星豹蛛成蛛感受器的類型及分布

王美 趙萌萌 王雅麗 趙瑞 焦麗亞琳 牛越 張曉晨 李銳

關(guān)鍵詞：星豹蛛；感受器；分布規(guī)律；形態(tài)特征；掃描電鏡

昆蟲會(huì)逐漸發(fā)展以適應(yīng)環(huán)境的變化[1]，與昆蟲同屬于節(jié)肢動(dòng)物門的蜘蛛也會(huì)進(jìn)化發(fā)展形成了獨(dú)特的行為模式，如捕食、求偶、織網(wǎng)、攜幼等，以及蜘蛛接受種內(nèi)信息傳遞和蜘蛛與獵物或者天敵之間的種間信息傳遞，這些行為的實(shí)現(xiàn)需要感覺系統(tǒng)去識(shí)別并感知[2-3]。目前對(duì)于蜘蛛體表感受器形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的研究較少，最早的研究是1973年FOELIX等[4]通過(guò)掃描和透射電子顯微鏡對(duì)園蛛科（Araneidae）和狼蛛科（Lycosidae）蜘蛛的觸毛超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察，為今后進(jìn)一步研究蜘蛛感受器提供了科研基礎(chǔ)。BARTH[5]通過(guò)研究確認(rèn)，蜘蛛的體表感受器根據(jù)形狀的不同分為毛狀感受器（Sensoryhairs）、半球狀感受器（Cellhalf-ball-likemechanosensorysensilla）、裂縫感受器（Slitsensilla）。FOELIX[6]研究發(fā)現(xiàn)，蜘蛛的體表分布著成千上萬(wàn)的體毛；絕大多數(shù)體毛是由三合神經(jīng)支配，進(jìn)一步證實(shí)蜘蛛體毛是重要的感受器。根據(jù)體毛接受外界刺激時(shí)產(chǎn)生的作用不同，可以將其分為觸毛、聽毛、化學(xué)感覺毛、毛狀刺、棘和羽狀毛，其中，聽毛的研究較早且較為深入[7]。劉獻(xiàn)中等[8]采用超薄切片和掃描電鏡對(duì)裂縫感受器和半球狀感受器進(jìn)行了詳細(xì)觀察，進(jìn)一步證實(shí)裂縫感受器可以感受其他動(dòng)物運(yùn)動(dòng)以及重力作用產(chǎn)生的刺激，半球狀感受器可以對(duì)其他動(dòng)物運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的沖擊起緩沖和保護(hù)作用。

星豹蛛（PardosaastrigeraL.Koch）在分類學(xué)上屬蜘蛛目（Araneae）狼蛛科（Lycosidae）豹蛛屬（Pardosa）[9-10]，是多種農(nóng)林害蟲的捕食性天敵，具有耐饑餓、壽命長(zhǎng)、數(shù)量大、成蛛生殖力強(qiáng)、食量大等優(yōu)點(diǎn)，在長(zhǎng)江和黃河流域有廣泛的分布[11-13]。目前關(guān)于蜘蛛體表感受器的研究主要集中在機(jī)敏異漏斗蛛（Allagelenadifficilis）[14]、園蛛（Argiopebruennichi）[15]和擬環(huán)紋豹蛛（Pardosapseudoannulata）[16]。而關(guān)于星豹蛛的體表感受器研究?jī)H見JIAO等[17]對(duì)其化學(xué)感覺毛進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述，其他感受器目前未見相關(guān)的研究報(bào)道。

