網(wǎng)粒體脫落有助于茶小綠葉蟬成蟲逃離蜘蛛網(wǎng)

林美珍, 楊 廣, 王珍燕, 尤民生,*

(1. 福建農(nóng)林大學(xué)應(yīng)用生態(tài)研究所, 福州 350002;2. 福建農(nóng)林大學(xué)閩臺(tái)作物有害生物生態(tài)防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 福州 350002)

幾十年來我國(guó)茶園防治茶小綠葉蟬Empoascaonukii主要依賴化學(xué)防治，導(dǎo)致該葉蟬已對(duì)多種殺蟲劑產(chǎn)生抗藥性(陳宗懋, 2009)。在有機(jī)生態(tài)茶園，我們經(jīng)常在茶樹冠層發(fā)現(xiàn)許多微型蜘蛛網(wǎng)，這種蜘蛛網(wǎng)被稱為不規(guī)則網(wǎng)，其優(yōu)勢(shì)種群主要是草間小黑蛛(曾明森等, 2008; 畢守東等, 2019)。草間小黑蛛Hylyphantesgraminicola，又稱為草間鉆頭蛛，屬皿蛛科(Linyphiidae)鉆頭蛛屬Hylyphantes，廣泛分布于我國(guó)南北各省，食性廣，是我國(guó)茶園、菜地、水稻田等農(nóng)田作物的重要捕食性天敵(趙敬釗和劉鳳想, 1982)。草間小黑蛛體小，所結(jié)不規(guī)則網(wǎng)既可以結(jié)網(wǎng)捕食，也可以游獵性捕食。王沅江等(2008)通過時(shí)空二維生態(tài)位的調(diào)查，認(rèn)為茶小綠葉蟬若蟲與草間小黑蛛的生態(tài)位重疊值較大，而成蟲的天敵則主要以游獵型蜘蛛為主。謝振倫(1996)報(bào)道草間小黑蛛對(duì)茶小綠葉蟬成蟲和若蟲都有很高的日捕食量。目前多數(shù)學(xué)者都是通過室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定草間小黑蛛在封閉容器內(nèi)對(duì)多種害蟲的捕食能力，未見到其結(jié)網(wǎng)捕食行為的相關(guān)報(bào)道(謝振倫, 1995; 劉鳳想等, 2007)，在野外草間小黑蛛能否通過不規(guī)則網(wǎng)對(duì)茶小綠葉蟬成蟲具有較強(qiáng)的捕食功能尚未明確。另一方面，在前期研究中，我們觀察到茶小綠葉蟬與葉蟬科其他昆蟲一樣，體表覆蓋著一層被稱為網(wǎng)粒體的特殊分泌物(Rakitov, 2000, 2009)。網(wǎng)粒體為微納米級(jí)蜂窩狀中空球體顆粒，依靠肉眼無法觀察。Rakitov和Gorb(2013a, 2013b)報(bào)道網(wǎng)粒體具有超強(qiáng)疏水性，可以保護(hù)葉蟬排放的蜜露不會(huì)粘黏到翅面上。

Wittmaack (2005)報(bào)道葉蟬網(wǎng)粒體可被風(fēng)吹散到空氣中，成為氣溶膠的一種微粒，對(duì)大氣中的氣溶膠微粒進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)粒體占有很大比例，且一般成簇存在。但目前關(guān)于網(wǎng)粒體從葉蟬體表的脫落尚未見有直接證據(jù)。因此，本試驗(yàn)提出假設(shè)，茶小綠葉蟬是否可以通過體表網(wǎng)粒體脫落而快速逃離蜘蛛網(wǎng)。在前期研究中我們觀察到茶小綠葉蟬成蟲腹部腹面分布大量的網(wǎng)粒體，網(wǎng)粒體的超疏水特性有助于成蟲逃離葉片表面殘留的水滴(Linetal., 2016)。本試驗(yàn)分析茶小綠葉蟬成蟲陷入蛛網(wǎng)后，在蜘蛛脅迫條件下以及無蜘蛛脅迫時(shí)的脫網(wǎng)策略，通過視頻逐幀分析其翻身行為、掙扎行為和脫網(wǎng)行為，在這幾個(gè)關(guān)鍵行為動(dòng)作中判定葉蟬蟲體各部位與蛛絲的粘黏情況，進(jìn)一步明確茶小綠葉蟬體表網(wǎng)粒體是否具有脫落避險(xiǎn)的生物學(xué)功能，同時(shí)也為保護(hù)和利用有機(jī)生態(tài)茶園草間小黑蛛防治茶小綠葉蟬的意義增加更多了解。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

