湘西峒河流域星齒蛉幼蟲(chóng)分子鑒定與體表呼吸結(jié)構(gòu)觀察

潘鳳溜，瞿玉國(guó)，張佑祥，向 穎，趙馳珺，曹成全,3，黃興龍*

(1.吉首大學(xué)生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，吉首 416000；2.古丈縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，湘西 416300；3.樂(lè)山師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，樂(lè)山 614004)

星齒蛉屬Protohermes隸屬于昆蟲(chóng)綱Insecta廣翅目Megaloptera齒蛉科Corydalidae，是齒蛉亞科Corydalinae最大的屬(Liuetal.,2013)。我國(guó)是星齒蛉種類最豐富的國(guó)家，目前已知超過(guò)38種，占全世界已知種類的70%(Liuetal.,2006)。星齒蛉是原始的完全變態(tài)昆蟲(chóng)，幼蟲(chóng)水生，蛹和成蟲(chóng)陸生(Hayashietal.,1988)，幼蟲(chóng)大多棲息于生態(tài)環(huán)境優(yōu)越的河流溪溝中，對(duì)水質(zhì)變化敏感，因此星齒蛉也被廣泛用于淡水生態(tài)系統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)(王備新和楊蓮芳，2004；楊定和劉星月，2010)。星齒蛉幼蟲(chóng)體表具有多種呼吸結(jié)構(gòu)，胸部和腹部分別具有2對(duì)和8對(duì)氣門(mén)，1～8腹節(jié)各具有一對(duì)氣管鰓；此外，1～7腹節(jié)氣管鰓下方還具有毛簇(楊定和劉星月，2010)。在鞘翅目和蜻蜓目的研究中發(fā)現(xiàn)，具有氣管鰓的水生昆蟲(chóng)，主要以氣管鰓進(jìn)行氣體交換獲取生命活動(dòng)所需的O2(鄭霞林等，2007；馬龍和張明峰，2012)。Barclay等(2005)對(duì)齒蛉亞科新齒蛉屬Corydalus昆蟲(chóng)的研究發(fā)現(xiàn)，Corydaluscornutus幼蟲(chóng)毛簇具有大量纖毛，每條纖毛中具有一條氣管，并推測(cè)毛簇是新齒蛉屬幼蟲(chóng)的主要呼吸結(jié)構(gòu)。星齒蛉屬為齒蛉亞科中最大的屬，但是關(guān)于星齒蛉幼蟲(chóng)體表呼吸結(jié)構(gòu)觀察的報(bào)道比較缺乏。

峒河，也被稱作武水，是湘西土家族苗族自治州南部的主要河流，源頭位于花垣縣雅酉鎮(zhèn)，于瀘溪縣武溪鎮(zhèn)匯入沅江，干流總長(zhǎng)約150 km，主要支流包括洽比河、龍午河、司馬河和丹清河(朱程等，2010)。峒河流域植被覆蓋率高，動(dòng)植物種類極為豐富，是我國(guó)生態(tài)安全建設(shè)和生態(tài)扶貧的重點(diǎn)區(qū)域(邵佳和冷志明，2016)。同時(shí)，峒河流域也是土家族和苗族聚居區(qū)域。當(dāng)?shù)厣贁?shù)民族群眾常在河流、溪溝中捕撈和食用俗稱“桃花蟲(chóng)”和“水蜈蚣”的水生昆蟲(chóng)(賈維秀，2016)。這些昆蟲(chóng)食品也是苗族百蟲(chóng)宴的核心內(nèi)容之一。實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，桃花蟲(chóng)和水蜈蚣是多種水生昆蟲(chóng)的統(tǒng)稱，桃花蟲(chóng)主要指蜻蜓目稚蟲(chóng)，水蜈蚣主要指星齒蛉幼蟲(chóng)。因此星齒蛉在當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)和少數(shù)民族文化中具有重要地位。但是，目前峒河流域的星齒蛉種類還不明確。

