云杉花墨天牛雌成蟲卵巢發(fā)育的研究

王玨 范立淳 王偉韜 鄭雅楠

關(guān)鍵詞：云杉花墨天牛；卵巢發(fā)育；飼喂；發(fā)育歷期；交配

云杉花墨天牛（Monochamus saltuariusGebler）是一種危害松科植物的蛀干害蟲，在我國北方地區(qū)廣泛分布，之前未見造成嚴(yán)重危害的報道。隨著松材線蟲（Bursaphelenchus xylophilus（Steiner et Buhrer） Nickle）傳播到遼寧，2018年云杉花墨天牛在我國首次被確認(rèn)為松材線蟲媒介昆蟲，可在中溫帶地區(qū)攜帶松材線蟲傳播擴(kuò)散。主要危害紅松（Pinus koraiensis Sieb. et Zucc.）、油松（P，tabulaeformis Carr.）、樟子松（P．sylvestris var. Mongholica Litv.）、落葉松（Larix spp.）等多種松科植物。云杉花墨天牛成蟲補(bǔ)充營養(yǎng)時啃食嫩枝樹皮造成傷口是松材線蟲主要的傳播途徑，該天牛在疫區(qū)的發(fā)生和危害情況會直接影響到松材線蟲在林間的傳播擴(kuò)散，因此對云杉花墨天牛發(fā)生情況的預(yù)測預(yù)報有著重要意義。害蟲的繁殖能力是蟲情預(yù)測預(yù)報的主要指標(biāo)，對雌性昆蟲生殖系統(tǒng)尤其是卵巢進(jìn)行剖檢，是研究昆蟲生殖發(fā)育進(jìn)度的重要技術(shù)手段，可應(yīng)用于對害蟲發(fā)生期、發(fā)生量、防治適期、發(fā)生趨勢等開展預(yù)測預(yù)報。

國內(nèi)外學(xué)者對昆蟲的卵巢發(fā)育已有大量報道，對鱗翅目、膜翅目和鞘翅目等多種昆蟲的卵巢進(jìn)行了研究。近六十年，我國學(xué)者研究了草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda Smith）、棉鈴蟲（Helicoverpa armigera Hubner）、水稻縱卷葉螟（Cnaphalocrocis medinalis Guenee）、西花薊馬（FranklinieHa occidentalis Pergande）、蘋果蠹蛾（Cydia pomoneHa Linnaeus）等害蟲的卵巢發(fā)育，并提出了卵巢發(fā)育分級標(biāo)準(zhǔn)。在蟲害預(yù)測預(yù)報中，利用系統(tǒng)剖檢卵巢發(fā)育進(jìn)度預(yù)測法，可不同程度的反映發(fā)生時間和發(fā)生量等指標(biāo)。目前關(guān)于云杉花墨天牛生殖方面的研究報道較少，本研究通過剖檢云杉花墨天牛雌成蟲，明確了其生殖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、初羽化后至性成熟的發(fā)育歷期、卵巢發(fā)育等級，還研究了卵巢發(fā)育進(jìn)度同飼喂及交配之間的關(guān)系，首次對該天牛的生殖生理學(xué)進(jìn)行研究。更重要的是為云杉花墨天牛在我國中溫帶松材線蟲病疫區(qū)發(fā)生情況的預(yù)測預(yù)報提供了參考，有助于科學(xué)合理地制定防治技術(shù)措施，通過防治該天牛進(jìn)而阻斷松材線蟲病在我國中溫帶地區(qū)的傳播途徑。

1材料與方法

1.1供試天牛

供試天牛于2020年11月24日采集自遼寧省撫順市大伙房實(shí)驗(yàn)林場林區(qū)，采集云杉花墨天牛老熟幼蟲（4～5齡幼蟲），將其裝入指型管（5mL）中并加入木屑帶回實(shí)驗(yàn)室，在25℃，RH60±5%條件下飼養(yǎng)至羽化。選擇初羽化未取食的健康云杉花墨天牛雌成蟲288頭，按照表1中4種方式對雌成蟲進(jìn)行處理，每天解剖3頭即3次重復(fù)。

1.2解剖方法

每天選取4個不同處理的云杉花墨天牛雌成蟲各取3頭進(jìn)行剖檢，連續(xù)剖檢天牛雌成蟲直至觀察到雌成蟲卵巢萎蔫或死亡，以確定雌成蟲初羽化后至性成熟的發(fā)育歷期。

