長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂觸角超微形態(tài)與豐度比較

董曉慧，鄭敏琳，張 翔，陳家驊*

（1.福建農(nóng)林大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，福州 350002；2.溫州海關(guān)，溫州 325000；3.壽寧縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，寧德 355500）

橘小實(shí)蠅Bactroceradorsalis(Hendel)的寄主廣泛，又名東方果實(shí)蠅，是一種重要的果實(shí)害蟲。長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂Diachasmimorphalongicaudata(Ashmead)是我國(guó)大陸地區(qū)在1985年從臺(tái)灣引進(jìn)的實(shí)蠅幼蟲期寄生蜂，在橘小實(shí)蠅的持續(xù)控制中起到一定的作用，尤其對(duì)高齡幼蟲有一定的優(yōu)勢(shì)[1-3]。

昆蟲觸角通常擁有一系列的感覺器官（感器），這些感器執(zhí)行一系列的感覺功能，并在其生態(tài)行為中起著至關(guān)重要的作用[4,5]。觸角表面形成不同類型的感器，每種感器在嗅覺感知中都有獨(dú)特的作用[6,7]。與大多數(shù)其他寄生蜂一樣，長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂利用觸角感器來探測(cè)和評(píng)估寄主的位置[8-12]。對(duì)觸角形態(tài)、感器類型、數(shù)量、分布和結(jié)構(gòu)進(jìn)行更詳細(xì)深入的研究將有助于更深地理解寄生蜂的寄生行為[13,14]。

目前，對(duì)長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂的研究主要集中在基本形態(tài)、寄生效率、群體飼養(yǎng)技術(shù)、釋放技術(shù)和防治效果等方面。然而，觸角中感器的超微結(jié)構(gòu)形態(tài)、分布和數(shù)量以及雌、雄蜂之間的差異還有待于進(jìn)一步深入研究。

在一些分類學(xué)的文章中[15-17]，該蟲的觸角感器被描述過，但在本研究中，對(duì)長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂雌、雄蜂的觸角類型和形態(tài)進(jìn)行了整合，對(duì)其形態(tài)、豐度、分布趨勢(shì)以及兩性間的差異進(jìn)行了分析和比較。本文也進(jìn)一步討論了雌、雄蜂觸角感受器的分布和數(shù)量與不同功能之間的可能聯(lián)系。本研究為長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂后期生理學(xué)和行為生態(tài)學(xué)研究提供了詳細(xì)的基礎(chǔ)。這些結(jié)果為揭示其嗅覺感器的作用機(jī)制與行為的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)，并為高效和高度特異性昆蟲行為調(diào)節(jié)劑的研究和開發(fā)明確了方向[18]。

1 材料與方法

1.1 試蟲飼養(yǎng)

樣品均來自福建農(nóng)林大學(xué)益蟲研究所。

幼蟲用粗蔗糖、麥麩和酵母組成的人工飼料飼養(yǎng)，飼養(yǎng)條件：溫度（26±1）℃，相對(duì)濕度80%±5%，光周期10L:14D。成蟲用冷開水稀釋的蜂蜜喂養(yǎng)，飼養(yǎng)條件：溫度（25±1）℃，相對(duì)濕度75%±5%，光周期14L:10D。

1.2 樣品制備及掃描電鏡

將1日齡長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂雌、雄蜂各15只冷凍5～10 s，置于100 hz超聲波中30 s，去除表面粘連。之后，將昆蟲浸泡在2.5%的戊二醛中，在4 ℃下固定5 h，然后用磷酸鹽緩沖液（0.01 mol/L PBS）和蒸餾水洗滌數(shù)次。在萊卡M205C立體鏡（萊卡，德國(guó)）下，用解剖工具仔細(xì)地將觸角從昆蟲的底部分離出來，并拍照和測(cè)量。

供試觸角分別用乙醇溶液（50%、80%、100%）脫水，干燥塔中干燥。樣品干燥好后貼于銅臺(tái)上，于真空環(huán)境下噴金，在SU-8010型冷場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡下觀察并拍照。加速電壓為15 kv。電鏡下主要觀察觸角結(jié)構(gòu)、感器類型、數(shù)量及各類感器特征。將干燥的樣品粘貼到銅平臺(tái)上，并用濺射鍍金（日本日立E-1010）。然后在SU-8010冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（日本日立）下，使用15 kv的加速電壓對(duì)樣品進(jìn)行觀察和拍照。