茶小綠葉蟬成蟲采自福建農(nóng)林大學(xué)南山茶園，試驗(yàn)所用葉蟬均為當(dāng)天采集，保證試蟲具有較強(qiáng)活力。試蟲采用拍網(wǎng)法采集，帶著手套拍打茶蓬表面，將試蟲趕入捕蟲網(wǎng)(100目紗網(wǎng))內(nèi)，用自制人工吸蟲器將試蟲收集到透明試管內(nèi)。選擇雄健、體色較深的試蟲開展本試驗(yàn)。為明確試蟲翅面網(wǎng)粒體覆蓋的完好情況，利用相同采蟲方式從相同采集地點(diǎn)采集100頭茶小綠葉蟬成蟲，用CO2麻醉后再隨機(jī)抽選10頭，在體式顯微鏡下使用顯微剪將其前翅和后翅剪下，用顯微鑷夾住前翅或后翅的基部或端部，小心粘貼到銅臺(tái)上，利用掃描電鏡(SEM)觀察試蟲翅面網(wǎng)粒體的分布完整性。經(jīng)驗(yàn)證，抽取的樣本中葉蟬翅面網(wǎng)粒體均勻分布，完好性佳，表明拍網(wǎng)采集法不會(huì)導(dǎo)致試蟲翅面網(wǎng)粒體脫落，樣本中也未發(fā)現(xiàn)觸碰過蛛網(wǎng)導(dǎo)致網(wǎng)粒體脫落的痕跡。

1.2 蛛網(wǎng)的收集

本試驗(yàn)所用蛛網(wǎng)采集自福建農(nóng)林大學(xué)南區(qū)茶園。該茶園為有機(jī)生態(tài)茶園，蜘蛛種類較多。本試驗(yàn)選擇草間小黑蛛的不規(guī)則網(wǎng)作為研究對(duì)象。每天上午9∶00時(shí)之前到茶園采集，采集時(shí)選擇單枝茶梢上有完整的蛛網(wǎng)，如上下葉片間連接的不規(guī)則網(wǎng)或茶梢莖桿與葉片間連接的不規(guī)則網(wǎng)，將剪下的帶蛛網(wǎng)茶梢插到泡沫板上，放入加有少許清水的亞克力箱內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室。試驗(yàn)所用蛛網(wǎng)均為當(dāng)天采集，選擇干凈、完整的新鮮蛛網(wǎng)，避免選擇有較多塵土、蟲體殘留物或殘缺破舊的老舊蛛網(wǎng)。

1.3 不同處理?xiàng)l件下茶小綠葉蟬逃離蛛網(wǎng)的主要行為參數(shù)統(tǒng)計(jì)及行為解析

草間小黑蛛一般躲在茶梢蛛網(wǎng)旁邊的葉背等隱蔽處，將采集回來帶有蛛網(wǎng)的茶梢先進(jìn)行認(rèn)真檢查，確認(rèn)茶梢上是否帶有草間小黑蛛。試驗(yàn)將蛛網(wǎng)分為帶蜘蛛處理組(S組)和不帶蜘蛛處理組(NS組)。將帶蛛網(wǎng)的茶梢通過泡沫板固定在加清水的燒杯上，試驗(yàn)利用4K高清攝像機(jī)(索尼FDR-AX100E)對(duì)茶小綠葉蟬成蟲逃離蜘蛛網(wǎng)的行為進(jìn)行拍攝記錄，運(yùn)用Vegas Pro 15.0軟件對(duì)記錄的行為片段進(jìn)行逐幀分析，計(jì)算各種行為的時(shí)長(zhǎng)。帶蜘蛛處理組(S組)，先將蜘蛛轉(zhuǎn)移到指形管內(nèi)進(jìn)行饑餓處理2 h，將投網(wǎng)試蟲經(jīng)CO2麻醉后用毛筆輕輕轉(zhuǎn)移到蜘蛛網(wǎng)上，約3 min茶小綠葉蟬蘇醒后，將蜘蛛用毛筆轉(zhuǎn)移到蛛網(wǎng)旁5 cm處的茶梢上，并開始拍攝記錄捕食及逃逸行為，觀察60 min內(nèi)試蟲的逃脫情況，統(tǒng)計(jì)脫網(wǎng)率(r1)和逃離時(shí)長(zhǎng)(Te)，逃離時(shí)長(zhǎng)為從在蛛網(wǎng)掙扎開始計(jì)時(shí)至離開蛛網(wǎng)的時(shí)間；不帶蜘蛛處理組(NS組)，考慮田間茶小綠葉蟬成蟲基本飛行狀態(tài)下觸碰草間小黑蛛的不規(guī)則蛛網(wǎng)，其背面碰網(wǎng)概率比正面高，故試蟲麻醉后轉(zhuǎn)移到蜘蛛網(wǎng)時(shí)統(tǒng)一背面貼網(wǎng)，待試蟲3 min蘇醒后，開始統(tǒng)計(jì)60 min內(nèi)試蟲的脫網(wǎng)率(r1)和掙扎逃離蛛網(wǎng)時(shí)長(zhǎng)(Te)。此外，為明確茶小綠葉蟬成蟲翅面覆蓋的網(wǎng)粒體層是否對(duì)其逃離蛛網(wǎng)起到關(guān)鍵作用，通過Vegas Pro 15.0軟件逐幀分析試蟲的翻身率(r2)和翻身時(shí)長(zhǎng)(Tt)。每個(gè)蛛網(wǎng)僅用于單次試驗(yàn)，S組的試驗(yàn)蟲數(shù)為20頭，NS組試驗(yàn)蟲數(shù)為30頭。

