灰茶尺蠖雌成蟲生殖器形態(tài)特征與組織結(jié)構(gòu)的研究

張家俠，孫欽玉，葛超美，葉濤，張冉，丁勇

安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，安徽 黃山 245000

灰茶尺蠖（Ectropis grisescensWarren）屬鱗翅目（Lepidoptera）尺蛾科（Geometridae），是危害茶樹的主要食葉類害蟲之一，和茶尺蠖（Ectropis obliquaProut）為形態(tài)結(jié)構(gòu)極其相似的近緣種，統(tǒng)稱茶尺蛾[1]。灰茶尺蠖在國(guó)外暫無(wú)分布，在中國(guó)的安徽、江西、浙江、湖北、湖南、福建、河南、廣東、廣西和香港等省份或地區(qū)均有發(fā)生[1-4]。

目前，對(duì)灰茶尺蠖雌成蟲內(nèi)外生殖器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)尚未見(jiàn)詳細(xì)的研究報(bào)道，姜楠等[1]對(duì)兩近緣種尺蛾雌成蟲外生殖器的肛瓣、后表皮突、前陰片、囊導(dǎo)管和囊片進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述，并未明確各組織的結(jié)構(gòu)特征，限制了其在系統(tǒng)學(xué)中應(yīng)用價(jià)值的探討。明確雌成蟲生殖系統(tǒng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)，對(duì)探討雌性生殖器官在昆蟲分類中的地位具有重要意義。如粉蛉屬（Coniopteryx）的雌蟲生殖器官中交配囊、受精囊等結(jié)構(gòu)是其分類鑒別特征[5-6]。而鱗翅目雌性生殖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變異主要來(lái)自卵管長(zhǎng)度、交配囊、受精囊形狀、附腺著生位置等。如小菜蛾的交配囊為圓球形、棉鈴蟲的為長(zhǎng)圓形、小地老虎的為“Y”型，這些特征可作為種間鑒定的標(biāo)準(zhǔn)[7-8]。此外，觀察卵巢發(fā)育進(jìn)度是害蟲預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的重要手段，對(duì)雌成蟲的卵巢及發(fā)育進(jìn)度進(jìn)行區(qū)分比較，建立形態(tài)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，可推測(cè)田間昆蟲的發(fā)育階段及雌性昆蟲種群的整體生殖地位[8-10]。如劉穎等[11]將柑橘大實(shí)蠅[Bactrocera minax(Enderlein)]雌蟲卵巢發(fā)育進(jìn)度分為5個(gè)等級(jí)（卵巢發(fā)育初期、卵黃沉積期、成熟待產(chǎn)期、產(chǎn)卵盛期、產(chǎn)卵末期），Ⅰ～Ⅲ級(jí)未性成熟，雌蟲以覓食為主要，建議應(yīng)用蛋白誘餌等誘劑進(jìn)行誘殺，Ⅳ、Ⅴ級(jí)已性成熟，雌蟲主要進(jìn)行交配和產(chǎn)卵，建議結(jié)合性信息素誘殺成蟲。王憲輝等[7]將甜菜夜蛾[Spodoptera exigua(Hü bner)]卵巢發(fā)育進(jìn)度分為卵黃沉積期、成熟待產(chǎn)期、產(chǎn)卵盛期和產(chǎn)卵末期4個(gè)等級(jí)，并將3級(jí)卵巢的比例作為預(yù)測(cè)田間產(chǎn)卵量的1個(gè)指標(biāo)等。因此，本文通過(guò)解剖和顯微觀察的方法明確灰茶尺蠖雌成蟲內(nèi)外生殖器的形態(tài)結(jié)構(gòu)和組織結(jié)構(gòu)，對(duì)卵巢發(fā)育分級(jí)、近緣種的鑒別、種群田間發(fā)生規(guī)律以及性信息素研究具有重要指導(dǎo)和參考意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試灰茶尺蠖于2017年5—8月采自安徽省祁門縣和東至縣的茶園。室溫條件下，在安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所養(yǎng)蟲室內(nèi)用茶樹鮮葉進(jìn)行續(xù)代飼養(yǎng)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 生殖器結(jié)構(gòu)觀察

