2種輝蝽的精巢和染色體研究(半翅目：蝽科)

段宇杰， 趙清， 張仙紅， 張虎芳

(1. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷030801； 2. 忻州師范學(xué)院，山西忻州034000)

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2種輝蝽的精巢和染色體研究(半翅目：蝽科)

段宇杰1， 趙清1， 張仙紅1， 張虎芳2*

(1. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷030801； 2. 忻州師范學(xué)院，山西忻州034000)

通過(guò)探討中國(guó)蝽科Pentatomidae輝蝽屬Carbula的紅角輝蝽Carbulacrassiventris(Dallas，1849)和北方輝蝽C.putoni(Jakovlev，1876)的精巢形態(tài)和染色體的核型及減數(shù)分裂行為，為蝽科昆蟲(chóng)的細(xì)胞分類學(xué)提供新資料。采用顯微形態(tài)解剖法和染色體制片法對(duì)其精巢和染色體進(jìn)行觀察。結(jié)果表明：2種精巢的位置、外被顏色、形狀及精巢葉的數(shù)目都一致；染色體組成均為2n(♂)=14(12A+XY)，具有X-Y性別決定機(jī)制。在減數(shù)分裂過(guò)程中，常染色體前減數(shù)分裂，性染色體后減數(shù)分裂且無(wú)交叉；在中期-Ⅱ，常染色體排列成環(huán)狀而性染色體在環(huán)中央形成假二價(jià)體。但是，2個(gè)物種在彌散期常染色體的去固縮程度，終變期常染色體雙交叉的個(gè)數(shù)及中期-Ⅰ常染色體和性染色體的排列方式都各不相同。本文證實(shí)了蝽科昆蟲(chóng)的減數(shù)分裂行為在不同屬間、種間可不相同，而且具有一定的屬、種間特異性；同時(shí)為精巢在蝽類昆蟲(chóng)分類中的作用提供新的資料。

蝽科；輝蝽屬；精巢；染色體；核型；減數(shù)分裂

蝽科Pentatomidae是異翅亞目Heteroptera最大的類群之一，包括大量的農(nóng)作物、果樹(shù)和蔬菜害蟲(chóng)，對(duì)農(nóng)業(yè)造成了不可忽視的危害。該科世界性分布，已知8亞科896屬4 722種(Kuar & Sharma，2015)，我國(guó)分布有4個(gè)亞科，分別是短喙蝽亞科Phyllocephalinae、益蝽亞科Asopinae、蝽亞科Pentatominae和舌蝽亞科Podopinae。輝蝽屬Carbula隸屬于蝽亞科，目前全世界有99種，我國(guó)記錄有10種。

關(guān)于蝽類昆蟲(chóng)染色體的研究主要有核型、性別決定機(jī)制以及染色體在減數(shù)分裂中的行為等，所有種類在細(xì)胞遺傳學(xué)方面具有一些相同的特征，主要表現(xiàn)為：(1)染色體均為全著絲粒染色體，即沒(méi)有主縊痕，在減數(shù)分裂中表現(xiàn)為染色體分離的動(dòng)力限制在染色體的末端(Lanzone & Souza，2006；Papeschi & Bressa，2006；Souzaetal.，2011，2014)；(2)常染色體和性染色體減數(shù)分裂行為顛倒，在第一次減數(shù)分裂時(shí)，常染色體進(jìn)行減數(shù)分裂，性染色體進(jìn)行等價(jià)分離，第二次減數(shù)分裂時(shí)，常染色體進(jìn)行等價(jià)分離，而性染色體進(jìn)行減數(shù)分裂(張虎芳，鄭樂(lè)怡，1998；Rebagliatietal.，2005；Papeschi & Bressa，2006)；(3)減數(shù)分裂前期存在一個(gè)特殊的時(shí)期——彌散期，在這個(gè)時(shí)期細(xì)胞變大，常染色體去固縮呈彌散狀態(tài)分布在整個(gè)細(xì)胞核內(nèi)，而性染色體正異固縮和核仁凝聚在一起，經(jīng)過(guò)這個(gè)時(shí)期后常染色體再次固縮出現(xiàn)在雙線期(Rebagliatietal.，2005；Lanzone & Souza，2006；Souza & Itoyama,2011)。

