雙委夜蛾幼蟲觸角、口器感器的類型與分布

宋月芹 董鈞鋒 孫會忠

摘要 雙委夜蛾是近年在中國新發(fā)現(xiàn)的一種重要農(nóng)業(yè)害蟲。本研究通過掃描電子顯微鏡對雙委夜蛾幼蟲口器上的感器類型與分布特征進行觀察，并做了詳細描述。雙委夜蛾幼蟲觸角感器主要分布在梗節(jié)和鞭節(jié)。梗節(jié)包括3個錐形感器和2個刺形感器。鞭節(jié)包括3個錐形感器和1個栓錐形感器。雙委夜蛾幼蟲口器由上唇、上顎、下顎、舌、下唇五部分組成。上唇有6對刺形感器；內(nèi)唇有3對刺形感器、1對指形感器和1對內(nèi)唇感器；每個具齒的上顎外側(cè)表面具有2個刺形感器；下顎的感器主要密布在外顎葉和下顎須上，每個外顎葉具有3個刺形感器、3個錐形感器和2個栓錐形感器；下顎須具有8個錐形感器、1個指形感器和2個板形感器。下唇須具有1個栓錐形感器和1個錐形感器。另外，通過與其他鱗翅目幼蟲感器比較，對這些感器的功能進行了分析。本研究將為進一步探討昆蟲的取食機制提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 雙委夜蛾； 幼蟲； 感器； 形態(tài)； 掃描電子顯微鏡

中圖分類號： S 433.4

文獻標(biāo)識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2017258

Abstract Athetis dissimilis （Hampson） is an important agricultural insect pest newly found in Mainland China in recent years. In this study， the morphology， types and distribution of the sensilla on larval antennae and mouthparts of A.dissimilis were examined by using scanning electron microscopy. The sensilla of larval antennae of A.dissimilis are mainly distributed on the pedicel and flagellum. The pedicel possesses three sensilla basiconica and two sensilla chaetica， and the terminal flagellum carries three sensilla basiconica and one sensillum styloconicum. The larval mouthpart of A.dissimilis is composed of labrum， mandible， maxillae， labium and hypopharynx. The labrum bears six pairs of sensilla chaetica； the epipharynx carries three pairs of sensilla chaetica，a pair of sensilla digitiformia and a pair of epipharyngeal sensilla.Each dentate mandible carries two sensilla chaetica basally on its outer face.The sensilla on the maxillae are mainly distributed on the galea and maxillary palpi. Each galea has three sensilla chaetica， three sensilla basiconica and two sensilla styloconica. Each maxillary palpus possesses eight sensilla basiconica， one sensillum digitiformium and two sensilla placodea. Each labial palpus bears one sensillum styloconicum and one sensillum basiconicum. In addition， the functions of these sensilla are discussed by comparing them with those of other lepidopter an larvae. This study would provide a reference for further exploring the feeding mechanism of insects.

Key words Athetis dissimilis； larva； sensillum； morphology； scanning electron microscope

雙委夜蛾Athetis dissimilis （Hampson）屬于鱗翅目夜蛾科委夜蛾屬，是近年我國新發(fā)現(xiàn)的重要農(nóng)業(yè)害蟲。主要為害小麥、玉米、花生、大豆和甘薯等作物。該害蟲主要分布于日本、朝鮮、印度、印度尼西亞和菲律賓等國家，國內(nèi)僅臺灣偶有報道[13]。2012年在山東威海玉米田首次發(fā)現(xiàn)雙委夜蛾為害[4]，隨后在河南、陜西和安徽等地也陸續(xù)出現(xiàn)該蟲的報道，并對其生物學(xué)特性等進行了研究[58]。雙委夜蛾幼蟲和成蟲在外形上與二點委夜蛾A.lepigone Mschler極其相似，習(xí)性和為害特征也相同，白天常隱蔽在秸稈、落葉和雜草中，晚上出來為害寄主植物幼苗的莖葉，甚至從莖基部切斷幼苗，造成嚴重的缺苗斷壟現(xiàn)象。但目前關(guān)于雙委夜蛾相關(guān)研究較少。

昆蟲成蟲和幼蟲感器對植物氣味和化學(xué)信息素的識別和感知具有重要的作用。在鱗翅目昆蟲中，因為成蟲活動范圍較大甚至能夠長距離的遷飛，大多數(shù)科學(xué)家對成蟲觸角和口器感器研究的較多[911]，而對幼蟲觸角和口器感受器類型及功能研究較少，盡管幼蟲期是害蟲為害的主要蟲態(tài)。對昆蟲幼蟲口器的研究不僅可以為系統(tǒng)分類提供參考，也可以為了解昆蟲的取食行為奠定基礎(chǔ)。本研究通過掃描電子顯微鏡，對雙委夜蛾幼蟲和口器上的感器類型與分布特征進行了詳細描述，并通過與先前報道的鱗翅目幼蟲感器進行比較，對這些感器的功能進行了分析。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