本研究利用掃描電子顯微鏡對(duì)星豹蛛體表各類型感受器的超微結(jié)構(gòu)、數(shù)量及分布進(jìn)行觀察描述統(tǒng)計(jì)，為深入研究星豹蛛種間及種內(nèi)的信息交流方式提供科研基礎(chǔ)，為開發(fā)星豹蛛達(dá)到“以蛛治蟲”的生物防治舉措提供充分的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試星豹蛛雌、雄亞成蛛（6齡）均采自于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地（37°25′25″N，112°34′47″E，海拔800m）種植的玉米地和谷子地里，帶回單頭放置在內(nèi)直徑1.5cm、高8.0cm的指形管中，管底放入濕棉球保濕，置于人工氣候箱中進(jìn)行飼養(yǎng)，飼養(yǎng)期間溫度保持在（29±1）℃、相對(duì)濕度保持在75%±5%、光周期為16L∶8D，以黃粉蟲（Tenebriomolitor）為主要食物，黃粉蟲為市售，每天投喂1次，按時(shí)更換指形管保持管內(nèi)干凈，飼養(yǎng)星豹蛛發(fā)育成成蛛供試驗(yàn)使用。

1.2 試劑與儀器

無(wú)水乙醇、叔丁醇，生工生物工程（上海）股份有限公司；2.5%戊二醛、0.1mol/L磷酸鹽緩沖液（pH值7.4），上海源葉生物科技有限公司。

SZX16體視顯微鏡，日本奧林巴斯；MGC-300H人工氣候箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；E-1010型離子濺射儀、JSM-IT300LA型掃描電子顯微鏡，日本JEOL公司；HCP-2臨界點(diǎn)干燥儀，日本HITACHI公司。

1.3 試驗(yàn)方法

樣品的制備和觀察：取星豹蛛雌、雄成蛛（蛻最后一次皮成為成蟲的第2天）各5頭，首先用70%的乙醇溶液殺死，在體視顯微鏡下將各附肢沿基部切下，用蒸餾水對(duì)其進(jìn)行反復(fù)清洗5次；再浸入2.5%的戊二醛溶液中進(jìn)行固定，4℃冰箱過(guò)夜；用0.1mol/L磷酸鹽緩沖液（pH值7.4）清洗星豹蛛標(biāo)本4次，每次10min；采用梯度脫水法對(duì)標(biāo)本進(jìn)行脫水，逐級(jí)用30%、50%、70%、80%、90%和100%的乙醇溶液浸泡星豹蛛標(biāo)本，每個(gè)濃度梯度保持10min，其中100%的乙醇需要浸泡2次進(jìn)行脫水；然后用100%的叔丁醇浸泡標(biāo)本，每次10min，重復(fù)3次，充分置換乙醇；采用臨界點(diǎn)干燥法干燥星豹蛛標(biāo)本；最后通過(guò)離子濺射儀噴金，置于掃描電子顯微鏡下觀察星豹蛛體表感受器。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)所拍圖片均采用AdobePhotoshopCC2018軟件進(jìn)行編輯，所得數(shù)據(jù)運(yùn)用Excel2019和SPSS22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan氏新復(fù)極差檢驗(yàn)3種毛狀感受器在體表不同部位分布情況的差異顯著性，同種毛狀感受器在雌、雄間的差異顯著性采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 毛狀感受器的類型、形態(tài)特征及分布

2.1.1 觸毛形態(tài)特征及分布 星豹蛛的毛狀感受器中觸毛根據(jù)形狀的不同可以分為2種，分別為I型觸毛（圖1-A）和C型觸毛（圖1-D）。I型觸毛與體表的夾角呈銳角，毛囊呈圓形，一面較凸起，毛干基部與較凸起的那一面毛囊緊貼（圖1-C），觸毛毛干較直，從基部向末端逐漸變細(xì)，毛干基部的直徑與末端的直徑差距較大（圖1-B），毛干表面圍繞有許多絨毛狀突起。C型觸毛毛干彎曲呈C型，從基部向末端逐漸變細(xì)，毛囊呈橢圓形，毛囊腔窩內(nèi)壁周圍有明顯的褶皺（圖1-F），C型觸毛毛干較光滑，僅毛干末端有短小的刺狀突起（圖1-E）。

