。感器根據功能的不同可分為物理感器、化學感器、溫濕度感器、紫外線感器、聲波感器等，根據形態的特點可分為毛形感器(sensillatrichodea)、刺形感器(sensillachaetica)、錐形感器(sensillabasiconca)、Bohm氏鬃毛(bohm’s bristles)、指形感器(digitiformsensilla)、腔錐形感器(sensillacoeloconica)、栓錐形感器(sensillastyloconica)等[20]。目前，關于鞘翅目寄甲科花絨寄甲感器的研究，多以成蟲為對象[21-22]，而關于花絨寄甲1 齡幼蟲觸角及口器的感器研究未見詳細報道。

1 材料與方法

1.1 試蟲來源

花絨寄甲1 齡幼蟲來源：中國林業科學研究院天敵繁育中心北京農業職業學院基地提供，為室內繼代飼養的光肩星天牛生物型。

1.2 試驗儀器

日立SU8010 場發射掃描電子顯微鏡、日立E-1045 離子濺射儀、K80 臨界點干燥儀、LIOO SZ745 系列體式顯微鏡。

1.3 試劑

FAA 固定液（標準固定液）：分別用玻璃量筒量取50%乙醇90 mL，冰醋酸5 mL，甲醛5 mL，混合后置于4℃冰箱內保存；0.1 mol·L-1PBS 緩沖液（pH=7.2）：置于4℃冰箱內保存；梯度乙醇：將無水乙醇（分析純）用雙蒸水稀釋成95%、90%、80%、70%、50%的乙醇溶液各100 mL，其中濃度90%及以上的乙醇置于常溫下保存，其余濃度的乙醇置于4℃冰箱內保存；醋酸異戊酯：常溫下保存。

1.4 試蟲處理與觀察

在體視鏡下挑選15 頭初孵幼蟲（孵化后時間小于12 h），迅速投于FAA 固定液中，在4℃環境下固定24 h，用0.1 mol·L-1的PBS 緩沖液漂洗數次，再用梯度乙醇（70%，80%，90%，95%，100%）進行逐級脫水，每次處理30 min，隨后用醋酸異戊酯置換乙醇，最后，將臨界點干燥過的樣品粘貼到載物臺上，進行離子鍍膜，在場發射掃描電子顯微鏡下進行觀察并拍照。

1.5 數據統計與分析

用 Image J 軟件測量，并用SPSS 22.0 及Excel 2010 進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 幼蟲整體形態

花絨寄甲1 齡幼蟲整體呈圓筒狀，由頭胸腹3 部分組成（圖1-A），頭部表面光滑，觸角及口器分化明顯，胸腹部外表呈角質化，其中胸部包括3 個體節，每一體節著生1 對胸足，腹部包括10 個體節，每一體節兩側各有1 根長毛，各部分長度見表1。

圖1 花絨寄甲1 齡幼蟲超微結構Fig. 1 Ultrastructure of the first instar larvae of D. helophoroides

2.2 幼蟲觸角及口器感器分布

花絨寄甲1 齡幼蟲頭部著生觸角、上顎、下顎、下唇各1 對（圖1-B）。其中，觸角絲狀，由柄節、梗節、鞭節3 部分組成（圖1-C），柄節位于最基部，其上分布有Bohm’s 鬃毛1 個（圖1-D）；梗節主干呈圓柱狀，并有一個膨大的突起(圖1-D)，其上分布有凹窩感器1 個（圖1- E）、錐形感器I 1 個（圖1- F），錐形感器II 3 個（圖1- G），鞭節絲狀，不分節，表面光滑，從基部到末梢逐漸變細，其上無感器分布；口器為前口式，嚼吸式，各附肢分化明顯（圖1-B），有1 對鋒利的上顎，用于咬住、撕裂食物，末端有小孔（圖1-J），其上分布毛形感器1 個（圖1-H）、Bohm’s 鬃毛1 個；下顎分布著指形感器6 個，下唇分布有指形感器9 個（圖1-I）。觸角與口器的感器分布、數量、長度及基部直徑見表2。

表1 花絨寄甲1 齡幼蟲各部分身長Table 1 The length of each part of the first instar larva of D. helophoroides

表2 花絨寄甲1 齡幼蟲觸角及口器感器分布Table 2 The information of sensilla on the antennae and mouthparts of the first instar larvae of D. helophoroides