蝽科昆蟲(chóng)在細(xì)胞遺傳學(xué)方面也具有其自身的特點(diǎn)：無(wú)m-染色體(micro-chromosomes)(Rebagliatietal.，2005；Kuar & Sharma，2015)；性別決定機(jī)制為XY機(jī)制，除了Macropygiumreticulare(Fabricius)、Thynatacalceata(Say)和二星蝽Eysarcorisguttiger(Thunberg)的性別決定機(jī)制為X1X2Y及Rhytidolomiasenilis(Say)的性別決定機(jī)制為Neo-XY(張虎芳，鄭樂(lè)怡，2001a；Rebagliatietal.，2005；Kuar & Sharma，2015)；蝽科昆蟲(chóng)的染色體數(shù)目多樣化，最小的為2n=6，最大的為2n=27=24A+X1X2Y，但是典型的染色體數(shù)目為2n=14，占蝽科昆蟲(chóng)總數(shù)的85%(Rebagliatietal.，2001，2005；Souzaetal.，2008)。蝽科物種多樣性豐富，然而截至目前，有關(guān)蝽科昆蟲(chóng)細(xì)胞遺傳學(xué)研究報(bào)道的種類不超過(guò)400種(Rebagliatietal.，2005；Papeschi & Bressa，2006；Rebagliati & Mola，2010；Kuar & Sharma，2015)，不到蝽科昆蟲(chóng)總數(shù)的10%。在中國(guó)，蝽類昆蟲(chóng)的細(xì)胞遺傳學(xué)自張虎芳于1999年首次研究發(fā)表以來(lái)，迄今為止報(bào)道了4科45種，其中蝽科31種。

精巢作為生殖系統(tǒng)的一部分可以為形態(tài)分類和系統(tǒng)發(fā)育提供一定的依據(jù)，尤其是精巢形態(tài)在不同的分類階元中具有明顯的差異。張曉紅和張虎芳(2012，2013)、張曉紅等(2013)對(duì)蝽科14種昆蟲(chóng)和緣蝽總科Coreoidea 9種昆蟲(chóng)的精巢進(jìn)行了研究，表明精巢在屬內(nèi)種間具有相對(duì)穩(wěn)定性和相似性，在屬間和亞科間差異性較大，可以提供較穩(wěn)定的種屬間鑒別特征，具有一定的形態(tài)分類價(jià)值；而Souza等(2011)通過(guò)對(duì)蝽科和緣蝽科Coreidae昆蟲(chóng)精巢的研究，發(fā)現(xiàn)精巢的外被顏色在科級(jí)和亞科級(jí)間沒(méi)有明顯差異，其不能作為科級(jí)階元有效的鑒定特征。由于目前蝽類昆蟲(chóng)精巢的研究很少，所以需要更多的資料進(jìn)一步證實(shí)精巢在蝽類昆蟲(chóng)分類中的作用。

輝蝽屬全世界共有99種，目前有14種進(jìn)行過(guò)染色體分析，但大部分僅對(duì)核型和性別決定機(jī)制進(jìn)行了描述，沒(méi)有涉及染色體在減數(shù)分裂中的行為；同時(shí)有關(guān)輝蝽屬精巢的研究尚未見(jiàn)報(bào)道，本文對(duì)蝽科輝蝽屬的紅角輝蝽Carbulacrassiventris和北方輝蝽C.putoni精巢形態(tài)和染色體進(jìn)行了研究，以期為蝽類分類學(xué)工作提供更多依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本研究所用的材料為雄性個(gè)體的精巢(標(biāo)本詳細(xì)信息見(jiàn)表1)，殘?bào)w保存于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院昆蟲(chóng)實(shí)驗(yàn)室。

表1 標(biāo)本采集信息

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 預(yù)處理 在野外將采集到的雄性昆蟲(chóng)腹部側(cè)接緣剪開(kāi)，放入礦泉水中低滲處理20～30 min，如果雄蟲(chóng)個(gè)體太小，將整體放入水中低滲處理并且適當(dāng)延長(zhǎng)處理時(shí)間，而后將其移入固定液(甲醇∶冰醋酸=3∶1)中10～14 h，期間更換固定液2次，最后放入70%酒精中，4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 精巢的解剖與觀察 將昆蟲(chóng)放入盛有70%酒精培養(yǎng)皿中，剪掉腹部?jī)蓚?cè)的側(cè)接緣，掀開(kāi)背板，露出腹部?jī)?nèi)組織器官，在LEICA體視顯微鏡下用鑷子輕輕將其他組織器官移去，暴露出完整的精巢，然后觀察、拍照。

1.2.3 玻片標(biāo)本制備 采用涂片法，在70%酒精中解剖出精巢，置于新配置的固定液(甲醇∶冰醋酸=3∶1)中1～2 h；取出放在充分冰凍的干凈載玻片上，迅速用尖頭鑷子敲打并夾碎材料，清除結(jié)締組織等，再加1滴固定液，吹散細(xì)胞，過(guò)火焰干燥，經(jīng)過(guò)2～3 d老化后，用吉姆薩染液染色20～30 min，然后沖洗、晾干，在OlympusBX-51顯微鏡下觀察，記錄染色體的數(shù)目及行為特點(diǎn)，選取典型的分裂相進(jìn)行拍攝。

2 結(jié)果

2.1 精巢形態(tài)