參照張家俠等[12]方法進(jìn)行。先剪去雌成蟲的足和翅，將體軀浸入70%酒精溶液中30 s左右，用清水將蟲體體表清洗 3次，保存于75%的酒精中備用。

解剖時(shí)用昆蟲針從前胸中部插入，將其固定在蠟盤上，用解剖針從蟲體背部中央輕輕剝離表皮，直至整個(gè)腹腔顯露出來(lái)。再將蟲體移到培養(yǎng)皿內(nèi)的載玻片上，置于體視顯微鏡下，用解剖針剔除消化道等組織器官，同時(shí)滴入清水進(jìn)行沖洗，直至生殖器清晰的顯露。

解剖觀察所用體視顯微鏡為上光XTZ-D，用Canon佳能PowerShot-A1100IS數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行觀察和圖像采集。

1.2.2 石蠟切片的制作

參照張家俠等[13]方法進(jìn)行。取出灰茶尺蠖雌成蟲的生殖器置于布安氏固定液中固定4～8 h后，器官經(jīng)不同濃度梯度的乙醇、TO溶劑及兩者混合液進(jìn)行透明脫水，石蠟包埋，手動(dòng)切片機(jī)（Leica RM2235）連續(xù)切片、貼片處理，蘇木精-伊紅（HE染色）進(jìn)行染色處理，再重新脫水，制成永久標(biāo)本片，于順置生物顯微鏡（Olympus BX53）下觀察和采集圖像。

2 結(jié)果與分析

2.1 雌成蟲生殖器的形態(tài)結(jié)構(gòu)

灰茶尺蠖雌成蟲生殖系統(tǒng)充滿整個(gè)腹部，由內(nèi)生殖器和外生殖器兩部分組成（圖1）。

圖1 灰茶尺蠖雌成蟲生殖系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖Fig. 1 General structure of reproductive system of E. grisescens female adult

2.1.1 雌成蟲內(nèi)生殖器結(jié)構(gòu)

雌成蟲內(nèi)生殖器由1對(duì)卵巢，2根側(cè)輸卵管，1根中輸卵管，1個(gè)受精囊，附腺，產(chǎn)卵孔以及外生殖腔組成。

卵巢（Ovary，圖2-A，2-B）：多滋式。1對(duì)、由8根卵巢小管組成，左右對(duì)稱分布，即每側(cè)均有4根卵巢小管。各卵巢小管的下端基部匯合在一起，與側(cè)輸卵管連接。

側(cè)輸卵管（Lateral oviduct，圖 2-A，2-B）：側(cè)輸卵管有 1對(duì)，是卵巢與中輸卵管間的 1對(duì)管狀物，位于2個(gè)卵巢下方，呈乳白色。前端與卵巢小管相連，末端與中輸卵管連接。

中輸卵管（Common oviduct，圖 2-A，2-B）：前端與兩側(cè)輸卵管相連，基部開(kāi)口于外生殖腔（圖 2-D）。中輸卵管乳白色，相對(duì)較細(xì)長(zhǎng)，與2根側(cè)輸卵管相連呈“Y”型。

受精囊（Spermatheca，圖2-C）：呈褐色，細(xì)長(zhǎng)型，是由第Ⅷ腹節(jié)腹板后緣的梯壁內(nèi)陷而成，分為受精囊貯囊、受精囊腺和受精囊管3部分。受精囊基部連接受精囊管，受精囊管開(kāi)口于生殖腔上[7]。

附腺（Accessory gland，圖2-C）：又稱貯膠囊，1對(duì)，透明狀，分為附腺貯囊、附腺管和附腺腺體3部分[7]，能分泌保護(hù)卵的物質(zhì)。

2.1.2 雌成蟲外生殖器結(jié)構(gòu)

灰茶尺蠖雌成蟲外生殖器主要由交配囊及其附屬結(jié)構(gòu)、導(dǎo)精管、后表皮突和肛突等部分組成，具體形態(tài)特征見(jiàn)解剖結(jié)構(gòu)圖3。

交尾囊（Corpus bursae，圖3-C）：交尾囊呈袋狀結(jié)構(gòu)，和囊導(dǎo)管相連，位于中輸卵管下方。其附屬結(jié)構(gòu)包括囊尾、囊片、囊導(dǎo)管和交配囊孔。

交尾囊片（Signum，圖 3-C）：一端中間處稍凹，似心型，表面密布長(zhǎng)短不一的刺狀突起，邊緣刺突更為明顯，且兩側(cè)16根刺突呈對(duì)稱分布。

