草地螟幼蟲和蛹的形態(tài)特征及雌雄鑒別方法

胡敏 程云霞 張蕾

摘要 草地螟雌、雄成蟲的形態(tài)特征及鑒別方法在室內(nèi)研究及種群測(cè)報(bào)中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但幼蟲及蛹的形態(tài)特征及雌雄的鑒別方法目前尚沒有報(bào)道。本文借助超景深三維顯微系統(tǒng)，觀察不同齡期草地螟幼蟲的形態(tài)特征、5齡幼蟲性別特征以及雌、雄蛹的區(qū)別，以期為草地螟幼蟲和蛹的形態(tài)識(shí)別和性別鑒定提供科學(xué)分類依據(jù)。研究表明：1）初孵幼蟲體色為淡黃色，隨著齡期增大，體色逐漸加深，至末齡為灰黑色或黑色，3齡出現(xiàn)白斑和體側(cè)縱帶，5齡體背出現(xiàn)2條鮮黃色或黃白色背線;2）雄幼蟲第5腹節(jié)背管兩側(cè)有一對(duì)精巢，呈白色半透明橘瓣?duì)睿?片精小囊隔膜將精巢分為4個(gè)小腔室，預(yù)蛹期2個(gè)精巢逐漸靠攏、融合并發(fā)生扭轉(zhuǎn)，蛹期完全融合成為一個(gè)不可剝離的圓球體，直至生命結(jié)束;雌幼蟲卵巢沒有明顯分化;3）雌蛹腹部8～10節(jié)分節(jié)不明顯，第8腹節(jié)中央的生殖孔和第9腹節(jié)的產(chǎn)卵孔連接組成一縱裂縫，裂縫兩側(cè)平坦，裂縫下端與排泄孔上端距離較遠(yuǎn)，為（0.48±0.005）mm，腹部末端鈍圓;雄蛹腹部8～10節(jié)分節(jié)明顯，第8腹節(jié)無縱裂縫，第9腹節(jié)的生殖孔呈一縱裂縫與第10腹節(jié)相連，裂縫兩側(cè)各有一個(gè)半圓形瘤狀突起，裂縫下端與排泄孔上端距離較近，為（0.24±0.005）mm，腹部末端較尖。

關(guān)鍵詞 草地螟; 幼蟲; 蛹; 形態(tài)特征; 性別鑒定

中圖分類號(hào)： S433.4 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ?DOI： 10.16688/j.zwbh.2019450

Abstract Morphological characteristics and identification methods of Loxostege sticticalis male and female adults have been widely used in laboratory studies and population measurement， while the morphological characteristics and identification methods of larvae and pupae have not been reported yet. In this study， to provide scientific classification basis for the morphological identification of larvae and sex identification of pupae， super-high magnification lens zoom 3D microscope was used to observe the morphological and sexual characteristics of different instars of Loxostege sticticalis larvae， as well as the differences between male and female pupae. The results showed that 1st instar larvae body color is light yellow， as age increases， body color deepens gradually， at 5th instar， the color is grayish black or black. White spots and bands appears at 3rd instar， two bright yellow or yellowish-white lines appear on the back at 5th instar. There is a pair of white， kidney-shaped testicular on both sides of the dorsal tube of the 5th abdominal segment of male larvae， and 3 follicle lamina divide testis into 4 follicle. There is no obvious differentiation of ovary in female larvae. In female pupae，the two seams of the 8th to the 10th segments are not obvious， a longitudinal crack from gonopore in the middle of the 8th abdominal segment to oviposition hole in 9th abdominal segment. Both sides of the crack are flat. The distance from the margin of the oviposition hole to the anus is （0.48±0.005）mm. In male pupae， the two seams of the 8th to the 10th segments are obvious， there is no crack on the 8th abdominal segment but a longitudinal gonopore crack from the middle of 9th abdominal segment to the 10th abdominal segment. There are 2 visible lumps on both sides of the crack， respectively. The distance from the margin of the gonopore hole to the anus is （0.24±0.005）mm.