線粒體細(xì)胞色素氧化酶亞基Ⅰ(COⅠ)基因序列廣泛用于昆蟲(chóng)的系統(tǒng)地位和系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析(張丹丹等，2017)。星齒蛉幼蟲(chóng)形態(tài)與其他齒蛉亞科幼蟲(chóng)形態(tài)相似，傳統(tǒng)的星齒蛉分類鑒定主要通過(guò)觀察成蟲(chóng)的形態(tài)學(xué)特征。近年來(lái)，星齒蛉屬昆蟲(chóng)的分子生物學(xué)研究不斷深入，文獻(xiàn)報(bào)道了Protohermesconcolorus線粒體基因組和67條星齒蛉屬昆蟲(chóng)COⅠ基因片段序列信息，使基于COⅠ基因的星齒蛉屬昆蟲(chóng)分子鑒定成為可能(Huaetal.,2008；Changetal.,2013)。Jung等人(2016)的研究證實(shí)，COⅠ基因序列可作為DNA條形碼，用于廣翅目幼蟲(chóng)的分類鑒定。本研究通過(guò)COⅠ基因序列分析對(duì)峒河流域星齒蛉幼蟲(chóng)進(jìn)行了鑒定，并對(duì)其體表呼吸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察，以期為星齒蛉的保護(hù)和開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 昆蟲(chóng)采集和形態(tài)學(xué)觀察

本研究于2018年9-10月對(duì)峒河流域進(jìn)行星齒蛉幼蟲(chóng)采集，樣線涵蓋峒河干流以及支流洽比河、龍午河、司馬河和丹青河。峒河及其支流兩岸為山地，植被覆蓋率高，村落和農(nóng)田沿河分布。每條河流選取3個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)選取2 m×2 m的樣方3個(gè)。單個(gè)樣方由1人使用寬度30 cm、網(wǎng)孔2 mm的D形網(wǎng)捕撈15 min，然后以樣方為單位將捕獲的星齒蛉幼蟲(chóng)放入打孔的塑料盒，帶回實(shí)驗(yàn)室數(shù)量統(tǒng)計(jì)。部分幼蟲(chóng)直接用于形態(tài)特征觀察，然后進(jìn)行DNA提取或浸泡在80%酒精中，于4℃冰箱長(zhǎng)期保存。其余幼蟲(chóng)在室內(nèi)飼養(yǎng)，并在2019年6月羽化獲得成蟲(chóng)，對(duì)成蟲(chóng)進(jìn)行了形態(tài)學(xué)鑒定。使用外接數(shù)碼相機(jī)(D810，尼康)的體視顯微鏡(XTL-165-VT，鳳凰)進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察和拍照，照片由Photoshop 7.0軟件(Adobe)進(jìn)行裁切和圖層疊加。用于觀察氣管分布情況的星齒蛉幼蟲(chóng)新鮮標(biāo)本浸泡于含0.03% Triton X-100和0.85% NaCl磷酸緩沖液中，4℃放置24 h。形態(tài)學(xué)特征描述參考楊定和劉星月(2010)。

1.2 PCR擴(kuò)增

按照EasyPure Genomic DNA Kit(北京全世金)試劑盒說(shuō)明書(shū)的操作步驟提取幼蟲(chóng)一側(cè)中足和胸部肌肉組織DNA。用于COⅠ基因擴(kuò)增的通用引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成，上下游引物序列分別為(P3:5′-CAACATTTATT TTGATTTTTTGG-3′)和(P4:5′-TCCATTGCACT AATCTGCCATATTA-3′)(Yangetal.,2017)。PCR反應(yīng)體系為25 μL，包含PCR Mastermix(北京康為世紀(jì))12.5 μL，上下游引物各1 μL，模版DNA 1 μL，ddH2O 9.5 μL。反應(yīng)程序?yàn)?4℃預(yù)變性5 min；94℃變性1 min，50℃退火45 min，72℃延伸1 min，共35個(gè)循環(huán)；最后72℃延伸10 min。PCR產(chǎn)物經(jīng)10%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)后，委托生工生物工程(上海)股份有限公司進(jìn)行測(cè)序。