解剖參考李汝鐸和嵇保中的方法進(jìn)行，具體如下：將云杉花墨天牛雌成蟲放人濃度為70%的乙醇溶液中殺死后用昆蟲針將天牛背面向上固定在蠟盤上，加入0.01mol·L-1磷酸鹽緩沖生理鹽水（8.000g NaGI，2.400g Na2HP04，0.200g KCI，34.023g Na2HP04-12H20，蒸餾水溶解并定容至1L，調(diào)至pH=7.2±0.2，使用時稀釋10倍）浸沒整個蟲體，將腹部體壁剪開使露出生殖系統(tǒng)。再用昆蟲針挑動卵巢管，切斷氣管和微氣管，將卵巢從腹部拉出，并清除殘存的脂肪體和油脂。切斷牽連卵巢的氣管，將卵巢管拉出腹外，輕輕拉直，分兩邊固定在蠟盤上。用帶測微尺的連續(xù)變倍體視顯微鏡（S2810，重慶奧特光學(xué)）在30倍放大下進(jìn)行觀察，測量卵巢管長度和寬度并拍照。

1.3卵巢分級方法

參照草地螟、眉斑并脊天牛、華山松大小蠹等卵巢發(fā)育的分級依據(jù)和方法，觀察云杉花墨天牛雌成蟲卵巢發(fā)育形態(tài)特征，根據(jù)卵巢管內(nèi)卵黃沉積情況、卵巢管形狀、顏色、卵粒成熟情況作為判斷依據(jù)，進(jìn)而確認(rèn)分級標(biāo)準(zhǔn)。

1.4數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 22.0，Origin 2017軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理，各數(shù)值間的差異采用Tuckey's HSD多重比較法分析。

2結(jié)果與分析

2.1卵巢結(jié)構(gòu)

云杉花墨天牛雌成蟲的生殖系統(tǒng)由1對卵巢、1對側(cè)輸卵管、儲精囊、交配囊、生殖腔等組成（圖1A）。卵巢左右并列，位于2～4腹節(jié)的側(cè)下方，每側(cè)卵巢有9～13條卵巢管，不同個體間卵巢管數(shù)目存在差異。每根卵巢管由端絲、卵管、卵巢管柄3部分組成（圖1B）。卵巢管端絲匯成懸?guī)В街卩徑闹倔w、體壁內(nèi)面或背隔上，用來固定卵巢的位置。卵巢管基部即卵巢管柄以不同方位環(huán)生于圓柱形輸卵管萼上，各卵巢管著生點(diǎn)的高度基本一致。側(cè)輸卵管連接卵巢與中輸卵管，兩條側(cè)輸卵管與中輸卵管呈“Y”型。在中輸卵管和外生殖器之間連接的部分有存在受精囊和受精囊腺等。整個內(nèi)生殖器系統(tǒng)在腹腔內(nèi)各節(jié)間膜處有強(qiáng)大的肌肉系統(tǒng)使之固定。

2.2卵巢發(fā)育分級

根據(jù)卵巢管內(nèi)卵黃沉積情況、卵巢管形狀、顏色、卵粒成熟情況作為判斷依據(jù)，將其卵巢的發(fā)育過程分為5個階段（圖2），具體如下：

1級：卵巢管呈透明狀，無卵黃沉積（圖2A）。

2級：卵巢管有少量卵黃沉積（占卵巢管1/3以下）（圖2B）。

3級：即卵巢管有大量卵黃沉積（占卵巢管1/3以上）或卵黃沉積已完成，卵巢管內(nèi)有乳白色未發(fā)育成熟的卵粒（圖2C）。

4級：卵巢管內(nèi)有淡黃色發(fā)育成熟的卵粒（圖2D）。

5級：卵巢管內(nèi)的部分卵粒已產(chǎn)出或卵巢管萎蔫（圖2E）。

2.3不同處理下卵巢發(fā)育狀態(tài)