Key words Loxostege sticticalis; larvae; pupae; morphological character; sex identification

草地螟Loxostege sticticalis L.（鱗翅目：螟蛾科）是一種世界性的重大農(nóng)業(yè)遷飛害蟲，具有間歇暴發(fā)、集中遷移為害的特點(diǎn)。其發(fā)生來勢(shì)兇猛、密度大、為害嚴(yán)重，幼蟲可為害48科259種植物，在我國(guó)廣泛分布于東北、華北和西北地區(qū)，并且曾對(duì)這些地區(qū)的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)造成過巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1-4]。草地螟幼蟲共有5個(gè)齡期，低齡幼蟲食量較小，4～5齡為暴食期，取食量占整個(gè)幼蟲期總食量的80%以上，因此應(yīng)在2～3齡的低齡幼蟲期進(jìn)行監(jiān)測(cè)、防治[5-6]。黃紹哲等[7]根據(jù)太陽黑子的活動(dòng)周期推測(cè)出草地螟在我國(guó)的第4個(gè)大發(fā)生周期很有可能開始于2017-2020年之間;劉杰等[8]報(bào)道，2018年我國(guó)內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林三省交界處草地螟突發(fā)高密度種群，導(dǎo)致年度發(fā)生面積和發(fā)生程度均為近10年以來最高;全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心田間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，截至2019年6月17日，內(nèi)蒙古草地螟越冬代成蟲已發(fā)生38萬hm2，山西越冬代成蟲已發(fā)生5.93萬hm2，遼寧、河北、黑龍江等省也陸續(xù)見蟲[9]。江幸福等[10]通過綜合分析認(rèn)為目前我國(guó)草地螟第4個(gè)發(fā)生周期或?qū)砼R，因此，2019年及以后幾年應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)草地螟常發(fā)區(qū)的發(fā)生動(dòng)向。

有關(guān)草地螟幼蟲的形態(tài)特征描述已有報(bào)道[11-15]，但現(xiàn)有描述均以文字呈現(xiàn)，缺乏直觀性和指導(dǎo)性，草地螟幼蟲性別特征，精巢融合現(xiàn)象和雌、雄蛹個(gè)體的鑒定方法還未見報(bào)道。本研究通過室內(nèi)飼養(yǎng)觀察，借助超景深三維顯微系統(tǒng)以文字和圖片的形式，直觀且準(zhǔn)確地記述了草地螟幼蟲各齡期的形態(tài)特征、幼蟲性別特征以及雌、雄蛹的識(shí)別方法，為基層測(cè)報(bào)人員準(zhǔn)確快速識(shí)別草地螟幼蟲齡期和區(qū)分蛹期雌雄個(gè)體提供理論方法和科學(xué)依據(jù)，為廣大科研工作者利用精巢融合特性，尋找新的雄性不育靶標(biāo)分子進(jìn)行草地螟防治提供新的思路，對(duì)建立草地螟田間蟲情監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)田間性比和種群動(dòng)態(tài)，開展科學(xué)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和應(yīng)急防控具有重大意義。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源及飼養(yǎng)條件

草地螟蟲源采自河北省康?？h（41.87°N，114.63°E），在實(shí)驗(yàn)室條件下繁殖5代后作為供試蟲源。草地螟幼蟲用新鮮藜Chenopodium album葉飼養(yǎng)于體積為650 mL的玻璃罐頭瓶中，每瓶30頭，每天及時(shí)清理排泄物并更換新鮮的藜葉，待幼蟲老熟后將其轉(zhuǎn)入裝有含水量約為10%的無菌砂土罐頭瓶中做繭和化蛹。飼養(yǎng)條件為：溫度（22±1）℃、光周期L∥D=16 h∥8 h、濕度70%±5%。