1.3 序列分析

測(cè)序結(jié)果通過(guò)NCBI網(wǎng)站的Blastn服務(wù)(https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/)進(jìn)行相似性比較，確定PCR擴(kuò)增得到的序列是否來(lái)自齒蛉科昆蟲(chóng)。使用Clustal X 1.83軟件進(jìn)行多重序列比對(duì)(Thompsonetal.,1997)。通過(guò)Mega 5.0軟件計(jì)算星齒蛉COⅠ基因序列的遺傳距離。使用Mega 5.0軟件構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，采用鄰接法(Neighbor-Joining,NJ)和最大似然法(Maximum likelihood,ML)，重復(fù)1 000次(Tamuraetal.,2011)。用于構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的COⅠ基因序列除來(lái)自峒河流域星齒蛉標(biāo)本外，還包括Genbank中齒蛉亞科昆蟲(chóng)的COⅠ基因序列，分別來(lái)自巨齒蛉屬Acanthacorydalis、齒蛉屬Neoneuromus,以及星齒蛉屬的花邊星齒蛉種團(tuán)和炎黃星齒蛉種團(tuán)(表1)。

2 結(jié)果與分析

2.1 峒河流域星齒蛉

通過(guò)對(duì)峒河干流及其4條支流進(jìn)行了水生昆蟲(chóng)采集，共發(fā)現(xiàn)兩種外部形態(tài)存在差異的星齒蛉幼蟲(chóng)，星齒蛉A和星齒蛉B(表2)。洽比河、司馬河和丹清河，兩種星齒蛉幼蟲(chóng)均有分布；而在峒河干流和龍午河僅發(fā)現(xiàn)星齒蛉A。星齒蛉幼蟲(chóng)在室內(nèi)羽化得到的成蟲(chóng)經(jīng)形態(tài)學(xué)鑒定，星齒蛉A為花邊星齒蛉Protohermescostalis和星齒蛉B為炎黃星齒蛉Protohermesxanthodes。

2.2 遺傳距離

選取3頭星齒蛉A標(biāo)本(P001、P002和P003)和2頭星齒蛉B標(biāo)本(P004和P005)用于DNA提取和COⅠ基因序列分析。P001、P002和P003 COⅠ基因序列與Genbank中的花邊星齒蛉COⅠ基因序列同源性達(dá)到99%，初步認(rèn)定為花邊星齒蛉；P004和P005 COⅠ基因序列與炎黃星齒蛉COⅠ基因序列同源性為99%，初步認(rèn)定為炎黃星齒蛉。

利用MEGA 5.0軟件計(jì)算峒河流域星齒蛉標(biāo)本COⅠ基因序列與Genbank中花邊星齒蛉種團(tuán)和炎黃星齒蛉COⅠ基因序列的遺傳距離(表3)?；ㄟ呅驱X蛉種團(tuán)內(nèi)種間遺傳距離在0.060～0.095之間，花邊星齒蛉種團(tuán)各種與炎黃星齒蛉種間遺傳距離為0.085～0.106。P001、P002和P003之間的遺傳距離在0.012～0.030，低于種間遺傳距離；三者與花邊星齒蛉遺傳距離分別為0.016、0.033和0.020，也低于種間遺傳距離，說(shuō)明P001、P002、P003與花邊星齒蛉為同一物種。P004和P005遺傳距離為0.04，低于種間遺傳距離；二者與炎黃星齒蛉的遺傳距離分別為0.009和0.011，也低于種間遺傳距離，說(shuō)明P004和P005屬于炎黃星齒蛉。

表1 用于系統(tǒng)發(fā)育分析的齒蛉亞科COⅠ基因序列Table 1 COⅠ gene sequences of Corydalinae used in the phylogenetic analysis

2.3 系統(tǒng)發(fā)育分析

以齒蛉亞科3屬(星齒蛉屬、齒蛉屬和巨齒蛉屬)的COⅠ基因構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)。NJ法和ML法構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)中，星齒蛉屬、齒蛉屬和巨齒蛉屬均各自聚為一支(圖1:A,B)；P001、P002、P003、P004和P005位于星齒蛉屬昆蟲(chóng)構(gòu)成的分支；其中P001、P002、P003位于花邊星齒蛉種團(tuán)，與花邊星齒蛉聚為一支；P004和P005與炎黃星齒蛉聚為一支。綜合考慮遺傳距離分析結(jié)果和系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果，峒河流域采集的星齒蛉A和B分別屬于花邊星齒蛉和炎黃星齒蛉。

表2 樣點(diǎn)星齒蛉幼蟲(chóng)數(shù)量Table 2 Number of Protohermes larvae in the sample sites

表3 基于COⅠ基因序列的星齒蛉遺傳距離Table 3 Genetic distance of Protohermes based on COⅠ gene sequence

圖1 基于COⅠ基因的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)Fig.1 Phylogenetic treesbased on COⅠ gene sequence注：A,基于COⅠ基因的NJ樹(shù);B,基于COⅠ基因的ML樹(shù)。Note:A,NJ trees based on COⅠ gene sequence;B,ML trees based on COⅠ gene sequence.

