捕食性蝽類(lèi)唾液腺解剖方法—以叉角厲蝽為例

蘇定義,王玉琴,李 露,吳國(guó)星,朱家穎*

(1. 西南林業(yè)大學(xué),云南省森林災(zāi)害預(yù)警與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,昆明 650224;2. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院,昆明 650201)

捕食性蝽類(lèi)系半翅目Hemiptera異翅亞目Heteroptera中能捕食獵物蝽象的統(tǒng)稱(chēng),主要分布在蝎蝽科Nepidae、負(fù)蝽科Belostomatidae、黽蝽科Gerridae、仰蝽科Notonectidae、花蝽科Anthocoridae、姬蝽科Nabidae、獵蝽科Reduviidae、盲蝽科Miridae以及部分蝽科Pentatomidae中(蕭采瑜,1963),估計(jì)超過(guò)20 000種(Weirauch &Schuh, 2011)。在捕食過(guò)程中,捕食性蝽類(lèi)將由唾液腺分泌的唾液(Saliva)(也稱(chēng)為毒液Venom)通過(guò)用口針注射到獵物體內(nèi)迅速殺死獵物,并利用唾液來(lái)對(duì)獵物中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行體外消化后,通過(guò)口針吸收回體內(nèi)進(jìn)行利用(Cantón &Bonning, 2020)。捕食性蝽類(lèi)間的唾液腺結(jié)構(gòu)保守,主要由主腺和副腺構(gòu)成,主腺可分為主腺前葉和主腺后葉,主腺通過(guò)主腺導(dǎo)管和口針相互連接,副腺通過(guò)副腺導(dǎo)管和主腺相連(Kumar &Sahayaraj, 2012)。主腺導(dǎo)管起到將唾液從唾液腺運(yùn)輸?shù)筋^部直至口針,經(jīng)由口針注射到獵物體內(nèi)的作用?，F(xiàn)有研究表明,主腺與副腺以及主腺前、后葉之間產(chǎn)生的唾液不僅在組分上差異較大,而且在功能上存在異質(zhì)性(Walkeretal., 2018; Fischeretal., 2020)。普遍認(rèn)為,主腺前葉唾液主要起麻痹獵物或在遇到威脅時(shí)進(jìn)行主動(dòng)防御的作用,而主腺后葉唾液主要發(fā)揮水解獵物組織和消化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用(Walkeretal., 2017)?？v觀(guān)現(xiàn)有有關(guān)捕食性蝽類(lèi)唾液的生理功能研究發(fā)現(xiàn),捕食性蝽類(lèi)唾液中含有豐富的蛋白和多肽,除具有麻痹獵物、防御天敵、消化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等功能外,還具有抗菌、裂解細(xì)胞、抗血吸蟲(chóng)等功能(Walkeretal., 2016; Tonketal., 2020; Waitetal., 2020)。深入研究揭示捕食性蝽類(lèi)唾液蛋白組分及其作用機(jī)制,有助于揭示捕食性蝽類(lèi)的控害機(jī)制,為新的害蟲(chóng)控制途徑研發(fā)提供指導(dǎo)。此外,因捕食性蝽類(lèi)唾液具有獨(dú)特的生理功能,其在生物殺蟲(chóng)制劑或生物醫(yī)藥研究領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,目前有關(guān)捕食性蝽類(lèi)唾液組分、功能及其作用機(jī)制方面的研究甚少。

捕食性蝽類(lèi)唾液的研究需要建立在能熟練解剖獲得唾液腺的基礎(chǔ)上,但是目前缺乏對(duì)于捕食性蝽類(lèi)唾液腺解剖方法的報(bào)道。有鑒于此,本文以叉角厲蝽Eocantheconafurcellata為例,報(bào)道了該捕食性蝽類(lèi)唾液腺的解剖方法,以期為捕食性蝽類(lèi)唾液的相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx(chóng)

解剖用叉角厲蝽為實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)多代的種群,以黃粉甲為獵物,在溫度26±1℃、相對(duì)濕度65%±5%和光周期13 L∶11 D條件下飼養(yǎng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)器材

冰箱(海爾BCD-480BPT)、體視顯微鏡(Leica S6E)、不銹鋼尖頭鑷子(惠民通AAA-12S)、不銹鋼直頭剪刀(亞潤(rùn)YR-JD-125)、醫(yī)用手術(shù)刀(蜂語(yǔ)堂3號(hào)刀柄+11號(hào)刀片)、玻璃培養(yǎng)皿(環(huán)球90 mm)和解剖針(0#昆蟲(chóng)針+竹簽自制)。