1.2 觀察方法

1.2.1 幼蟲不同齡期形態(tài)特征觀察

采用超景深三維顯微系統(tǒng)（基恩士，VHX-2000）分別對(duì)草地螟1～5齡幼蟲進(jìn)行觀察、拍照并測(cè)量其體長(zhǎng)和頭殼寬度，每個(gè)齡期測(cè)量幼蟲30頭，共計(jì)150頭。

1.2.2 幼蟲性特征觀察

將草地螟幼蟲用75%乙醇?xì)⑺篮笾糜隗w視顯微鏡（Leica，MZ75）下沿腹中線剖開，觀察其內(nèi)部生殖系統(tǒng)并在超景深三維顯微系統(tǒng)下拍照。

1.2.3 雌雄蛹特征觀察

將草地螟蛹從繭中剝出，在超景深三維顯微系統(tǒng)下進(jìn)行觀察、測(cè)量并拍照。單粒單管放置并用棉塞封口后進(jìn)行標(biāo)記，羽化后根據(jù)成蟲形態(tài)特征進(jìn)行性別確認(rèn)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用SPSS 22.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析;不同齡期幼蟲體長(zhǎng)和頭殼寬度的差異顯著性采用Duncan氏新復(fù)極差法在α=0.05的水平下進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)分析;雌、雄蛹生殖裂縫與肛門的距離差異性采用獨(dú)立樣本t-test進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 幼蟲不同齡期形態(tài)特征

草地螟幼蟲共分5個(gè)齡期，初孵幼蟲體長(zhǎng)1.16～3.82 mm，頭殼黑褐色，體軀淡黃色，體表剛毛較發(fā)達(dá)，第2、3胸節(jié)背部各有一對(duì)黑斑，腹節(jié)背部每節(jié)各有2對(duì)黑斑（圖1a）;2齡幼蟲初蛻皮時(shí)為淡黃色，啃食葉片后體色逐漸變?yōu)辄S綠色，末期為灰綠色，胸盾黑色，各體節(jié)兩側(cè)具黑色剛毛瘤（圖1b）;3齡幼蟲有明顯白斑，剛蛻皮時(shí)頭殼為灰白色，體軀淺灰綠色，幾分鐘后頭殼變?yōu)楹谏?，體軀墨綠色，體側(cè)有2條淡色縱帶（圖1c）;4齡幼蟲頭殼黑色，體軀黑綠色，兩側(cè)縱帶較明顯，臀板有剛毛8根（圖1d）;5齡幼蟲，白斑增多，頭部有白色Y字形紋，體背有兩條亮黃色或黃白色線條，背線兩側(cè)每節(jié)有6個(gè)暗黑色肉瘤呈三角形排列，肉瘤中央生有1根剛毛，剛毛根部為白色，肉瘤周圍有同心白環(huán)，體軀為灰黑色或黑色，兩側(cè)各有2條縱帶，靠近背部一條為黃色，靠近腹部一條為白色（圖1e）。草地螟幼蟲各齡期體長(zhǎng)差異均顯著，頭殼寬度除3、4齡外，其余各齡期差異均顯著（表1）。

2.2 幼蟲期雌雄鑒別

草地螟5齡雄幼蟲第5腹節(jié)背血管兩側(cè)有一對(duì)白色半透明橘瓣?duì)罹?，凹面向?nèi)，外有圍巢膜包裹，3片精小囊隔膜將精巢分為4個(gè)橢圓形小腔室，小腔室即為精小囊，囊內(nèi)富含精囊液（圖2a）。精巢長(zhǎng)約1.4 mm，直徑約為1.1 mm，隨著幼蟲的生長(zhǎng)發(fā)育，兩個(gè)原本分離的精巢逐漸靠攏，預(yù)蛹期圍巢膜外膜粘連后內(nèi)膜進(jìn)一步融合并發(fā)生扭轉(zhuǎn)，精小囊隔膜隱約可見，兩個(gè)精巢仍可剝離為單獨(dú)個(gè)體（圖2b），到達(dá)蛹期兩個(gè)精巢完全融合成一個(gè)不可剝離的圓球體（圖2c），此形態(tài)直至生命結(jié)束;雌性幼蟲卵巢沒有明顯分化（圖2d）。