2.4 外部形態(tài)

炎黃星齒蛉幼蟲(chóng)體長(zhǎng)50.0～53.6 mm，體粗長(zhǎng)，略扁(圖2:A,B)。頭部方形，深棕色或棕色，表面光滑，背面具有黃色花(圖2:C)；上唇三角形，上顎發(fā)達(dá)，具有4個(gè)小齒；觸角5節(jié)，第3節(jié)較長(zhǎng)，端部?jī)晒?jié)較短。前胸背板方形，與頭部等寬，深棕色或棕色，具有黃色斑紋(圖2:E)；頭部背面和前胸背板斑紋形狀在個(gè)體間存在一定差異，同一個(gè)體左側(cè)和右側(cè)斑紋也存在細(xì)微變化。中胸和后胸背面淺棕色，具有黃色斑紋(圖2:F)。前胸與中胸之間、中胸與后胸之間各具有1對(duì)氣孔。腹部10節(jié)，表面具有大量剛毛；1-8腹節(jié)各具有一對(duì)氣管鰓，鞭狀，表面具有剛毛，第8腹節(jié)氣管鰓剛毛較長(zhǎng)呈羽狀；每條氣管鰓基部前方具有1個(gè)氣孔；1-7腹節(jié)氣管鰓下具有濃密的白色毛簇，第8腹節(jié)氣管鰓下無(wú)毛簇(圖2:H)；第9腹節(jié)無(wú)特化的結(jié)構(gòu)；第10腹節(jié)具一對(duì)鉤狀臀足，臀足末端具2個(gè)爪，臀足外側(cè)具1刺突，形狀與第8腹節(jié)氣管鰓相似，呈羽狀，但更短小(圖2:H)。

花邊星齒蛉幼蟲(chóng)體長(zhǎng)46.2～51.7 mm，體粗長(zhǎng)，略扁(圖2:I,J)。頭部方形，淺棕色，背面斑紋黃色；上唇三角形，上顎發(fā)達(dá)，具4個(gè)小齒(圖2:K)；觸角5節(jié)，端部?jī)晒?jié)較短，第三節(jié)較長(zhǎng)。前胸背板與頭部等寬，或略寬于頭部，斑紋不明顯(圖2:M)。中胸和后胸背面淺棕色，具有黃色斑紋(圖2:N)。前胸與中胸之間、中胸與后胸之間各具有1對(duì)氣孔。腹部10節(jié)，表面具有大量剛毛；1-8腹節(jié)各有一對(duì)鞭狀氣管鰓，表面具有剛毛；每條氣管鰓基部前方具有1個(gè)氣孔，1-7腹節(jié)氣管鰓下方具棕色或白色毛簇，第8腹節(jié)氣管鰓下無(wú)毛簇(圖2:P)；第9腹節(jié)無(wú)特化結(jié)構(gòu)；第10腹節(jié)具一對(duì)鉤狀臀足，臀足末端具有2個(gè)小爪，臀足外側(cè)具1鞭狀刺突，形狀與氣管鰓相近，但更短小纖細(xì)(圖2:P)。

