中黑盲蝽胚胎發(fā)育的顯微及切片觀察

田彩紅, 封洪強(qiáng)*, 王 瑛, 許 鵬,, 李國(guó)平,黃建榮, 封洪云, 尹新明

(1. 河南省農(nóng)作物病蟲害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)部華北南部作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南省作物保護(hù)國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,河南省生物農(nóng)藥工程研究中心,河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,鄭州 450002; 2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院,鄭州 450002)

中黑盲蝽胚胎發(fā)育的顯微及切片觀察

田彩紅1, 封洪強(qiáng)1*, 王 瑛1, 許 鵬1,2, 李國(guó)平1,黃建榮1, 封洪云1, 尹新明2

(1. 河南省農(nóng)作物病蟲害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)部華北南部作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南省作物保護(hù)國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,河南省生物農(nóng)藥工程研究中心,河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,鄭州 450002; 2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院,鄭州 450002)

以滯育卵越冬是中黑盲蝽生活史的重要組成部分,為明確滯育卵胚胎發(fā)育的停滯時(shí)期,對(duì)中黑盲蝽的胚胎發(fā)育過程進(jìn)行了顯微觀察,并將胚胎發(fā)育停滯期的滯育卵做了石蠟切片。溫度(26±1)℃,相對(duì)濕度70%±10%,光周期L∥D=14 h∥10 h條件下,滯育卵在產(chǎn)卵后48 h停止發(fā)育,而非滯育卵則繼續(xù)發(fā)育,在產(chǎn)卵后第9天孵出若蟲。通過測(cè)定中黑盲蝽胚胎發(fā)育不同時(shí)期的卵重發(fā)現(xiàn),非滯育卵隨著胚胎發(fā)育卵重持續(xù)增加,滯育卵在發(fā)育48 h后卵重不再增加。

中黑盲蝽; 胚胎發(fā)育; 滯育卵; 石蠟切片; 卵重

中黑盲蝽AdelphocorissuturalisJakovlev(半翅目,盲蝽科)是Bt棉上重要的非靶標(biāo)害蟲,主要分布在長(zhǎng)江流域和黃河流域。中黑盲蝽以滯育卵在棉葉柄、果樹等寄主植物及雜草和苜蓿莖稈等的組織內(nèi)越冬,次年4月,越冬卵孵化,一代成蟲于5月上、中旬羽化,并遷入鄰近麥田等冬播作物補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng),至5月底,以早播棉等作物為食。至6月中下旬,棉花現(xiàn)蕾、開花時(shí)開始為害棉花,并持續(xù)到9月中旬后[1]。該蟲主要以成、若蟲刺吸為害子葉,造成棉苗頂芽焦枯;為害棉蕾,造成棉蕾脫落。越冬是中黑盲蝽生活史中關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一, 而滯育行為有效保證了中黑盲蝽抵御冬天不良環(huán)境的影響,使其能夠維持個(gè)體生存和種群延續(xù),而這個(gè)時(shí)期也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)防治的關(guān)鍵時(shí)期。因此,研究中黑盲蝽胚胎發(fā)育及滯育卵發(fā)生停滯的關(guān)鍵時(shí)期,可為預(yù)測(cè)中黑盲蝽發(fā)生及防治越冬蟲源提供科學(xué)依據(jù)。

本文通過對(duì)中黑盲蝽不同時(shí)期胚胎發(fā)育的顯微觀察和滯育卵的石蠟切片制作,及測(cè)定不同發(fā)育時(shí)期的卵重,明確了中黑盲蝽胚胎發(fā)育的階段性特征和發(fā)育動(dòng)態(tài),以期為早春中黑盲蝽越冬卵解除滯育及滯育后的胚胎發(fā)育研究提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx

中黑盲蝽的自然種群采自河南新鄉(xiāng)原陽縣河南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究開發(fā)基地(35°00′N, 113°42′E)苜蓿地,在室內(nèi)溫度(26±5)℃,濕度80%±5%,光周期L∥D=16 h∥8 h條件下,以清洗干凈的四季豆連續(xù)飼養(yǎng)建立非滯育種群[2], 滯育卵通過17℃,光周期L∥D=8 h∥16 h誘導(dǎo)的方法獲得[3-4],不同發(fā)育時(shí)期卵的收集方法參考綠盲蝽Apolyguslucorum卵的收集方法[5]。