雙委夜蛾2014年采集于河南省洛陽市郊區(qū)玉米田，在室內(nèi)繼代飼養(yǎng)至今，標(biāo)本由中國科學(xué)院動物研究所武春生研究員鑒定。室內(nèi)飼養(yǎng)條件為：溫度（27±1）℃、相對濕度70%～80%、光周期L∥D=16 h∥8 h。幼蟲用小麥苗飼養(yǎng)，成蟲用10%的蜂蜜水補充營養(yǎng)。試驗用蟲選取雙委夜蛾6齡幼蟲。

1.2 試驗方法

挑選雙委夜蛾6齡幼蟲20頭，放入卡諾氏固定液（無水乙醇和冰醋酸按體積比3∶1配制）固定12 h，然后將雙委夜蛾頭部剪下，在體視顯微鏡下用鑷子和美國進口超薄剪刀小心地將口器各部分組織剪下，放進裝有pH7.2磷酸緩沖液的1.5 mL離心管中。為了保持樣品的清潔度，將樣品連同離心管一起放入超聲儀中超聲2 min，用pH7.2磷酸緩沖液沖洗3次，最后將樣品轉(zhuǎn)移到由pH7.2磷酸緩沖液配制成的2.5%戊二醛中過夜固定。用乙醇溶液進行梯度脫水，每次20 min，緊接著用無水乙醇脫水兩次，每次20 min。脫水完成后，用丙酮和乙酸異戊酯交替置換2次，每次30 min，最后在乙酸異戊酯中過夜。經(jīng)日本日立電子公司生產(chǎn)的Hitachi CO2臨界干燥儀干燥2.5 h之后，用尖頭鑷子在體視顯微鏡下將雙委夜蛾各部分組織粘貼在粘有雙面導(dǎo)電膠的樣品臺上，立即用Hitachi E-1030型離子濺射儀進行真空噴金鍍膜。將制好的樣品使用日本Hitachi S-4800型掃描電子顯微鏡進行觀察和拍照。

雙委夜蛾幼蟲觸角和口器感器類型描述術(shù)語主要參照的Liu等[12]和Song等[13]的命名標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用ImageJ軟件對各種感器的長度和寬度進行測量；應(yīng)用SPSS17.0統(tǒng)計分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

雙委夜蛾6齡幼蟲頭部表面光滑，具有堅硬的外殼，長（1.484±0.187）mm，寬（1.058±0.096）mm，表面零星分散著長短不一的刺形感器?？谄鳛橄驴谑?、咀嚼式口器，由上唇、上顎、下顎、下唇和舌5部分組成。另外，還著生有1對觸角和6對單眼（圖1）。

2.1 觸角

雙委夜蛾幼蟲觸角較短，著生于凹陷的觸角窩內(nèi)（圖2a），位于單眼和口器上唇之間（圖1）。由柄節(jié)、梗節(jié)和鞭節(jié)3部分組成，柄節(jié)較短，收縮于觸角窩內(nèi)，不易發(fā)現(xiàn)，無感器；梗節(jié)最長，其上著生有3個錐形感器和2個刺形感器，其中錐形感器B1和B2較大，長（48.7±4.4）μm，兩者大小形狀相似，而錐形感器B3較小，長（11.8±1.2）μm，頂端尖銳。刺形感器C2（200.8±13.1）μm明顯長于刺形感器C1（51.7±2.3）μm（圖2b，c）。鞭節(jié)位于梗節(jié)的末端，擁有3個錐形感器和1個栓錐形感器。錐形感器B4形狀類似于梗節(jié)上的錐形感器B1和B2；錐形感器B5長（18.6±2.4）μm，較B4長度（25.6±4.1）μm小，末端較尖銳；錐形感器B6長（8.8±1.0）μm，最小，形似柱狀（圖2c，d）。

2.2 上唇

雙委夜蛾的上唇長方形，長（450.1±21.2）μm，寬（194.4±16.3）μm，6對刺形感器左右對稱、均勻分布在上唇表面（圖3a）。內(nèi)唇具有豐富的感器，3對刺形感器、1對指形感器和1對內(nèi)唇感器。在內(nèi)唇感器基部均勻分布有一圈感器孔。除此之外，內(nèi)唇表面密布大小不等的微刺，微刺的方向統(tǒng)一指向口腔內(nèi)（圖3b）。