除了統(tǒng)計(jì)行為參數(shù)外，試驗(yàn)利用Vegas Pro 15.0軟件分別對(duì)茶小綠葉蟬成蟲觸碰蜘蛛網(wǎng)后的掙扎及逃離的行為片段進(jìn)行放大并逐幀觀察分析，判定茶小綠葉蟬逃離蛛網(wǎng)的行為策略；重點(diǎn)分析成蟲脫離蛛網(wǎng)的主要策略與哪些蟲體部位有關(guān)，以便對(duì)這些部位進(jìn)行顯微觀察，分析是否與其表面網(wǎng)粒體的分布有關(guān)。

1.4 茶小綠葉蟬體表網(wǎng)粒體分布特征的SEM觀察

從野外采集的試蟲中選擇100頭體色較深、蟲體雄健茶小綠葉蟬成蟲，用CO2麻醉后再隨機(jī)抽選10頭，剪下雙翅進(jìn)行步驟1.1節(jié)中翅面網(wǎng)粒體分布完整性的檢驗(yàn)。將剪除雙翅后的成蟲用CO2再次麻醉，然后放入自制紗布小濾袋中，用針線綁緊濾袋口，放入2.5%戊二醛溶液中，4℃下固定12 h，取出后用PBS緩沖液反復(fù)漂洗3次，每次10 min，接著依次用30%, 50%, 70%, 80%, 90%和100%叔丁醇進(jìn)行逐級(jí)脫水(郭素枝和季清娥, 2001)，每次5 min，結(jié)束后用100%叔丁醇再次浸沒5 min后取出，放入玻璃干燥器內(nèi)自然干燥。將獲得的樣品在顯微鏡下用導(dǎo)電膠固定于樣品臺(tái)上，鍍金(KEOLLV 1680，EIKO，離子濺射儀)，掃描電鏡(JSM-6380LV，日本電子株式會(huì)社JEOL)觀察，分析試蟲頭部、胸部、腹部、翅面和3對(duì)足的網(wǎng)粒體分布密度。采用蟲體每個(gè)部位掃描電鏡圖放大5 000倍進(jìn)行分析，固定刻度尺為5 m，隨機(jī)統(tǒng)計(jì)5個(gè)正方形方框(5 μm×5 μm)內(nèi)的網(wǎng)粒體分布數(shù)量后取平均值。比較分析試蟲與蛛網(wǎng)粘黏時(shí)容易脫離和難以脫離蛛網(wǎng)的蟲體部位覆蓋的網(wǎng)粒體分布情況。

1.5 茶小綠葉蟬網(wǎng)粒體觸網(wǎng)后的脫落性顯微觀察

茶小綠葉蟬成蟲雙翅的面積較大且平整，能均勻覆蓋網(wǎng)粒體，因此選擇翅面對(duì)網(wǎng)粒體脫落性進(jìn)行分析。使用0#毛筆將葉蟬成蟲翅面觸碰草間小黑蛛的不規(guī)則蛛網(wǎng)，隨后將試蟲與所粘連的蛛絲一起移到體式顯微鏡下，用顯微剪將葉蟬翅面剪下，粘到貼有導(dǎo)電膠的銅臺(tái)上，直接進(jìn)行噴金及掃描電鏡觀察，查看翅面網(wǎng)粒體覆蓋層的脫落情況以及蛛絲上是否有殘留的網(wǎng)粒體顆粒。