圖2 炎黃星齒蛉和花邊星齒蛉幼蟲(chóng)Fig.2 Larvae of Protohermes xanthodes and Protohermes costalis 注:A,炎黃星齒蛉幼蟲(chóng)背面觀;B,炎黃星齒蛉幼蟲(chóng)腹面觀;C,炎黃星齒蛉頭部背面觀;D,炎黃星齒蛉頭部腹面觀;E,炎黃星齒蛉前胸背板;F,炎黃星齒蛉中胸、后胸背面;G,炎黃星齒蛉7-10腹節(jié)背面;H,炎黃星齒蛉7-10腹節(jié)腹面觀;I,花邊星齒蛉幼蟲(chóng)背面觀;J,花邊星齒蛉幼蟲(chóng)腹面觀;K,花邊星齒蛉頭部背面;L,花邊星齒蛉頭部腹面;M,花邊星齒蛉前胸背板;N,花邊星齒蛉中胸后胸背面;O,花邊星齒蛉7-10腹節(jié)背面;P,花邊星齒蛉7-10腹節(jié)腹面。Note:A,dorsal view of P.xanthodes larva;B:ventral view of P.xanthodes larva;C,dorsal view of P.xanthodes larva head;D:ventral view of P.xanthodes larva head;E,pronotum of P.xanthodes larva;F,mesothorax and metathorax of P.xanthodes larva;G,dorsal view of 7～10 abdominal segment of P.xanthodes larva;H,ventral view of 7～10 abdominal segment of P.xanthodes larva;I,dorsal view of P.costalis larva;J:ventral view of P.costalis larva;K,dorsal view of P.costalis larva head;L,ventral view of P.costalis larva head;M,pronotum of P.costalis larva;N,mesothorax and metathorax of P.costalis larva;O,dorsal view of 7～10 abdominal segment of P.costalis larva;P,ventral view of 7～10 abdominal segment of P.costalis larva.

2.5 體表呼吸結(jié)構(gòu)

炎黃星齒蛉和花邊星齒蛉幼蟲(chóng)腹部具有8對(duì)氣門(mén)，分別位于第1至第8腹節(jié)(圖3:A,I)。胸部具有2對(duì)氣門(mén)，分別位于中胸和后胸前端，后胸氣門(mén)較??；中胸氣門(mén)較大(圖3:B,J)。腹部和胸部氣門(mén)均具有單瓣式開(kāi)閉機(jī)構(gòu)，胸部氣門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)位于氣孔后沿(圖3D,L)，腹部氣門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)位于氣孔前沿(圖3:E,F,M,N)。沿氣門(mén)剪開(kāi)體壁，可以觀察到胸部和腹部氣門(mén)均與內(nèi)部氣管相連。

兩種星齒蛉第1至第8腹節(jié)均具有1對(duì)氣管鰓，第十腹節(jié)臀足外側(cè)具有1對(duì)氣管鰓狀刺突，第1至第7腹節(jié)氣管鰓下方具有濃密的氣管鰓毛簇。觀察發(fā)現(xiàn)，炎黃星齒蛉毛簇由兩叢小簇組成；小簇包含大量細(xì)長(zhǎng)的纖毛，每條纖毛中均具有一條銀色的氣管(圖3:H)?；ㄟ呅驱X蛉毛簇也由兩叢小簇組成，由于體壁顏色較淺，可以觀察到小簇基部與大量銀色微氣管相連，這些微氣管向纖毛延伸，直到纖毛端部(圖3:O)。而花邊星齒蛉氣管鰓和臀足只觀察到一條銀色的氣管(圖3:H)。

圖3 炎黃星齒蛉和花邊星齒蛉幼蟲(chóng)體表呼吸結(jié)構(gòu)Fig.3 Surface respiratory structures of Protohermes xanthodes and Protohermes costalis larva注:A,炎黃星齒蛉幼蟲(chóng)腹部體表呼吸結(jié)構(gòu);B,炎黃星齒蛉幼蟲(chóng)胸部體表呼吸結(jié)構(gòu);C,炎黃星齒蛉幼蟲(chóng)氣管腮;D,炎黃星齒蛉幼蟲(chóng)中胸氣門(mén);E和F,炎黃星齒蛉幼蟲(chóng)1-2腹節(jié)氣門(mén);G,炎黃星齒蛉幼蟲(chóng)毛簇;H,炎黃星齒蛉幼蟲(chóng)毛簇纖毛;I,花邊星齒蛉幼蟲(chóng)體表呼吸結(jié)構(gòu);J,花邊星齒蛉幼蟲(chóng)胸部體表呼吸結(jié)構(gòu);K,花邊星齒蛉幼蟲(chóng)氣管腮;L,花邊星齒蛉幼蟲(chóng)中胸氣門(mén);M和N,花邊星齒蛉幼蟲(chóng)1-2腹節(jié)氣門(mén);O,花邊星齒蛉幼蟲(chóng)毛簇;P,花邊星齒蛉幼蟲(chóng)毛簇纖毛。簡(jiǎn)稱:As,腹部氣門(mén);Ts,胸部氣門(mén);Tg,氣管鰓;Tgt,毛簇;Tr,氣管;Fi,毛簇纖毛。Note:A,surface respiratory structures in abdomen of P.xanthodes larva;B,surface respiratory structures in thorax of P.xanthodes larva;C,tracheal gill of P.xanthodes larva;D,spiracle in mesothorax of P.xanthodes larva;E and F,spiracle in 1～2 abdominal segment of P.xanthodes larva;G,tracheal gill tuft of P.xanthodes larva;H,tracheal gill tuft filaments of P.xanthodes larva;I,surface respiratory structures in abdomen of P.costalis larva;J,surface respiratory structures in thorax of P.costalis larva;K,tracheal gill of P.costalis larva;L,spiracle in mesothorax of P.costali larva;M and N,spiracle in 1～2 abdominal segment of P.costalis larva;O,tracheal gill tuft of P.costalis larva;P,tracheal gill tuft filaments of P.costalis larva.Abbreviations:As,abdominal spiracle;Ts,thoracic spiracle;Tg,tracheal gill;Tgt,tracheal gill tuft;Tr,trachea;Fi,filament.