2.3 蛹期雌雄鑒別

2.3.1 蛹的形態(tài)特征

草地螟蛹長(zhǎng)約1.2 cm，初蛹為乳黃色，后逐漸變?yōu)辄S色，近羽化時(shí)顏色變?yōu)榛液谏?。在體視顯微鏡的觀察下，草地螟雌、雄蛹形態(tài)特征差別明顯（圖3）。

雌蛹：第8腹節(jié)腹面有一縱裂縫，連接第9腹節(jié)，此裂縫為第8腹節(jié)腹面中央的生殖孔與第9腹節(jié)上的產(chǎn)卵孔連接而成，裂縫兩側(cè)平坦，無凸起，裂縫下端與排泄孔上端的距離較遠(yuǎn)，為（0.48±0.005）mm，腹部末端鈍圓，第8～10節(jié)分節(jié)不明顯（圖3A）。

雄蛹：第8腹節(jié)無裂縫，第9腹節(jié)的生殖孔呈一縱裂縫與第10腹節(jié)相連，裂縫兩側(cè)各有一半圓形瘤狀突起，裂縫下端與排泄孔上端的距離較近，為（0.24±0.005）mm，腹部末端較尖，第8～10節(jié)分節(jié)較明顯（圖3B）。

2.3.2 成蟲鑒定結(jié)果驗(yàn)證

將鏡檢區(qū)分后的草地螟蛹（雌蛹112頭，雄蛹108頭）分開放置單頭飼養(yǎng)，待羽化后對(duì)鏡檢結(jié)果進(jìn)行鑒定。存活雌成蟲102頭，雄成蟲100頭，鑒定雌成蟲102頭，鑒定雄成蟲100頭，鑒別準(zhǔn)確率均為100%（表2）。

3 討論

草地螟3齡前幼蟲蟲體小、取食量小，不易被發(fā)現(xiàn)，一旦發(fā)現(xiàn)已處于4、5齡暴食期[12]，因此了解和掌握草地螟幼蟲各齡期形態(tài)特征對(duì)于田間的快速識(shí)別及防治具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)，3齡幼蟲和4齡幼蟲體長(zhǎng)差異顯著，但頭殼寬度差異不顯著，這與劉光濤等[12]和徐林波等[5]的研究報(bào)道有所不同，所以對(duì)于這兩個(gè)齡期的識(shí)別和判別需結(jié)合頭殼和體長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分，其余各齡期頭寬體長(zhǎng)差異均極顯著。