1.6 數(shù)據(jù)分析

觀測(cè)數(shù)據(jù)用SPSS21.0軟件進(jìn)行分析，不同處理組行為參數(shù)差異顯著性分析采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)， 脫網(wǎng)率和翻身率的組間差異分析采用卡方檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 茶小綠葉蟬逃離蛛網(wǎng)的主要行為參數(shù)

當(dāng)利用草間小黑蛛進(jìn)行脅迫時(shí)，茶小綠葉蟬成蟲具有45.0%的脫網(wǎng)率(表1)，被捕率為55.0%，說明茶小綠葉蟬成蟲具有較強(qiáng)的脫網(wǎng)能力避開結(jié)網(wǎng)性蜘蛛的捕食；當(dāng)無蜘蛛脅迫時(shí)，茶小綠葉蟬成蟲的脫網(wǎng)率達(dá)到76.7%，表明大部分的茶小綠葉蟬成蟲都可以脫離蛛網(wǎng)的困擾，兩個(gè)不同處理組間脫網(wǎng)率存在顯著差異(df=1,P=0.047)。

表1 茶小綠葉蟬成蟲不同處理下逃脫蛛網(wǎng)的主要行為參數(shù)

從蜘蛛捕食視頻可以看出，茶小綠葉蟬成蟲掙扎后立即引起蜘蛛的猛撲行為。兩個(gè)不同處理組中，存在差異顯著的是逃離時(shí)長(zhǎng)，蜘蛛脅迫組的逃離時(shí)長(zhǎng)僅1.47±0.31 s，顯著短于無蜘蛛脅迫組(t=-1.249,df=28,P=0.003)，說明蜘蛛脅迫有助于葉蟬試蟲快速脫離蛛網(wǎng)。對(duì)成功逃離蛛網(wǎng)的試蟲脫網(wǎng)行為進(jìn)行分析，我們發(fā)現(xiàn)茶小綠葉蟬成蟲有一定比例可以不翻身情況下直接逃離蛛網(wǎng)，約80%左右的試蟲都偏向于翻身后逃離，翻身率在兩個(gè)不同處理組中不存在顯著差異(df=1,P=1.000)，翻身時(shí)長(zhǎng)在兩個(gè)不同處理組都很短，僅僅約0.5 s，不同處理組的翻身時(shí)長(zhǎng)差異不顯著(t=-1.01,df=28,P=0.315)。從翻身時(shí)長(zhǎng)很短可以看出，成蟲背面對(duì)蛛網(wǎng)似乎不存在黏力現(xiàn)象。兩個(gè)處理組的逃離時(shí)長(zhǎng)接近翻身時(shí)長(zhǎng)的3倍，表明葉蟬成蟲翻身后蟲體仍有某些部位與蛛網(wǎng)的黏力較強(qiáng)，需經(jīng)過一定時(shí)間的掙扎才能擺脫蛛網(wǎng)。

2.2 茶小綠葉蟬成蟲陷入蛛網(wǎng)的行為解析

觀察蜘蛛脅迫組，茶小綠葉蟬成蟲表現(xiàn)出2種脫網(wǎng)策略：一種是翻身時(shí)觸碰蛛網(wǎng)，引發(fā)蜘蛛過來捕食，但在捕食行為中葉蟬可快速跳躍逃脫，與蛛網(wǎng)的最后脫離部位為足的前跗節(jié)(圖1: A)，該種情況一般出現(xiàn)在蜘蛛從蛛網(wǎng)下方過來捕食，這在草間小黑蛛的捕食行為中很常見；另一種情況是蜘蛛還在旁邊守候時(shí)，茶小綠葉蟬無翻身直接飛行逃離(圖1: B)。無蜘蛛脅迫組，茶小綠葉蟬逃離蛛網(wǎng)的行為策略可分為4種：最常見的是快速翻身后向下跳躍逃離(圖1: C)；其次是成蟲不翻身情況下通過調(diào)節(jié)腿部姿勢(shì)直接飛行逃離(圖1: D)；第3種是翻身后在蛛網(wǎng)中掙扎，調(diào)節(jié)3對(duì)足與蛛絲的結(jié)合后騰空跳躍逃離蛛網(wǎng)(圖1: E)；第4種是葉蟬成蟲翻身后移動(dòng)到蛛網(wǎng)邊緣，采用懸掛法掙扎后利用重力跳躍逃離蛛網(wǎng)(圖1: F)。從以上行為分析可以看出，葉蟬背面尤其是翅面與蛛網(wǎng)的黏力較小，翻身時(shí)長(zhǎng)很短，翻身十分容易，而足與蛛絲的黏力在不同部位存在差異，如果僅足的前跗節(jié)觸網(wǎng)，葉蟬成蟲仍可在蛛網(wǎng)上進(jìn)行移動(dòng)(圖1: C)。