2.1.1 紅角輝蝽 精巢位于腹部第2～5節(jié)的中央兩側(cè)，左右精巢近側(cè)區(qū)相互接觸，整體呈“一”字狀對(duì)稱排列(圖版Ⅰ：a)。精巢的外被為鮮紅色被膜，中等大小，呈圓棒狀(圖版Ⅰ：b)。構(gòu)成精巢的精巢葉有3個(gè)，且精巢葉大小相等、直徑相同(圖版Ⅰ：c)。

輸精管細(xì)長(zhǎng)，外被同樣鮮紅色，在腹部中央呈“U”形彎曲(圖版Ⅰ：a)。

2.1.2 北方輝蝽 精巢位于腹部第2～5節(jié)的中央兩側(cè)，左右精巢近側(cè)區(qū)相互接觸，整體呈接近水平的“八”字狀對(duì)稱排列(圖版Ⅰ：d)。精巢的外被為鮮紅色被膜，中等大小，呈圓棒狀(圖版Ⅰ：e)。構(gòu)成精巢的精巢葉有3個(gè)，并且精巢葉大小相等、直徑相同(圖版Ⅰ：f)。輸精管細(xì)長(zhǎng)，外被同樣鮮紅色，在腹部中央呈“U”形彎曲(圖版Ⅰ：d)。

圖版Ⅰ 紅角輝蝽(a， b， c)和北方輝蝽(d， e， f)的精巢

a， d. 精巢的位置， b， e. 精巢的顏色和形狀， c， f. 精巢葉(葉數(shù)為3)。

a， d. location of testicles， b， e. color and shape of testicles， c， f. testicular lobes (arrows show three testicular lobes).

2.2 染色體減數(shù)分裂的行為

2.2.1 紅角輝蝽 紅角輝蝽在第一次減數(shù)分裂中期具有8條染色體(圖版Ⅱ：7)，6條常染色體中1條最大，3條中等大小，1條次之，1條較?。籜染色體比最小的常染色體小且略負(fù)異固縮，可以區(qū)分，Y染色體最小且負(fù)異固縮，單倍體染色體組成為n=8(6A+XY)，由此可得知該種的雙倍體染色體組成為2n(♂)=14(12A+XY)。

在前期-Ⅰ的粗線期，X和Y染色體形成正異固縮的染色質(zhì)塊凝聚在一起，并與核仁融合位于核的一側(cè)，常染色體呈花束狀分布在細(xì)胞核中(圖版Ⅱ：1)。接著出現(xiàn)彌散期，在此期間常染色體去固縮，呈彌散狀態(tài)分布在細(xì)胞核內(nèi)，而性染色體仍然表現(xiàn)為正異固縮(圖版Ⅱ：2)。在雙線期，性染色體仍和核仁聚集在一起，二價(jià)體聯(lián)會(huì)消失形成四分體，常染色體縮短變粗(圖版Ⅱ：3)。在終變?cè)缙?，常染色體交叉末端化，其中大多數(shù)細(xì)胞(162/275)有1條常染色體雙交叉表現(xiàn)為“0”型，其余常染色體皆為單交叉；有些細(xì)胞(32/275)有2條常染色體雙交叉表現(xiàn)為“0”型，其余為單交叉；有些細(xì)胞(65/275)有3條常染色體雙交叉表現(xiàn)為“0”型，其余常染色體都為單交叉；有個(gè)別細(xì)胞(16/275)所有的常染色體均表現(xiàn)為單交叉(圖版Ⅱ：4～6)；在終變后期，核仁完全消失，X和Y染色體分離，而且都轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)異固縮(圖版Ⅱ：7)。在中期-Ⅰ，有些細(xì)胞(10/31)X和Y染色體位于常染色體組成的環(huán)上而一個(gè)常染色體位于環(huán)外(圖版Ⅱ：8)，也有些細(xì)胞(12/31)的5條常染色體縱軸平行排列成一個(gè)規(guī)則的環(huán)狀，X染色體位于環(huán)上而Y染色體和1條常染色位于環(huán)外(圖版Ⅱ：9)，還有些細(xì)胞(9/31)X和Y染色體在常染色體組成的環(huán)上(圖版Ⅱ：10)。在后期-Ⅰ，常染色體進(jìn)行減數(shù)分裂，同源染色體分離，而性染色體進(jìn)行等價(jià)分裂，姊妹染色單體分離(圖版Ⅱ：11)。細(xì)胞不經(jīng)過(guò)間期，直接進(jìn)入第二次減數(shù)分裂，常染色體進(jìn)行等價(jià)分離，而性染色體進(jìn)行減數(shù)分裂，最終形成6A+X和6A+Y的2個(gè)子細(xì)胞(圖版Ⅱ：12)。

圖版Ⅱ 紅角輝蝽染色體的減數(shù)分裂

1.粗線期， 2. 彌散期， 3. 雙線期， 4～7. 終變期， 8～10. 中期-Ⅰ， 11. 后期-Ⅰ， 12. 后期-Ⅱ; 比例尺=10 μm。

1. pachytene， 2. diffuse stage， 3. diplotene， 4～7. diakinesis， 8～10. metaphase-Ⅰ， 11. anaphase-Ⅰ， 12. anaphase-Ⅱ; scale bar=10 μm.