在本文中，以Schneider[4]的分類方法為基礎(chǔ)，參考近源種觸角感器分類的報(bào)道對(duì)觸角感器進(jìn)行分類[4,15-17,19-24]。

1.3 樣品測(cè)量及計(jì)數(shù)

利用光學(xué)顯微鏡對(duì)觸角進(jìn)行初步觀察和測(cè)量。在掃描電鏡下，利用ImageJ軟件（美國(guó)貝塞斯達(dá)國(guó)立衛(wèi)生研究院，1.8.0版）測(cè)量了雌、雄蜂觸角感器的長(zhǎng)度、寬度、直徑等各項(xiàng)尺寸。測(cè)量都遵循隨機(jī)原則。根據(jù)支角突、柄節(jié)、梗節(jié)、鞭節(jié)各節(jié)的分節(jié)，對(duì)雌、雄蜂各15只的觸角感器數(shù)量進(jìn)行了計(jì)數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

測(cè)量數(shù)據(jù)包括感器長(zhǎng)度、寬度、基部直徑、孔徑和邊長(zhǎng)。采用獨(dú)立t檢驗(yàn)，比較了雌、雄蜂觸角感器基本數(shù)據(jù)、感器總數(shù)及每種感器的分布趨勢(shì)。對(duì)雌、雄蜂觸角的各類感器的數(shù)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并按分節(jié)繪制了分布趨勢(shì)圖進(jìn)行分析。使用IBM SPSS統(tǒng)計(jì)軟件（19.0版，IBM公司，Armonk，NY，USA）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。所有測(cè)試的顯著性水平均設(shè)定為0.05。利用Origin（9.0版，OriginLab，Northampton，MA，USA）繪制觸角感器在各節(jié)的分布趨勢(shì)圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 觸角形態(tài)描述與分析

2.1.1 觸角基本形態(tài)比較 長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂雌、雄蜂的觸角都是絲狀（圖1A），均從面部中部延伸（圖1B）。觸角由柄節(jié)、梗節(jié)、鞭節(jié)組成，鞭節(jié)分為44～47個(gè)小節(jié)（圖1C）。低倍鏡下觀察，觸角表面分布有許多明顯的類似剛毛狀的形態(tài)（圖1D）。

圖1 長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂觸角形態(tài)比較Fig.1 Morphological comparison of the antennae of D.longicaudata

圖2 掃描電鏡下長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂雌、雄蜂觸角感器比較圖Fig.2 Comparison of antennal sensilla of D.longicaudata between male and female under scanning electron microscope

2.1.2 B?hm鬃毛（B?hm bristles，BB） 雌、雄蜂觸角上都發(fā)現(xiàn)了B?hm鬃毛，且僅分布于支角突上（圖2 A，B）。B?hm鬃毛類似于毛形感器，但較短且尖銳，垂直于觸角表面，表面無縱紋，基部凹陷。

2.1.3 毛形感器（Sensilla trichodea，ST） 毛形感器分布最廣、數(shù)量最多（圖2 C，D：ST），分布在柄節(jié)、梗節(jié)及鞭節(jié)的每個(gè)亞節(jié)上。毛形感器為毛形，稍彎曲，細(xì)長(zhǎng)，有縱條紋。末端尖利，與觸角表面成一定角度。

2.1.4 錐形感器（Sensilla basiconca，SB） 錐形感器（圖2 C，D：SB）比毛形感器和B?hm鬃毛粗。從基部到端部逐漸變細(xì)。呈拱形，表面有縱向凹槽，末端呈圓形。錐形感器的頂部比毛形感器的頂部圓。

2.1.5 鱗形感器（Sensilla squamiformia，SS） 鱗形感器出現(xiàn)在鞭節(jié)亞節(jié)的連接處（圖2 E，F(xiàn)：SS）。如三角形的鱗片，呈扇形附著在觸角表面，從基部到端部逐漸變薄。

2.1.6 板形感器（Sensilla placodea，SP） 在鞭節(jié)的每一亞節(jié)上都發(fā)現(xiàn)了板形感器（圖2 E，F(xiàn)：SP），如略微彎曲的長(zhǎng)條，末端鈍，中間彎曲，與觸角的縱軸平行。長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂的板形感器根據(jù)其形態(tài)結(jié)構(gòu)分為Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型為寬大的狹縫狀，兩側(cè)外壁高于觸角表面，中間凹陷。Ⅱ型整體光滑，呈脊?fàn)?，略高于觸角表面。