對(duì)茶小綠葉蟬，最難掙脫的部位是前足和中足，如利用懸掛法脫網(wǎng)的茶小綠葉蟬個(gè)體掙扎脫離蛛網(wǎng)的部位是前足和中足(圖1: F)。分析蛛網(wǎng)上逃脫失敗的茶小綠葉蟬個(gè)體，發(fā)現(xiàn)茶小綠葉蟬常因前足和中足被蛛絲粘黏無法及時(shí)掙脫而被蜘蛛捕食(圖2: A)，無蜘蛛脅迫組有的葉蟬個(gè)體掙扎時(shí)前足及中足拉扯蛛絲仍難以掙脫蛛網(wǎng)，超過60 min保持不動(dòng)，在本試驗(yàn)中被記為脫網(wǎng)失敗(圖2: B)。

圖1 茶小綠葉蟬成蟲陷入蛛網(wǎng)后的逃離行為

圖2 茶小綠葉蟬成蟲陷入蛛網(wǎng)后逃脫失敗的行為動(dòng)作

圖3 掃描電鏡觀察的茶小綠葉蟬成蟲頭、胸和腹蟲體部位的網(wǎng)粒體分布

2.3 茶小綠葉蟬成蟲體表網(wǎng)粒體的分布特征

茶小綠葉蟬頭、胸和腹3個(gè)蟲體部位中，都出現(xiàn)蟲體背面網(wǎng)粒體的分布數(shù)量明顯少于腹面的情況。茶小綠葉蟬頭部并非光滑，而是有微小凸起，但頭部的網(wǎng)粒體分布數(shù)量較為稀疏(圖3: A, B)，分布密度僅為18±10粒/25 μm2，而頭部腹面喙管和觸角部位則堆積較厚的網(wǎng)粒體層，但分布不均勻(圖3: C, D)，網(wǎng)粒體堆積部位的分布密度>300粒/25 μm2；胸部背面的微觀結(jié)構(gòu)類似皮革紋，網(wǎng)粒體分布較為稀少(圖3: E, F)，表面覆蓋的網(wǎng)粒體分布密度為22±12粒/25 μm2，胸部腹面有較多的微刺，堆積較多網(wǎng)粒體，分布也較不均勻(圖3: G, H)，分布密度>300粒/25 μm2；腹部背面微觀結(jié)構(gòu)較為光滑，網(wǎng)粒體呈現(xiàn)薄薄一層狀，存在較多的無網(wǎng)粒體空隙(圖3: I, J)，表面覆蓋的網(wǎng)粒體分布密度為90±42粒/25 μm2，腹部腹面微觀結(jié)構(gòu)為魚鱗狀排列的微刺，微刺周圍上面覆蓋較多的網(wǎng)粒體(圖3: K, L)，分布密度為>300粒/25 μm2。

從茶小綠葉蟬陷入蛛網(wǎng)的行為解析中，我們發(fā)現(xiàn)茶小綠葉蟬前足難以脫離蛛網(wǎng)，而后足則很少出現(xiàn)類似情況。通過掃描電鏡比較觀察茶小綠葉蟬前足和后足的顯微結(jié)構(gòu)(圖4)，前足腿節(jié)表面雖然有鱗片狀結(jié)構(gòu)的微小凸起，表面也有網(wǎng)粒體分布，但卻覆蓋不均勻(圖4: B)，網(wǎng)粒體稀少部位的分布密度為4±4粒/25 μm2，網(wǎng)粒體堆積部位的分布密度則>300粒/25 μm2。前跗節(jié)尤其是爪墊部位(Pu)，相比后足更加肥厚，且光滑無網(wǎng)粒體(圖4: C)，后足的腿節(jié)則覆蓋著厚厚一層網(wǎng)粒體(圖4: E)，后足前跗節(jié)爪墊較薄，且背面也是一層厚厚的網(wǎng)粒體(圖4: F)，網(wǎng)粒體堆積部位的分布密度>300粒/25 μm2，葉蟬后足的轉(zhuǎn)動(dòng)容易使表面的網(wǎng)粒體脫落包裹蛛絲。