1.3 方法

將叉角厲蝽成蟲(chóng)放入-20℃冰箱冷凍5 min,使其麻痹。置于體視顯微鏡下,在盛有磷酸緩沖溶液(Phosphate-buffered saline,PBS)的培養(yǎng)皿中,使用解剖針、鑷子、剪刀、和手術(shù)刀解剖叉角厲蝽唾液腺。

2 結(jié)果與分析

2.1 唾液腺解剖過(guò)程

叉角歷蝽唾液腺的解剖包括冷凍、去除足、固定、去除脂肪體、去除消化系統(tǒng)、去除翅和背板、去除胸部多余組織以及取出完整唾液腺等環(huán)節(jié)。將叉角厲蝽成蟲(chóng)置于-20℃冰箱冷凍5 min,使其麻痹。取出冷凍麻痹后的叉角厲蝽放在盛有PBS緩沖溶液的培養(yǎng)皿中,用剪刀剪去足并取去其6條足(圖1-A～C)。將叉角厲蝽腹面朝上放置,用鑷子夾住叉角厲蝽前胸兩側(cè),用手術(shù)刀沿其胸腹部交接處及腹部?jī)蓚?cè)劃開(kāi)體壁。然后,用鑷子將腹板掀起后可看到腹腔中的脂肪體(圖1-D)。用鑷子取去脂肪體,直至能看到消化系統(tǒng)(圖1-E)。再用鑷子按從尾部到胸部的順序清理出消化系統(tǒng),可以發(fā)現(xiàn)唾液腺的導(dǎo)管附著在消化道上(圖1-F),并用解剖針小心的挑去殘留的組織碎片和脂肪體。此時(shí),可看到叉角厲蝽的部分唾液腺?gòu)男夭垦由斓搅烁共?圖1-G)。用鑷子夾住叉角厲蝽胸部,再用剪刀將叉角厲蝽翅以及背板剪去,并用解剖針將胸部殘留的組織清理干凈(圖1-H)。然后,用手術(shù)刀輕輕的從叉角厲蝽前胸中部劃開(kāi)體壁,隨后利用解剖針和鑷子小心地取去體壁,并用鑷子從蟲(chóng)體下方取去小盾片,用解剖針清理干凈胸部的脂肪體(圖1-I)。隨即用鑷子取出結(jié)構(gòu)完整的頭部和唾液腺(圖1-J)。用解剖針劃開(kāi)頭部體壁,將里面的組織逐步清理干凈,即可取出完整的唾液腺(圖1-K)。

圖1 叉角厲蝽唾液腺解剖過(guò)程Fig.1 Processes for dissecting the salivary gland from Eocanthecona furcellata注:A,背面;B,腹面;C,去足的腹面;D,脂肪體;E,消化系統(tǒng);F,唾液腺與消化道;G,腹腔中的唾液腺;H,前胸與唾液腺;I,胸腔中的唾液腺;J,頭部與唾液腺;K,整體的唾液腺。Note: A, Dorsal; B, Ventral; C, Ventral without leg; D, Fat body; E, Digestive system; F, Salivary gland and digestive tract; G, Salivary gland in abdominal cavity; H, Prothorax and salivary gland; I, Salivary gland in the thoracic cavity; J, Head and salivary gland; K, General structure of the salivary gland.

2.2 唾液腺形態(tài)結(jié)構(gòu)

通過(guò)解剖并拍照觀(guān)察發(fā)現(xiàn),叉角厲蝽唾液腺在PBS中整體呈半透明狀(圖2)。唾液腺分為主腺和副腺,主腺又可分為主腺前葉和主腺后葉,主腺前葉短小,主腺后葉較長(zhǎng)。主腺前葉與主腺后葉通過(guò)肺門(mén)相連。主腺通過(guò)和肺門(mén)連接的主腺導(dǎo)管與口針相連,而副腺導(dǎo)管一端與肺門(mén)相連,另一端與副腺相連。副腺導(dǎo)管整體較長(zhǎng),呈細(xì)絲管狀,有許多呈U形折疊的部分。唾液由主腺導(dǎo)管從肺門(mén)處運(yùn)往頭部及口針。

圖2 叉角厲蝽唾液腺形態(tài)結(jié)構(gòu)Fig.2 Morphology of the salivary gland of Eocanthecona furcellata注:AMG,主腺前葉;PMG,主腺后葉;AG,副腺;Hi,肺門(mén);PD,主腺導(dǎo)管;AD,副腺導(dǎo)管。Note: AMG, Anterior main gland; PMG, Posterior main gland; AG, Accessory gland; Hi, Hilum; PD, Duct of principal gland; AD, Duct of accessory gland.