星豹蛛觸毛在雌（F5，54=150.315，P=0.000）、雄（F5，54=173.830，P=0.000）體表的分布均具有顯著性差異，其中，觸毛在第1步足、第3步足和第4步足上分布沒(méi)有顯著差異，均顯著高于第2步足、觸肢和其他部位（P<0.05），第2步足顯著高于觸肢和其他部位（P<0.05），其他部位分布數(shù)量最少。觸毛在雌、雄成蛛個(gè)體之間的數(shù)量分布無(wú)顯著差異（表1）。

2.1.2 聽毛形態(tài)特征及分布 星豹蛛的聽毛細(xì)長(zhǎng)似絲線（圖1-G），長(zhǎng)度大于觸毛和化學(xué)感覺毛，聽毛毛干與體表基本呈90°著生，毛干表面著生有大量絨毛，毛干直徑從基部到末端的變化不明顯，與觸毛毛干直徑的變化程度相比較?。▓D1-H），毛囊呈橢圓形，毛囊周圍隆起，一側(cè)的隆起較高于另一側(cè)，隆起的部位較光滑，毛囊窩具有一定深度，聽毛基部從毛囊窩深處伸出與毛囊較隆起的一側(cè)間隙較大，毛囊腔窩內(nèi)壁周圍有多圈明顯的環(huán)狀褶皺（圖1-I）。

星豹蛛聽毛在雌（F5，54=44.882，P=0.000）、雄（F5，54=43.334，P=0.000）體表的分布均具有顯著性差異，第1步足分布數(shù)量最多，顯著高于第2步足、第3步足、第4步足、觸肢和其他部位（P<0.05），第2步足、第3步足和第4步足之間分布的聽毛數(shù)量沒(méi)有顯著差異，但均顯著高于觸肢和其他部位（P<0.05），觸肢和其他部位上聽毛數(shù)量較少。雌成蛛觸肢和其他部位聽毛分布數(shù)量沒(méi)有顯著差異，雄成蛛的觸肢上聽毛數(shù)量顯著高于其他部位（P<0.05）。聽毛在雌、雄成蛛個(gè)體之間的數(shù)量分布無(wú)顯著差異（表1）。

2.1.3 化學(xué)感覺毛形態(tài)特征及分布 星豹蛛的化學(xué)感覺毛較粗，毛干末端略微彎曲，整個(gè)毛干形如弧度較小的S曲線，毛干表面有較濃密的絨毛，但毛干基部光滑無(wú)絨毛，化學(xué)感覺毛毛干基部與末端的粗細(xì)無(wú)顯著差別，其直徑小于觸毛、大于聽毛（圖1-J），毛干末端略膨大，形如彎鉤，沒(méi)有絨毛著生，在電鏡下可以隱約看見尖端有小的開口（圖1-K）。毛囊呈圓形，化學(xué)感覺毛從毛囊的腔窩中伸出，毛囊凸出于體表較光滑，毛囊腔窩內(nèi)壁有明顯的環(huán)狀紋絡(luò)（圖1-L）。

星豹蛛化學(xué)感覺毛在雌（F5，54=336.979，P=0.000）、雄（F5，54=286.255，P=0.000）體表的分布均具有顯著性差異（P<0.05），在觸肢上分布數(shù)量明顯最多，顯著高于步足和其他部位（P<0.05），第1步足上化學(xué)感覺毛分布數(shù)量顯著高于第2步足、第3步足、第4步足和其他部位；第3步足、第4步足和其他部位分布的化學(xué)感覺毛數(shù)量沒(méi)有顯著差異，均顯著高于第2步足，第2步足上化學(xué)感覺毛分布最少。化學(xué)感覺毛在雌、雄成蛛個(gè)體之間的數(shù)量分布無(wú)顯著差異（表1）。

2.1.4 其他毛狀體形態(tài)特征及分布

2.1.4.1 棘 星豹蛛的棘長(zhǎng)且粗大，零星分布于步足上。棘與體表所成夾角為銳角，毛干從基部向末端逐漸變細(xì)，變化程度較明顯，毛干上有許多斜刺狀的絨毛，尖端較光滑沒(méi)有絨毛（圖2-A）。棘的毛囊在體表隆起，毛囊呈橢圓形，毛干與體表呈銳角的這一側(cè)毛囊表面有短小密集的紋路，另一側(cè)毛囊表面較光滑（圖2-B）。