從野外采集的茶小綠葉蟬，其前翅和后翅在掃描電鏡下觀察，觀察到正面和背面都均勻覆蓋一層白色的網(wǎng)粒體顆粒(圖5: A, D)。前后翅雖然質(zhì)地不同，前翅正面的顯微結(jié)構(gòu)為皮革紋路狀(圖5: C)，后翅正面的顯微結(jié)構(gòu)為平滑膜質(zhì)具微小乳突(圖5: F)，前后翅表面的微觀結(jié)構(gòu)雖然不同，但都均勻黏附微米級(jí)的網(wǎng)粒體顆粒(圖5: B, E)。電鏡掃描下放大10 000倍可清楚觀察到網(wǎng)粒體的蜂窩狀中空球體外觀，直徑約為0.30±0.10 μm，蜂窩孔小于100 nm(圖5: C)。前后翅表面覆蓋的網(wǎng)粒體分布密度為280±17粒/25 μm2。

2.4 茶小綠葉蟬翅面網(wǎng)粒體觸碰蛛網(wǎng)后的脫落情況

茶小綠葉蟬前翅觸碰草間小黑蛛的不規(guī)則蛛網(wǎng)后，可導(dǎo)致網(wǎng)粒體脫落留下一些空白痕跡，單獨(dú)從這些空白痕跡無法判斷網(wǎng)粒體是否因蛛絲粘黏而脫落，因此在本試驗(yàn)中將前翅觸碰后的蛛絲保留在翅面一同進(jìn)行掃描電鏡觀察，能在葉蟬翅面上看到蛛絲下方對(duì)應(yīng)與蛛絲形狀相似的空白區(qū)域(圖6, LB所指的深色部位)，同時(shí)便于分析網(wǎng)粒體與蛛絲接觸的微觀形態(tài)。草間小黑蛛的不規(guī)則蛛網(wǎng)中含有兩種蛛絲，一種是含黏狀梭型液滴的黏絲(圖7: B)，一種是不帶黏性的拖絲(圖7: F)，利于蜘蛛行走。將圖6中的S點(diǎn)放大獲得的微觀形態(tài)如圖7(A)所示，交叉的兩根黏絲碰巧都是黏珠部位，兩滴黏珠重疊融合在一起，形成大滴黏珠觸碰到翅面，底部空白，顯示網(wǎng)粒體脫落并包裹到黏珠上。單根黏絲形態(tài)如圖7(B)所示，可以看到大小相間黏珠，最后一滴黏珠觸碰了葉蟬翅面；圖7(C)是圖7(B)最后一滴黏珠的放大圖，展示單顆黏珠觸碰翅面后被網(wǎng)粒體包裹的形態(tài)，圖7(D)顯示整根黏絲都被網(wǎng)粒體包裹，圖7(E)將黏絲放大，可以觀察到黏絲表面具有凹槽，網(wǎng)粒體可以附著在黏絲上方，草間小黑蛛的的拖絲表面光滑無黏性， 如圖7(F)所示， 其表面則沒有任何的網(wǎng)粒體。從圖6和7可以看出，茶小綠葉蟬翅面與蛛絲觸碰后，翅面的網(wǎng)粒體可脫落并有效包裹蛛網(wǎng)中的整根黏絲，包括液滴狀黏珠和絲狀部位。

圖6 掃描電鏡觀察的茶小綠葉蟬成蟲前翅網(wǎng)粒體觸碰蛛網(wǎng)脫落留下的空白痕跡

圖7 掃描電鏡觀察的草間小黑蛛不規(guī)則網(wǎng)黏絲和茶小綠葉蟬成蟲網(wǎng)粒體包裹黏絲的微觀形態(tài)

3 討論

昆蟲利用體表覆蓋物保護(hù)自己逃離天敵的捕食在自然界中并不少見，在蜘蛛網(wǎng)上已見報(bào)道的如鱗翅目昆蟲的鱗片脫落(Diazetal., 2020)以及粉虱體表蠟粉顆粒的脫落對(duì)其逃離蛛網(wǎng)的幫助(Eisner, 2005)。葉蟬科昆蟲的網(wǎng)粒體屬于微納米級(jí)顆粒，肉眼不可見，與鱗片或蠟粉顆粒相比，直徑僅約為0.3 μm的網(wǎng)粒體是否能有效保護(hù)葉蟬逃離蛛網(wǎng)并不十分肯定。通過本研究，我們觀察到體表覆蓋的網(wǎng)粒體通過脫落并包裹蛛網(wǎng)中的黏絲，可以有效幫助葉蟬成蟲脫離蛛網(wǎng)。