2.3 幼蟲觸角及口器感器的形態特征

Bohm’s 鬃毛直立于觸角柄節及上顎，呈灰白色，比較短小，頂端較尖，臼狀窩寬且淺；凹窩感器整體呈現橢圓形，凹陷于槽內，內有6 個不規則的突起；毛形感器略向昆蟲體表傾斜，表面光滑，頂端較尖，關節窩淺；指形感器表面光滑，末端具有指狀突起，臼狀窩寬且淺；錐形感器表面光滑，臼狀窩深，其包括2 個亞型，錐形感器I 末端具有分支，錐形感器II 末端不規則。各感器的超微形態特征見表3。

表3 花絨寄甲1 齡幼蟲觸角及口器感器超微形態Table 3 Sensilla ultrastructure on antennae and mouthparts of the first instar larvae of D. helophoroides

3 討論

昆蟲的感器類型與其寄生機制之間有重要的聯系，不同類型的感器有不同功能[23]。毛形感器和Bohm’s 鬃毛是機械感器，其中Bohm’s 鬃毛是一種能夠感受重力的特殊機械感器，Schneider 認為，當觸角遇到機械刺激時，該感器可以緩沖重力作用力，控制觸角下降的速度[24]。指形感器和錐形感器既是機械感器又是化學感器，其中，錐形感器根據長短、粗細及彎曲程度可分為2 個亞型，此外，錐形感器具有嗅覺功能，能夠感受植物氣味，而美洲蜚蠊可用此感受信息素[25-28]；凹窩感器的類別及功能未見報道。在整個寄生過程中，花絨寄甲1 齡幼蟲依靠化學感器中的錐形感器感受受害木及天牛的揮發性氣味來確定寄主位置，再憑借頭部較尖，胸足發達的有利體型特征快速搜尋到寄主并完成寄生。

花絨寄甲為全變態昆蟲，1 齡幼蟲和成蟲為其活動的兩個時期，這兩個時期內觸角及其感器在搜尋寄主的過程中均具有重要意義。結合LiliRen[22]等對花絨寄甲成蟲觸角及其感器超微結構的研究，比較兩種蟲態觸角外部形態及其感器分布、類型及數量等方面的差異后發現：在觸角的外部形態方面，二者差異明顯?；ńq寄甲1 齡幼蟲觸角為絲狀，梗節有膨大突起，鞭節光滑不分節；成蟲觸角為錘狀，梗節無突起，鞭節有9 個亞節。1 齡幼蟲觸角上分布著錐形感器（錐形感器Ⅰ和錐形感器Ⅱ）、Bohm’s 鬃毛、凹窩感器共3 類，4 種；成蟲觸角上分布著毛形感器（毛形感器I 和毛形感器Ⅱ）、錐形感器（錐形感器Ⅰ和錐形感器Ⅱ）、刺形感器（刺形感器Ⅰ，刺形感器Ⅱ和刺形感器Ⅲ）、Bohm’s 鬃毛共4 類，8 種。盡管在感器類別上，兩種蟲態僅有一種差異，但在感器的分布與數量上差別明顯。1 齡幼蟲觸角感器只見6 個，且僅散狀分布于柄節和梗節，鞭節未見分布；成蟲觸角感器數量眾多，且在觸角的每一亞節均有分布，特別是鞭節的第九亞節，成簇的分布著5 種感器。兩種蟲態在觸角的感器數量與分布位置上的差異可能與其在自然界的活動范圍密切相關。在自然環境中，花絨寄甲成蟲將卵就近產于天牛幼蟲排糞孔周圍的樹皮縫內，方便初孵幼蟲自行搜尋定位寄主并完成寄生，1 齡幼蟲實際爬行距離較短，推測其感器類型主要用于辨識來自寄主自身和排泄物中的揮發性物質，而成蟲在選擇產卵場所時需搜尋更大的范圍，其數量眾多的感器可以從環境中辨識更多的信息化學物質，如植物釋放的揮發性有機物(volatile organic compounds，VOCs)、蟲害誘導揮發物(herbivore induced plant volatiles，HIPVs)等。

4 結論

本研究對花絨寄甲1 齡幼蟲觸角及口器的感器進行超微結構觀察，結果發現，幼蟲觸角和口器上分布著毛形感器、錐形感器（錐形感器Ⅰ和錐形感器Ⅱ）、指形感器、凹窩感器、Bohm’s 鬃毛5 種感器，共計23 個，其中指形感器成簇分布，其他感器皆零散分布。1 齡幼蟲觸角感器在分布位置及數量上與成蟲觸角的差異明顯。