2.3 上顎

1對上顎緊挨在上唇下面，結(jié)構(gòu)堅硬，形狀寬大，前端包含有切齒葉。表面感器較少，只有2個長短不一的刺形感器（圖3c，d）。

2.4 舌

在雙委夜蛾口腔的中央有一個類似于舌的結(jié)構(gòu)，兩邊略向內(nèi)卷曲，表面分布有密密麻麻的微刺，刺頂端同內(nèi)唇微刺，統(tǒng)一指向口后方（圖4a）。

2.5 下顎

下顎結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，感器較多，由軸節(jié)、莖節(jié)、外顎葉和下顎須組成。軸節(jié)和莖節(jié)上各有1個刺形感器（圖4 b），大多數(shù)感器分布在外顎葉和下顎須上。

3個扁粗的刺形感器（71.3±10.1）μm，位于莖節(jié)末端，外顎葉內(nèi)側(cè)，類似于其他昆蟲的內(nèi)顎葉；外顎葉頂端具有2個肥大的栓錐形感器（42.3±3.5）μm和3個較小的錐形感器。3個刺形感器位于莖節(jié)端部，外顎葉的內(nèi)側(cè)，粗壯堅硬，類似于其他昆蟲的內(nèi)顎葉。2個栓錐形感器下半部分肥胖粗大，頂端著生有1個小的錐形感器，頂端鈍圓。錐形感器B3（17.8±2.1）μm較B2（7.4±0.9）μm和B1（6.0±0.5）μm大，形狀類似于觸角鞭節(jié)上的錐形感器B5；錐形感器B1和B2形狀類似于觸角梗節(jié)上的錐形感器B3而較小，頂端尖銳（圖4c，d，e）。

下顎須分為兩節(jié)，位于莖節(jié)外側(cè)，表面密布著許多感器坑。在其頂端具有8個錐形感器，兩側(cè)具有1個大的指形感器，長（13.3±1.1）μm和2個大小不等的板形感器（圖4f）。8個錐形感器的頂端均具有頂孔（圖4g）。

2.6 下唇

下唇中央具有1個粗壯的吐絲器，兩側(cè)各著生有1個下唇須（圖4a）。下唇須末端具有1個頂端鈍圓的錐形感器，長（9.5±0.7）μm和1個粗大的栓錐形感器，長（22.3±2.1）μm（圖4 h）。在下唇腹面還有2個感器釘，長（20.4±7.4）μm（圖4b）。

3 討論

雙委夜蛾幼蟲觸角上的感器類型、數(shù)量和分布與梨小食心蟲Grapholitha molesta[13]、桃小食心蟲Carposina sasakii[12]、井上絨毛天蛾P(guān)entateucha inouei[14]、向日葵螟Homoeosoma nebulella[15]完全一致，但形態(tài)各有差異。利用微觀結(jié)構(gòu)、電生理試驗和行為學(xué)試驗，許多感器的功能已經(jīng)被確定。觸角上較大的錐形感器具有嗅覺功能[16]；鞭節(jié)上的栓錐形感器對溫度比較敏感，同時錐形感器（3和6）也具有類似的功能[17]；觸角上的兩個刺形感器目前僅報道具有觸覺功能[1519]。

雙委夜蛾上唇表面的6對刺形感器，在數(shù)量上與大多數(shù)鱗翅目幼蟲相同，并被報道有機械感受功能[15，18，20]。內(nèi)唇上的“內(nèi)唇感器”最早被Boer等命名[21]，在數(shù)量上，不同昆蟲差異較大。暗緣地老虎Euxoa messoria內(nèi)唇無“內(nèi)唇感器”[22]；煙草天蛾Manduca sexta和云杉色卷蛾Choristoneura fumiferana內(nèi)唇具有1對“內(nèi)唇感器”[18，21]；桃小食心蟲擁有2對“內(nèi)唇感器”[12]；梨小食心蟲著生有3對“內(nèi)唇感器”[13]，這類感器被報道有味覺功能[18]。內(nèi)唇上3對扁粗的刺形感器和指形感器具有機械感受功能[15，22]。內(nèi)唇上密布的許多倒刺可能為了防止食物脫落。

