藍(lán)翅天牛雌雄成蟲最佳鑒別方法的篩選與確定

黃 欣，羅 鵬，劉 偉，肖 斌，王廣利*

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，江西 南昌330045；2.江西省林業(yè)有害生物防治檢疫局，江西 南昌330038）

【研究意義】油茶（Camellia oleif era）是我國特有經(jīng)濟(jì)型樹種，世界四大木本油料之一，經(jīng)濟(jì)價值極高，其種子可榨油，茶油富含不飽和脂肪酸、油酸和維生素，有“東方橄欖油”之美譽；油茶果皮可作為提制栲膠的原料；其茶餅可兼作農(nóng)藥、肥料，提高農(nóng)田蓄水能力和防治稻田害蟲[1]。藍(lán)翅天牛（Bacch i sa atritar sis Pic.）是油茶上的重要鉆蛀性害蟲，主要以幼蟲蛀干、成蟲補(bǔ)充營養(yǎng)和產(chǎn)卵危害，為害后嚴(yán)重阻礙植株養(yǎng)分運輸，影響寄主正常生長發(fā)育。近30年來，藍(lán)翅天牛在湖南、江西、廣西等國內(nèi)油茶主產(chǎn)區(qū)危害逐年加重[2-4]，導(dǎo)致油茶品質(zhì)下降、產(chǎn)量減少。但目前國內(nèi)外對藍(lán)翅天牛的研究較少，現(xiàn)有報道多為外部形態(tài)特征、生活史方面[5-8]，篩選出能在室內(nèi)外快速、準(zhǔn)確、無損傷地鑒別藍(lán)翅天牛雌雄成蟲的最佳鑒別方法，可以簡化鑒別過程，提高鑒別效率，為藍(lán)翅天牛行為學(xué)、性信息素研究和林間性比調(diào)查、預(yù)測預(yù)報等相關(guān)領(lǐng)域的研究提供便捷，實用價值大?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】藍(lán)翅天牛（B.at ritarsi s），又名黑跗眼天牛、茶紅頸天牛，屬鞘翅目（Coleoptera），天?？疲–erambycidae），溝脛天牛亞科（Lamiinae），重突天牛族（Astathini），眼天牛屬（Bacchisa）。1981—1982年，王躍連[9]、曾家麗[10]調(diào)查了湖南、廣東兩省部分地區(qū)藍(lán)翅天牛林間發(fā)生情況，并對其易感寄主類型及易感林分結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行了總結(jié)；1982年諸瑞龍對江西上饒地區(qū)藍(lán)翅天牛生活史及習(xí)性展開了詳細(xì)描述[11]；后續(xù)不斷在福建[2]、廣西[12]、浙江[13]等多個油茶種植省區(qū)發(fā)現(xiàn)有不同程度藍(lán)翅天牛危害，淮河以南發(fā)生居多，以北較少，且部分地區(qū)藍(lán)翅天牛風(fēng)險評估達(dá)特別危險級別[3,6,13]。目前國內(nèi)外有關(guān)藍(lán)翅天牛雌雄成蟲及其生殖器形態(tài)特征的研究不多見，2015年何思瑤[14]在對中國重突天牛族Astathini的分類研究中對黑跗眼天牛（即藍(lán)翅天牛）雌雄成蟲的形態(tài)特征和生殖器展開了相關(guān)描述。近年來基于昆蟲形態(tài)學(xué)和生殖器研究的發(fā)展，雌雄成蟲鑒別技術(shù)逐漸在性比調(diào)查、預(yù)測預(yù)報、性信息素研究等多個領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。如桐花樹毛顎小卷蛾（Lasi ognat h a cellifera）[15]成蟲、小菜蛾（Plutel l a x ylostella)[16]成蟲、星天牛(Ano plo ph ora chinens i s)和云斑天牛（Batocera horsf i eld i）[17]成蟲的雌雄鑒別方法已充分應(yīng)用至林間性比調(diào)查、田間預(yù)測預(yù)和性信息素研究中。以上研究結(jié)果均表明確定出能在室內(nèi)外快捷、準(zhǔn)確鑒別藍(lán)翅天牛雌雄成蟲的方法，其操作可行，具有重要的實際應(yīng)用價值?！颈狙芯壳腥朦c】基于大量的前期觀察實驗結(jié)果、天?？拼菩凵称鹘Y(jié)構(gòu)特征及天?？拼菩鄢上x快速鑒別方法的研究報道，選擇了10個主要外部形態(tài)特征作為比較項，通過解剖藍(lán)翅天牛成蟲生殖器以準(zhǔn)確區(qū)分性別，在體視顯微鏡下觀察、測量并記錄各特征值，統(tǒng)計分析后，篩選并確定鑒別藍(lán)翅天牛雌雄成蟲的最佳鑒別特征和方法?！緮M解決的關(guān)鍵問題】經(jīng)綜合分析比較，篩選并確定一種能在室內(nèi)外快速、準(zhǔn)確、無損傷地鑒別藍(lán)翅天牛雌雄成蟲的最佳特征和方法，以期達(dá)到簡化鑒別過程，提高鑒別效率的目的，為藍(lán)翅天牛行為學(xué)、性信息素研究和林間性比調(diào)查、預(yù)測預(yù)報等相關(guān)領(lǐng)域的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