在本試驗(yàn)中，利用草間小黑蛛進(jìn)行脅迫時(shí)，茶小綠葉蟬成蟲成功躲避蜘蛛捕食的比例可達(dá)45.0%，無蜘蛛脅迫時(shí)，76.7%成蟲可順利脫離蛛網(wǎng)(表1)，表明茶小綠葉蟬成蟲具有較強(qiáng)的脫網(wǎng)能力，該結(jié)果與王沅江等(2008)的生態(tài)位調(diào)查結(jié)果相符，草間小黑蛛在茶樹冠層所結(jié)的蛛網(wǎng)更適合捕食茶小綠葉蟬若蟲。我們還觀察到茶小綠葉蟬成蟲蘇醒后觸動(dòng)蛛網(wǎng)容易引起守候蛛網(wǎng)旁邊的蜘蛛注意，蜘蛛脅迫組葉蟬逃離時(shí)長(zhǎng)顯著短于無蜘蛛脅迫組(表1)，表明在危急狀態(tài)下茶小綠葉蟬具有更快的脫網(wǎng)速度。從陷網(wǎng)行為分析中茶小綠葉蟬成蟲至少有4種不同的脫身方法，其中懸掛法脫離蛛網(wǎng)的昆蟲不止茶小綠葉蟬一種，Eisner(2005)報(bào)道草蛉成蟲落入蛛網(wǎng)也采用類似的懸掛法成功脫離蛛網(wǎng)。

茶小綠葉蟬成蟲陷入蛛網(wǎng)后的翻身時(shí)長(zhǎng)很短，僅需0.55±0.26 s，約20%的葉蟬成蟲甚至不翻身情況下也可直接跳離蛛網(wǎng)(表1)，表明翅面與蛛網(wǎng)之間的黏力很小。茶小綠葉蟬前翅覆蓋整個(gè)蟲體背面的大部分面積，在陷入蛛網(wǎng)時(shí)翅面經(jīng)常是粘黏面積最大的部位。通過掃描電鏡的觀察，我們發(fā)現(xiàn)前翅觸碰到蛛絲時(shí)網(wǎng)粒體可從翅面脫落，在翅面上形成與蛛絲形態(tài)相同的空白斑，同時(shí)在蛛絲上可觀察到網(wǎng)粒體包裹整根蛛絲的形態(tài)(圖6)。Dong和Huang(2013)研究發(fā)現(xiàn)葉蟬科昆蟲前翅存在網(wǎng)粒體儲(chǔ)存區(qū)，葉蟬通過后足腿節(jié)和脛節(jié)的微毛對(duì)網(wǎng)粒體進(jìn)行修飾涂抹。葉蟬翅面是蟲體表面最平整的部位，網(wǎng)粒體覆蓋最為均勻(圖5: B, E)，本研究中顯示翅面分布的網(wǎng)粒體數(shù)量足夠保護(hù)蟲體脫離所粘黏的蛛絲，幫助葉蟬順利翻身(圖1: C)。但在本試驗(yàn)中，葉蟬成蟲是經(jīng)麻醉后轉(zhuǎn)移到蛛網(wǎng)，人為統(tǒng)一將其背面觸碰蛛網(wǎng)，因麻醉后的試蟲翅面并未展開，該姿勢(shì)有利于葉蟬通過翅面網(wǎng)粒體脫落性保護(hù)而快速翻身或不翻身直接掙脫蛛網(wǎng)，因此葉蟬的翻身時(shí)長(zhǎng)和逃離時(shí)長(zhǎng)在本試驗(yàn)中都相對(duì)較短。而在田間，葉蟬蟲體展翅飛行觸碰蛛網(wǎng)時(shí)可能露出腹面或頭部被蛛網(wǎng)困住，這將給葉蟬脫離蛛網(wǎng)增加難度。Eisner(2005)觀察草蛉成蟲落入蛛網(wǎng)后的逃離策略時(shí)，發(fā)現(xiàn)草蛉除了翅面覆蓋的濃密短毛可避免翅面與蛛網(wǎng)黏絲的直接接觸，當(dāng)草蛉其他蟲體部位被蛛絲纏繞時(shí)，通過抽動(dòng)腿部，利用口器和腿將黏性的絲線推到身體末端，集中切斷纏繞在頭部、足和觸角的絲線進(jìn)行脫身。本試驗(yàn)僅觀察了茶小綠葉蟬體背觸網(wǎng)時(shí)的有利脫網(wǎng)姿勢(shì)，當(dāng)茶小綠葉蟬其他觸網(wǎng)姿勢(shì)導(dǎo)致蟲體頭部或腹部被蛛網(wǎng)困住時(shí)，是否對(duì)其脫網(wǎng)率造成影響，或者茶小綠葉蟬是否存在其他高明的脫身策略都值得我們后期再深入研究。

