高瓊瓊 楊孟可 徐常青 陳君 喬海莉 劉賽 陸鵬飛
摘要 枸杞紅癭蚊是寧夏枸杞上重要成災(zāi)害蟲(chóng)之一。枸杞白癭蚊是繼枸杞紅癭蚊后在寧夏枸杞上新發(fā)現(xiàn)的另一種癭蚊科害蟲(chóng)。兩種癭蚊均以幼蟲(chóng)為害寧夏枸杞幼嫩花蕾使其不能正常發(fā)育,但形成的蟲(chóng)癭結(jié)構(gòu)差異明顯。本文通過(guò)外部形態(tài)觀察、石蠟切片等方法對(duì)兩種蟲(chóng)癭發(fā)育過(guò)程中的外部形態(tài)特征、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,兩種癭蚊幼蟲(chóng)的取食不會(huì)引起花部結(jié)構(gòu)的增加或缺失,但均影響花部結(jié)構(gòu)發(fā)育,使其無(wú)法正常開(kāi)花結(jié)果。枸杞紅癭蚊主要造成子房細(xì)胞數(shù)量增多形成蟲(chóng)癭,枸杞白癭蚊主要造成花冠細(xì)胞體積增大形成蟲(chóng)癭。此外兩種蟲(chóng)癭在花柱、花絲、蜜腺、花藥、花柄等處均存在一定差異。
關(guān)鍵詞 寧夏枸杞;癭蚊;蟲(chóng)癭;蟲(chóng)癭結(jié)構(gòu)
中圖分類(lèi)號(hào): S435.671
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI: 10.16688/j.zwbh.2021187
Abstract Gephyraulus lycantha (wolfberry red gall midge, WRGM) is one of the most important pests of Lycium barbarum, and Contarinia sp. (wolfberry white gall midge, WWGM) is another newly found flower gall midge. These two midges can both induce flower bud galls that cannot develop normally, but the gall structures induced by the two species of gall midges are obviously different. Here, the external morphology and internal tissue structure of the two kinds of flower galls during development were compared by means of external morphological and paraffin section observations. The results showed that the feeding by larvae of the two gall midge species did not cause any increase or loss in floral structure, but both affected the development of floral structure and prevented them from flowering and fruiting normally. WRGM mainly induced an increase in the number of ovary cells leading to an enlarged appearance of galls, while WWGM mainly induced an increase in the size of corolla cells leading to an enlarged appearance of galls. There were also some differences in the style, filament, nectary, anther, and stalk.
Key words Lycium barbarum;gall midge;gall;gall structure
