捕食性蝽類唾液腺解剖方法—以叉角厲蝽為例

蘇定義,王玉琴,李 露,吳國星,朱家穎*

(1. 西南林業大學,云南省森林災害預警與控制重點實驗室,昆明 650224;2. 云南農業大學植物保護學院,昆明 650201)

捕食性蝽類系半翅目Hemiptera異翅亞目Heteroptera中能捕食獵物蝽象的統稱,主要分布在蝎蝽科Nepidae、負蝽科Belostomatidae、黽蝽科Gerridae、仰蝽科Notonectidae、花蝽科Anthocoridae、姬蝽科Nabidae、獵蝽科Reduviidae、盲蝽科Miridae以及部分蝽科Pentatomidae中(蕭采瑜,1963),估計超過20 000種(Weirauch &Schuh, 2011)。在捕食過程中,捕食性蝽類將由唾液腺分泌的唾液(Saliva)(也稱為毒液Venom)通過用口針注射到獵物體內迅速殺死獵物,并利用唾液來對獵物中的營養物質進行體外消化后,通過口針吸收回體內進行利用(Cantón &Bonning, 2020)。捕食性蝽類間的唾液腺結構保守,主要由主腺和副腺構成,主腺可分為主腺前葉和主腺后葉,主腺通過主腺導管和口針相互連接,副腺通過副腺導管和主腺相連(Kumar &Sahayaraj, 2012)。主腺導管起到將唾液從唾液腺運輸到頭部直至口針,經由口針注射到獵物體內的作用。現有研究表明,主腺與副腺以及主腺前、后葉之間產生的唾液不僅在組分上差異較大,而且在功能上存在異質性(Walkeretal., 2018; Fischeretal., 2020)。普遍認為,主腺前葉唾液主要起麻痹獵物或在遇到威脅時進行主動防御的作用,而主腺后葉唾液主要發揮水解獵物組織和消化營養物質的作用(Walkeretal., 2017)。縱觀現有有關捕食性蝽類唾液的生理功能研究發現,捕食性蝽類唾液中含有豐富的蛋白和多肽,除具有麻痹獵物、防御天敵、消化營養物質等功能外,還具有抗菌、裂解細胞、抗血吸蟲等功能(Walkeretal., 2016; Tonketal., 2020; Waitetal., 2020)。深入研究揭示捕食性蝽類唾液蛋白組分及其作用機制,有助于揭示捕食性蝽類的控害機制,為新的害蟲控制途徑研發提供指導。此外,因捕食性蝽類唾液具有獨特的生理功能,其在生物殺蟲制劑或生物醫藥研究領域具有廣闊的應用前景。然而,目前有關捕食性蝽類唾液組分、功能及其作用機制方面的研究甚少。

捕食性蝽類唾液的研究需要建立在能熟練解剖獲得唾液腺的基礎上,但是目前缺乏對于捕食性蝽類唾液腺解剖方法的報道。有鑒于此,本文以叉角厲蝽Eocantheconafurcellata為例,報道了該捕食性蝽類唾液腺的解剖方法,以期為捕食性蝽類唾液的相關研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲

解剖用叉角厲蝽為實驗室飼養多代的種群,以黃粉甲為獵物,在溫度26±1℃、相對濕度65%±5%和光周期13 L∶11 D條件下飼養。

1.2 實驗器材

冰箱(海爾BCD-480BPT)、體視顯微鏡(Leica S6E)、不銹鋼尖頭鑷子(惠民通AAA-12S)、不銹鋼直頭剪刀(亞潤YR-JD-125)、醫用手術刀(蜂語堂3號刀柄+11號刀片)、玻璃培養皿(環球90 mm)和解剖針(0#昆蟲針+竹簽自制)。

1.3 方法

將叉角厲蝽成蟲放入-20℃冰箱冷凍5 min,使其麻痹。置于體視顯微鏡下,在盛有磷酸緩沖溶液(Phosphate-buffered saline,PBS)的培養皿中,使用解剖針、鑷子、剪刀、和手術刀解剖叉角厲蝽唾液腺。

2 結果與分析

2.1 唾液腺解剖過程

叉角歷蝽唾液腺的解剖包括冷凍、去除足、固定、去除脂肪體、去除消化系統、去除翅和背板、去除胸部多余組織以及取出完整唾液腺等環節。將叉角厲蝽成蟲置于-20℃冰箱冷凍5 min,使其麻痹。取出冷凍麻痹后的叉角厲蝽放在盛有PBS緩沖溶液的培養皿中,用剪刀剪去足并取去其6條足(圖1-A～C)。將叉角厲蝽腹面朝上放置,用鑷子夾住叉角厲蝽前胸兩側,用手術刀沿其胸腹部交接處及腹部兩側劃開體壁。然后,用鑷子將腹板掀起后可看到腹腔中的脂肪體(圖1-D)。用鑷子取去脂肪體,直至能看到消化系統(圖1-E)。再用鑷子按從尾部到胸部的順序清理出消化系統,可以發現唾液腺的導管附著在消化道上(圖1-F),并用解剖針小心的挑去殘留的組織碎片和脂肪體。此時,可看到叉角厲蝽的部分唾液腺從胸部延伸到了腹部(圖1-G)。用鑷子夾住叉角厲蝽胸部,再用剪刀將叉角厲蝽翅以及背板剪去,并用解剖針將胸部殘留的組織清理干凈(圖1-H)。然后,用手術刀輕輕的從叉角厲蝽前胸中部劃開體壁,隨后利用解剖針和鑷子小心地取去體壁,并用鑷子從蟲體下方取去小盾片,用解剖針清理干凈胸部的脂肪體(圖1-I)。隨即用鑷子取出結構完整的頭部和唾液腺(圖1-J)。用解剖針劃開頭部體壁,將里面的組織逐步清理干凈,即可取出完整的唾液腺(圖1-K)。