2.2.2 北方輝蝽 北方輝蝽在第一次減數(shù)分裂中期，共有8條染色體(圖版Ⅲ：7)，其中常染色體有6條，1條最大，4條中等大小，1條較小；X染色體比最小的常染色體略小且表現(xiàn)等固縮，Y染色體最小，表現(xiàn)負(fù)異固縮，極易辨別，由此可知北方輝蝽的單倍染色體組n=8(6A+XY)，雙倍體染色體組成為2n=14(♂)(12A+XY)。

圖版Ⅲ 北方輝蝽染色體的減數(shù)分裂

1.細(xì)線期， 2. 粗線期， 3. 彌散期， 4. 雙線期， 5， 6. 終變期， 7～9. 中期-Ⅰ， 10. 中期-Ⅱ; 11. 后期-Ⅱ， 12. 末期-Ⅱ;比例尺=10 μm。

1. leptotene， 2. pachytene， 3. diffuse stage， 4. diplotene， 5， 6. diakinesis， 7～9. metaphase-Ⅰ， 10. metaphase-Ⅱ， 11. anaphase-Ⅱ， 12. telophase-Ⅱ; scale bar=10 μm.

在減數(shù)分裂前期的細(xì)線期，常染色體呈細(xì)絲狀分布在細(xì)胞核內(nèi)，X和Y性染色體正異固縮和核仁凝聚在一起成圓形小球靠近核膜一側(cè)(圖版Ⅲ：1)。在粗線期，常染色體聯(lián)會(huì)配對(duì)，明顯變粗，核仁和性染色體分離，且核仁染色較淺(圖版Ⅲ：2)。在彌散期，常染色體完全去固縮，而性染色體仍然正異固縮分布在細(xì)胞核內(nèi)(圖版Ⅲ：3)。在雙線期，核仁和性染色體依舊分離，同源染色體聯(lián)會(huì)消失變成四分體(圖版Ⅲ：4)。在終變?cè)缙?，XY性染色體正異固縮并且開(kāi)始分離，核仁仍染色較淺，常染色體交叉端移，均為單交叉；在晚終變期，XY性染色體完全分離，分離后X染色體呈現(xiàn)為等固縮而Y染色體呈現(xiàn)為負(fù)異固縮，核仁消失，每條常染色體清晰可辨(圖版Ⅲ：5，6)。在中期-Ⅰ，有些細(xì)胞(10/27)的5條常染色體和XY染色體排列成一個(gè)不規(guī)則的環(huán)，1條常染色體位于環(huán)外(圖版Ⅲ：7)；有些細(xì)胞(17/27)的常染色體排列成一個(gè)不規(guī)則的環(huán)狀，X和Y染色體末端相連位于環(huán)上(圖版Ⅲ：8，9)。細(xì)胞不經(jīng)過(guò)間期，直接進(jìn)入第二次減數(shù)分裂，在第二次減數(shù)分裂中期和后期，常染色體進(jìn)行等價(jià)分離而性染色體進(jìn)行減數(shù)分裂(圖版Ⅲ：10，11)。在末期-Ⅱ，染色體匯聚在兩極，各自排列成一個(gè)緊密的環(huán)，性染色體位于環(huán)中央(圖版Ⅲ：12)。