寧夏枸杞Lycium barbarum L.為茄科Solanaceae枸杞屬Lycium多年生落葉灌木,是我國(guó)西北地區(qū)的重要經(jīng)濟(jì)作物[1]。其干燥成熟果實(shí)枸杞子為我國(guó)大宗常用中藥材[2]。寧夏枸杞花果同期,營(yíng)養(yǎng)豐富,易滋生病蟲(chóng)害。據(jù)調(diào)查有60多種害蟲(chóng)為害寧夏枸杞,其中成災(zāi)害蟲(chóng)10多種[3]。枸杞紅癭蚊,即枸杞花橋癭蚊Gephyraulus lycantha Jiao & Kolesik是寧夏枸杞生產(chǎn)中普遍發(fā)生的重要害蟲(chóng)[4]。該蟲(chóng)以幼蟲(chóng)為害枸杞花蕾,使其形成畸形蟲(chóng)癭而不能開(kāi)花結(jié)實(shí)[5]。枸杞紅癭蚊最早于1970年在野生寧夏枸杞上發(fā)現(xiàn)[6],此后一直被認(rèn)為是形成枸杞花蕾蟲(chóng)癭的唯一害蟲(chóng)[7]。已發(fā)表的文章中對(duì)枸杞花蕾蟲(chóng)癭的描述主要圍繞其外觀形狀[6,8],如“燈籠狀畸形蟲(chóng)癭”[9]等,極少關(guān)注蟲(chóng)癭內(nèi)部結(jié)構(gòu)。然而,作者在解剖大量枸杞花蕾蟲(chóng)癭時(shí)發(fā)現(xiàn)另一種截然不同的蟲(chóng)癭結(jié)構(gòu),其外觀與枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭極為相似,但致癭膨大部位存在明顯差異。該癭蚊幼蟲(chóng)和雌雄成蟲(chóng)體色均為白色,與枸杞紅癭蚊有明顯區(qū)別,經(jīng)天津農(nóng)學(xué)院焦克龍副教授鑒定暫命名為“枸杞白癭蚊”Contarinia sp.。
枸杞紅癭蚊和枸杞白癭蚊均隸屬于雙翅目Diptera癭蚊科Cecidomyiidae。二者均為害寧夏枸杞幼蕾,致其不能正常開(kāi)放,形成畸形花蕾即蟲(chóng)癭[8]。蟲(chóng)癭是植物與昆蟲(chóng)互作、協(xié)同進(jìn)化的高級(jí)產(chǎn)物[10-11]。蟲(chóng)癭的形成具有高度專(zhuān)一性,一種致癭昆蟲(chóng)通常只為害同種或同屬植物的某一部位,不同致癭昆蟲(chóng)致癭部位不一致。依據(jù)為害部位,蟲(chóng)癭可分為芽癭、花癭、葉癭、枝條癭、根癭和果癭等[12-15],其中在花器官成癭的致癭生物很少[16-17]。簡(jiǎn)單的蟲(chóng)癭結(jié)構(gòu)是葉片卷曲或隆起,復(fù)雜的蟲(chóng)癭結(jié)構(gòu)一般包括蟲(chóng)癭外表皮、蟲(chóng)室、維管束、營(yíng)養(yǎng)層等[10]。目前國(guó)內(nèi)對(duì)蟲(chóng)癭的研究大多是葉癭形態(tài)的簡(jiǎn)單描述[18-19],對(duì)花癭外部形態(tài)及其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)研究較少。
寧夏枸杞被枸杞紅癭蚊或枸杞白癭蚊為害后形成的蟲(chóng)癭屬于典型的花癭。自然界中兩種癭蚊為害同種植物同一器官,且形成具有明顯形態(tài)差別蟲(chóng)癭的現(xiàn)象十分少見(jiàn)。而如何準(zhǔn)確識(shí)別與區(qū)分兩種癭蚊蟲(chóng)癭,對(duì)這兩種害蟲(chóng)的監(jiān)測(cè)與防控有重要意義。同時(shí),研究?jī)煞N癭蚊致癭差異是了解致癭昆蟲(chóng)與寄主植物互作及協(xié)同進(jìn)化的重要依據(jù)。本試驗(yàn)采用外部形態(tài)觀察、石蠟切片等方法研究?jī)煞N蟲(chóng)癭的發(fā)育特征、外部形態(tài)及內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)差異,以期為進(jìn)一步研究枸杞紅癭蚊和枸杞白癭蚊致癭機(jī)理提供參考,為后期田間識(shí)別及防治提供基礎(chǔ)。
1 材料與方法
1.1 材料
不同發(fā)育階段的寧夏枸杞正?;?、枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭和枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭于2018年5月采自甘肅省民勤縣西渠鎮(zhèn)的一個(gè)枸杞園內(nèi)(38°59′N(xiāo);103°34′E)。田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)兩種害蟲(chóng)在該地區(qū)時(shí)常共同發(fā)生(圖1)。
1.2 主要儀器
解剖鏡Leica M205C、顯微鏡Leica DM2500、浸蠟機(jī)Leica ASP2005、包埋機(jī)Leica EG1150H、冷臺(tái)Leica EG1130、切片機(jī)Leica RM2245、染色機(jī)Leica ST5020、展片機(jī)Leica HI1210、烤片機(jī)Leica HI1220,德國(guó)萊卡儀器有限公司;全景組織細(xì)胞定量分析儀Tissue FAXS Plus,奧地利 Tissue Gnostics 公司。
1.3 方法
1.3.1 外部形態(tài)觀察