掃描電鏡結(jié)果顯示，茶小綠葉蟬蟲體背面除雙翅以外的部位，頭部背面、胸部背板以及腹部背面的網(wǎng)粒體分布數(shù)量較為稀少，而蟲體腹面的網(wǎng)粒體分布數(shù)量相對(duì)較多(圖3)。茶小綠葉蟬陷入蛛網(wǎng)后，約80%的試蟲選擇翻身后逃離蛛網(wǎng)。葉蟬翻身后除了3對(duì)足容易與蛛網(wǎng)接觸，由于蛛絲與蛛絲間的空隙較大，蟲體的腹面也容易接觸蛛網(wǎng)。我們觀察到葉蟬蟲體腹面的網(wǎng)粒體分布數(shù)量比蟲體背面更加密集，網(wǎng)粒體在腹面的分布極有可能對(duì)葉蟬腹面脫離蛛網(wǎng)具有幫助作用，這也是茶小綠葉蟬更偏向于選擇翻身后脫離蛛網(wǎng)的可能原因。本試驗(yàn)?zāi)壳八芯康挠|網(wǎng)姿勢(shì)較為單一，尚未驗(yàn)證成蟲腹部觸網(wǎng)這種模式下網(wǎng)粒體在脫離蛛網(wǎng)中所發(fā)揮的作用，需在今后的研究中進(jìn)一步完善。在前期研究網(wǎng)粒體的疏水性功能時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)葉蟬腹部腹面較為密集的網(wǎng)粒體有利于茶小綠葉蟬成蟲脫離茶葉表面的水滴，而若蟲則因腹部腹面網(wǎng)粒體分布較少而難以脫離水滴(Linetal., 2016)。在研究中我們觀察到草間小黑蛛捕食時(shí)喜歡將獵物拖拽離開蛛網(wǎng)后進(jìn)行取食，若蟲腹部與蛛絲接觸表現(xiàn)出很強(qiáng)的黏力，導(dǎo)致草間小黑蛛拖拽若蟲離開蛛網(wǎng)十分費(fèi)勁，這可能與若蟲腹部網(wǎng)粒體的分布較少有關(guān)，也值得我們進(jìn)一步驗(yàn)證。

草間小黑蛛的蛛網(wǎng)具有黏絲和拖牽絲，黏絲結(jié)構(gòu)與金蛛科相似，具有大小相間的黏珠(蔣平等, 2014)，從掃描電鏡圖片看到整根黏絲都可被網(wǎng)粒體包裹，大滴黏珠觸碰葉蟬翅面也會(huì)被網(wǎng)粒體包裹而無法直接觸碰翅面。茶小綠葉蟬陷入蛛網(wǎng)需要脫離黏絲的困擾，在本研究中茶小綠葉蟬成蟲仍有一定比例被蛛網(wǎng)困住而被草間小黑蛛捕食。對(duì)該部分試蟲與蛛網(wǎng)的接觸部位進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)葉蟬成蟲前足和中足是蟲體各部位中最難以脫離蛛網(wǎng)的部位，Dong和Huang(2013)報(bào)道葉蟬通過后足腿節(jié)和脛節(jié)的微毛對(duì)網(wǎng)粒體進(jìn)行修飾涂抹，本研究中我們也發(fā)現(xiàn)后足腿節(jié)及前跗節(jié)覆蓋較厚的一層網(wǎng)粒體，而前足的網(wǎng)粒體則數(shù)量較少，覆蓋不均勻(圖4: B)，由此導(dǎo)致成蟲前足是最容易被蛛絲困住的部位。

通過本研究，我們初步明確了網(wǎng)粒體對(duì)茶小綠葉蟬具有擺脫蛛網(wǎng)困擾的防御功能。網(wǎng)粒體除了脫落性可以起到防護(hù)外，Yang等(2017)報(bào)道網(wǎng)粒體蜂窩狀的納米孔可以反射波長(zhǎng)250～2 000 nm的光波，對(duì)天敵可能具有隱身防御功能，但目前尚未有直接驗(yàn)證的相關(guān)報(bào)道。探索網(wǎng)粒體在茶小綠葉蟬防御天敵方面的生物學(xué)功能，有助于我們進(jìn)一步了解該害蟲，從更多角度考慮對(duì)該害蟲的生態(tài)防控策略。