鱗翅目昆蟲雄性幼蟲性別特征在許多昆蟲中已有報(bào)道，如螟蛾科的歐洲玉米螟Ostrinia nubilalis（Hübner）[16]、三化螟Tryporyza incertulas[17]、夜蛾科的棉鈴蟲Helicoverpa armigera[18]，斜紋夜蛾Spodoptera litura[19]、黏蟲Mythimna separata[20]，毒蛾科的舞毒蛾Lymantria dispar[21]等，這些昆蟲在幼蟲期精巢為左右對(duì)稱的1對(duì)，隨著蟲體的發(fā)育，2個(gè)精巢逐漸靠攏，最后融為單個(gè)精巢。與上述昆蟲類似，草地螟在幼蟲期精巢也分為左右對(duì)稱的2個(gè)，預(yù)蛹期兩個(gè)精巢逐漸靠攏，最終在蛹期融合為1個(gè)不可分離的圓球狀精巢。已報(bào)道的鱗翅目昆蟲精巢多為黃色、橘黃色或紫褐色，若昆蟲體色較淡，精巢發(fā)育形成的體表斑點(diǎn)或體壁下陰影部分就易于識(shí)別，可根據(jù)此形態(tài)特征在幼蟲期分辨出其性別，如桐花樹毛顎小卷蛾Lasiognatha cellifera[22]和松實(shí)小卷蛾Retinia cristata[23]雄幼蟲第5腹節(jié)背部均有一塊明顯紫褐色腎形斑點(diǎn);小菜蛾P(guān)lutella xylostella雄幼蟲第5腹節(jié)背面呈淺黃色，與其相鄰體節(jié)形成明顯反差[24];微紅梢斑螟Dioryctria rubella雄幼蟲第5腹節(jié)背部有一片紫褐色陰影[25]、蘋果蠹蛾Cydia pomonella老熟雄幼蟲第5腹節(jié)背部有一對(duì)明顯紫褐色腎形斑[26]等。與這些鱗翅目昆蟲不同的是，草地螟精巢在5齡成熟，顏色為白色半透明，此齡期草地螟體色較深，因此無法根據(jù)此性別特征在幼蟲期分出雌雄，幼蟲性別需解剖后才可知曉。

草地螟雌、雄蛹個(gè)體的主要鑒別特征為雌蛹第8腹節(jié)有一縱裂縫，裂縫下端與排泄孔上端距離較遠(yuǎn)且兩側(cè)平坦，雄蛹第9腹節(jié)上有一縱裂縫，裂縫下端與排泄孔上端距離較近且兩側(cè)各有一半圓形瘤狀突起，以上區(qū)分特征與近年報(bào)道的螟蛾科昆蟲黃翅絹野螟Diaphania caesalis[27]、微紅梢斑螟D.rubella[25]、香梨優(yōu)斑螟Euzophera pyriella[28]、稻縱卷葉螟Cnaphalocrocis medinalis[29]和亞洲玉米螟O.furnacalis （Guenée）[30]等極其類似。與上述螟蛾科昆蟲不同的是：1）黃翅絹野螟、稻縱卷葉螟和亞洲玉米螟雌蛹第8腹節(jié)縱裂縫與第7腹節(jié)后緣相連，草地螟和微紅梢斑螟雌蛹第8腹節(jié)縱裂縫連接第9腹節(jié)，香梨優(yōu)斑螟的縱裂縫僅在第8腹節(jié);2）草地螟、微紅梢斑螟和稻縱卷葉螟雌蛹第7腹節(jié)與第9腹節(jié)節(jié)間縫均凸向第8腹節(jié)，而其他3種螟蛾腹節(jié)節(jié)間縫平直;3）黃翅絹野螟雌蛹腹部末端8～10節(jié)分節(jié)明顯，雄蛹腹部末端8～10節(jié)分節(jié)不明顯，而其他5種螟蛾則與之相反，為雌蛹腹部末端分節(jié)不明顯，雄蛹腹部末端分節(jié)明顯;4）草地螟雌蛹腹部末端鈍圓，雄蛹腹部末端較尖，這一形態(tài)特征在其他5種螟蛾中未見報(bào)道。目前，關(guān)于草地螟雌、雄蛹的鑒定方法未見詳細(xì)報(bào)道，本文所述草地螟雌、雄蛹鑒別方法簡(jiǎn)單易行，準(zhǔn)確率達(dá)100%。通過區(qū)分草地螟蛹的性別，不但可以簡(jiǎn)易地獲得單性成蟲，簡(jiǎn)化為了避免自然交配而單頭單管飼養(yǎng)的繁瑣操作，還可以準(zhǔn)確預(yù)知田間種群性比，從而對(duì)當(dāng)代及下一代的種群數(shù)量和種群動(dòng)態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，為適期防控提供科學(xué)理論依據(jù)。

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（責(zé)任編輯： 楊明麗）