實驗蟲源于2019年4月下旬至5月中旬采自江西省永豐縣幼齡油茶林內(nèi)（10年以下），標(biāo)本保存于江西農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲化學(xué)通訊課題組。

1.2 實驗方法

1.2.1 生殖器的解剖及觀察 先將干成蟲放入體積分?jǐn)?shù)為75%酒精中浸濕20～30 s，加快蟲體軟化。再將天牛放入裝有清水的燒杯中，85℃左右熱水浴中還軟約1 min（具體視干蟲僵化或腐化程度而定）。待標(biāo)本軟化后取出，固定于泡沫板上，參考王文凱[18]和吳蔚文[19]的解剖方法取出生殖器，放入10%NaOH溶液中85℃左右熱水浴約1 min，待生殖器與其他相連的組織大致分離后，取出生殖器置于裝有清水的培養(yǎng)皿中，在NikonSMZ800N體視顯微鏡下進(jìn)行分離和清洗，去除多余組織，得到潔凈完整的雌雄生殖器。參考何思瑤對黑跗眼天牛生殖器的描述[14]及溝脛天牛亞科雌雄生殖器的結(jié)構(gòu)[20-21]，在體視顯微鏡下觀察并記錄雌雄生殖器的形態(tài)特征；結(jié)合明美顯微數(shù)碼成像系統(tǒng)V9.5.2拍攝生殖器照片。最后將解剖得到的兩性生殖器浸置于滴有純甘油的1.5 mL離心管中長期保存[22-24]。

1.2.2 成蟲外部形態(tài)特征觀察 通過對62頭成蟲進(jìn)行生殖器解剖，準(zhǔn)確將供試成蟲分為雌、雄兩組，雌蟲30頭，雄蟲32頭。經(jīng)前期反復(fù)、仔細(xì)的觀察實驗并結(jié)合王濤[25]、張冬勇[17]、潘鵬亮等[26]對其他天牛雌雄蟲鑒別特征的研究，選擇幾個主要外部形態(tài)特征作為比較項，包括觸角長、體長、觸角長與體長之比、前胸背板長、前胸背板寬、前胸背板長寬比、腹部第5節(jié)長、腹部第5節(jié)超出鞘翅長度8個可測量參數(shù)特征，和觸角腹面及背面形態(tài)、腹部第5節(jié)形態(tài)2個觀察參數(shù)特征。在體視顯微鏡下仔細(xì)觀察每頭成蟲的上述各特征，測量并記錄各參數(shù)特征值，每組測量重復(fù)三次，進(jìn)行獨立樣本t檢驗，統(tǒng)計分析后篩選出可快速、準(zhǔn)確、無損傷鑒別藍(lán)翅天牛雌雄成蟲的最佳鑒別特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 生殖器形態(tài)特征

♂：陽基具蓋，陽基側(cè)突及中莖較骨化。腹部第8節(jié)（圖1c）方形，末端緣兩側(cè)密布長毛，中央略內(nèi)凹；陽基側(cè)突（圖1b）短小，略圓柱形，下方兩側(cè)具角狀突起，環(huán)末端向內(nèi)收縮彎曲；中莖（圖1a）末端銳收，尖長，似劍狀；內(nèi)囊（圖1d）端部有一長鞭狀骨針連入射精管。