2.1.7 腔錐形感器（Sensilla coeloconica，SC） 所有的腔錐形感器都分布在鞭節(jié)亞節(jié)近端部的位置（圖2 G，H）。在每鞭節(jié)的亞節(jié)上有一個(gè)腔錐形感器，偶有兩個(gè)。腔錐形感器從一個(gè)圓形凹陷處伸出，凸起呈乳頭狀，有菊花狀環(huán)紋。

2.1.8 表皮孔（smell pore，S.POR） 表皮孔是由表皮內(nèi)陷形成的圓形空腔，偶見于觸角表面，僅在雌蟲觸角偶有發(fā)現(xiàn)，因此無法進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

2.2 觸角感器數(shù)據(jù)分析

2.2.1 觸角各節(jié)的測(cè)量數(shù)據(jù)分析 利用掃描電鏡（SEM）和 ImageJ軟件測(cè)量了雌、雄蜂觸角的總長(zhǎng)度、柄節(jié)、梗節(jié)及鞭節(jié)第一節(jié)和最后一節(jié)的長(zhǎng)度和寬度，具體測(cè)量數(shù)據(jù)見表1。

表1 長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂觸角各節(jié)數(shù)據(jù)Table 1 Mean length and width of antennal segments of D.longicaudata

長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂總觸角長(zhǎng)度在雌、雄蜂間無顯著差異（t＝1.089，df＝24.691，p＝0.287），但雌、雄蜂觸角柄節(jié)、梗節(jié)的長(zhǎng)度與梗節(jié)的寬度間都存在極顯著差異（t＝34.242，df＝26，p＜0.001；t＝23.93，df＝28，p＝0.000；t＝10.364，df＝28，p＝0.000）。在鞭節(jié)各節(jié)的數(shù)據(jù)測(cè)量中，雌蜂鞭節(jié)每節(jié)長(zhǎng)度為（143.10±9.69）μm～（231.72±17.80）μm，每節(jié)寬度范圍（32.36±3.41）μm～（61.27±5.44）μm；雄蜂鞭節(jié)每節(jié)長(zhǎng)度（136.51±8.78）μm～（216.32±13.39）μm，每節(jié)寬度（31.54±3.92）μm～（63.20±8.19）μm。雌、雄蜂僅鞭節(jié)第一節(jié)的長(zhǎng)度上有顯著差異（t＝2.754，df＝29，p＝0.010）。

2.2.2 感器測(cè)量數(shù)據(jù)分析 根據(jù)感器的整體形狀、長(zhǎng)度、基部直徑和表面氣孔的形態(tài)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的觸角感器進(jìn)行了測(cè)量。6種類型觸角感器的基部直徑、孔直徑和寬度在雌、雄蜂間無顯著差異。然而，板形感器、腔錐形感器和錐形感器的長(zhǎng)度在雌、雄蜂間有顯著差異（SB：t＝5.409，df＝37，p＜0.001；SC：t＝2.891，df＝28，p＝0.007；SP：t＝5.196，df＝30，p＜0.001）。隨著鞭節(jié)亞節(jié)數(shù)的增加，板形感器的長(zhǎng)度從鞭節(jié)亞節(jié)的一半長(zhǎng)度增長(zhǎng)至與鞭節(jié)亞節(jié)等長(zhǎng)（表2）。

2.2.3 觸角感器的數(shù)量 在分析中發(fā)現(xiàn)，毛形感器是分布最廣泛、數(shù)量最多的觸角感器類型（表 2）。采用獨(dú)立t檢驗(yàn)分析雌、雄蜂感器數(shù)量差異后發(fā)現(xiàn)，6種感器數(shù)量均存在顯著差異（ST：t＝12.574，df＝28，p＝0.000；BB：t＝5.784，df＝28，p＝0.000；SP：t＝23.998，df＝27.846，p＝0.000；SS：t＝-7.846，df＝28，p＝0.000；SC：t＝-7.189，df＝28，p＝0.000；SB：t＝10.148，df＝28，p＝0.000）（表 2）。

表2 長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂觸角感器測(cè)量數(shù)據(jù)Table 2 Size of antennal sensilla of D.longicaudata

為了更為準(zhǔn)確地分析雌、雄蜂板形感器的數(shù)量差異，將其分為兩個(gè)亞型進(jìn)行比較，即SPⅠ和SPⅡ。雌蜂板狀感器主要為Ⅱ型，雄性板狀感器主要為Ⅰ型。雌、雄蜂的SPI亞型數(shù)量分別為2.56±0.77（n＝15）和534.45±2.30（n＝15），而雌、雄蜂SPII亞型數(shù)量分別為383.64±2.04（n＝15）和75.92±1.59（n＝15)，雌、雄蜂之間均存在極顯著差異（t＝-220.730，df＝28，p＝0.000；t＝119.305，df＝28，p＝0.000）。