結(jié)果表明，未飼喂的云杉花墨天牛雌成蟲卵巢無法正常發(fā)育至成熟，到2級后就停止發(fā)育。飼喂后未交配的天牛雌成蟲發(fā)育至性成熟需要17d，有交配行為的天牛雌成蟲發(fā)育至性成熟需要14d，可見交配行為對天牛雌成蟲卵巢的發(fā)育起促進(jìn)作用，使發(fā)育至成熟的時間縮短了3d。此外，還發(fā)現(xiàn)未交配的雌成蟲卵巢可以正常發(fā)育至成熟（第4級），但不能完成產(chǎn)出卵粒（第5級），表明交配行為對雌成蟲的排卵有著重要影響（表2）。

隨著卵巢的不斷發(fā)育，除卵巢管內(nèi)卵黃沉積不斷增加外，其卵巢管的長度和寬度也逐漸增長。卵巢管的長度和寬度在卵巢發(fā)育到第4級增長到最大并開始產(chǎn)卵，隨著卵子的產(chǎn)出，卵巢在發(fā)育至第5級時開始萎縮，卵巢管的長度和寬度也有所減小。其中第4級卵巢管的平均長度為5.58±0.25mm，平均寬度為1.46±0.19mm，均與第1、2、3、5級存在極顯著差異（長度：F=10.350，df=4，

3討論

本研究通過剖檢云杉花墨天牛雌成蟲卵巢發(fā)現(xiàn)：（1）云杉花墨天牛的卵巢發(fā)育過程分為5級；（2）云杉花墨天牛雌成蟲必需經(jīng)飼喂其卵巢才能正常發(fā)育至成熟；（3）交配對雌成蟲的卵巢發(fā)育具有促進(jìn)作用。

觀察卵巢發(fā)育進(jìn)度是害蟲預(yù)測預(yù)報的常用方法之一，但對于不同種類昆蟲的判斷依據(jù)和分級標(biāo)準(zhǔn)存在差異，如根據(jù)卵黃沉積情況可將松褐天牛（M．a(chǎn)lternatus Hope）的卵巢發(fā)育分為3個等級；根據(jù)顏色變化、卵粒數(shù)量和形態(tài)特征可將眉斑并脊天牛的卵巢發(fā)育分為7個等級。然而昆蟲的繁殖力與還其所孕育的卵子數(shù)量、活力、胚后發(fā)育等關(guān)系密切，僅根據(jù)卵巢的形態(tài)解剖無法全面了解昆蟲的繁殖力。后續(xù)應(yīng)結(jié)合其他顯微技術(shù)等研究云杉花墨天牛雌雄成蟲的性發(fā)育情況，并明確與繁殖力間所蘊(yùn)含的深層次關(guān)系，將有助于揭示云杉花墨天牛種群數(shù)量動態(tài)和成災(zāi)機(jī)制。

已有大量研究表明取食會對昆蟲的生殖產(chǎn)生影響，如取食對光肩星天牛雌成蟲完成生殖系統(tǒng)的發(fā)育起著決定性作用，取食不同的植物會直接影響桑天牛（Apriona germari Hope）卵巢的發(fā)育歷程。本研究證實(shí)云杉花墨天牛雌成蟲必須取食寄主植物后才能發(fā)育至性成熟，而取食對云杉花墨天牛雄成蟲的影響，以及寄主松樹種類對雌成蟲卵巢發(fā)育的影響還有待進(jìn)一步研究。交配行為也會對昆蟲的生殖產(chǎn)生直接影響，但是否會影響昆蟲雌成蟲卵巢發(fā)育目前仍存在爭議。有研究表明交配行為對眉斑并脊天牛雌成蟲的卵巢發(fā)育幾乎無影響，但對光肩星天牛雌成蟲的卵巢發(fā)育有明顯促進(jìn)作用。本研究發(fā)現(xiàn)交配行為對云杉花墨天牛卵巢發(fā)育確實(shí)有促進(jìn)作用。

4結(jié)論

本研究通過剖檢云杉花墨天牛雌成蟲卵巢，明確了該天牛雌成蟲卵巢的發(fā)育歷期、在不同發(fā)育等級的形態(tài)特征、飼喂和交配對卵巢發(fā)育的影響，為加深對云杉花墨天牛生殖生理學(xué)的認(rèn)識提供了基礎(chǔ)．有助于揭示其生理適應(yīng)性的機(jī)制。更重要的是還可應(yīng)用于確定云杉花墨天牛的產(chǎn)卵高峰期、預(yù)測下一代的發(fā)生期、發(fā)生數(shù)量，從而推算防治適期，為該天牛的防治工作提供參考。