♀：腹部第8節(jié)（圖2a）端部方形，中央長有零星幾根短毛，基部銳收，骨桿細(xì)長；產(chǎn)卵器（圖2b）短，無端突；交配囊小，短棒狀；受精囊管細(xì)長彎曲；受精囊二段式，基部管狀，端部囊狀。

2.2 主要鑒別特征

2.2.1 可測量鑒別特征 通過實驗測得藍(lán)翅天牛雌、雄成蟲觸角長分別為（10.18±0.16）mm、（9.71±0.14）mm；體長分別為（11.27±0.13）mm、（10.14±0.10）mm；觸角長與體長之比分別為0.90±0.01、0.96±0.01；前胸背板長分別為（1.73±0.04）mm、（1.69±0.05）mm；前胸背板寬分別為（3.04±0.04）mm、（2.75±0.08）mm；前胸背板長寬比分別為0.57±0.01、0.65±0.05；腹部第5節(jié)長分別為（1.34±0.04）mm、（1.03±0.02）mm；腹部第5節(jié)超出鞘翅長度分別為（0.31±0.04）mm、（0.20±0.04）mm（表1）。

結(jié)合獨立樣本t檢驗分析比較雌雄兩性成蟲上述8個參數(shù)特征值間的差異，結(jié)果表明（圖3），藍(lán)翅天牛雌雄成蟲的觸角長（t=2.226，P=0.03）、體長（t=6.886，P=0.000）、觸角長與體長之比（t=-3.253，P=0.002）、前胸背板寬（t=3.324，P=0.002）、腹部第5節(jié)長（t=6.447，P=0.000）差異顯著，而前胸背板長（t=0.597，P=0.553）、前胸背板長與寬之比（t=-1.410，P=0.165）、腹部第5節(jié)超出鞘翅長度（t=1.833，P=0.073）則差異不顯著。

圖1 雄性生殖器Fig.1 Male genitalia

圖2 雌性生殖器Fig.2 Female genitalia

表1 藍(lán)翅天牛雌雄成蟲主要外部形態(tài)特征值Tab.1 The value of the main external morphological characteristics of male and female adults of B.atritars is

2.2.2 觸角腹面和背面形態(tài) 通過體視顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，藍(lán)翅天牛觸角共11節(jié)，柄節(jié)膨大，密布刻點；梗節(jié)較短；鞭節(jié)9節(jié)；觸角上密布黑色剛毛，端部幾節(jié)剛毛較少或零星分布幾根剛毛。雌成蟲觸角（圖4a）背面1～4節(jié)或1～5節(jié)黃、黑色相間，基部黃色至暗黃色，端部深棕色至黑色；第1～2節(jié)基部暗黃色，占整節(jié)觸角1/3左右，端部黑色占整節(jié)2/3至全黑；第3～5節(jié)觸角僅端部1/4至2/3為黑色，其余為黃色；第5～11節(jié)或6～11節(jié)觸角基本全黑；各節(jié)連接點處黃色；觸角腹面與背面基本相同，但第1～2節(jié)觸角黑色與暗黃色的比例和背面相反。雄成蟲觸角（圖4b）腹、背兩面情況與雌蟲基本相同。

2.2.3 腹部第5節(jié)形態(tài) 觀察發(fā)現(xiàn)，藍(lán)翅天牛腹部共5節(jié)。雌成蟲腹部第5節(jié)（即腹部最末節(jié)）（圖4c）較寬長，且腹面正中央明顯有一縱線，末端多鈍平，倒看腹部第5節(jié)腹面多呈兩線的唇形；雄蟲腹部第5節(jié)（圖4d）較窄短，且腹面中央無縱線，末端多鈍圓，倒看腹部第5節(jié)腹面多呈三線的唇形，似蛙唇狀。分別將雌雄蟲腹腔清空，取下腹部腹面洗凈后再觀察，腹部第5節(jié)腹面縱線形態(tài)更明顯（圖4e、f）。進(jìn)一步通過反證實驗，先將成蟲按腹部第5節(jié)腹面中央有無一縱線區(qū)分為雌雄兩組，雌、雄各30頭，再分別解剖其生殖器加以驗證，經(jīng)計算，兩組成蟲的性別鑒別準(zhǔn)確率均達(dá)100%。

圖3 雌雄成蟲主要外部形態(tài)特征參數(shù)的比較Fig.3 Comparison of main external morphological parameters of male and female adultsof B.at ri tars is

圖4 雌雄成蟲觸角背面和腹面及腹部腹面Fig.4 Antennae dorsal and ventral view and the last abdominal segment of male and female adults