3 結(jié)論與討論

COⅠ基因被廣泛用于昆蟲(chóng)的系統(tǒng)地位和系統(tǒng)發(fā)育研究，是DNA條形碼選用的主要基因之一，可在昆蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育的不同階段對(duì)其進(jìn)行鑒定(陳珊等，2017)。本研究發(fā)現(xiàn)，湘西峒河流域星齒蛉幼蟲(chóng)的COⅠ基因片段分別與花邊星齒蛉和炎黃星齒蛉COⅠ基因一致性最高。后續(xù)的遺傳距離分析發(fā)現(xiàn)，花邊星齒蛉種團(tuán)和炎黃星齒蛉范圍內(nèi)的種間遺傳距離為0.060～0.106，而P001、P002、P003與花邊星齒蛉的遺傳距離不超過(guò)0.033，低于種間遺傳距離；P004、P005與炎黃星齒蛉的遺傳距離也低于種間遺傳距離，由此推測(cè)P001、P002和P003屬于花邊星齒蛉，P004和P005屬于炎黃星齒蛉。為了驗(yàn)證遺傳距離分析結(jié)果，本研究用齒蛉亞科昆蟲(chóng)3屬(星齒蛉屬、齒蛉屬和巨齒蛉屬)的COⅠ基因構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，COⅠ基因片段的分支情況與屬級(jí)分類地位一致。Jung等(2016)使用魚(yú)蛉科和齒蛉科昆蟲(chóng)COⅠ基因片段構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)分支也得到了與本研究類似的結(jié)果，各分支與物種的屬級(jí)分類地位一致，來(lái)自同一物種的COⅠ基因聚為一支。P001、P002和P003與花邊星齒蛉聚為一支，P004和P005與炎黃星齒蛉聚為一支，該結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)峒河流域采集的星齒蛉幼蟲(chóng)分別屬于花邊星齒蛉和炎黃星齒蛉。

花邊星齒蛉和炎黃星齒蛉為我國(guó)廣布種?；ㄟ呅驱X蛉主要分布于東洋界，分布范圍包括云南、貴州、湖北、湖南、江西、安徽、浙江、福建、廣西、廣東和臺(tái)灣，在河南商城也有發(fā)現(xiàn)(Liuetal.,2007)。炎黃星齒蛉分布范圍涵蓋東洋界和古北界，包括遼寧、北京、河北、山西、山東、甘肅、陜西、云南、貴州、四川、重慶、河南、湖南、湖北、江西、安徽、浙江、廣西和廣東(Liuetal.,2006)。本研究的野外采集發(fā)現(xiàn)，洽比河、司馬河和丹青河兩種星齒蛉均有分布，峒河干流和龍午河僅發(fā)現(xiàn)花邊星齒蛉。丹青河水量充沛，上游位于高望界國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。該保護(hù)區(qū)自然環(huán)境優(yōu)越，人類活動(dòng)干擾小，動(dòng)植物多樣性極高，保護(hù)區(qū)生物多樣性對(duì)保持丹青河星齒蛉多樣性可能有積極作用。峒河干流流經(jīng)矮寨鎮(zhèn)和吉首市區(qū)，河流沿線居民區(qū)和工農(nóng)業(yè)設(shè)施較多，部分河段存在嚴(yán)重的污染問(wèn)題(朱程等，2010)。人類活動(dòng)引起的水質(zhì)污染可能是峒河干流星齒蛉數(shù)量少和種類單一的重要原因。龍午河是峒河較小的一條支流，干流長(zhǎng)度不足20 km，在枯水季節(jié)常常出現(xiàn)斷流；花邊星齒蛉在龍午河種群數(shù)量較大，但未發(fā)現(xiàn)炎黃星齒蛉。因此推測(cè)，河水干枯可能是影響龍午河星齒蛉多樣性的重要因素，花邊星齒蛉可能比炎黃星齒蛉更能適應(yīng)河水?dāng)嗔鞯淖匀磺闆r?；ㄟ呅驱X蛉和炎黃星齒蛉在洽比河和司馬河均有分布。洽比河和司馬河上游位于保靖縣呂洞山區(qū)，呂洞山被苗區(qū)人民稱為圣山，自然環(huán)境優(yōu)越，人類活動(dòng)干擾較小(劉曉蓉，2018)。綜上，河流污染和斷流可能是影響星齒蛉種群數(shù)量的重要因素，水量充沛、水質(zhì)清潔的河流更有利于星齒蛉生存。