從田間采集帶蟲(chóng)癭的寧夏枸杞枝條,快速放入裝有冰袋的泡沫箱中帶回室內(nèi),觀察和記錄不同時(shí)期新鮮蟲(chóng)癭的形態(tài)。1)外觀形態(tài)比較:對(duì)比不同發(fā)育時(shí)期蟲(chóng)癭與正常花,并使用Nikon D90 + 85 mm f/3.5G ED VR拍照記錄。2)縱截面觀察:使用干凈解剖刀從蟲(chóng)癭中部縱切,比較不同發(fā)育時(shí)期蟲(chóng)癭縱切面,并使用Canon EOS 60D + MP-E 65 mm f/2.8 1-5X拍照記錄。3)花器官觀察:將不同時(shí)期蟲(chóng)癭內(nèi)各花器官剝離分開(kāi),在Leica M205C顯微鏡下觀察花器官結(jié)構(gòu)在不同時(shí)期的發(fā)育情況,并拍照記錄。
1.3.2 石蠟切片解剖觀察
從田間采集不同發(fā)育時(shí)期的正?;ê拖x(chóng)癭,用蒸餾水清洗干凈后置于FAA固定液(50%乙醇90 mL +冰醋酸5 mL+甲醛5 mL)中保存?zhèn)溆谩悠方?jīng)梯度乙醇脫水(50%乙醇1 h,60%乙醇1 h,70%乙醇1 h,80%乙醇1 h,90%乙醇1 h,100%乙醇30 min,100%乙醇30 min),二甲苯透明、石蠟包埋后,采用常規(guī)石蠟切片技術(shù)切片,切片厚度10 μm,以番紅-固綠染色,再經(jīng)脫水透明后制成永久玻片。將玻片置于Tissue Gnostics載物臺(tái)上,用Zeiss Axio Imager Z2顯微鏡觀察,Tissue FAXS Plus軟件拍攝拼接并保存。
1.3.3 花器官參數(shù)的測(cè)量
1)每組6個(gè)花/蟲(chóng)癭。選取花冠、子房2個(gè)部位,使用Digimizer軟件測(cè)量蟲(chóng)癭寬度(花冠寬度)(Cw)、花瓣長(zhǎng)度(Pl)、花瓣厚度(Pw)、子房縱切面寬度(Ow)、子房縱切面高度(Oh)共5個(gè)參數(shù)(單位:mm)。2)基于以上樣本觀察子房及花冠細(xì)胞,各隨機(jī)選取10個(gè)視野觀察測(cè)量,每個(gè)視野測(cè)定5個(gè)細(xì)胞,分析計(jì)算子房和花冠細(xì)胞面積(單位:μm2)。3)統(tǒng)計(jì)方法:采用SPSS 21進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤(SE),對(duì)同一時(shí)期的不同處理組進(jìn)行單因素方差分析和LSD多重比較。
2 結(jié)果與分析
2.1 兩種癭蚊蟲(chóng)癭外部形態(tài)差異
兩種癭蚊蟲(chóng)癭均為畸形發(fā)育的花,蟲(chóng)癭外部綠色,整個(gè)發(fā)育期間蟲(chóng)癭閉合。根據(jù)花和蟲(chóng)癭發(fā)育過(guò)程中外部形態(tài)特征,將正常枸杞花(CK,圖3a)、枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭(GG,圖3b)和枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(CG,圖3c)的發(fā)育分為6個(gè)時(shí)期。
第1時(shí)期:幼蟲(chóng)侵入期。此時(shí)正常花處于幼蕾期,外部平滑。兩種癭蚊成蟲(chóng)在枸杞幼嫩花蕾頂部產(chǎn)卵,外觀上正?;ê捅话`蚊侵染的花不易區(qū)分,僅能通過(guò)在花蕾上產(chǎn)卵后死去的成蟲(chóng)進(jìn)行區(qū)分。卵在花蕾中原位孵化,孵化后癭蚊幼蟲(chóng)即開(kāi)始取食,幼蟲(chóng)從花蕾頂部往子房處邊移動(dòng)邊取食,最終大多數(shù)枸杞紅癭蚊幼蟲(chóng)停留在子房基部,而大多數(shù)枸杞白癭蚊幼蟲(chóng)停留在子房頂部。
第2~4時(shí)期:幼蟲(chóng)取食,蟲(chóng)癭形成期。此時(shí)正?;ㄌ幱诼豆谄?。兩種蟲(chóng)癭形態(tài)可區(qū)分。兩種癭蚊幼蟲(chóng)均開(kāi)始在固定部位為害,造成取食點(diǎn)附近的組織細(xì)胞不能正常生長(zhǎng)發(fā)育,從而形成不同結(jié)構(gòu)的蟲(chóng)癭。枸杞紅癭蚊形成的蟲(chóng)癭基部(主要為子房)開(kāi)始膨大而頂部尖,蟲(chóng)癭外形似“水滴”,而后蟲(chóng)癭不斷發(fā)育,子房膨大致使花萼開(kāi)始開(kāi)裂,此時(shí)蟲(chóng)癭形似“球形”,蟲(chóng)癭頂部露出近白色花冠,花萼邊緣干枯成棕色(圖3b)。枸杞白癭蚊形成的蟲(chóng)癭花冠基部開(kāi)始膨大,形成囊狀結(jié)構(gòu),而后花冠中部快速生長(zhǎng),蟲(chóng)癭外形似“燈籠”,有明顯的溝紋均勻分布在蟲(chóng)癭上,大多數(shù)蟲(chóng)癭溝紋為5條,與寧夏枸杞正?;ü跀?shù)量一致。隨著蟲(chóng)癭不斷發(fā)育,蟲(chóng)癭頂端開(kāi)始露出近白色花冠(圖3c)。