3 討論

目前關(guān)于蝽類昆蟲(chóng)精巢的研究主要集中在精巢的位置、外被顏色、形態(tài)和精巢葉等。張曉紅和張虎芳(2012)通過(guò)對(duì)蝽科的蝽亞科和舌蝽亞科9屬13種昆蟲(chóng)精巢和輸精管的研究，認(rèn)為蝽科昆蟲(chóng)精巢和輸精管在屬及亞科階元具有穩(wěn)定的特征，屬內(nèi)種間具有相似性，而在屬間、亞科間變異較大，呈現(xiàn)多樣性。對(duì)于精巢的位置，本文研究的紅角輝蝽和北方輝蝽精巢都位于腹部第2～5節(jié)中央兩側(cè)；張曉紅和張虎芳(2012)描述的二星蝽屬Eysarcoris4個(gè)種和珠蝽屬Rubiconia1個(gè)種精巢都位于腹部第1～4節(jié)兩側(cè)，菜蝽屬Eurydema2個(gè)種、斑須蝽屬Dolycoris1個(gè)種、果蝽屬Carpocoris1個(gè)種精巢都位于腹部第2～4節(jié)兩側(cè)，茶翅蝽屬Halyomorpha1個(gè)種精巢位于腹部第2～3節(jié)兩側(cè)。有關(guān)精巢的形態(tài)，本研究的輝蝽屬2個(gè)種精巢形態(tài)均為圓棒狀；而張曉紅和張虎芳(2012)研究的綠蝽屬Nezara精巢呈規(guī)則的卵圓形，斑須蝽屬、二星蝽屬精巢為不規(guī)則卵圓形，茶翅蝽屬為近似卵圓形的三角形，麥蝽屬Aelia精巢與菜蝽屬相似，都為大型棒狀結(jié)構(gòu)。通過(guò)比較可以看出，蝽科精巢的位置和形態(tài)在屬間差異明顯，屬內(nèi)比較穩(wěn)定，證實(shí)了精巢在屬級(jí)有穩(wěn)定的鑒定特征。但是由于目前關(guān)于蝽科昆蟲(chóng)精巢的研究數(shù)據(jù)較少，所以進(jìn)一步證明精巢形態(tài)和位置的分類價(jià)值還需要做大量的實(shí)驗(yàn)。

關(guān)于精巢外被顏色，本研究所選取的輝蝽屬2個(gè)種，其精巢外被顏色均為鮮紅色，Souza等(2007b，2011)通過(guò)對(duì)蝽科昆蟲(chóng)精巢的大量觀察，發(fā)現(xiàn)在蝽科昆蟲(chóng)中，精巢的外被顏色僅有紅色和黃色2種顏色，通過(guò)與張曉紅和張虎芳(2012)描述的蝽科13種昆蟲(chóng)精巢外被顏色進(jìn)行比較，與Souza等(2011)的觀點(diǎn)一致，在蝽科昆蟲(chóng)中精巢外被顏色沒(méi)有固定的模式，在屬間和亞科間并沒(méi)有明顯的差異。Souza等(2007a，2009)也對(duì)緣蝽科昆蟲(chóng)的精巢外被顏色進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在緣蝽科中精巢外被顏色也只存在紅色、黃色和透明色3種類型。綜上所述，精巢的外被顏色在蝽科和緣蝽科中沒(méi)有明顯差異，顏色變化基本一致，但是在所有的蝽類昆蟲(chóng)中是否也表現(xiàn)為單一性還需要大量觀察后定論。

蝽類昆蟲(chóng)的精巢都是由緊挨著的精巢葉構(gòu)成的，而且每個(gè)精巢葉的大小幾乎一致。Souza等(2007a，2009，2011)通過(guò)對(duì)精巢葉的觀察，發(fā)現(xiàn)在緣蝽科和蝽科中，精巢葉的數(shù)目為3～7；Grozeva和Kuznetsova(1992)發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)蝽科Lygaeidae中，精巢葉的數(shù)目有2、4、6、7。但是他們的研究都集中在科內(nèi)精巢葉數(shù)目的變化，并沒(méi)有在屬間和亞科間進(jìn)行比較分析。通過(guò)對(duì)Souza等(2007b，2011)發(fā)表的蝽科各個(gè)屬精巢葉數(shù)目的比較，發(fā)現(xiàn)Loxa屬3個(gè)種的精巢葉數(shù)目都是7個(gè)，Rhytidolomia屬2個(gè)種和Euschistus屬6個(gè)種的精巢葉數(shù)目都是6個(gè)，Murgantia屬2個(gè)種的精巢葉數(shù)目都是5個(gè)，Oebalus屬3個(gè)種的精巢葉數(shù)目都是4個(gè)，Edessa屬3個(gè)種的精巢葉數(shù)目都是4個(gè)以及Banasa屬2個(gè)種及本文輝蝽屬2個(gè)種的精巢葉數(shù)目都是3個(gè)。因此可以推斷出蝽科的精巢葉數(shù)目在屬內(nèi)可能比較穩(wěn)定，在屬間有所差別，但是目前關(guān)于精巢葉數(shù)目的研究報(bào)道還很少，所以需要大量的實(shí)驗(yàn)去進(jìn)一步論證。