2.2.4 觸角感器分布趨勢(shì) 對(duì)長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂在觸角支角突、柄節(jié)、梗節(jié)及鞭節(jié)各亞節(jié)上的各類型感器數(shù)量進(jìn)行了計(jì)數(shù)。由于B?hm鬃毛僅在支角突上被發(fā)現(xiàn)，表皮孔的數(shù)量不足以進(jìn)行分析，因此在分布趨勢(shì)分析中，表皮孔和B?hm鬃毛被排除在外。利用計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)繪制了觸角感器分布趨勢(shì)圖（圖3，4），以此來分析雌、雄蜂在分布趨勢(shì)上的性別差異。雌、雄蜂的錐形感器都分布在每鞭節(jié)亞節(jié)的末端，且在鞭節(jié)最后的亞節(jié)數(shù)量有明顯增加（圖3A）。

圖3 長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂雌、雄蜂觸角感器在觸角各節(jié)的數(shù)量分布趨勢(shì)圖Fig.3 Distribution trend of antennal sensilla on each segment of the antenna of D.longicaudata

圖4 長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂雌、雄蜂觸角感器在觸角各節(jié)的數(shù)量分布趨勢(shì)圖Fig.4 Distribution trend of antennal sensilla on each segment of the antenna of D.longicaudata

雌、雄蜂的錐形感器、鱗形感器、板形感器和B?hm鬃毛的總體分布趨勢(shì)相似，但腔錐形感器和板形感器兩個(gè)亞型之間雌、雄蜂有一定的差異。隨著鞭節(jié)的延伸，雌、雄蜂鞭節(jié)每亞節(jié)板狀感器的數(shù)量也隨之由4個(gè)增加到最多16個(gè)（圖4A）。從分布趨勢(shì)圖來看，板形感器的兩種亞型（SPⅠ和SPⅡ）數(shù)量在雌、雄蜂之間有顯著性差異（圖4B，C）。

腔錐形感器僅出現(xiàn)在雌蜂觸角鞭節(jié)的第29～42節(jié)，而雄蜂則出現(xiàn)在鞭節(jié)的第13～44節(jié)（圖3D）。僅在雄蜂觸角末端發(fā)現(xiàn)了腔錐形感器。雌、雄蜂在腔錐形感器的分布趨勢(shì)上也表現(xiàn)了明顯的性別差異。

分析結(jié)果表明，雌、雄蜂觸角感器的形態(tài)、數(shù)量和分布極為相似。板形感器和腔錐形感器存在性別差異。

3 討論

觸角感器的數(shù)量和類型是與環(huán)境相互作用和選擇的結(jié)果，由許多因素決定。感器類型的差異體現(xiàn)了外部壓力對(duì)昆蟲的長(zhǎng)期影響[25]。也就是說，由于觸角感器在行為和環(huán)境之間起著調(diào)節(jié)作用，不同的生活習(xí)慣、雌雄差異和行為特征將導(dǎo)致感器的變異[26-28]。

在長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂的觸角上發(fā)現(xiàn)了7種觸角感器：B?hm鬃毛、毛形感器、錐形感器、板形感器、腔錐形感器、鱗形感器和表皮孔。作為典型的繭蜂科物種，未發(fā)現(xiàn)有任何新類型的感器。

在本研究中，將范一霖等[16]報(bào)導(dǎo)的刺形感器與B?hm鬃毛歸為一類，該作者提到的節(jié)間特化組織在本文中命名為鱗形感器。在我們的觀察中沒有發(fā)現(xiàn)鐘形感器[15,16]。在本研究中發(fā)現(xiàn)了兩種形式的板形感器，與其他繭蜂科的感器研究相似[22,23]，因此，將SP分為兩個(gè)亞型。本文報(bào)道的長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂觸角感器類型與其他形態(tài)學(xué)報(bào)道的不同，可能與其供試齡期、地理種群及引種后長(zhǎng)期人工飼養(yǎng)有關(guān)。通過對(duì)雌、雄蜂觸角感器的外部形態(tài)、大小、數(shù)量及分布趨勢(shì)的比較，發(fā)現(xiàn)雌、雄蜂觸角感器的形態(tài)極為相似。兩性之間的差異只存在于感器的數(shù)量和分布上。B?hm鬃毛、毛形感器、錐形感器和鱗形感器的數(shù)量和分布趨勢(shì)在兩性之間基本相同，但板形感器和腔錐形感器的數(shù)量和分布趨勢(shì)則存在顯著差異。由于只發(fā)現(xiàn)了有限數(shù)量的表皮孔，因此無法進(jìn)行分析。