第5~6時(shí)期:幼蟲(chóng)老熟入土,蟲(chóng)癭成熟期。此時(shí)正?;ㄟM(jìn)入盛花期。兩種蟲(chóng)癭形態(tài)可明顯區(qū)分。此時(shí)蟲(chóng)癭內(nèi)兩種癭蚊幼蟲(chóng)老熟,在蟲(chóng)癭外可見(jiàn)老熟幼蟲(chóng)鉆出并彈跳入土,進(jìn)入下一發(fā)育期,幼蟲(chóng)離開(kāi)蟲(chóng)癭后,蟲(chóng)癭逐漸干枯掉落,偶有蟲(chóng)癭早落情況發(fā)生。成熟的枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭實(shí)心、硬實(shí),花藥萎縮,花冠纖薄,子房膨大,蟲(chóng)癭頂部可見(jiàn)子房,有些類(lèi)似成熟寧夏枸杞果實(shí)而顯紅色。成熟的枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭中空、松軟,花藥膨大,花冠基部膨大,子房萎縮。
2.2 兩種癭蚊蟲(chóng)癭內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異
正常枸杞花、枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭和枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示。
枸杞紅癭蚊形成的蟲(chóng)癭(GG):花冠薄,淺綠色,中上部膨大,子房和花冠易與花萼、花柄分離(圖4GG-b, c)。花藥萎縮呈褐色,花絲長(zhǎng)度比CK短,比枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(CG)長(zhǎng),花絲扁平彎曲,緊貼子房,不易觀察(圖4GG-d)。枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭(GG)子房膨大,在子房下部及周?chē)ü诨拷M織可見(jiàn)枸杞紅癭蚊幼蟲(chóng)取食痕跡(圖4GG-e-①),子房上花柱縮短,柱頭萎縮,基部無(wú)黏液(圖4GG-e)。
枸杞白癭蚊形成的蟲(chóng)癭(CG):花冠厚,深綠色,中下部膨大,子房和花冠不易與花萼、花柄分離(圖4CG-b, c),花萼開(kāi)裂,在成熟蟲(chóng)癭中,有接近1/2的花冠未被花萼包裹(圖4CG-a)?;ㄋ幣虼蟛婚_(kāi)裂,花絲極度縮短(圖4CG-d)。枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(CG)子房大小變化不大,在子房上部及花柱基部可見(jiàn)枸杞白癭蚊幼蟲(chóng)取食痕跡(圖4CG-e-②),花柱彎曲,無(wú)明顯伸長(zhǎng),柱頭膨大,基部有明顯黏液(圖4CG-e)。
2.3 兩種癭蚊所致蟲(chóng)癭組織結(jié)構(gòu)差異
兩種癭蚊造成寧夏枸杞花成畸形蟲(chóng)癭,兩種癭蚊蟲(chóng)癭寬度、子房大小及花冠大小與對(duì)照存在顯著差異,花部各組織不同時(shí)期發(fā)育動(dòng)態(tài)如圖5所示。
花冠:CK花冠寬度在不同時(shí)期波動(dòng)較小,兩種癭蚊所致蟲(chóng)癭的寬度持續(xù)增長(zhǎng),在1~2時(shí)期和5~6時(shí)期寬度增長(zhǎng)幅度較大(圖5a)。枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(CG)寬度在各時(shí)期均大于CK和枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭(GG),枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭(GG)花冠寬度居于CK和枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(CG)之間,CK花冠寬度最小。至第6時(shí)期,枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(CG)寬度達(dá)到9.54 mm,為CK的3.47倍,為枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭(GG)的1.38倍。除第1時(shí)期外,其他時(shí)期3者間均存在顯著差異(P<0.05)。