雙委夜蛾上顎結(jié)構(gòu)同大多數(shù)鱗翅目幼蟲，感器數(shù)量較少，基部的兩個刺形感器具有機械感受功能[18，23]。末端具5個齒的結(jié)構(gòu)為切齒葉在昆蟲進食時能切斷和擠壓食物。關(guān)于昆蟲舌的報道極少，F(xiàn)aucheux發(fā)現(xiàn)，向日葵螟舌上無任何感器[15]；而梨小食心蟲僅在舌的邊緣具有整齊排列的倒刺[13]。我們發(fā)現(xiàn)雙委夜蛾幼蟲舌整個表面都密布著許多倒刺，其功能可能與內(nèi)唇上微刺功能相同，具有防止食物脫落和攪拌食物的功能。

在下顎上類似于內(nèi)顎葉的3個刺形感器，在數(shù)量上與其他昆蟲也有差異，在梨小食心蟲幼蟲中只發(fā)現(xiàn)了2個刺形感器[13]，這些刺形感器與下顎上的其他刺形感器都具有觸覺功能[17，24]。外顎葉上的兩個大的栓錐形感器和3個小的錐形感器是重要的化學(xué)感受器，直接決定昆蟲的取食行為。Ishikawa等通過切斷試驗進一步證實了這兩個栓錐形感器對食物的識別具有重要作用[25]。

大多數(shù)鱗翅目幼蟲下唇須頂端都具有8個錐形感器，它們具有味覺和嗅覺功能[15，26]，但是梨小食心蟲和桃小食心蟲下唇須頂端只有7個錐形感器和1個栓錐形感器[1213]，這也可能是因為它們的取食特性決定的。下唇須上的指形感器是鱗翅目幼蟲共有的特征，在鱗翅目36個種中都發(fā)現(xiàn)指形感器的存在，只是大小和形狀有差異[1214，19，22， 27，]。Devitt和Smith利用單感器記錄儀發(fā)現(xiàn)，該感器對溫度比較敏感[22]。在其他昆蟲中，板形感器被報道有嗅覺功能[19，22，27]。雙委夜蛾下唇須和下顎須表面具有許多凹坑，同樣在梨小食心蟲、桃小食心蟲和棉鈴蟲Helicoverpa armigera中也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象[1213，27]，因為這些凹坑并沒有穿透體壁，可能不具有味覺和嗅覺功能，目前它們的功能仍不清楚。

電生理試驗發(fā)現(xiàn)，下唇須上的錐形感器和栓錐形感器具有明顯的機械感受功能[15，18，22]。下唇須腹面的兩個感器釘在梨小食心蟲、桃小食心蟲和向日葵螟幼蟲中都有發(fā)現(xiàn)[1213，15]，但它們的功能還不明確，推測也具有機械感受功能。

4 結(jié)論

幼蟲觸角和下唇須是主要的嗅覺器官，對幼蟲尋找食物源具有重要作用?？谄魃系拇绦胃衅魇菣C械性感器，能感受食物的質(zhì)地并協(xié)調(diào)各部分組織的移動。內(nèi)唇有味覺功能，能直接反映食物的質(zhì)量。昆蟲幼蟲觸角和口器的各種感器相互作用，相互配合，完成昆蟲的取食過程。本研究結(jié)果為今后進一步研究雙委夜蛾的取食特性和電生理試驗奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] TAKAHASHI M. Athetis dissimilis Hampson， a new nuisance？[J]. Japan Society of Medical Entomology and Zoology，1975，26（1）：66.

[2] BAN T，NOBORU K，TAKAHIRO M，et al. The insect fauna of between Heisei-Memorial Bridge and Takahashi Bridge district， margins of Yahagigawa River[J]. Yahagigawa Research，1998，2（1）：3373.

[3] CHO Y H，KIM Y J，HAN Y G，et al. A faunistic study of moths on Wolchulsan National Park[J]. Journal of National Park Research，2010，1（2）：108126.

[4] 李靜雯，于毅，張安盛，等. 山東省發(fā)現(xiàn)二點委夜蛾近似種―雙委夜蛾[J]. 植物保護，2014，40（6）：193195.

[5] 宋月芹，李文亮，劉順通，等. 雙委夜蛾非典型嗅覺受體Orco的克隆、分子特征及表達[J]. 植物保護學(xué)報，2015，42（6）：9971003.

[6] 段愛菊，王淑枝，王利霞，等. 溫度對雙委夜蛾種群生態(tài)學(xué)特征的影響[J]. 應(yīng)用昆蟲學(xué)報，2016，53（6）：13461352.

[7] 郭婷婷，門興元，于毅，等. 溫度對雙委夜蛾實驗種群生長發(fā)育及繁殖的影響[J]. 昆蟲學(xué)報，2016，59（8）：865870.