囊導(dǎo)管（Ductus bursae，圖 3-C）：乳白色，細(xì)長(zhǎng)型，是交尾囊孔與交配囊間的管狀物。

囊尾（Apendix bursae，圖3-C）：乳白色膜質(zhì)，是與交配囊相連的1個(gè)小型囊狀結(jié)構(gòu)。

后表皮突（Apophyses posteriors，圖3-A，3-B，3-E）：1對(duì)，較細(xì)長(zhǎng)，左右對(duì)稱分布，似鏟狀，內(nèi)柱半骨質(zhì)化，外包被一層乳白色半透明肌肉層。與部分鱗翅目雌成蟲后表皮突的形狀存在明顯區(qū)別[13-14]。

肛突（Papillae anales，圖 3-B）：是第Ⅸ與第Ⅹ節(jié)的外部結(jié)構(gòu)，形成左右對(duì)稱的 1對(duì)瓣，其上分布很多長(zhǎng)絨毛，肛門、產(chǎn)卵孔都開(kāi)口于其間。

2.2 雌成蟲生殖器的組織學(xué)觀察

2.2.1 卵巢

灰茶尺蠖的卵巢小管由圍巢膜、圍膜上皮鞘及卵室組成，其中卵室由固有膜、卵泡上皮細(xì)胞和卵細(xì)胞組成（圖 4-A，4-B，4-C）。從卵巢小管的縱切片可以看出，卵巢外層是非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的圍巢膜，內(nèi)層是由細(xì)胞組成的圍鞘。圍鞘內(nèi)是由卵泡細(xì)胞組成的卵室，室內(nèi)為處于不同發(fā)育階段的生殖細(xì)胞和滋養(yǎng)細(xì)胞，且卵母細(xì)胞與滋養(yǎng)細(xì)胞交替排列（圖 4-B）。卵母細(xì)胞區(qū)域，能清晰的看見(jiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其由原生質(zhì)和卵黃組成。

2.2.2 中輸卵管

中輸卵管位于2根側(cè)輸卵管下方，組織結(jié)構(gòu)從外到內(nèi)依次為：外膜、上皮細(xì)胞、底膜、管腔等組成（圖4-D，4-E）。上皮細(xì)胞多層緊密排列，為柱形上皮細(xì)胞，可見(jiàn)細(xì)胞核；肌肉層明顯，細(xì)胞結(jié)構(gòu)呈棍棒狀結(jié)構(gòu)，細(xì)胞核明顯可見(jiàn)；管腔內(nèi)含有大量的脂肪粒。

2.2.3 交尾囊片

圖2 灰茶尺蠖雌成蟲內(nèi)生殖器結(jié)構(gòu)圖Fig. 2 Composition and structure of internal genitalia of E. grisescens female adult

圖3 灰茶尺蠖雌成蟲外生殖器結(jié)構(gòu)圖Fig. 3 Composition and structure of external genitalia of E. grisescens female adult

圖4 灰茶尺蠖雌成蟲生殖器官組織結(jié)構(gòu)圖Fig. 4 Histological structure of reproductive organs of E. grisescens female adult

交尾囊片位于交尾囊內(nèi)部，組織切片顯示，交尾囊片組織內(nèi)部存在明顯的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)細(xì)胞核（圖 4-F）。表面相對(duì)粗壯的刺狀突骨質(zhì)化程度較高（圖4-F，4-G），周邊小刺突未呈現(xiàn)骨質(zhì)化（圖4-H）。

2.2.4 產(chǎn)卵器

產(chǎn)卵器位于腹部末端，其組織結(jié)構(gòu)由外到內(nèi)依次為：外膜、內(nèi)膜、性腺和內(nèi)腔（圖 4-I—4-M）。外膜為無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的結(jié)締組織，內(nèi)膜表層為齒狀結(jié)構(gòu)，基部存在典型的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。內(nèi)外膜之間存在大量的濾泡和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。性腺1對(duì)，主要用于分泌性信息素引誘雄性成蟲，2個(gè)性腺之間由具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的腺管鏈接[15]。