子房:CK子房高度和寬度總體呈上升趨勢(shì),在1~2時(shí)期和5~6時(shí)期增長(zhǎng)幅度較大。枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭(GG)子房高度(圖5b1)和子房寬度(圖5b2)在整個(gè)發(fā)育時(shí)期內(nèi)總體呈上升趨勢(shì),除第1時(shí)期外,其他時(shí)期均顯著高于CK和枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(CG)(圖5b,P<0.05),至第6時(shí)期,枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭(GG)子房寬度達(dá)到5.15 mm,高度達(dá)到5.51 mm,分別為枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(CG)的2.19倍和2.30倍,為CK的2.54倍和1.80倍。枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(CG)與CK在子房高度上無(wú)顯著差異,但二者的子房寬度在3~5時(shí)期有顯著差異(圖5b2,P<0.05)。枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(CG)子房高度和寬度變化無(wú)明顯規(guī)律,但第6時(shí)期高于第1時(shí)期。
花瓣:枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭(GG)、枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(CG)和CK的花瓣長(zhǎng)度和厚度總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。CK花瓣長(zhǎng)度除在4~5時(shí)期略有波動(dòng),整體增速較快。發(fā)育末期,CK花瓣長(zhǎng)度(圖5c1)和厚度(圖5c2)居于枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(CG)和枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭(GG)之間。枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(CG)花瓣長(zhǎng)度和厚度均高于枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭(GG)和CK,花瓣厚度在1~2時(shí)期和5~6時(shí)期增長(zhǎng)幅度較大。至第6時(shí)期,枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(CG)花瓣長(zhǎng)度和花瓣厚度顯著高于枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭(GG)(圖5c,P < 0.05),分別為枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭的1.35倍和2.44倍;枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(CG)僅在花瓣厚度上與CK存在顯著差異,為CK的2.44倍。CK與枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭(GG)在花瓣長(zhǎng)度、厚度上均無(wú)顯著差異。2.4 兩種癭蚊所致蟲(chóng)癭組織細(xì)胞形態(tài)及大小差異
2.4.1 子房細(xì)胞
發(fā)育初期,CK、枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭和枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭子房縱切面細(xì)胞差別不大,均緊密排列。CK子房外壁細(xì)胞完整,整體細(xì)胞呈方形,較小。在整個(gè)發(fā)育時(shí)期CK子房細(xì)胞緩慢增大,但細(xì)胞面積顯著小于形成蟲(chóng)癭的子房細(xì)胞(圖6b1,圖7a)。枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭子房頂部外壁細(xì)胞有明顯被取食痕跡,多數(shù)細(xì)胞形狀不完整,子房?jī)?nèi)部細(xì)胞排列規(guī)則,細(xì)胞多為方形,面積顯著大于CK(圖6a1,圖7a)。枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭子房基部外壁細(xì)胞可見(jiàn)明顯被取食痕跡,被取食后細(xì)胞皺縮無(wú)完整形態(tài),其子房?jī)?nèi)部細(xì)胞初期與CK相似呈方形,而后逐漸增大。