舞毒蛾末齡幼蟲(chóng)部分口器的掃描電鏡觀察

秦 浩，于艷雪，張俊華，馬 菲，葉保華，陳乃中，曹逸霞

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，山東泰安 271018;2.中國(guó)檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院植物檢疫研究所，北京 100029)

舞毒蛾Lymantria dispar(Linnaeus)屬于鱗翅目Lepidoptera 毒蛾科 Lymantriidae 的毒蛾屬Lymantria，是一種危害性很大的世界性農(nóng)林害蟲(chóng)。根據(jù)其地理分布和生物學(xué)習(xí)性，目前被分為3個(gè)亞種:亞洲亞種Lymantria dispar asiatica、歐洲亞種L.d.dispar 和日本亞種L.d.japonica(Pogue and Schaefer，2007)。本次所做掃描電鏡的舞毒蛾末齡幼蟲(chóng)屬于亞洲亞種，其雌成蟲(chóng)能飛翔，可危害約500種寄主植物，主要分布在亞洲和歐洲部分地區(qū)。在我國(guó)東北、華北、西北、華中、華東、西南地區(qū)的包括臺(tái)灣省在內(nèi)的20個(gè)省(直轄市、自治區(qū))均有分布。該害蟲(chóng)大量爆發(fā)時(shí)，植物葉片常被食光，嚴(yán)重影響林木生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致樹(shù)木死亡，目前舞毒蛾實(shí)際上已經(jīng)成為國(guó)際性檢疫害蟲(chóng)，對(duì)國(guó)際貿(mào)易產(chǎn)生很大的影響。

大量研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)昆蟲(chóng)感受化合物的主要器官有觸角、下顎須和下唇須，上面分布有各種感受器，這些感器與舞毒蛾的取食、交配、產(chǎn)卵等活動(dòng)關(guān)系密切(李新崗等，1991;尹新明，1994;王竹紅等，2007;李建勛等，2008;段海濤等，2009;吳利民等，2009;成家寧等，2012;馬菲等，2013)。對(duì)舞毒蛾口器感受器類型、數(shù)量、分布及功能進(jìn)行研究，有助于了解它的食性決定機(jī)制。本試驗(yàn)對(duì)舞毒蛾末齡幼蟲(chóng)的下顎和下唇進(jìn)行掃描電鏡觀察，為進(jìn)一步探索其行為并利用行為來(lái)防治舞毒蛾提供依據(jù)，從而為防治舞毒蛾提供新思路和新途徑。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx(chóng)

本試驗(yàn)所用舞毒蛾為舞毒蛾亞洲亞種，幼蟲(chóng)由中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所養(yǎng)蟲(chóng)室提供，置于光照培養(yǎng)箱(溫度25℃、濕度50%、光照明暗時(shí)間比為L(zhǎng)∶D=16∶8)中至末齡幼蟲(chóng)。

1.2 掃描電鏡制樣方法

取末齡幼蟲(chóng)5 頭，20℃速凍5 min 致昏，剪下頭部，浸入戊二醛溶液中4℃固定過(guò)夜，0.2 M 磷酸緩沖液(PBS)清洗3 次，每次30 min，以除去下顎和下唇表面污穢，30%、50%、70%、80%、90%、95% 和100% 乙醇進(jìn)行逐級(jí)脫水，醋酸異戊酯置換，臨界點(diǎn)干燥，在體視顯微鏡下用導(dǎo)電膠粘于樣品臺(tái)上，經(jīng)SBC-12 型離子濺射儀鍍金鈀合金后在掃描電鏡下觀察下顎和下唇形態(tài)特征、感受器類型及其分布形式。感受器的類型劃分主要依據(jù)Zacharuk(1991)的命名系統(tǒng)(Zacharuk，1991)，幼蟲(chóng)口器的結(jié)構(gòu)劃分主要依據(jù)鐘覺(jué)民(1990)的幼蟲(chóng)分類學(xué)(鐘覺(jué)民，1990)。

2 結(jié)果與分析

2.1 部分口器上感受器的類型及特征

對(duì)亞洲型舞毒蛾末齡幼蟲(chóng)的下顎和下唇進(jìn)行掃描電鏡觀察，共觀察到5種感受器和1種角質(zhì)齒。

2.1.1 毛形感器 毛形感器(sensilla trichodea，Str)是舞毒蛾末齡幼蟲(chóng)下顎和頦分布數(shù)量最多的感器，為插入皮層內(nèi)的纖細(xì)毛狀結(jié)構(gòu)(圖版1-2，14)。大部分勁直挺立，基部有特化的臼狀窩，基部垂直于下顎和頦表面，向頂端逐漸變細(xì)，大部分從基部起整個(gè)毛形感器長(zhǎng)度的三分之一處和三分之二處有明顯彎曲，在下顎的軸節(jié)和莖節(jié)均勻分布，在頦上有2個(gè)對(duì)稱分布(圖版1-2)。