3 討 論

自然選擇、性別選擇、個體遺傳、系統(tǒng)發(fā)育等多種機(jī)制的共同作用決定了昆蟲雌雄個體體型和外部形態(tài)上的差異[27-28]?；诶ハx形態(tài)學(xué)和生殖器研究的不斷完善，雌雄成蟲鑒別技術(shù)得以逐漸發(fā)展。桐花樹毛顎小卷蛾（L.cellifera）可根據(jù)腹部末端腹面環(huán)毛形態(tài)鑒別雌雄成蟲[15]；小菜蛾成蟲（P.x ylostel l a）可綜合體色、翅的形態(tài)及腹部末端形態(tài)迅速分辨雌雄個體[16]；花絨寄甲（Dastarcus helo phoroides）可以通過鞘翅端角區(qū)、肛板和生殖板腹面特征快速準(zhǔn)確地區(qū)分雌雄成蟲[29]；小黃鰓金龜（Metab olus fl avescens）等7種植食性金龜成蟲可通過擠出腹部末端生殖器觀察是否有兩片瓣狀骨片或骨片是否呈倒“V”字形以達(dá)到無損傷快速辨別雌雄成蟲目的[30]。Ehara[31]和Satio[32]先后對天?？菩坌陨称骱痛菩陨称鹘Y(jié)構(gòu)建立模式圖對天?？粕称餮芯烤哂兄匾饬x。而后國內(nèi)王文凱、吳蔚文等專家[33]分別進(jìn)一步對天牛科雌雄生殖器進(jìn)行了深入研究，后續(xù)逐漸有學(xué)者在此基礎(chǔ)上展開快速鑒別天牛雌雄成蟲的系列探索。潘鵬亮等[26]結(jié)合昆蟲數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中的圖像處理技術(shù)，總結(jié)出可用于區(qū)別桃紅頸天牛（Aromia b un gi i）成蟲雌雄個體的判別參數(shù)；劉曙雯和嚴(yán)敖金[34]認(rèn)為松褐天牛（Monochamus alternat us）成蟲可通過前足第1-3跗分節(jié)密布絨毛情況判別雌雄；張宏世[35]證實光肩星天牛（Anopl ophora glabr ipennis）雌雄成蟲可以通過觸角陰陽兩面（即腹背兩面）是否一致來快速分辨；吉帥帥等[36]對白脊虎天牛（Xyl otr echus ru filius）測量后發(fā)現(xiàn)雌雄成蟲的前胸背板長與寬的比例、腹部末端被鞘翅覆蓋范圍有明顯不同；張冬勇等[17]經(jīng)大量觀察實驗總結(jié)出星天牛（A.ch inensis）和云斑天牛（B.horsf i eld i）成蟲可綜合腹部末端形態(tài)或腹末節(jié)有無明顯豎縫線、觸角超出體長長度鑒別雌雄，星天牛（A.ch i nensis）還可根據(jù)觸角陰陽兩面是否一致鑒別雌雄。綜上所述，天?？评ハx的雌雄判別可有不同的形態(tài)特征作為依據(jù)。

研究經(jīng)分析比較10個主要的天牛雌雄成蟲鑒別特征后發(fā)現(xiàn)，藍(lán)翅天牛（B.atr itarsis）雌雄成蟲的觸角長（雌蟲（10.18±0.16）mm；雄蟲（9.71±0.14）mm）、體長（雌蟲（11.27±0.13）mm；雄蟲（10.14±0.10）mm）、觸角長與體長之比（雌蟲0.90±0.01；雄蟲0.96±0.01）、前胸背板寬（雌蟲（3.04±0.04）mm；雄蟲（2.75±0.08）mm）、腹部第5節(jié)長（雌蟲（1.34±0.04）mm；雄蟲（1.03±0.02）mm）5個特征參數(shù)存在顯著差異，但差距值僅為1 mm左右，不便于肉眼直接區(qū)分；前胸背板長（雌蟲（1.73±0.04）mm；雄蟲（1.69±0.05）mm）、前胸背板長寬比（雌蟲0.57±0.01；雄蟲0.65±0.05）、腹部第5節(jié)超出鞘翅長度（雌蟲（0.31±0.04）mm；雄蟲（0.20±0.04）mm）3個特征值則差異不顯著?？紤]到藍(lán)翅天牛蟲體較小，觸角長度、體長、前胸背板長與寬等特征雖然差異顯著，但差值太小，戶外目測區(qū)分存在難度，影響辨別準(zhǔn)確性，只能通過測量工具精準(zhǔn)測量減小誤差以保證準(zhǔn)確性；且成蟲個體生長發(fā)育也存在差異[35]，不提倡單獨通過這些指標(biāo)作為快速分辨或戶外分辨雌雄兩性的主要特征。