2.1.4.2 羽狀毛 星豹蛛的眼球周圍環(huán)繞著生一些長(zhǎng)度較短的毛狀體，稱其為羽狀毛。羽狀毛成群分布，毛囊呈圓形，周圍光滑且凸于體表，毛干于毛囊中伸出，與毛囊周圍存在明顯的間隙。毛干與體表呈銳角，毛干基部與端部的直徑無(wú)明顯差別，毛干全部向眼的方向伸長(zhǎng)靠攏。毛干四周圍繞著生短小的絨毛，絨毛也同樣向眼的方向伸長(zhǎng)（圖2-C）。

2.1.4.3 毛狀刺 星豹蛛體表存在許多短小的且聚集著生的毛狀刺，長(zhǎng)度較觸毛更短，毛干與體表呈銳角，形狀如拋物線，從基部向末端逐漸變細(xì)，毛干上沒(méi)有絨毛著生較光滑，毛囊呈圓形凸于體表（圖2-D）。毛狀刺在星豹蛛體表分布數(shù)量非常多，大多聚集排列在一起。

2.2 裂縫感受器形態(tài)特征及分布

星豹蛛的裂縫感受器根據(jù)同一部位數(shù)量和形狀的不同，分為單裂縫感受器和多個(gè)裂縫感受器形成的豎琴器。單裂縫器形狀圓形稍扁，形似橢圓形兩眼扣（圖3-A），中間有一條明顯的裂縫，裂縫兩側(cè)邊緣有輕微凸起且光滑較厚，裂縫頭尾兩端邊緣較薄，與嘴唇形狀有些相似（圖3-B）。單裂縫感受器零星分布于星豹蛛的體毛中，能夠與毛孔很明顯地區(qū)分。單裂縫感受器的數(shù)量較少，僅觀察到星豹蛛第2步足上分布2個(gè)單裂縫感受器。

豎琴器是由多個(gè)裂縫感受器成列聚集在一起形成的，豎琴器表面光滑沒(méi)有絨毛，其形狀如五六個(gè)褶皺平行排列組成，褶皺的長(zhǎng)短不相同，其凹槽深淺也有明顯的差異（圖3-C），通常褶皺中最長(zhǎng)的一個(gè)褶皺其凹槽深度更深。星豹蛛體表豎琴器的分布較單個(gè)裂縫感受器的分布較為廣泛，但是數(shù)量沒(méi)有很多，都著生在附肢的關(guān)節(jié)處。

2.3 半球狀感受器形態(tài)特征及分布

星豹蛛半球狀感受器著生在表面，呈圓形或橢圓形，略微凸起，表面凹凸不平，但是光滑沒(méi)有紋路（圖4），集中分布在星豹蛛眼球的周圍。

3 結(jié)論與討論

本研究利用掃描電鏡對(duì)星豹蛛體表感受器進(jìn)行觀察，共觀察到毛狀感受器、裂縫感受器和半球狀感受器3種類型。其中，毛狀感受器包含觸毛、聽毛、化學(xué)感覺毛、棘、毛狀刺和羽狀毛，裂縫感受器包含單裂縫感受器和豎琴器。