目前輝蝽屬昆蟲(chóng)染色體僅有14個(gè)種進(jìn)行過(guò)分析，分別是Carbulasocia和Carbulasp.(Manna，1951)；輝蝽C.humerigera和C.biguttata(Yosida，1950，1956)；C.aspavia(Parshad，1957)；棘角輝蝽C.scutellata(Mittal & Leelamma，1981)；C.capito、C.carbula、C.limpoponis、C.melacantha和Carbulasp. aff.sjostedti(Nuamah，1982)；印度輝蝽C.indica(Dey & Wang，1988)；C.putoni和C.sinica(Zhang & Zheng，2003)，其中Nuamah等在1982年之前僅對(duì)染色體數(shù)目進(jìn)行報(bào)道，但關(guān)于染色體在減數(shù)分裂中的行為并沒(méi)有描述；而后Satapathy和Patnaik (1989)對(duì)C.bigutatta和C.socia以及Zhang和Zheng (2002)對(duì)北方輝蝽、凹肩輝蝽C.sinica和輝蝽的核型和染色體在減數(shù)分裂中的行為都進(jìn)行了詳細(xì)的敘述。通過(guò)與本文研究的輝蝽屬2個(gè)種的觀察比較，發(fā)現(xiàn)在輝蝽屬中已報(bào)道種類的雙倍體染色體組成均為2n(♂)=14(12A+XY)，均符合蝽科典型的染色體數(shù)目，再次證實(shí)了蝽科昆蟲(chóng)在進(jìn)化過(guò)程中核型保守的特點(diǎn)。

已有研究表明，蝽科昆蟲(chóng)不同屬間、種間的減數(shù)分裂行為不同，而且染色體在減數(shù)分裂中的行為具有一定的屬、種特異性，常染色體和性染色體在減數(shù)分裂中期-Ⅰ的排列方式更是如此，可為昆蟲(chóng)分類提供一定的依據(jù)(張虎芳，鄭樂(lè)怡，2001b)。本研究通過(guò)對(duì)紅角輝蝽和北方輝蝽的比較，進(jìn)一步驗(yàn)證了這一結(jié)論。兩者在減數(shù)分裂中的行為特異性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)在異翅亞目昆蟲(chóng)中經(jīng)常有一個(gè)彌散期，存在于粗線期之后、雙線期之前，彌散期存在的時(shí)間長(zhǎng)短以及常染色體在此期間的去固縮程度在不同的種類之間都有一定的差異(Rebagliati & Mola，2010)。在北方輝蝽中觀察到典型的彌散期，細(xì)胞和核仁變大，常染色體完全去固縮呈點(diǎn)狀分布在整個(gè)細(xì)胞核中，并且彌散期存在的時(shí)間比較長(zhǎng)；但是在紅角輝蝽中觀察到的彌散期，常染色體不完全去固縮，可以看到明顯的染色絲，同時(shí)彌散期存在的時(shí)間較短。雖然彌散期的機(jī)制還沒(méi)有了解清楚，但是卻被認(rèn)為是區(qū)別減數(shù)分裂和有絲分裂的重要特征(Lanzone & Souza，2006；Kuar & Semahagn，2010)。(2)Bressa等(2002)提出在減數(shù)分裂前期的細(xì)線期-偶線期，X染色體表現(xiàn)為正異固縮，到終變末期時(shí)X染色體轉(zhuǎn)變?yōu)榈裙炭s，并且在減數(shù)分裂前期，性染色體和核仁經(jīng)常融合在一起。但是在紅角輝蝽和北方輝蝽中，性染色體的固縮程度卻有其特殊性。紅角輝蝽在終變末期，X和Y染色體從正異固縮轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)異固縮；北方輝蝽在終變末期，X染色體從正異固縮轉(zhuǎn)變?yōu)榈犬惞炭s，但是Y染色體卻轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)異固縮，并且在粗線期核仁就和性染色體分離直到終變期消失。(3)在異翅亞目昆蟲(chóng)中，每對(duì)同源染色體在終變期都存在一個(gè)交叉(Satapathy & Patnaik，1988；Lanzone & Souza，2006)，本文研究的北方輝蝽中，所有常染色體在終變期均表現(xiàn)為單交叉；但是在紅角輝蝽終變期的細(xì)胞 (約占94.5%)中，至少有1對(duì)同源染色體存在雙交叉表現(xiàn)為“0”型，而且Rebagilati和Mola(2010)提出常染色體雙交叉在蝽科昆蟲(chóng)中是普遍的。(4)在中期-Ⅰ，大多數(shù)蝽科昆蟲(chóng)的常染色體排列成一個(gè)中空的環(huán)而性染色體位于環(huán)中央(Rebagliatietal.，2001；Lanzone & Souza，2006)，Souza等(2011，2014)也指出在蝽科昆蟲(chóng)中，無(wú)論性別決定機(jī)制是XY還是XnY，在中期-Ⅰ，性染色體始終排列在常染色體的環(huán)中央。但是在本文研究的紅角輝蝽和北方輝蝽中，常染色體和性染色體在中期-Ⅰ卻表現(xiàn)出不同的排列方式。其中有2種排列方式都存在于紅角輝蝽和北方輝蝽中：一種情況是XY性染色體和5條常染色體排列成一個(gè)中空的環(huán)，1條常染色體位于環(huán)外；另一種情況是6條常染色體和XY性染色體共同組成一個(gè)規(guī)則的環(huán)。還有一種情況是紅角輝蝽特有的，5條常染色體縱軸平行排列成一個(gè)規(guī)則的環(huán)，X染色體位于環(huán)上而Y染色體和1條常染色體位于環(huán)外。說(shuō)明蝽科有些種類的染色體在減數(shù)分裂過(guò)程中比較活躍，性染色體和常染色體在中期-Ⅰ有多種排列方式，并且具有一定的種間特異性。

張虎芳， 鄭樂(lè)怡. 1998. 半翅目昆蟲(chóng)染色體研究進(jìn)展[J]. 昆蟲(chóng)知識(shí)， 35(4)： 243-246.