何思瑤[14]的研究中提到重突天牛族成蟲可通過觸角長度及腹部末節(jié)形態(tài)特征鑒別雌雄，筆者在觀察過程中發(fā)現(xiàn)藍(lán)翅天牛雌雄成蟲觸角長度差距較小，雌成蟲觸角腹背兩面形態(tài)與雄成蟲基本一致，但雌雄蟲的腹部第5節(jié)形態(tài)有所區(qū)別。雌成蟲的腹部第5節(jié)除了比雄蟲更寬長之外，其腹面中央有一明顯的縱線，而雄成蟲則沒有，這與劉思瑤可根據(jù)雌雄蟲腹部第5節(jié)中央是否具細(xì)縱溝鑒別重突天牛族不同屬成蟲性別的研究結(jié)果一致，也與云斑天牛B.h orsfi eld i可根據(jù)腹部最后一節(jié)有無豎縫線快速鑒別雌雄成蟲情況類似[17]。外生殖器解剖結(jié)構(gòu)可準(zhǔn)確區(qū)分成蟲性別，是鑒定昆蟲性別最可靠的依據(jù)，但通常需要進(jìn)一步解剖方可確定成蟲性別。本文選擇藍(lán)翅天牛的非生殖器特征作為鑒別雌雄的依據(jù)，是為了探究在不進(jìn)行專業(yè)解剖條件下，通過其他特征快速準(zhǔn)確地辨別雌雄成蟲，這對昆蟲的基礎(chǔ)研究至關(guān)重要。筆者將根據(jù)腹部第5節(jié)有無縱線區(qū)分得到的雌、雄兩組成蟲解剖其外生殖器加以驗證，計算對比結(jié)果顯示兩組準(zhǔn)確率均達(dá)100%，表明其鑒別結(jié)果準(zhǔn)確可靠。在該方法與外生殖器結(jié)構(gòu)鑒別成蟲性別準(zhǔn)確率相同的情況下，外生殖器解剖操作難度大，要求高，過程繁瑣，耗時長，有一定儀器、設(shè)備、試劑等要求，且只能室內(nèi)進(jìn)行；而腹部第5節(jié)中央有無縱線該特征明顯，在光線良好情況下肉眼基本可見或只需借助放大鏡、顯微鏡等裝置即可看清，無需解剖，操作簡單，結(jié)果直觀，一步到位，不損傷蟲體，適用于林間、室內(nèi)各種環(huán)境下觀測。所以，相較于通過解剖后觀察外生殖器結(jié)構(gòu)區(qū)分成蟲性別而言，觀察成蟲腹部第5節(jié)腹面中央有無一縱線，是室內(nèi)外區(qū)分藍(lán)翅天牛雌雄成蟲的最直接、高效、準(zhǔn)確的方法。鑒于劉思瑤在研究過程中發(fā)現(xiàn)重突天牛族不同屬之間雌雄成蟲的鑒別特征基本相同，且同屬的梨眼天牛（B.f or t unei）雌雄成蟲腹部第5節(jié)形態(tài)特征[7]確實與藍(lán)翅天牛一致，推測這一快速鑒別特征也可參考至藍(lán)翅天牛同屬或同族其他屬天牛的雌雄鑒別工作中。

因此，筆者經(jīng)大量分析和篩選后認(rèn)為，腹部第5節(jié)的腹面形態(tài)特征是鑒別藍(lán)翅天牛雌雄成蟲的最佳鑒別特征，通過觀察成蟲腹部第5節(jié)腹面中央是否有一縱線是在室內(nèi)外快速、準(zhǔn)確、無損傷地鑒別藍(lán)翅天牛雌雄成蟲的最佳鑒別方法。該方法為藍(lán)翅天牛的行為學(xué)、性信息素等研究提供便利，也可為藍(lán)翅天牛同屬或同族異屬的天牛雌雄成蟲快速鑒別方法提供參考。