[8] 郭婷婷，于志浩，門興元，等. 雙委夜蛾不同蟲態(tài)耐寒性及體內(nèi)生化物質(zhì)含量變化[J]. 昆蟲學(xué)報，2016，59（12）：12911297.

[9] 王娜，魏勁松，黨露，等.三種夜蛾科成蟲口器的超微形態(tài)[J]. 昆蟲學(xué)報，2012， 55（7）：887884.

[10]劉曼，任春光，楊茂發(fā)，等. 竹織葉野螟觸角感器的超微形態(tài)特征[J]. 林業(yè)科學(xué)，2013，49（9）：107111.

[11]SEADA M A.Antennal morphology and sensillum distribution of female cotton leaf worm Spodoptera littoralis （Lepidoptera： Noctuidae）[J]. Journal of Basic & Applied Zoology，2015，68：1018.

[12]LIU Zhao，HUA Baozhen，LIU Lu. Ultrastructure of the sensilla on larval antennae and mouthparts in the peach fruit moth，Carposina sasakii Matsumura （Lepidoptera： Carposinidae）[J]. Micron，2011，42（5）：478483.

[13]SONG Yueqin，SUN Huizhong，WU Junxiang. Morphology of the sensilla of larval antennae and mouthparts of the oriental fruit moth， Grapholitha molesta[J]. Bulletin of Insectology，2014，67（2）：193198.

[14]LIN Chengshing. Sensilla on the larval antennae and mouthparts of Pentateucha inouei Owada et Brechlin （Lepidoptera： Sphingidae）[J].Formosan Entomology，2002，22（1）：115124.

[15]FAUCHEUX M J. Sensilla on the larval antennae and mouthparts of the European sunflower moth，Homoeosoma nebulella Den. and Schiff. （Lepidoptera： Pyralidae）[J]. International Journal of Insect Morphology and Embryology，1995，24（4）：391403.

[16]ZACHARUK R Y. Antennae and sensilla[M]. Oxford，UK： Pergamon Press，1985.

[17]SCHOONHOVEN L M. Some cold receptors in larvae of three Lepidoptera species [J]. Journal of Insect Physiology，1967，13（6）：821826.

[18]ALBERT P J. Morphology and innervation of mouthpart sensilla in larvae of the spruce budworm，Choristoneura fumiferana （Clem.） （Lepidoptera： Tortricidae）[J]. Canadian Journal of Zoology，1980，58（5）：842851.

[19]BAKER G，PARROTT W，JENKINS J. Sensory receptors on the larval maxillae and labia of Heliothis zea （Boddie） and Heliothis virescens（F.） （Lepidoptera： Noctuidae）[J]. International Journal of Insect Morphology and Embryology，1986，15（3）：227232.

[20]DAVIS D R，QUINTERO D A，CAMBRA R A T，et al. Biology of a new Panamanian bagworm moth （Lepidoptera： Psychidae） with predatory larvae， and eggs individually wrapped in setal cases [J]. Annals of the Entomological Society of America，2008，101（4）：689702.

[21]BOER G，DETHIER V，SCHOONHOVEN L. Chemoreceptors in the preoral cavity of the tobacco hornworm，Manduca sexta， and their possible function in feeding behavior [J]. Entomologia Experimentalis et Applicata，1977，21（3）：287298.

[22]DEVITT B，SMITH J. Morphology and fine structure of mouthpart sensilla in the dark-sided cutworm Euxoa messoria （Harris） （Lepidoptera： Noctuidae）[J]. International Journal of Insect Morphology and Embryology，1982，11（5）：255270.

[23]KENT K S，HILDEBRAND J G.Cephalic sensory pathways in the central nervous system of larval Manduca sexta （Lepidoptera： Sphingidae）[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B，Biological Sciences，1987，315（1168）：136.

[24]HANSON F E. Sensory responses of phytophagous Lepidoptera to chemical and tactile stimuli [M]. New York，USA：Academic Press，1970.

[25]ISHIKAWA S，HIRAO T，ARAI N. Chemosensory basis of host plant selection in the silkworm [J]. Entomologia Experimentalis et Applicata，1969，12（5）：544554.

[26]GRIMES L R，NEUNZIG H H. Morphological survey of the maxillae in last stage larvae of the suborder Ditrysia （Lepidoptera）： palpi [J]. Annals of the Entomological Society of America，1986，79（3）：491509.

[27]KEIL T.Sensilla on the maxillary palps of Helicoverpa armigera caterpillars： in search of the CO2-receptor [J]. Tissue and Cell，1996，28（6）：703717.

（責(zé)任編輯：田 喆）