在子房部位觀察到導(dǎo)管結(jié)構(gòu),細(xì)胞仍緊密排列,但細(xì)胞排列方式及形狀逐漸變?yōu)闊o(wú)規(guī)則(圖6c1),細(xì)胞面積隨蟲(chóng)癭的發(fā)育持續(xù)增大,各時(shí)期均顯著高于CK,2~6時(shí)期顯著高于枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭。在第6時(shí)期枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭子房細(xì)胞面積達(dá)到最大,為1 320.73 μm2,是CK的3.04倍,枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭的1.96倍(圖7a)。各時(shí)期各組之間細(xì)胞面積存在顯著差異(P<0.05)。枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭子房細(xì)胞不僅面積大于CK和枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭,而且整體數(shù)量也明顯多于枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(圖6c2)。
2.4.2 花瓣細(xì)胞
發(fā)育初期CK的花瓣細(xì)胞近正方形。發(fā)育后期,中部細(xì)胞縱向生長(zhǎng)成長(zhǎng)方形并緊密排列,花瓣內(nèi)外表皮細(xì)胞近方形,規(guī)則排列在一起(圖6b3)。枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭發(fā)育初期,花瓣內(nèi)、外層細(xì)胞均為方形,緊密排列,花瓣內(nèi)層細(xì)胞無(wú)明顯增大,有被取食痕跡,中層細(xì)胞不斷膨大,細(xì)胞形狀疏松無(wú)規(guī)則排列(圖6a3);花瓣細(xì)胞面積不斷增長(zhǎng),至第6時(shí)期,細(xì)胞面積最大,為30 848.22 μm2,顯著高于CK和枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭(P<0.05),是CK的7.22倍,枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭的19.43倍。枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭發(fā)育初期花瓣細(xì)胞排列緊密,形狀多為長(zhǎng)方形,中層可見(jiàn)許多導(dǎo)管。內(nèi)層細(xì)胞可見(jiàn)取食痕跡,大小不一,形狀不規(guī)則,排列緊密無(wú)序,外層細(xì)胞大小不一,但仍有序排列。大部分中層細(xì)胞狹長(zhǎng),緊密排列(圖6c3)。枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭和CK花瓣細(xì)胞面積變化總體趨勢(shì)相似,1~3時(shí)期細(xì)胞面積增長(zhǎng)平緩,3~4時(shí)期增幅提升,二者各時(shí)期細(xì)胞面積均無(wú)顯著差異(P>0.05),但均顯著低于枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭(圖7b)。
3 討論
枸杞紅癭蚊和枸杞白癭蚊幼蟲(chóng)取食誘導(dǎo)形成的兩種蟲(chóng)癭在外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上與正?;ú拷Y(jié)構(gòu)存在明顯差異,其中,以子房和花冠兩個(gè)部位差異較大。枸杞紅癭蚊幼蟲(chóng)取食為害主要導(dǎo)致子房部位膨大,枸杞白癭蚊取食主要導(dǎo)致花冠部位膨大,表明枸杞紅癭蚊幼蟲(chóng)取食促進(jìn)子房細(xì)胞的分裂,而枸杞白癭蚊幼蟲(chóng)取食則促進(jìn)花冠細(xì)胞的膨大。兩種癭蚊幼蟲(chóng)取食并不會(huì)引起花部結(jié)構(gòu)的增加和缺失,但導(dǎo)致花部結(jié)構(gòu)畸形發(fā)育,無(wú)法正常開(kāi)花結(jié)實(shí)。此外,雌蕊、雄蕊等結(jié)構(gòu)也存在差異。