觸毛是蜘蛛體表存在的毛狀感受器中數(shù)量最多的一種感受器[18]，星豹蛛具有I型觸毛和C型觸毛2種類型觸毛，肖永紅等[19]對(duì)北京幽靈蛛（Pholcusbeijingensis）的觸毛進(jìn)行觀察，本研究結(jié)果與其結(jié)果相比，星豹蛛的觸毛毛囊窩更深一些，毛干上的絨毛更長(zhǎng)更密集，且北京幽靈蛛體表沒(méi)有發(fā)現(xiàn)C型觸毛；TALARICO等[20]研究認(rèn)為，C型觸毛可能是機(jī)敏異漏斗蛛的接觸化學(xué)感受器，能夠同時(shí)感受化學(xué)和機(jī)械刺激。星豹蛛是游獵型蜘蛛，北京幽靈蛛是結(jié)網(wǎng)型蜘蛛，觸毛之間的差異可能是由于星豹蛛需要更加靈敏的機(jī)械感受器官去接收外界刺激，幫助其順利完成捕食和求偶等行為[21]。

雌雄星豹蛛成蛛的4對(duì)步足上聽毛數(shù)量均不少于10根，觸肢上觀察到的聽毛數(shù)量?jī)H有5～6根。櫛足蛛（Cupienniussalei）與星豹蛛同樣是一種游獵型蜘蛛，但是其步足上分布的聽毛數(shù)量在100根以上，觸肢上也不少于50根，它是目前已知蜘蛛類群中聽毛數(shù)量最多的種類[22]。蜘蛛聽毛對(duì)于氣流的刺激反應(yīng)靈敏，能夠?qū)ξ矬w位置變化產(chǎn)生的空氣振波和某些遠(yuǎn)距離物體產(chǎn)生的聲波迅速作出反應(yīng)[23]。聽毛作為蜘蛛類群里研究最多的一種感受器，在蜘蛛尋找獵物和躲避敵害的方面起著不可忽視的作用，聽毛的數(shù)量會(huì)由于蜘蛛類群不同而有很大的差異[24]。趙敬釗等[25]對(duì)9種不同科的蜘蛛體表聽毛進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)聽毛在不同種類的蜘蛛間數(shù)量存在明顯差異，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在同種蜘蛛同一步足的不同節(jié)上分布的聽毛數(shù)量也存在差異，星豹蛛步足的腿節(jié)及觸肢的腿節(jié)上均未發(fā)現(xiàn)聽毛；此外，星豹蛛雌雄成蛛體表分布的聽毛數(shù)量有所差異，推測(cè)是由于掃描電鏡的過(guò)程中聽毛極易脫落，進(jìn)而對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果有輕微影響。

星豹蛛化學(xué)感覺毛在步足及觸肢上均有分布，其中，第1步足及觸肢上分布較多，星豹蛛各附肢的不同部位著生的化學(xué)感覺毛數(shù)量也有很大的差異，在步足及觸肢的腿節(jié)均未觀察到化學(xué)感覺毛，且每個(gè)步足脛節(jié)僅有2～3根化學(xué)感覺毛零星分布于體毛間，第1步足和觸肢的跗節(jié)均密集排列了幾十根化學(xué)感覺毛。蜘蛛種類不同化學(xué)感覺毛分布及數(shù)量也有差異，肖永紅等[26]對(duì)5科32種蜘蛛的味覺毛形態(tài)、數(shù)量及分布進(jìn)行了觀察，大部分蜘蛛觸肢上未發(fā)現(xiàn)化學(xué)感覺毛，僅角紅蟹蛛、鼬形微姬蛛和膨脹微蟹蛛觸肢上有數(shù)量較少的化學(xué)感覺毛存在，熱帶捕獵蛛觸肢末端密布著許多化學(xué)感覺毛?；瘜W(xué)感覺毛能夠感知同種或異種個(gè)體釋放的化學(xué)信息物質(zhì)。目前對(duì)于蜘蛛的性信息素化學(xué)結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了成熟的研究[27-28]，但是對(duì)于化學(xué)感受器的研究較淺。FOELIX[6]研究發(fā)現(xiàn)，蜘蛛化學(xué)感覺毛具有2～3種二級(jí)神經(jīng)元，其樹突成束進(jìn)入圓形腔內(nèi)。DUMPERT[29]試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，蜘蛛感受氣味的受體能夠產(chǎn)生電位反應(yīng)。TICHY等[30]通過(guò)電生理試驗(yàn)，觀察到熱帶捕獵蛛雄蛛觸肢上的化學(xué)感覺毛在同種雌蛛的性信息素刺激下會(huì)產(chǎn)生電生理反應(yīng)。M?LLER等[15]通過(guò)試驗(yàn)觀察化學(xué)感覺毛尖端孔的超微結(jié)構(gòu)，推測(cè)蜘蛛化學(xué)感覺毛可能具有嗅覺功能。星豹蛛屬于游獵型蜘蛛，其化學(xué)感覺毛數(shù)量上較其他類型多，推測(cè)是因?yàn)樾潜朐趯ふ耀C物、求偶和躲避天敵捕食時(shí)，其化學(xué)感覺起到的作用較其他類型的蜘蛛發(fā)揮的作用更大[31]，星豹蛛化學(xué)感覺毛末端在掃描電子顯微鏡下可以隱約看見有一開口，后續(xù)會(huì)采用高倍數(shù)精密電鏡進(jìn)一步觀察。