圖1 叉角厲蝽唾液腺解剖過程Fig.1 Processes for dissecting the salivary gland from Eocanthecona furcellata注:A,背面;B,腹面;C,去足的腹面;D,脂肪體;E,消化系統;F,唾液腺與消化道;G,腹腔中的唾液腺;H,前胸與唾液腺;I,胸腔中的唾液腺;J,頭部與唾液腺;K,整體的唾液腺。Note: A, Dorsal; B, Ventral; C, Ventral without leg; D, Fat body; E, Digestive system; F, Salivary gland and digestive tract; G, Salivary gland in abdominal cavity; H, Prothorax and salivary gland; I, Salivary gland in the thoracic cavity; J, Head and salivary gland; K, General structure of the salivary gland.

2.2 唾液腺形態結構

通過解剖并拍照觀察發現,叉角厲蝽唾液腺在PBS中整體呈半透明狀(圖2)。唾液腺分為主腺和副腺,主腺又可分為主腺前葉和主腺后葉,主腺前葉短小,主腺后葉較長。主腺前葉與主腺后葉通過肺門相連。主腺通過和肺門連接的主腺導管與口針相連,而副腺導管一端與肺門相連,另一端與副腺相連。副腺導管整體較長,呈細絲管狀,有許多呈U形折疊的部分。唾液由主腺導管從肺門處運往頭部及口針。

圖2 叉角厲蝽唾液腺形態結構Fig.2 Morphology of the salivary gland of Eocanthecona furcellata注:AMG,主腺前葉;PMG,主腺后葉;AG,副腺;Hi,肺門;PD,主腺導管;AD,副腺導管。Note: AMG, Anterior main gland; PMG, Posterior main gland; AG, Accessory gland; Hi, Hilum; PD, Duct of principal gland; AD, Duct of accessory gland.

3 結論與討論

按照本文所述方法熟練練習后,能夠在5 min左右解剖獲得每頭叉角厲蝽的完整唾液腺。此外,作者應用此方法也能在較短時間內解剖獲得蠋蝽Armacustos、黃帶犀獵蝽Sycanuscroceovittatus、南方小花蝽Oriusstrigicollis等蝽象的完整唾液腺,表明該解剖方法具有普適性,可應用于其他半翅目昆蟲唾液腺的解剖。在不同種類蝽象唾液腺的解剖過程中,解剖難度的區別主要體現在胸、腹部體壁的堅硬程度,體壁較堅硬的種類(如叉角厲蝽)所需的解剖時間更長,且在去除胸、腹體壁的過程中不能用力過猛,否則會破壞唾液腺的完整性。就不同種類蝽象的唾液腺結構而言,盡管它們在大小和形狀以及在體腔中的位置存在差異,但差異較小(Kumar &Sahayaraj, 2012; Carvalhoetal., 2021)。因此,可以用叉角厲蝽的唾液腺形態結構作為參考來判斷是否解剖獲得其他蝽象完整的唾液腺,并識別它們唾液腺的各種組織結構。

對于昆蟲組織或器官的解剖,通常需要將解剖對象固定在蠟盤上,并在解剖過程中用昆蟲針固定解剖對象的足(Skvarlaetal., 2020)。本文描述的解剖方法與此不同,采用鑷子夾住解剖對象的前胸兩側來固定蟲體,且將干擾唾液腺解剖的足去除。將蟲體固定到蠟盤上解剖,固定蟲體用的解剖針對去除唾液腺外的組織會產生干擾,不利于實時調整蟲體位置來契合這些組織的去除(Skvarlaetal., 2020)。而且,因為唾液腺的主腺和副腺容易破裂,加之導管長,導致昆蟲針的存在更容易造成唾液腺在取出的過程中受損。與將蟲體固定到蠟盤上再解剖相比,本文描述的方法在操作中更加簡便,用鑷子固定蟲體具有方便調整蟲體位置的優勢,唾液腺不會因為其他物體的存在而導致容易受損。此外,通過解剖實踐發現,可以將鑷子適當刺入蟲體進而對蟲體進行更加穩定的固定,而且不影響唾液腺的完整性。但是,本文描述的采用鑷子直接固定蟲體,然后再解剖的方法,僅對蟲體較大的蝽象實用,對于蟲體微小的蝽象還是應采用將蟲體在蠟盤上固定后再解剖的方法(Cicero &Brown, 2021)。同時,本文描述的方法,解剖用的緩沖液應淹沒蟲體組織,一方面有利于脂肪體和其他殘體的去除,另一方面唾液腺需要漂浮在緩沖液中才不容易因和固體組織或器皿粘附而受損。