柑桔大實(shí)蠅產(chǎn)卵器的結(jié)構(gòu)及形態(tài)觀察

李宗鍇，董永成，朱景全，趙 景，牛長纓*

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，武漢 430070;2.全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，北京 100125)

柑桔大實(shí)蠅Bactrocera minax (Enderlein)隸屬于雙翅目、實(shí)蠅科、果實(shí)蠅屬，是柑桔上的重要害蟲之一(汪興鑒和羅祿怡，1995)。其雌成蟲通過末端尖銳且堅(jiān)硬的產(chǎn)卵器產(chǎn)卵于柑桔果實(shí)內(nèi)，卵孵化后以幼蟲蛀食果實(shí)為害，蛀食后果實(shí)黃化、脫落、腐爛，嚴(yán)重影響柑桔的產(chǎn)量和品質(zhì)(楊永政等，2008)。在我國該害蟲的常發(fā)地區(qū)，一般減產(chǎn)率達(dá)到20%-30%，嚴(yán)重的可達(dá)到60%-70%(劉元明，2002)。

產(chǎn)卵器是雌性昆蟲的外生殖器，實(shí)蠅類的產(chǎn)卵器是偽產(chǎn)卵器，并非由附肢特化而成，而是腹部末端的幾個(gè)體節(jié)逐漸變細(xì)并套接在一起，形成可以伸縮的產(chǎn)卵結(jié)構(gòu)(吳佳教等，2005)。柑桔大實(shí)蠅在柑桔果實(shí)上產(chǎn)卵是其危害的重要標(biāo)志，掌握其雌成蟲產(chǎn)卵器結(jié)構(gòu)，對(duì)其產(chǎn)卵行為研究、開發(fā)害蟲防治新方法和人工飼養(yǎng)技術(shù)等具有重要指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

柑桔大實(shí)蠅采自湖北省宜昌市夷陵區(qū)(30°48' N，110°20' E)柑桔園內(nèi)。2012年5月，自柑桔大實(shí)蠅危害嚴(yán)重的柑桔園內(nèi)挖土取蛹，將蛹帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，置于細(xì)沙沙盤中待其羽化。成蟲飼養(yǎng)條件:溫度25 ± 1℃，相對(duì)濕度50%-60%，光周期L ∶D=14 h∶10 h。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 產(chǎn)卵器解剖、拍照與各部分長度測量

取10 頭活的柑桔大實(shí)蠅雌成蟲，快速冷凍殺死后置于生理鹽水中保存，在尼康體式顯微鏡(Nikon SMZ-10，日本)下進(jìn)行解剖觀察。將雌蟲腹部剪下固定在蠟盤中，加生理鹽水至浸沒蟲體，觀察產(chǎn)卵器整體結(jié)構(gòu)，測量產(chǎn)卵器未伸長時(shí)長度及產(chǎn)卵器基部長度。用鑷子小心將產(chǎn)卵器尖端長針拉出產(chǎn)卵器基部，觀察產(chǎn)卵器伸長過程中的變化，產(chǎn)卵器完全伸長時(shí)測量全長，分別觀察各部分結(jié)構(gòu)。解剖各步驟使用體式顯微鏡配套的CCD 圖像傳感器(Nikon DS-Fi 1，日本)拍照，測量長度和照片處理使用NIS-Elenments D(Nikon，日本)軟件。

1.2.2 野外行為觀察

于2012年6-8月，在不驚擾柑桔大實(shí)蠅活動(dòng)的前提下，跟蹤柑桔大實(shí)蠅雌成蟲，對(duì)其產(chǎn)卵行為進(jìn)行全程觀察，觀察地點(diǎn)同上述蛹采集地點(diǎn)。在其降落于果實(shí)(產(chǎn)卵器為正常狀態(tài))、產(chǎn)卵前產(chǎn)卵器伸長(產(chǎn)卵前準(zhǔn)備狀態(tài))、產(chǎn)卵(產(chǎn)卵狀態(tài))三個(gè)時(shí)期進(jìn)行拍照(SONY XR550E 型高清數(shù)碼攝像機(jī)，日本)，調(diào)整拍攝位置多次拍照以便于觀察總結(jié)。