星豹蛛步足及觸肢上發(fā)現(xiàn)存在單裂縫感受器與豎琴器，豎琴器主要分布于附肢的關(guān)節(jié)處且僅有1～2個(gè)，北京幽靈蛛附肢分布有豎琴器不少于10個(gè)，且腿節(jié)基部具有成群的裂縫感受器分布，數(shù)量上較多于星豹蛛[19]。裂縫感受器在節(jié)肢動(dòng)物中存在較為普遍，目前對(duì)于裂縫感受器的研究已經(jīng)有了較為成熟的成果。WITT等[32]研究發(fā)現(xiàn)，將蜘蛛的豎琴器蓋住后蜘蛛感受氣味的靈敏度會(huì)有明顯的降低，認(rèn)為蜘蛛嗅覺與豎琴器有關(guān)。H?βL等[33]研究表明，成群分布的裂縫感受器和豎琴器可感知到的載荷范圍是單個(gè)裂縫感受器的3.5倍左右。陳海峰等[31]進(jìn)一步證實(shí)，北京幽靈蛛雄成蛛在交配過(guò)程中的求偶行為主要依靠震動(dòng)信號(hào)。星豹蛛裂縫感受器數(shù)量較少，推測(cè)星豹蛛在尋覓獵物時(shí)主要依靠的不是震動(dòng)信號(hào)，更多的可能是受到視覺、嗅覺、聽覺和化學(xué)感覺等多方面的感受來(lái)進(jìn)行判斷的[21]。

在電鏡下觀察到星豹蛛的半球狀感受器成群分布在眼的周圍，此前，有研究發(fā)現(xiàn)，在機(jī)敏異漏斗蛛的步足上有類似半球狀感受器[14]，但星豹蛛步足上尚未發(fā)現(xiàn)類似的半球狀感受器。FOELIX[4]研究確認(rèn)半球狀感受器是蜘蛛體表的壓力感受器，主要分布在頭部，能夠增加接觸面積進(jìn)而減輕外部對(duì)其的沖擊，避免頭部某些器官因?yàn)橥蝗坏臎_擊力而受到傷害。

此外，星豹蛛體表觀察到的棘、羽狀毛及毛狀刺，目前對(duì)于其功能尚未清楚。根據(jù)感受器表面形態(tài)及存在的部位推測(cè)棘、羽狀毛和毛狀刺可能對(duì)星豹蛛體表或某些器官起到一定的保護(hù)和防水作用[14]。

本研究描述了星豹蛛感受器類型、形態(tài)特征和分布數(shù)量，判斷了部分感受器的作用功能，但是星豹蛛作為農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)中一種重要的捕食性天敵，具有獨(dú)特的行為模式，其各種感受器的實(shí)際生理功能及在捕食和求偶過(guò)程中的作用等，還需進(jìn)一步借助觸角電位技術(shù)（Electroantennograms）和單細(xì)胞記錄技術(shù)（Singlecellrecordingtechnique）[34]深入探究。