張虎芳， 鄭樂(lè)怡. 2001a. 五種蝽科昆蟲(chóng)的細(xì)胞分類學(xué)研究(半翅目： 異翅亞目)[J]. 昆蟲(chóng)分類學(xué)報(bào)， 23(4)： 265-276.

張虎芳， 鄭樂(lè)怡. 2001b. 六種蝽象的染色體研究(半翅目： 蝽科)[J]. 昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)， 44(2)： 129-134.

張曉紅， 李敏， 張虎芳. 2013. 緣蝽總科4種雄性昆蟲(chóng)減數(shù)分裂期染色體形態(tài)分析(半翅目：緣蝽總科)[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)， 41(4)： 169-177.

張曉紅， 張虎芳. 2012. 蝽科昆蟲(chóng)精巢形態(tài)及其反映的屬種間親緣關(guān)系[J]. 動(dòng)物分類學(xué)報(bào)， 37(4)： 712-717.

張曉紅， 張虎芳. 2013. 緣蝽總科昆蟲(chóng)精巢形態(tài)[J]. 四川動(dòng)物， 32(2)： 219-223.

Bressa MJ， Fumagalli E， Ituarte S，etal. 2002. Meiotic studies inDysdercusGuérin Méneville 1831 (Heteroptera： Pyrrhocoridae). Ⅱ. Evidence onvariations of the diffuse stage between wild and laboratory-inbred populations ofDysdercuschaquencyFreiberg， 1948[J]. Hereditas， 137： 125-131.

Dey SK， Wangdi T. 1988. Chromosome number and sex chromosome system in forty-four species of Heteroptera[J]. Chromosome Information Service， 45： 5-8.

Grozeva S， Kuznetsova VG. 1992. The reproductive system of some bug families (Heteroptera， Pentatomomorpha)[M]. Advances in Regulation of Insect Reproduction： 97-102.

Kaur H， Semahagn BK. 2010. Meiotic behavior of chromosomes in three predator species of the subfamily Asopinae (Heteroptera： Pentatomidae)[J]. Comparative Cytogenetics， 4(2)： 133-139.

Kaur H， Sharma K. 2015. First report on meiotic behavior of chromosomes in three species of subfamily Pentatominae (Pentatomidae： Heteroptera)[J]. Zootaxa， 3920(2)： 393-400.

Lanzone C， Souza M. 2006. Chromosome complement and meiosis in three species of the Neotropical bug genusAntiteuchus(Heteroptera： Pentatomidae： Discocephalinae)[J]. Genetics and Molecular Biology， 103： 239-243.

Manna GK.1951. A study of chromosomes during meiosis in forty-three species of Indian Heteroptera[J]. Proceedings of the Zoological Society of London， Bengal, 4： 1-116.

Mittal OP， Joseph L. 1981. Chromosome number and sex mechanism in twenty eight species of Indian pentatomid bugs[J]. Chromosome Information Service， 30： 6-7.

Nuamah KA. 1982. Karyotypes of some Ghanian shield bugs and the higher systematics of the Pentatomidae (Hemiptera， Heteroptera)[J]. Insect Science Application， 3： 9-28.

Papeschi AG， Bressa MJ. 2006. Evolutionary cytogenetics in Heteroptera[J].Brazilian Journal of Medical and Biological Research， 5： 3-21.

Parshad R. 1957. Cytological studies in Heteroptera Ⅲ. A comparative study of the chromosomes in the male germ-cell of eleven species of the subfamily Pentatominae[J]. Research Bulletin of Panjab University, 122： 401-420.

Rebagliati PJ， Mola LM， Papeschi AG，etal. 2005. Cytogenetic studies in Pentatomidae (Heteroptera)： a review[J]. Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research， 43： 199-213.

Rebagliati PJ， Mola LM， Papeschi AG. 2001. Karyotype and meiotic behaviour of the holokinetic chromosomes of six Argentine species of Pentatomidae (Heteroptera)[J].Caryologia， 54： 339-347.

Rebagliati PJ， Mola LM. 2010. Meiotic behavior and karyotype variation in Aclerda (Pentatomidae， Heteroptera)[J]. Genetics and Molecular Research， 9(2)： 739-749.