1.2 中黑盲蝽胚胎發(fā)育不同時(shí)期特征觀察

收集中黑盲蝽產(chǎn)在濾紙上發(fā)育第0、1、2、3、4、5、6、7、8天的卵, 為減少取卵時(shí)對(duì)卵的損傷,將帶有卵的濾紙浸在PBS緩沖液(pH=7.2～7.4)中5 min,小心將卵撥出,用Motic (moticampro)昆蟲解剖顯微鏡初步觀察并拍照,選擇具有顯著特征的非滯育卵和滯育卵[6]制作石蠟切片。中黑盲蝽滯育卵和非滯育卵石蠟切片包埋及脫水,染色,脫色,封片等流程根據(jù)家蠶胚胎細(xì)胞卵的透射電鏡方法改良而來[7],切片方法參考綠盲蝽石蠟切片制作方法[8]。

1.3 卵重測(cè)定

剪取含有中黑盲蝽剛產(chǎn)下的100粒左右卵的濾紙,用Ohaus Discovery專業(yè)型分析天平,每天在相同時(shí)間稱量卵重并補(bǔ)充等量的滅菌水保濕,直到若蟲孵化出來。以上處理重復(fù)3次,利用SPSS 19.0進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 中黑盲蝽胚胎發(fā)育過程

在溫度(26±1)℃,相對(duì)濕度70%±10%,光周期L∥D=14 h∥10 h飼養(yǎng)條件下,中黑盲蝽從卵到幼蟲要經(jīng)過9 d,初產(chǎn)卵透明,卵殼柔軟,卵內(nèi)容物清晰可見(圖1a),2～3 d后,卵殼逐漸變硬,卵內(nèi)容物色澤變深,第3～4天,卵殼出現(xiàn)細(xì)小的龜紋(圖1b～c),第4天,卵底部與中上部顏色深淺差異顯著,對(duì)光可見胚胎原頭,腹部分節(jié)可見(圖1d)。在胚胎發(fā)育的第5天,可見腹部節(jié)更加明顯,卵中部稍變大,胚胎變長(zhǎng),卵殼顏色加深(圖1e)。進(jìn)入第6天,卵殼顏色繼續(xù)加深,近呼吸角部位紅色復(fù)眼隱約可見(圖1f)。在第7天,卵殼顏色變翠綠,質(zhì)地柔軟,卵底部出現(xiàn)空隙,頭胸分節(jié)十分明顯,胚胎原型初步形成(圖1g)。胚胎發(fā)育進(jìn)入第8天,胚胎與卵殼分離,頭胸腹和附肢完全分化形成,胚胎原頭與呼吸角相連處伸長(zhǎng)分離(圖1h),進(jìn)入第9天,若蟲頭部頂開卵蓋孵出,初孵若蟲通體柔軟透明,口針、附肢和觸角端部顏色深(圖1i)。

2.2 滯育卵與非滯育卵切片的對(duì)比觀察

切片觀察表明,中黑盲蝽卵產(chǎn)出后48 h進(jìn)入滯育期。與正常發(fā)育的卵(圖2a)相比,中黑盲蝽滯育卵卵殼變厚,通透性變差(圖2b)。正常發(fā)育的中黑盲蝽卵細(xì)胞發(fā)育正常,胚層結(jié)構(gòu)清晰,呼吸角完整(圖2c),而滯育卵的細(xì)胞等內(nèi)容物與卵殼結(jié)構(gòu)分離,形成空洞,細(xì)胞排列結(jié)構(gòu)不規(guī)則(圖2d)。

2.3 中黑盲蝽胚胎發(fā)育過程中卵重的變化

中黑盲蝽滯育卵初產(chǎn)時(shí)百粒卵重(4.13±0.058)mg,非滯育卵在初產(chǎn)時(shí)百粒卵重(3.77±0.404)mg,二者無顯著差異,隨著胚胎的發(fā)育,二者卵重逐漸出現(xiàn)差異(圖3)。中黑盲蝽的非滯育卵在胚胎發(fā)育過程中卵重持續(xù)增加,而滯育卵的卵重開始逐漸增加,2 d后卵重增加到初孵時(shí)的1.5倍多,然后卵重基本保持不變,且顯著低于非滯育卵。

圖1 中黑盲蝽的胚胎發(fā)育過程Fig.1 Embryonic development of Adelphocoris suturalis

圖2 中黑盲蝽非滯育卵與滯育卵的顯微和切片觀察Fig.2 Morphological observation of embryonic development of Adelphocoris suturalis diapause and non-diapause egg using microscope and paraffin section

