柑橘大實(shí)蠅成蟲超微感器的掃描電鏡觀察

宋傲群，周 瓊，劉 路，黃科瑞

(湖南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，長沙 410081)

柑橘大實(shí)蠅Bactrocera minax Enderlein 屬雙翅目實(shí)蠅科果實(shí)蠅屬(梁亮等，2011)，被寄生果也稱“蛆果”，是柑橘毀滅性害蟲。國內(nèi)主要分布于四川、重慶、湖南、湖北、貴州、云南、廣西等柑橘主產(chǎn)區(qū)(王小蕾和張潤杰，2009)為害甜橙、酸橙、柚子、溫州蜜橘、紅橘、京橘、葡萄柚和佛手等柑橘類植物的果實(shí)(張小亞，2007)。其成蟲產(chǎn)卵于柑橘類果實(shí)中，幼蟲取食果肉直至化蛹，對(duì)柑橘造成毀滅性為害且難以防治。成蟲是防治的關(guān)鍵時(shí)期，利用成蟲對(duì)環(huán)境的感知和趨性行為誘捕以降低種群數(shù)量，是柑橘大實(shí)蠅有效控制的重要措施之一。

昆蟲的感器由表皮特化而成，有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)與功能，主要分布于昆蟲的觸角、下顎須、足、翅和產(chǎn)卵器等(閆鳳鳴，2003)，與神經(jīng)系統(tǒng)一起調(diào)控昆蟲的行為，在其搜索生境、選擇寄主、尋找配偶等行為過程中起重要作用(Schneider and Seibt，1969)。本研究在弄清柑橘大實(shí)蠅成蟲的取食、交配和產(chǎn)卵行為(尤克西等，2012)，以及對(duì)不同柑橘品種的取食選擇和產(chǎn)卵偏好(劉路等，2014)的基礎(chǔ)上，對(duì)柑橘大實(shí)蠅成蟲觸角、下顎須、平衡棒、前足跗節(jié)和產(chǎn)卵器的感器進(jìn)行了掃描電鏡觀察和分析，以期為揭示柑橘大實(shí)蠅的寄主選擇和產(chǎn)卵機(jī)制的研究，以及進(jìn)一步開發(fā)性誘劑和食誘劑應(yīng)用于柑橘大實(shí)蠅的防治提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

柑橘大實(shí)蠅成蟲:于2013年3月-4月采自湖南省西北部受害柑橘園的蛹，待羽化后供試。

1.2 樣品的制備與觀察

取柑橘大實(shí)蠅成蟲雌雄數(shù)頭，用雙蒸水沖洗3 次，迅速切取下頭、足、平衡棒和雌蟲產(chǎn)卵器。分別置于裝有2.5%戊二醛的Eppendorf 管中，固定過夜。分別以30%、50%、70%、80%、90%的乙醇逐級(jí)脫水，每次15 min。再用無水乙醇處理兩次，每次20 min。取出，用HITACHA HCP-2臨界點(diǎn)干燥儀干燥過夜后粘臺(tái)，置于JEOL JFC-1600 型離子濺射儀噴金鍍膜，在JEOL JSM-5600LV 型掃描電鏡(SEM)下觀察，拍照，加速電壓為25 kV。

2 結(jié)果與分析

2.1 柑橘大實(shí)蠅的感(受)器類型及形態(tài)特征

掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，柑橘大實(shí)蠅觸角、產(chǎn)卵器、下顎須、平衡棒、足跗節(jié)、產(chǎn)卵器存在五類型的感受器:毛形感受器，微毛感受器、刺形感受器、錐形感受器、腔錐形感受器。

2.1.1 毛形感受器(Sensilla trichoid，ST)

毛形感受器(圖4A、B;圖5B、D)基部直立于表皮，端部多彎曲，基部沒有特化的表皮環(huán)形關(guān)節(jié)膜(基窩)，相對(duì)較長，在體表散在分布。根據(jù)各毛形感受器的長度及形態(tài)的差別，可分為5種毛形感受器。毛形感受器1(ST1)長度變化范圍是18.18-22.99μm，毛形感受器2(ST2)長度變化范圍是51.95-58.44μm，毛形感受器3(ST3)長度變化范圍是160.00-200.00μm，毛形感受器4(ST4)長度變化范圍是106.67-113.33μm，毛形感受器5(ST5)長度變化范圍是6.00-6.67μm。

2.1.2 微毛感受器(Sensilla microtrichia，SM)