Satapathy SN， Patnaik SC. 1988. Chromosomal studies in seven species of family Pentatomidae (Heteroptera)[J].Caryologia， 41(1)： 49-60.

Souza HV， Arakaki RLM， Dias LN，etal. 2007a. Cytogenetical aspects of testicular cells in economically important species of Coreidae family (Heteroptera)[J]. Cytologia， 72： 49-56.

Souza HV， Bicudo HEMC， Costa LAA，etal. 2007b. A study of meiosis and spermatogenesis in different testicular lobes ofAntiteuchustripterus(Heteroptera： Pentatomidae)[J]. European Journal of Entomology， 104： 353-362.

Souza HV， Castanhole MMU， Castanhole HEM，etal. 2008. Morphological patterns of the heteropycnotic chromatin and nucleolar material in meiosis and spermiogenesis of some Pentatomidae (Heteroptera)[J]. Genetics and Molecular Biology， 31： 686-691.

Souza HV， Castanhole MMU， Gomes MO，etal. 2014. Meiotic behavior of 18 species from eight families of terrestrial Heteroptera[J]. Journal of Insect Science， 14(149)： 1-8.

Souza HV， Itoyama MM. 2011. Comparative analysis of heteropyknotic chromatin and silver-stained material inPlatycarenusumbractulatus(Pentatomidae： Discocephalinae)[J]. Journal of Reproduction and Development， 55： 65-72.

Souza HV， Murakami AS， Moura J，etal. 2011. Comparative analysis of the testes and spermatogenesis in species of the family Pentatomidae (Heteroptera)[J]. European Journal of Entomology， 108： 333-345.

Souza HV， Souza FB， Maruyama SRC，etal. 2009. Meiosis， spermatogenesis and nucleolar behavior in the seminiferous tubules of Alydidae， Coreidae and Rhopalidae (Heteroptera) species[J]. Genetics and Molecular Research， 8： 1383-1396.

Yosida TH. 1950. A chromosomal survey in twelve species of the Hemiptera[J]. Coordinate Communication and Research Genetics， 1： 85-91.

Yosida TH. 1956. Studies on the chromosomes of Coleoptera and Hemipteran insects with special regard to quantitative relationship between autosomes and sex chromosomes[M]. Proceedings of 10th International Congress on Entomology， Montreal， 2： 979-989.

Zhang HF， Zheng LY. 2002. Study on the karyotype of three species of genusCarbula(Heteroptera： Pentatomidae)[J]. Entomologia Sinica， 9(2)： 59-67.

Study on Testes and Chromosomes of Two Species of GenusCarbula(Hemiptera： Pentatomidae)

DUAN Yujie1， ZHAO Qing1， ZHANG Xianhong1， ZHANG Hufang2*

(1. College of Agronomy， Shanxi Agricultural University， Taigu， Shanxi Province 030801， China;2. Xinzhou Teachers University， Xinzhou， Shanxi Province 034000， China)

In order to provide some useful clues for the study of pentatomid taxonomy， the testes， karyotypes and meiotic characteristics of twoCarbulaspecies in Pentatomidae (C.crassiventrisandC.putoni) were studied. The chromosomal and testicular morphology were observed by using conventional preparation. The two species showed the same location of testicles， pigmentation of the peritoneal sheath， shape and number of testicular lobes. And they also showed typical karyotype of Pentatomidae (2n=14=12A+XY) and X-Y sex chromosomal mechanism. During the process of meiosis， the autosomes divided pre-reductionally， the sex chromosomes divided post-reductionally and were achiasmatic， and at metaphase-Ⅱ the autosomes showed a ring-shaped configuration with the pseudobivalent at the center. However， the two species differed in the extent of decondensation of the autosomes during the diffuse stage， the number of ring bivalents at diakinesis， behaviors of autosomes， and sex chromosome during metaphase-Ⅰ. In conclusion， the meiotic characteristics of Pentatomidae may not be always consistent in different genera and species， or even in congeneric species， and this may also contribute to the roles of testes in the classification of bugs.

Pentatomidae;Carbula; testes; chromosome; karyotype; meiosis

2016-05-26 接受日期：2016-08-29

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31440078， 31501876， 31301899)； 山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(20150311010-7)； 山西省高等學(xué)?？萍紕?chuàng)新項(xiàng)目(2014131)； 山西省植物保護(hù)學(xué)研究生教育創(chuàng)新項(xiàng)目(J201582045)

段宇杰(1992—)， 男， 碩士研究生， 研究方向?yàn)槔ハx(chóng)細(xì)胞分類學(xué)， E-mail：dyj610126543@163.com

*通信作者Corresponding author， E-mail：zh_hufang@sohu.com

10.11984/j.issn.1000-7083.20160141

Q343.2

A

1000-7083(2016)06-0897-08