2.1.2 刺形感器 刺形感器(sensilla chaetica，Sch)外形如刺，比毛形感器粗，表面光滑無(wú)孔，基部有特化的臼狀窩，根據(jù)長(zhǎng)短分為2種類型:長(zhǎng)刺形感器(SchⅠ)和短刺形感器(SchⅡ)。刺形感器對(duì)稱分布于負(fù)須節(jié)、外顎葉和下唇須上，負(fù)須節(jié)上著生2個(gè)Ⅰ型感器，外顎葉上著生1個(gè)Ⅱ型感器，下唇須頂端著生1個(gè)Ⅱ型感器。刺形感器Ⅰ比刺形感器Ⅱ粗長(zhǎng)，Ⅰ型端部略有彎曲，Ⅱ型筆直或基部略有彎曲(圖版1-4，9，11-12，15-16)。

2.1.3 錐形感器 錐形感器(sensilla basiconica，Sb)根據(jù)大小和形狀分為2種類型:長(zhǎng)錐形感器(SbⅠ)和短錐形感器(SbⅡ)。錐形感器Ⅰ(SbⅠ)對(duì)稱分布于外顎葉，基部較膨大，直立或略微彎曲，基部有臼狀窩，表面光滑，端部較鈍(圖版3-4，9，17);錐形感器Ⅱ(SbⅡ)較規(guī)則地生于下顎須端部，相對(duì)于Ⅰ型感器，其短小，表面具縱紋，端部更加顯鈍(圖版5-6)。

2.1.4 栓錐形感器 栓錐形感器(sensilla styloconica，Ss)根據(jù)其形態(tài)大小分為2種類型，大的為Ⅰ型(SsⅠ)，小的為Ⅱ型(SsⅡ)。Ⅰ型形如拇指，表面光滑無(wú)孔，其端部生有1個(gè)乳頭狀突起(圖版2-4，3-9);Ⅱ型感器位于外顎葉端部，在Ⅰ型感器旁邊，形似乳突，但端部尖銳細(xì)長(zhǎng)(圖版3，18)。

2.1.5 鐘形感器 鐘形感器(campaniform organ，Co)分布于下顎須第二節(jié)的側(cè)面，其外圍是一個(gè)平滑的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，外徑約為5.06μm，圓環(huán)中間是稍微隆起，中央有一個(gè)鐘狀的隆起結(jié)構(gòu)(圖版3，5)。

2.1.6 角質(zhì)齒 角質(zhì)齒(spicule，Sp):在下唇頂端存在著大量形態(tài)特征相似的角質(zhì)齒，端部尖銳，表面光滑，呈正三角形分布，眾多角質(zhì)齒斜生于唇面，端部朝里(圖版1-2，9-10)。

2.2 口器各結(jié)構(gòu)的感受器分布特征

1，下顎下唇整體側(cè)面觀(×100);2，下顎下唇整體正面觀(×100);3，左下顎須及外顎葉放大觀(×400);4，右下顎須及外顎葉放大觀(×300);5，左下顎須端部觀(×2000);6，左下顎須端部放大觀(×5000);SU，下顎;SP，吐絲器;MP，下顎須;GA，外顎葉;PA，負(fù)須節(jié);ST，莖節(jié);ME，頦;UN，下唇;LP，下唇須;Str，毛形感器;Sch，刺形感器;Sb，錐形感器;Ss，栓錐形感器Co，鐘形感器;Sp，角質(zhì)齒.1，The profile of submaxillary and underlip(×100);2，The front of submaxillary and underlip(×100);3，The left enlarged maxillary palp and galea(×400)4，The right enlarged maxillary palp and galea(×300);5，The terminal part of the left maxillary palp(×2000);6，The terminal part of the left maxillary palp(×5000);SU，submaxillary;SP，spinneret;MP，maxillary palp;GA，galea;PA，palpiger;ST，stipes;ME，mentum;UN，underlip;LP，labial palpus;Str，sensillum trichodea;Sch，sensillum chaetica;Sb，sensillum basiconca;Ss，sensillum styloconica;Co，campaniform organ;Sp，spicule.