微毛形感受器(圖1B、C、D;圖2B;圖3B)僅在柑橘大實(shí)蠅觸角柄節(jié)、鞭節(jié)、下顎須和平衡棒發(fā)現(xiàn)，密集分布，其特點(diǎn)為端部尖細(xì)，基部無環(huán)形關(guān)節(jié)膜(基窩)，長度變化范圍是12.55-15.48μm，明顯短于分布于觸角的毛形感受器。

2.1.3 刺形感受器(Sensilla chaetica，SC)

刺形感受器(圖1C;圖2D;圖3B)細(xì)長直立，明顯高于其它感器，基部具有一特化的可活動(dòng)的環(huán)型關(guān)節(jié)膜(基窩)，在觸角、下顎須、平衡棒、足跗節(jié)均有分布。

2.1.4 錐形感受器(Sensilla basiconica，SB)

錐形感受器(圖1D、圖2C)外形呈圓錐形突起，與表皮形成呈約60°的傾斜角度，著生于圓形穴上，端部較鈍。錐形感受器通常與微毛感受器交替集中分布于觸角鞭節(jié)和下顎須。

2.1.5 腔錐形感受器(Sensilla coeloconic，SCo)

腔錐形感受器(圖5B)，圓形凹陷中間突出呈短錐狀，無緣毛。僅在產(chǎn)卵管針突上有分布(圖5A)。

2.2 柑橘大實(shí)蠅不同部位的感器分布

觸角感器:柑橘大實(shí)蠅觸角的鞭節(jié)密生微毛感受器和錐形感受器(圖1D);梗節(jié)的端半部密布著微毛感受器(圖1B)，并有刺形感受器(圖1C)散生;柄節(jié)感器較少(圖1A)，僅在端部分布有少量毛形感受器。鞭節(jié)的觸角芒無分支，未發(fā)現(xiàn)明顯感受器。

下顎須感受器:柑橘大實(shí)蠅下顎須密布微毛感受器和錐形感受器，且微毛感受器密度多于錐形感受器;刺形感受器較少，端半部分布密度少于基半部，且在下顎須邊緣分布較多(圖2A、B、C、D)。

平衡棒感受器:柑橘大實(shí)蠅平衡棒布滿微毛感受器，僅在中央凹陷處分布少量刺形感受器(圖3A、B)。

前足跗節(jié)感器:柑橘大實(shí)蠅足跗節(jié)感受器主要分布在第一跗節(jié)，有3種毛形感受器和刺形感受器密集分布(圖4A、B)。第二、三、四跗節(jié)密布機(jī)械結(jié)構(gòu)的表皮毛。

產(chǎn)卵器感器:柑橘大實(shí)蠅產(chǎn)卵器發(fā)達(dá)，未產(chǎn)卵時(shí)，產(chǎn)卵管針突(圖5A、C)縮入產(chǎn)卵管基節(jié)(圖5E)內(nèi)。將產(chǎn)卵管針突全部拉出產(chǎn)卵管，可見針突與產(chǎn)卵管之間有一層薄的伸縮膜。產(chǎn)卵管針突背面及兩側(cè)散生著多個(gè)腔錐形感受器(圖5B)，尤其是端半部多;在端部兩側(cè)的縱行凹陷中有少量毛形感受器分布，并明顯伸出凹陷(圖5D)。產(chǎn)卵管基節(jié)基部著生毛形感受器(圖5F)。

圖1 柑橘大實(shí)蠅的觸角感器Fig.1 Scanning electron micrographs of sensilla on the antenna of Bactrocera minax

圖2 柑橘大實(shí)蠅的下顎須感器Fig.2 Scanning electron micrographs of sensilla on the maxillary palp of Bactrocera minax

圖3 柑橘大實(shí)蠅的平衡棒感器Fig.3 Scanning electron micrographs of the sensilla on the haltere of Bactrocera minax

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，柑橘大實(shí)蠅體表共分布有5種感器，分別為毛形感器、刺形感器、微毛感器、錐形感器和腔錐形感受器。每種感器在體表存在數(shù)量的差異和分布的特異性，毛形感器數(shù)量最多、分布最廣，錐形感器僅在觸角與下顎須分布，腔錐形感器僅在產(chǎn)卵管針突分布。

圖4 柑橘大實(shí)蠅的足跗節(jié)感器Fig.4 Scanning electron micrographs of the tarsus of Bactrocera minax