2 結(jié)果與分析

2.1 雌成蟲產(chǎn)卵器結(jié)構(gòu)

在體式顯微鏡下觀察柑桔大實(shí)蠅雌成蟲的產(chǎn)卵器由三個(gè)部分組成，包括產(chǎn)卵器基節(jié)(圖1a)、翻轉(zhuǎn)膜(圖1b)、產(chǎn)卵管(圖1c)。柑桔大實(shí)蠅產(chǎn)卵器正常狀態(tài)(圖1)下，產(chǎn)卵管回縮入產(chǎn)卵器基節(jié)僅露出尖端。

圖1 柑桔大實(shí)蠅雌成蟲產(chǎn)卵器展開和自然收縮狀態(tài)Fig.1 The normal phase and extended phase of ovipositor of Bactrocera minax contains

柑桔大實(shí)蠅產(chǎn)卵器基節(jié)(圖1a)呈橙褐色，表面密被細(xì)毛，背腹扁平，背面觀端部漸尖，大致為漏斗狀，端部細(xì)長。中部翻轉(zhuǎn)膜部分(圖1b)呈略透明的淺褐色，為膜質(zhì)中空通道。翻轉(zhuǎn)膜中部顏色較深處有鱗片狀紋(圖2A)。自然狀態(tài)下翻轉(zhuǎn)膜在鱗片狀紋處內(nèi)折入基節(jié)內(nèi)，僅露產(chǎn)卵管針突部分，產(chǎn)卵器伸長時(shí)翻轉(zhuǎn)膜內(nèi)疊部分恢復(fù)伸展，使產(chǎn)卵管完全露出。產(chǎn)卵管與翻轉(zhuǎn)膜連接處(圖2B)可見產(chǎn)卵管有內(nèi)外兩膜接口。產(chǎn)卵管(圖2C)，為扦樣器狀的長針，尖端呈針狀，平滑無鋸齒，其他部分為槽，槽分內(nèi)外壁，內(nèi)壁為原第九腹節(jié)腹板內(nèi)陷演化而成，中部形成開口為生殖口，在交配時(shí)雄蟲陽莖通過生殖口進(jìn)入生殖腔內(nèi)。產(chǎn)卵時(shí)，卵也可通過槽的引導(dǎo)從中央的生殖口處排入果實(shí)內(nèi)。

2.2 雌成蟲產(chǎn)卵器各部分長度

柑桔大實(shí)蠅產(chǎn)卵器自然狀態(tài)下與腹部等長，產(chǎn)卵管回收進(jìn)產(chǎn)卵器基節(jié)內(nèi)，僅露出針突部分。自然狀態(tài)下，測量產(chǎn)卵器基節(jié)的長度，經(jīng)統(tǒng)計(jì)得出產(chǎn)卵器基節(jié)平均長度(±SE)為4.63 ±0.38 mm。小心將產(chǎn)卵管拉長，測量產(chǎn)卵器伸長各部分長度，經(jīng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出:翻轉(zhuǎn)膜平均長度 (± SE)為5.24 ±0.28 mm，產(chǎn)卵管長度(±SE)為4.39 ±0.32 mm，產(chǎn)卵器拉伸全長(± SE)為14.24 ±0.27 mm。

圖2 柑桔大實(shí)蠅雌成蟲產(chǎn)卵器伸展部分Fig.2 The structural view of extended part of ovipositor in Bactrocera minax female