3 討論

近些年來,對(duì)中黑盲蝽的生長(zhǎng)發(fā)育的分子機(jī)理研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步[9-10],對(duì)中黑盲蝽進(jìn)行胚胎發(fā)育研究是進(jìn)一步深入研究中黑盲蝽滯育分子機(jī)理的前提。顯微鏡及石蠟切片只能觀察到頭軀分化、腹部分節(jié)、附肢形成及口器部分器官的形成。由于中黑盲蝽卵黃少,進(jìn)行卵的剝殼處理難度較大,如需進(jìn)一步了解胚胎的具體分化過程,將來需進(jìn)一步進(jìn)行不同胚胎發(fā)育階段的透射電鏡觀察。

圖3 中黑盲蝽胚胎發(fā)育中卵重的變化Fig.3 Weight changes of diapause and non-diapause eggs during embryonic development

中黑盲蝽的胚胎體內(nèi)經(jīng)過復(fù)雜的生理生化變化,歷經(jīng)9 d,孵出若蟲。而滯育卵在產(chǎn)后48 h 胚胎停止發(fā)育進(jìn)入滯育期,并以此抵御不良環(huán)境條件并繁衍后代。目前研究發(fā)現(xiàn),很多昆蟲都以卵滯育的形式越冬,盡管都以滯育卵越冬,不同種的昆蟲胚胎滯育發(fā)生階段不同,舞毒蛾的卵滯育發(fā)生在胚胎發(fā)育的后期[11], 而綠盲蝽[8]和家蠶則發(fā)生在初期[12],稻蝗發(fā)生于胚胎發(fā)育的中期[13-14]。澳大利亞科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)通過持續(xù)地讓其親代經(jīng)歷逐漸縮短的光照期,蝗蟲卵即可以出現(xiàn)兼性滯育[15],與我們的研究結(jié)果相似,中黑盲蝽的卵滯育發(fā)生于胚胎發(fā)育的中早期,通過改變光周期可誘導(dǎo)中黑盲蝽的滯育。

以滯育卵越冬是盲蝽年生活史中最為關(guān)鍵的階段之一,我們的目的是根據(jù)中黑盲蝽獨(dú)特的生物學(xué)特性,從中尋找到生活史中的薄弱環(huán)節(jié)或特殊習(xí)性,為盲蝽早春蟲源的監(jiān)測(cè)預(yù)警與綜合治理提供科學(xué)參考。中黑盲蝽胚胎發(fā)育的特征與綠盲蝽[8]和蝗蟲[13-14]的卵相似,中黑盲蝽在發(fā)育過程中需要從外界吸收水分,因此在濕潤(rùn)的環(huán)境下卵才能孵化,而且在雨后幾天,田間往往會(huì)出現(xiàn)若蟲的小高峰, 這與我們所測(cè)的卵重的結(jié)果是相吻合的。

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(責(zé)任編輯：楊明麗)

Morphological observation of embryonic development ofAdelphocorissuturalisby microscope and paraffin section

Tian Caihong1, Feng Hongqiang1, Wang Ying1, Xu Peng1,2, Li Guoping1,Huang Jianrong1, Feng Hongyun1, Yin Xinming2

(1.HenanKeyLaboratoryofCropPestControl,KeyLaboratoryofCropIntegratedPestManagement(IPM)inSouthernPartofNorthernChina,MinistryofAgriculture,InternationalJointResearchLaboratoryforCropProtectionofHenan,BiologicalPesticidesEngineeringResearchCenterofHenanProvince,InstituteofPlantProtection,HenanAcademyofAgriculturalSciences,Zhengzhou450002,China;2.CollegeofPlantProtection,HenanAgriculturalUniversity,Zhengzhou450002,China)

Adelphocorissuturalisoverwinters with diapause eggs laid in the stems of cotton, tissue of weed, fruit trees and alfalfa hosts adjacent to the cotton fields, which is the most critical link of its life history. To identify the period of the embryo development stagnation in diapause eggs, we performed a morphological observation using microscope and paraffin section. Eggs, nymphs and adults were reared on green beans at (26±1)℃, 70%±10% relative humidity, and a photoperiod cycle of 14 h light/10 h dark. The embryo stopped growing within 48 hours after oviposition in diapause eggs. While in the non-diapause eggs, the embryo kept developing with cells differentiation, 9 days after oviposition, the nymphs were hatched. The weight of non-diapause eggs continued to increase with the development of embryo. However, the weight of diapause eggs maintained stability after the formation of diapause.

Adelphocorissuturalis; embryo development; diapause eggs; paraffin section; weight of eggs

2016-02-06

2016-03-16

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201103012-7); 國(guó)家自然科學(xué)基金(31101449)

S 433

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.01.032

* 通信作者 E-mail: feng_hq@163.com