圖5 柑橘大實(shí)蠅的產(chǎn)卵器感器Fig.5 Scanning electron micrographs of the ovipositor and sensilla of Bactrocera minax

毛形感器是昆蟲體表分布最廣、數(shù)量最多的感器，其功能多樣，其中，嗅覺功能被證實(shí)在昆蟲的取食與產(chǎn)卵地選擇過程中起重要作用(Kim and Yamasaki，1996);也有研究表明，觸角上的該類感受器與觸角的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)有關(guān)(Sane et al.，2007)。毛形感受器在柑橘大實(shí)蠅觸角、足跗節(jié)、產(chǎn)卵器等部位均有分布，根據(jù)其長度和形態(tài)不同，分為五類(ST1-ST5)。不同部位分布的毛形感器的功能，還需要結(jié)合透射電鏡觀察，和單細(xì)胞記錄或單感器記錄等電生理等技術(shù)進(jìn)一步明確。

刺形感器的典型特點(diǎn)是基部有較大的凹陷(基窩)(Keil，1997)，其壁厚且無孔，具有感受機(jī)械刺激的功能(金鑫等，2004)。刺形感器直立明顯高于其他感器最先接觸外界，可能更在與寄主植物和異性的近距離識(shí)別中發(fā)揮作用(Sa?d et al.，2003)。刺形感器在柑橘大實(shí)蠅下顎須、平衡棒、足第一跗節(jié)和觸角分布較多，可能與其感受機(jī)械刺激有關(guān)。

微毛感器外形類似毛形感器，但長度明顯短于毛形感器。相關(guān)透射電鏡研究表明，微毛感器沒有感覺功能，其內(nèi)腔是實(shí)心的，沒有神經(jīng)元(林克劍等，2007)。但在雙翅目昆蟲上微毛形感受器被證實(shí)具有機(jī)械感受的功能(Hull et al.，1997;Femandes，2002;Sukontason，2007)。在本研究中發(fā)現(xiàn)微毛感受器大量分布在柑橘大實(shí)蠅的的平衡棒、觸角和下顎須，可能與感受氣流壓力變化、肢體的伸展變化和觸覺等機(jī)械感受有關(guān)，以及時(shí)做出調(diào)整身體平衡、觸角和下顎須的行為。另外，微毛感器在觸角鞭節(jié)和下顎須上與錐形感受器相間分布，除機(jī)械感受功能外，可能對(duì)其間的錐形感受器起一定保護(hù)作用。

錐形感器外形直立，端部鈍圓，基部周圍通常有明顯凹陷的腔，表面有明顯的環(huán)紋或斜螺紋(林克劍等，2007)，在多種昆蟲中均報(bào)道錐形感受器的嗅覺功能(Lopes et al.，2002;Castrejon-Gomez and Rojas，2009)，也有報(bào)道認(rèn)為其具有機(jī)械敏感性(Schneide，1964)。柑橘大實(shí)蠅觸角鞭節(jié)的錐形感器密集分布，可能主要與上述兩種功能，尤其是嗅覺感受功能有關(guān)。

腔錐形感受器主要分布在昆蟲的產(chǎn)卵器和觸角上。其功能主要與感受植物揮發(fā)性(van Der Pers et al.，1981)氣味及環(huán)境溫度、濕度有關(guān)(Davis and Sokolove，1975)。在本研究中在柑橘大實(shí)蠅只發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)卵管針突有腔錐形感受器分布，可能在雌蟲選擇和定位產(chǎn)卵場所過程中感受寄主植物揮發(fā)性氣味，根據(jù)環(huán)境溫度濕度選擇適宜產(chǎn)卵時(shí)機(jī)，與觸角的錐形感受器等嗅覺感受器協(xié)調(diào)，從而準(zhǔn)確選擇寄主植物的適宜部位產(chǎn)卵。

本文對(duì)柑橘大實(shí)蠅各種感器的形態(tài)分布進(jìn)行了描述，并基于柑橘大實(shí)蠅的行為習(xí)性和其它昆蟲感器的研究結(jié)果，對(duì)各種感器的功能進(jìn)行了分析。進(jìn)一步，將利用電生理技術(shù)，結(jié)合柑橘大實(shí)蠅氣味結(jié)合蛋白的研究，為揭示柑橘大實(shí)蠅的寄主選擇和產(chǎn)卵機(jī)制，以及性誘劑和食誘劑的開發(fā)利用提供新的思路。

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