2.3 雌成蟲產(chǎn)卵器野外觀察

結(jié)合野外觀察對(duì)柑桔大實(shí)蠅產(chǎn)卵器各狀態(tài)特點(diǎn)進(jìn)行描述，柑桔大實(shí)蠅雌蟲產(chǎn)卵器有3 種狀態(tài):正常狀態(tài)(圖3A);產(chǎn)卵前準(zhǔn)備狀態(tài)(圖3B);產(chǎn)卵狀態(tài)(圖3C)。

除產(chǎn)卵活動(dòng)外，產(chǎn)卵器通常為正常狀態(tài)，這時(shí)產(chǎn)卵管僅留尖端針突部分，在緊張或有威脅時(shí)，產(chǎn)卵管可完全回收入產(chǎn)卵器基節(jié)內(nèi)。產(chǎn)卵前，產(chǎn)卵器反復(fù)伸縮，然后完全伸長，并彎曲或以產(chǎn)卵器基節(jié)為中心旋轉(zhuǎn)，此時(shí)為產(chǎn)卵前準(zhǔn)備狀態(tài)，在該狀態(tài)，產(chǎn)卵器彎曲甚至可超過180°，呈γ 形(圖3B)。準(zhǔn)備階段完畢后開始產(chǎn)卵活動(dòng)，雌蟲通過腹部上下移動(dòng)與產(chǎn)卵管反復(fù)伸縮相結(jié)合的方式敲擊果實(shí)表面以刺穿果皮，此時(shí)產(chǎn)卵管約一半外露，并不時(shí)反復(fù)伸縮。產(chǎn)卵狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)卵器基節(jié)留在果實(shí)外，翻轉(zhuǎn)膜伸展產(chǎn)生壓力使產(chǎn)卵管垂直刺入果實(shí)，刺入后，翻轉(zhuǎn)膜不斷伸長使產(chǎn)卵管穿透果皮，待產(chǎn)卵管完全進(jìn)入果實(shí)后可見產(chǎn)卵器基節(jié)前端變?yōu)橥该?，產(chǎn)卵時(shí)可觀察到白色卵粒通過(圖3 C)。

圖3 柑桔大實(shí)蠅雌成蟲自然條件下產(chǎn)卵器各狀態(tài)Fig.3 Several views of ovipositor of Bactrocera minax in field condition

3 結(jié)論與討論

柑桔大實(shí)蠅雌成蟲的產(chǎn)卵器為偽產(chǎn)卵器，并非由附肢演變而成，而是腹部末端的第七、八、九腹節(jié)逐漸變細(xì)特化而形成產(chǎn)卵器基節(jié)(圖1a)、翻轉(zhuǎn)膜(圖1b)、產(chǎn)卵管 (圖1c) (汪興鑒，1996a，1996b;吳佳教等，2009)。在昆蟲與其寄主的協(xié)同進(jìn)化中，形成了其獨(dú)特的產(chǎn)卵器結(jié)構(gòu)和產(chǎn)卵行為。柑桔大實(shí)蠅產(chǎn)卵器屬于典型的偽產(chǎn)卵器，其結(jié)構(gòu)分為三節(jié)，末端特化為尖銳且堅(jiān)硬的產(chǎn)卵管，結(jié)構(gòu)與其他實(shí)蠅科昆蟲類似。該結(jié)構(gòu)適于刺穿果實(shí)或蔬菜表皮將卵產(chǎn)于寄主內(nèi)部(Christenson and Foote，1982)。其它蠅類，如家蠅、寄蠅、食蚜蠅等，雖同為偽產(chǎn)卵器但不具備堅(jiān)硬的產(chǎn)卵管，卵僅產(chǎn)于寄主表面(何繼龍和李智華，1992;王爭艷和莫建初，2010)。膜翅目昆蟲的產(chǎn)卵器由腹瓣、內(nèi)瓣、背瓣組成。白蛾周氏嚙小蜂Chouioia cunea Yang 是美國白蛾的一種寄生蜂，產(chǎn)卵器結(jié)構(gòu)包括:背瓣形成產(chǎn)卵器鞘，內(nèi)瓣、腹瓣構(gòu)成的長針狀產(chǎn)卵構(gòu)造。其尖銳的產(chǎn)卵器利于刺入美國白蛾幼蟲體內(nèi)并產(chǎn)卵 (徐曉蕊等，2012)。柑桔大實(shí)蠅雌成蟲將卵產(chǎn)于柑桔果皮下以保證子代孵出后能取食果肉，與該產(chǎn)卵方式相適應(yīng)，其產(chǎn)卵器與上述寄生蜂末端相似，尖銳而且堅(jiān)硬，從而利于刺破柑桔幼果果皮。