水生昆蟲(chóng)由陸生昆蟲(chóng)演化而來(lái)，因此水生昆蟲(chóng)均保留了氣管呼吸系統(tǒng)(Lee,1929;鄭霞林等，2008)。齒蛉科包括齒蛉屬和星齒蛉屬，它們的幼蟲(chóng)均為淡水生，具有發(fā)達(dá)的氣管呼吸系統(tǒng)。曹成全等(2010)研究齒蛉屬普通齒蛉Neoneuromusignobilis幼蟲(chóng)的呼吸系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)普通齒蛉具有兩條較粗的側(cè)縱干氣管，側(cè)縱干氣管分支而來(lái)的二級(jí)氣管與氣門(mén)、毛簇相連。本研究在星齒蛉屬幼蟲(chóng)上也觀查到了氣管呼吸系統(tǒng)，花邊星齒蛉體表的10個(gè)氣門(mén)均與氣管相連，毛簇、氣管鰓和臀足側(cè)突中均具有氣管；對(duì)炎黃星齒蛉和花邊星齒蛉毛簇的觀察還發(fā)現(xiàn)，毛簇基部具有大量微氣管，這些微氣管從毛簇纖毛的基部向上延伸，一直到達(dá)纖毛的端部。Barclay等(2005)使用掃描電鏡觀測(cè)了新齒蛉屬昆蟲(chóng)C.cornutus毛簇纖毛橫切面，發(fā)現(xiàn)C.cornutus毛簇纖毛的主體是貫穿其中的微氣管，微氣管螺旋狀內(nèi)脊使纖毛具有足夠的剛性抵抗水壓；同時(shí)纖毛表面具有密集的褶皺，這些褶皺增加了纖毛與水的接觸面積，有利于纖毛與水介質(zhì)的氣體交換。齒蛉亞科幼蟲(chóng)毛簇還與一條收縮肌相連，可以有節(jié)律的擺動(dòng)，以促進(jìn)毛簇與水介質(zhì)的氣體交換(Bitsch,2012)。炎黃星齒蛉和花邊星齒蛉幼蟲(chóng)的毛簇在水中也會(huì)進(jìn)行這樣的擺動(dòng)。本研究推測(cè)，星齒蛉與齒蛉類似，纖毛中的微氣管使纖毛在水壓下保持貫通，水介質(zhì)中溶解的氧氣能夠穿過(guò)纖毛進(jìn)入微氣管，然后通過(guò)氣管系統(tǒng)傳遞到整個(gè)蟲(chóng)體。對(duì)花邊星齒蛉氣管鰓和臀足側(cè)突的觀察發(fā)現(xiàn)，這些結(jié)構(gòu)中具有一條比纖毛微氣管略粗的氣管。由此推測(cè)，氣管鰓和臀足側(cè)突也具有氣體交換的功能，但呼吸效率遠(yuǎn)不如毛簇。綜上，本研究認(rèn)為星齒蛉幼蟲(chóng)在水下主要通過(guò)毛簇纖毛獲取水中的氧氣，毛簇是星齒蛉幼蟲(chóng)在水下呼吸的主要結(jié)構(gòu)。