在B?hm鬃毛的比較中，雌、雄蜂的B?hm鬃毛僅分布在觸角的支角突上，雌、雄蜂間無顯著差異，這與其感知位置、速度和加速度的功能相一致[4]。

機(jī)械感器是最普遍的感器類型[29-32]。昆蟲的機(jī)械感器表面通常沒有孔或開口，通常有一個(gè)表皮結(jié)構(gòu)的毛狀尖端，毛附著在窩上[10,14,19,21,31]。這一描述與長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂的錐形和毛形感器的觀察結(jié)果相吻合，因此，它們很可能是機(jī)械感受性感器，通常對(duì)直接接觸、強(qiáng)氣流或身體位置的相對(duì)變化作出反應(yīng)。

毛形感器通常被認(rèn)為是機(jī)械感器[33]。由于雌、雄蜂都需要機(jī)械感應(yīng)功能來防止外部傷害，因此長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂雌、雄蜂間毛形感器的豐度、分布趨勢(shì)大致相同。

錐形感器被認(rèn)為是寄主識(shí)別過程中重要的感器[16]。長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂通過觸角末端敲打果實(shí)表面，并通過由此產(chǎn)生的振蕩來收集內(nèi)部的信息，從而準(zhǔn)確定位寄主[34]，錐形感器還具有味覺和機(jī)械功能。雌、雄蜂的錐形感器在觸角末端的數(shù)量較多，這與其作為寄主定位物的用途密切相關(guān)。此外，這與觀察到的觸角鞭節(jié)上錐形感器數(shù)量隨著鞭節(jié)數(shù)的增加而增加的現(xiàn)象是一致的。

鱗形感器主要分布在雌、雄蜂觸角的鞭節(jié)各亞節(jié)的連接處。據(jù)報(bào)道，神經(jīng)纖維終止于鱗片的基部[35]，但很少有關(guān)于其功能的報(bào)道。由于表皮孔偶有發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)價(jià)值不大，未進(jìn)行相關(guān)分析。

板形感器和腔錐形感器在數(shù)量和分布上存在較大差異。長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂的雌蜂板形感器以Ⅱ型為主，雄蜂則以Ⅰ型為主。SPⅠ和 SPⅡ兩種亞型數(shù)量的性別差異均有高度顯著性。此外，與雄蜂相比，雌蜂觸角上發(fā)現(xiàn)了更多的板狀感器。板狀感器主要用于檢測(cè)遠(yuǎn)距離寄主生境的揮發(fā)物[36,37]，SPⅠ與空氣的直接接觸面積較大。推測(cè)雄蜂通過褶皺凹陷多的SPⅠ遠(yuǎn)距離尋找雌蜂，而雌蜂通過SPⅡ?qū)ふ壹闹鳌?/p>

腔錐形感器通常被認(rèn)為是嗅覺感器[38]，它們的主要作用是定位寄主并確定寄主的適宜性[39]。也有報(bào)道說，腔錐形感器可以檢測(cè)植物氣味的變化以及二氧化碳和濕度的水平[40,41]。這些特征均與近距離判斷寄主適應(yīng)性有關(guān)。從分布趨勢(shì)分析中可以看出，雌蜂的腔錐形感器位于觸角末端附近，在觸角鞭節(jié)的 29節(jié)之前未被發(fā)現(xiàn)。推測(cè)與雌蜂需要利用觸角末端的腔錐形感器檢測(cè)寄主位置有關(guān)，這樣的分布更適合于該蜂寄生成熟幼蟲時(shí)的復(fù)雜環(huán)境。

由此可見，長(zhǎng)尾潛蠅繭蜂雌、雄蜂觸角感受器數(shù)量及分布趨勢(shì)的差異是與環(huán)境相互作用和選擇的結(jié)果，是外界壓力對(duì)昆蟲長(zhǎng)期影響的表現(xiàn)。每種觸角感器類型的功能都可以從它們的外部形態(tài)、表面超微結(jié)構(gòu)以及它們?cè)谟|角上的位置推斷出來，今后，可利用透射電子顯微鏡、電生理學(xué)研究和分子技術(shù)等對(duì)這些功能加以確認(rèn)。