3 討論

灰茶尺蠖雌成蟲生殖器結(jié)構(gòu)與其他鱗翅目雌成蟲主要結(jié)構(gòu)基本相似，包含內(nèi)生殖器和外生殖器兩部分，內(nèi)生殖器主要由1對(duì)卵巢、1對(duì)側(cè)輸卵管、中輸卵管、受精囊、生殖腔及附腺組成；外生殖器主要由交配囊及其附屬結(jié)構(gòu)、導(dǎo)精管、表皮突及肛突等組成[12,16]。本文對(duì)灰茶尺蠖雌成蟲生殖器進(jìn)行解剖發(fā)現(xiàn)，1對(duì)卵巢左右對(duì)稱分布，分別由 4根卵巢小管組成，這與鱗翅目昆蟲的卵巢結(jié)構(gòu)基本一致，但也存在卵巢結(jié)構(gòu)不對(duì)稱現(xiàn)象，如曹帥等[16]對(duì)黑紋粉蝶（Pieris meleteMé né triè s）雌成蟲生殖系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)學(xué)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)8根卵巢管左右不對(duì)稱，一側(cè)由4根卵巢管直接合并，另一側(cè)則是相鄰的2根卵巢管先聚成1支，然后2支再聚合?；也璩唧兜慕晃材页蚀鼱罱Y(jié)構(gòu)，其內(nèi)囊片一端中間處稍凹，似心型，表面密布長(zhǎng)短不一的刺狀突，兩側(cè)刺突16根，且呈對(duì)稱分布，這與姜楠等[1]的結(jié)論一致。灰茶尺蠖前表皮突退化，但有 1對(duì)結(jié)構(gòu)似鏟狀的后表皮突，結(jié)構(gòu)特征與鱗翅目的微紅梢斑螟（Dioryctria rubellaHampson）等極為相似[17]，而與黃粉蝶亞科的圓翅鉤粉蝶（Gonepteryx aminthaBlanchard）、尖鉤粉蝶（Gonepteryx mahaguru）、斑緣豆粉蝶（Colias erateEsper）等棒狀后表皮突的形態(tài)結(jié)構(gòu)存在明顯區(qū)別[12]。另外，內(nèi)外生殖器組織結(jié)構(gòu)的大小與個(gè)體發(fā)育狀態(tài)有密切關(guān)系，因此作者未對(duì)各組織器官的長(zhǎng)短與寬度進(jìn)行測(cè)量。

鱗翅目昆蟲分類的重要依據(jù)就是雌成蟲生殖器官形態(tài)特征。如螟蛾總科（Pyralaidea）分亞科的特征中就包括雌性外生殖器導(dǎo)精管的生出位置（交配囊或囊導(dǎo)管）、交配囊有無(wú)支囊、交配囊有無(wú)附囊以及囊突形狀等；苔螟亞科（Scopariinae）分屬依據(jù)中包括雌性生殖器有無(wú)后陰片、外生殖器第 8節(jié)有無(wú)骨化褶等；草螟亞科（Crambinae）分屬依據(jù)包括雌性外生殖器前后表皮突的長(zhǎng)度以及是否退化等[18]。雌性生殖器官形態(tài)結(jié)構(gòu)在種的分類上也發(fā)揮著重要的作用。如小苔螟屬（Micraglossa）可依據(jù)交配囊有無(wú)囊突、囊導(dǎo)管形狀、導(dǎo)精管生出位置等進(jìn)行種的分類[18]；王穎[19]根據(jù)雌性外生殖器囊導(dǎo)管有無(wú)“V”形骨化環(huán)、前后表皮突長(zhǎng)度、囊片形狀、交配孔有無(wú)后陰片等特征進(jìn)行青尺蛾屬（Geometra）內(nèi)種類鑒定，將后陰片兩側(cè)有無(wú)卵圓形骨片、囊導(dǎo)管是否骨化等作為綠尺蛾屬（Comibaena）分種依據(jù)；劉淑蓉[20]將雌性外生殖器囊導(dǎo)管中部是否密被齒突和囊突在交配囊中的位置及形狀作為中國(guó)福利祝蛾屬（Frisilia）的分種依據(jù)等。

此外，雌性生殖器結(jié)構(gòu)在昆蟲系統(tǒng)發(fā)育研究中也有重要的價(jià)值。如王曉芳[13]研究黃粉蝶亞科黃粉蝶屬（Eurema）、豆粉蝶屬（Colias）、遷粉蝶屬（Catopsilia）等 5個(gè)屬發(fā)現(xiàn)，黃粉蝶屬受精囊管形狀以及卵巢管端絲集成的懸?guī)Ьc其余4屬差別明顯，其導(dǎo)精管內(nèi)的藏精包也未退化，而且5個(gè)屬中僅遷粉蝶屬和豆粉蝶屬的前表皮突退化消失，這一結(jié)果從雌性生殖系統(tǒng)角度支持了劉曉燕等[22]和Braby等[23]通過(guò)分子手段構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，即黃粉蝶屬是黃粉蝶亞科內(nèi)較原始的屬，遷粉蝶屬和豆粉蝶屬是親緣關(guān)系較近的姊妹群。