3 結(jié)論與討論

按照本文所述方法熟練練習(xí)后,能夠在5 min左右解剖獲得每頭叉角厲蝽的完整唾液腺。此外,作者應(yīng)用此方法也能在較短時(shí)間內(nèi)解剖獲得蠋蝽Armacustos、黃帶犀獵蝽Sycanuscroceovittatus、南方小花蝽Oriusstrigicollis等蝽象的完整唾液腺,表明該解剖方法具有普適性,可應(yīng)用于其他半翅目昆蟲(chóng)唾液腺的解剖。在不同種類(lèi)蝽象唾液腺的解剖過(guò)程中,解剖難度的區(qū)別主要體現(xiàn)在胸、腹部體壁的堅(jiān)硬程度,體壁較堅(jiān)硬的種類(lèi)(如叉角厲蝽)所需的解剖時(shí)間更長(zhǎng),且在去除胸、腹體壁的過(guò)程中不能用力過(guò)猛,否則會(huì)破壞唾液腺的完整性。就不同種類(lèi)蝽象的唾液腺結(jié)構(gòu)而言,盡管它們?cè)诖笮『托螤钜约霸隗w腔中的位置存在差異,但差異較小(Kumar &Sahayaraj, 2012; Carvalhoetal., 2021)。因此,可以用叉角厲蝽的唾液腺形態(tài)結(jié)構(gòu)作為參考來(lái)判斷是否解剖獲得其他蝽象完整的唾液腺,并識(shí)別它們唾液腺的各種組織結(jié)構(gòu)。

對(duì)于昆蟲(chóng)組織或器官的解剖,通常需要將解剖對(duì)象固定在蠟盤(pán)上,并在解剖過(guò)程中用昆蟲(chóng)針固定解剖對(duì)象的足(Skvarlaetal., 2020)。本文描述的解剖方法與此不同,采用鑷子夾住解剖對(duì)象的前胸兩側(cè)來(lái)固定蟲(chóng)體,且將干擾唾液腺解剖的足去除。將蟲(chóng)體固定到蠟盤(pán)上解剖,固定蟲(chóng)體用的解剖針對(duì)去除唾液腺外的組織會(huì)產(chǎn)生干擾,不利于實(shí)時(shí)調(diào)整蟲(chóng)體位置來(lái)契合這些組織的去除(Skvarlaetal., 2020)。而且,因?yàn)橥僖合俚闹飨俸透毕偃菀灼屏?加之導(dǎo)管長(zhǎng),導(dǎo)致昆蟲(chóng)針的存在更容易造成唾液腺在取出的過(guò)程中受損。與將蟲(chóng)體固定到蠟盤(pán)上再解剖相比,本文描述的方法在操作中更加簡(jiǎn)便,用鑷子固定蟲(chóng)體具有方便調(diào)整蟲(chóng)體位置的優(yōu)勢(shì),唾液腺不會(huì)因?yàn)槠渌矬w的存在而導(dǎo)致容易受損。此外,通過(guò)解剖實(shí)踐發(fā)現(xiàn),可以將鑷子適當(dāng)刺入蟲(chóng)體進(jìn)而對(duì)蟲(chóng)體進(jìn)行更加穩(wěn)定的固定,而且不影響唾液腺的完整性。但是,本文描述的采用鑷子直接固定蟲(chóng)體,然后再解剖的方法,僅對(duì)蟲(chóng)體較大的蝽象實(shí)用,對(duì)于蟲(chóng)體微小的蝽象還是應(yīng)采用將蟲(chóng)體在蠟盤(pán)上固定后再解剖的方法(Cicero &Brown, 2021)。同時(shí),本文描述的方法,解剖用的緩沖液應(yīng)淹沒(méi)蟲(chóng)體組織,一方面有利于脂肪體和其他殘?bào)w的去除,另一方面唾液腺需要漂浮在緩沖液中才不容易因和固體組織或器皿粘附而受損。