依據(jù)本研究結(jié)果可快速鑒別兩種癭蚊所致蟲(chóng)癭,蟲(chóng)癭的外在表型會(huì)因成蟲(chóng)產(chǎn)卵時(shí)期不同而有細(xì)微不同,但內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異不大。在枸杞紅癭蚊蟲(chóng)癭中,一個(gè)蟲(chóng)癭內(nèi)會(huì)出現(xiàn)兩批不同齡期的幼蟲(chóng),表明枸杞紅癭蚊成蟲(chóng)會(huì)在同一花蕾內(nèi)重復(fù)產(chǎn)卵。在田間調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)兩種癭蚊會(huì)共同為害同一花蕾,形成另一種新結(jié)構(gòu)蟲(chóng)癭,兩者共同為害的蟲(chóng)癭外觀與枸杞白癭蚊蟲(chóng)癭相似,花冠膨大,但解剖發(fā)現(xiàn)內(nèi)部子房也同時(shí)膨大。共同為害的蟲(chóng)癭以子房膨大為主還是以花冠膨大為主可能與兩種癭蚊幼蟲(chóng)數(shù)量有關(guān)。
蟲(chóng)癭是植物和昆蟲(chóng)互作產(chǎn)物,是自然界普遍存在的現(xiàn)象,植物的光合產(chǎn)物及營(yíng)養(yǎng)會(huì)優(yōu)先供給幼嫩部位,因此致癭昆蟲(chóng)通常會(huì)為害植物幼嫩部位[20],以保證其正常的生長(zhǎng)發(fā)育。目前,致癭昆蟲(chóng)形成蟲(chóng)癭特異形態(tài)的過(guò)程和機(jī)制還不清楚,普遍認(rèn)為致癭昆蟲(chóng)在取食、產(chǎn)卵時(shí)的機(jī)械刺激或唾液等各種分泌物可影響植物營(yíng)養(yǎng)分配[21],使植物細(xì)胞按特定方向有規(guī)律地分裂和增長(zhǎng)。本研究中的兩種癭蚊屬于同一科,口器及取食方式一致,猜測(cè)兩種幼蟲(chóng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求也基本一致,兩種癭蚊取食部位雖稍有差別,但物理刺激相似,因而推斷物理刺激并非導(dǎo)致蟲(chóng)癭結(jié)構(gòu)出現(xiàn)差異的主要原因,產(chǎn)生差異的原因可能是分泌的致癭刺激物質(zhì)不同,改變了植物體內(nèi)部分激素的含量及分布[17],從而導(dǎo)致各花器官(尤其是花冠和子房)在生長(zhǎng)過(guò)程中出現(xiàn)了非正常變化,最終形成不同蟲(chóng)癭結(jié)構(gòu)。在整個(gè)蟲(chóng)癭的形成過(guò)程中并無(wú)新的生理過(guò)程和代謝通路發(fā)生[22-23],也無(wú)新的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生,然而正常生理過(guò)程會(huì)以非正常時(shí)間和生長(zhǎng)速率進(jìn)行,從而致使正常組織形成蟲(chóng)癭[24]。推測(cè)是由于兩種癭蚊幼蟲(chóng)的取食會(huì)誘導(dǎo)植物產(chǎn)生不同種類(lèi)的植物激素,改變了植物激素間的相關(guān)關(guān)系[25],尤其是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素[26-27],而且枸杞紅癭蚊可能主要調(diào)控細(xì)胞分裂素,枸杞白癭蚊主要調(diào)控生長(zhǎng)素。一般而言,蟲(chóng)癭中酶的種類(lèi)和活性,以及植物激素的含量和個(gè)別激素比例都有所變化[23,28]。在本文的研究中尚不能確定幼蟲(chóng)取食與蟲(chóng)癭發(fā)育存在怎樣的關(guān)系。蟲(chóng)癭發(fā)育是否需要蟲(chóng)癭的持續(xù)取食?幼蟲(chóng)取食如何調(diào)控花蕾形成蟲(chóng)癭??jī)煞N癭蚊單獨(dú)致癭的主要物質(zhì)及機(jī)制和兩種癭蚊共同致癭的機(jī)理是什么?這些問(wèn)題仍需開(kāi)展進(jìn)一步研究。
自然界中,在花器官上致癭的昆蟲(chóng)較少,因而對(duì)此展開(kāi)的研究十分匱乏。寧夏枸杞兩種癭蚊在幼嫩花蕾產(chǎn)卵及幼蟲(chóng)取食為害導(dǎo)致寧夏枸杞產(chǎn)生花癭。本文描述了兩種花癭在不同發(fā)育時(shí)期下的外部形態(tài)和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的特征及差異,一方面豐富了蟲(chóng)癭種類(lèi),完善了對(duì)蟲(chóng)癭結(jié)構(gòu)的描述;另一方面,兩種蟲(chóng)癭外部形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究為田間快速識(shí)別和防治提供理論指導(dǎo),為進(jìn)一步研究枸杞紅癭蚊和枸杞白癭蚊致癭機(jī)理提供參考。
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