種間生殖隔離產(chǎn)生新物種，因此昆蟲生殖器形態(tài)常常作為種一級(jí)分類鑒定的標(biāo)準(zhǔn) (黃振，2010)。實(shí)蠅雌成蟲產(chǎn)卵器結(jié)構(gòu)也常常作為種間分類依據(jù)，產(chǎn)卵器長度、產(chǎn)卵管針突形狀是較常用的特征。柑桔大實(shí)蠅B.minax 與蜜柑大實(shí)蠅B.tsuneonis 兩個(gè)種形態(tài)極相似，明月對(duì)近200 頭標(biāo)本進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)翅上前鬃和肩板鬃的數(shù)目在兩個(gè)種內(nèi)的不同個(gè)體之間有很大的變異，翅上前鬃和肩板鬃性狀作為鑒定標(biāo)準(zhǔn)不夠穩(wěn)定，而利用產(chǎn)卵器差異來鑒別這更可靠，在蜜柑大實(shí)蠅產(chǎn)卵管針突呈三葉狀，柑桔大實(shí)蠅針突不呈三葉狀而呈針狀(明月，1985)。同時(shí)，兩者間在產(chǎn)卵器總長及各節(jié)長度上也存在差異。本文研究表明，作為柑桔大實(shí)蠅的鑒定特征，其產(chǎn)卵器與腹部等長，產(chǎn)卵器自然長度為4.63 ±0.38 mm，產(chǎn)卵器拉伸全長為14.24 ±0.27 mm，產(chǎn)卵管針突為針狀，表面光滑無鋸齒。

野外觀察中，產(chǎn)卵器可完全伸長，甚至可彎曲超過180°。目前，該現(xiàn)象還未見文獻(xiàn)報(bào)道，其彎曲原因筆者認(rèn)為:在產(chǎn)卵器翻轉(zhuǎn)膜內(nèi)壁分布有肌肉組織，通過兩側(cè)肌肉牽拉，相對(duì)應(yīng)收縮—伸展使得產(chǎn)卵器可彎曲。產(chǎn)卵管要刺穿果皮需要極大的壓力，壓力則依靠翻轉(zhuǎn)膜的伸展來獲得，那么翻轉(zhuǎn)膜內(nèi)就存在有發(fā)達(dá)的肌肉組織。因此，柑桔大實(shí)蠅在野外極度彎曲產(chǎn)卵管的目的主要是鍛煉產(chǎn)卵管的韌性和力度。這些推測尚需通過進(jìn)一步解剖來驗(yàn)證。

近年來，昆蟲感受器研究有很多突破性進(jìn)展，張國娜對(duì)柑桔大實(shí)蠅等6 種果實(shí)蠅屬昆蟲的產(chǎn)卵器感受器進(jìn)行了電鏡掃描電鏡觀察 (張國娜，2012)，發(fā)現(xiàn)柑桔大實(shí)蠅產(chǎn)卵器上有:毛形感受器4、毛形感受器5、鐘形感受器三種，感受器總數(shù)顯著多于其它實(shí)蠅。不同感受器的功能不同、對(duì)柑桔大實(shí)蠅產(chǎn)卵選擇的決定作用也不同，進(jìn)一步研究柑桔大實(shí)蠅產(chǎn)卵器感受器的功能對(duì)深入了解其產(chǎn)卵行為具有重要意義。

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