7，栓錐形感器Ⅰ型側(cè)面放大觀(×2000);8，栓錐形感器Ⅰ型正面放大觀(×2000);9，下唇頂部角質(zhì)齒(×300);10，下唇頂部角質(zhì)齒放大觀(×2000);11，下唇須和吐絲器正面放大觀(×500);12，下唇須和吐絲器側(cè)面放大觀(×400).7，The profile of the enlarged sensilla styloconica(Ⅰ)(×2000);8，The front of the enlarged sensilla styloconica(Ⅰ)(×2000);9，Spicule at the top of underlip(×300);10，The enlarged spicule at the top of underlip(×2000);11，The front of the enlarged spinneret and labial palpus(×500);12，The profile of the enlarged spinneret and labial palpus(×400).

圖1 亞洲型舞毒蛾末齡幼蟲(chóng)下顎和下唇上的感器形態(tài)(圖1-18)Fig.1 Sensilla types of the last instar larvae inLymantria dispar(Asian Gypsy Moth)

2.2.1 下顎:感受器在下顎的分布主要集中于莖節(jié)、下顎須和外顎葉上。在莖節(jié)、軸節(jié)和負(fù)須節(jié)上觀察到了大量的毛形感受器，并且這些毛形感器都是左右對(duì)稱分布。在下顎須和外顎葉上觀察到了刺形感器、錐形感器、腔錐形感器和鐘形感器。在這些感器當(dāng)中，毛形感器數(shù)量最多，鐘形感器數(shù)量最少。

2.2.2 下唇:感受器在下唇的分布主要集中在下唇須，在下唇須的端部分布有刺形感受器。此外，在下唇的頂端著生有大量的刺狀角質(zhì)齒(圖版9-10)。

3 結(jié)論與討論

舞毒蛾是一種食性廣、危害大的世界性林木害蟲(chóng)，其主要以幼蟲(chóng)取食寄主葉片，造成樹(shù)勢(shì)衰弱，它已經(jīng)成為對(duì)國(guó)際貿(mào)易產(chǎn)生重大影響的檢疫害蟲(chóng)。具有味覺(jué)功能的感受器一般分布在幼蟲(chóng)的口器上，我們利用掃描電子顯微鏡對(duì)亞洲型舞毒蛾末齡幼蟲(chóng)口器的下顎和下唇的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了觀察。研究結(jié)果表明，舞毒蛾末齡幼蟲(chóng)口器的下顎和下唇具有毛形感受器、刺形感受器、錐形感受器、栓錐形感受器、鐘形感受器和一種角質(zhì)齒，各部分感受器的數(shù)量和分布不同，同一類型感受器在不同部位其形態(tài)上也有差異。數(shù)量較多的毛形感受器和角質(zhì)齒的分布相當(dāng)集中，且較固定，鐘形形感受器數(shù)量最少，且只分布于下顎須第二節(jié)的側(cè)面。

有研究表明，毛形感器具有感受機(jī)械刺激、化學(xué)物質(zhì)以及感受性信息素的多重功能(Merivee et al.，1999;馬瑞燕，杜家緯，2000)，對(duì)于刺形感器，多數(shù)人認(rèn)為它是一類機(jī)械感器，因?yàn)榇绦胃衅鞅容^剛硬，其中長(zhǎng)刺又遠(yuǎn)長(zhǎng)于其它感器，能夠優(yōu)先接觸外界物體;錐形感器起嗅覺(jué)作用(Lopes et al.，2002)，可能是植食性昆蟲(chóng)感受寄主揮發(fā)信息素的主要感受器(江望錦，2005);鐘形感覺(jué)器具有嗅覺(jué)和感受特殊刺激的功能(Viggiani and Mazzone，1983;李欣和白素芬，2004)。對(duì)于鱗翅目昆蟲(chóng)來(lái)說(shuō)，具有味覺(jué)功能的感器分布于口器上，而成蟲(chóng)一般不以口器為害，故幼蟲(chóng)口器上的栓錐形感器研究得最多，也是鱗翅目昆蟲(chóng)最典型的味覺(jué)感器(楊慧等，2008)。

舞毒蛾末齡幼蟲(chóng)下顎須和下唇須的幾種感器分布較為集中，可能是主要的嗅覺(jué)區(qū)，取食時(shí)用末端接觸食物可能有品嘗食物味道的作用。本研究初步分析了舞毒蛾末齡幼蟲(chóng)口器上下顎和下唇的感器類型和分布特征，但是對(duì)于這些復(fù)雜的感受器和角質(zhì)齒的具體功能尚待進(jìn)一步研究。本實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)樘剿魑瓒径晷袨椴⒗眯袨閬?lái)進(jìn)行防治提供依據(jù)。

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