一種區(qū)分三種切梢小蠹性別的新方法

王平彥，張真，袁素蓉，王繼軍

(1．中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所 國(guó)家林業(yè)局森林保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091;2．清華大學(xué)附屬中學(xué)永豐學(xué)校，北京 100094;3．玉溪市林業(yè)有害生物檢疫局，云南 玉溪 653100;4．山東省濰坊工商職業(yè)學(xué)院，山東 諸城 262234)

云南切梢小蠹Tomicus yunnanensis Kirkendall and Faccoli、橫坑切梢小蠹T．minor Hartig和短毛切梢小蠹T．brevipilosus Egger均為歐亞重要蛀干害蟲［1］。云南切梢小蠹主要危害中國(guó)云南的云南松Pinus yunnanensis Franch;橫坑切梢小蠹在西歐主要危害歐洲赤松P．sylvestris L．，歐洲黑松P．nigra Arnold，P．brutia Ten．，P．halepensis Mill．［2］，在亞洲主要危害馬尾松P．massoniana Lamb．，油松P．tabulaeformis Carr．，云南松等［3］。短毛切梢小蠹分布在中國(guó)的福建、云南、四川，印度的阿薩姆邦及朝鮮和日本，主要危害紅松P．koraiensis Sieb．et Zucc．，島松P．insularis Endl，日本五針?biāo)蒔．parvifolia Sieb．et Zucc．和云南松［1］。

值得注意的是，3種小蠹的地理分布相互重疊，蛀害期相互吻合，且均有枝梢聚集、樹干蛀害等行為特征對(duì)云南松造成的多重為害。目前，這3種小蠹已成為中國(guó)西南地區(qū)云南松林最重要的一類蛀干害蟲［4］。

昆蟲形態(tài)是研究昆蟲生物學(xué)、生理學(xué)和生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)，性別的正確區(qū)分更是進(jìn)行科學(xué)研究、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)和防控害蟲的重要前提。目前，這3種切梢小蠹活體雌雄成蟲的辨別方法主要有3種。一是依靠小蠹鞘翅末端和腹部末端摩擦發(fā)音的大小:將雄蟲放在耳邊通常能聽到清晰的摩擦聲，而雌蟲的發(fā)音一般不易聽到［5］;二是根據(jù)小蠹在母孔道中的位置，母孔道前方的通常為雌蟲，后方的為雄蟲［6-7］;三是根據(jù)小蠹蟲腹部背板的數(shù)量，能看到第8節(jié)背板的為雄蟲，否則為雌蟲［3］。

然而，上述3種方法各有不足之處。第一種方法并不完全正確。只有在生理狀態(tài)良好的條件下，小蠹雄蟲才會(huì)利用翅—腹摩擦發(fā)出輕微的吱吱聲［6，8］。該方法僅適用于活體成蟲，且小蠹的生理狀態(tài)和發(fā)聲部位完損狀況直接影響結(jié)果的正確性。第2種方法同樣不夠嚴(yán)謹(jǐn)。在大量采集蟲源過程中，筆者發(fā)現(xiàn)位于蛀干孔道前方的未必為雌蟲，位于后方的也未必是雄蟲(王平彥，未發(fā)表數(shù)據(jù))。第3種方法準(zhǔn)確可靠，但在確定小蠹背板的節(jié)數(shù)時(shí)比較麻煩，且會(huì)嚴(yán)重破壞小蠹活體和標(biāo)本的完整性。作者在第3種方法的基礎(chǔ)上，利用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡(Scanning Electron Microscopy，SEM)觀察、測(cè)量和比較了3種切梢小蠹腹部末端可見的最后一節(jié)背板(雌蟲為第7節(jié)背板，雄蟲為第8節(jié)背板可見背板，下文中稱為腹部末端可見背板)，研究云南松3種切梢小蠹性別間的形態(tài)差異，以期得到一種正確、快速識(shí)別雌雄蟲的新方法。

1 材料和方法

1.1 供試蟲源2010年12月，在云南省玉溪市北山林場(chǎng)(N 24°21'，E 102°35')和曲靖市麒麟?yún)^(qū)越州鎮(zhèn)大梨樹村公益林(N 25°14'，E 103°50')采集蛀干期切梢小蠹成蟲40頭。2011年8月，在上述兩地采集蛀梢期成蟲40頭。兩地均為云南松純林，樹齡20～40 a，常年受小蠹危害。云南切梢小蠹和橫坑切梢小蠹采于北山林場(chǎng)，短毛切梢小蠹采于越州鎮(zhèn)大梨樹村公益林。

1.2 觀察和測(cè)量方法每處理觀察并測(cè)量8頭成蟲(隨機(jī)挑選蛀梢期和蛀干期各4頭，性比為1∶1)，重復(fù)4次。在立體顯微鏡(LEICA MZ APO，德國(guó))下，根據(jù)觸角顏色和鞘翅斜面第2溝間部的刻點(diǎn)將3種小蠹分開［1］，以腹部可見的背板節(jié)數(shù)區(qū)分雌雄蟲［3］。用大拇指和食指拿起小蠹，將其腹部末端朝上，腹板面向觀察者。用尖端較鈍的大頭針，將小蠹腹部末端可見背板輕輕往下壓，此時(shí)，在體視顯微鏡下可以清楚地觀察到該可見背板的形態(tài)。

掃描電鏡前的樣品處理參照王平彥 等人的方法［9］。雌雄成蟲首先去除鞘翅，然后將其腹部剪下來。在4℃條件下，離體的腹部放于2．5%的磷酸緩沖液(PBS，0．1 M，pH 7．4)中固定4 h。樣本在20%的酒精中用超聲波振動(dòng)20 min，然后分別用30%，40%，80%，90%，95%和100%的酒精進(jìn)行脫水處理，每次20 min，自然干燥12 h。通過導(dǎo)電膠將腹部末端以斜向上的姿態(tài)(以便于觀察最后一節(jié)背板)固定于載物臺(tái)。利用日立離子濺射儀IB-5噴金，電壓15 kV的日立S-4800掃描電鏡觀察樣品并記錄。

用ZWCAD(v．2012;ZWCAD軟件，廣州，中國(guó))測(cè)量掃描電鏡下雌蟲腹部第7背板和雄蟲腹部第8背板的尺寸(與小蠹身體縱軸垂直方向的距離記為寬度，平行方向的記為長(zhǎng)度)。

1.3 數(shù)據(jù)分析用SPSS軟件(v．17，SPSS，Chicago，USA)統(tǒng)計(jì)分析雌雄最后一節(jié)可見背板尺寸。運(yùn)用最小差異法(Least Significant Difference，LSD)分析蛀梢期和蛀干期的差異。通過Mann-Whitney U檢驗(yàn)分析性別差異。

2 結(jié)果

3種切梢小蠹腹部末端可見背板的尺寸在蛀干期和蛀梢期之間均無明顯差異。但在兩性之間，除了腹部背板的節(jié)數(shù)這一重要差別外，作者還發(fā)現(xiàn)，雌蟲腹部末端背板寬大，半圓形，剛毛均勻地伸向末端;而雄蟲的窄小，近似長(zhǎng)方形，中間處剛毛向中間聚攏。掃描電鏡更加清晰地顯現(xiàn)了性別間的差異(圖1)。云南切梢小蠹、橫坑切梢小蠹和短毛切梢小蠹雌蟲腹部末端可見背板的長(zhǎng)×寬分別為(590±17)μm×(827±31)μm，(619±25)μm×(780±16)μm和(594±29)μm×(815±21)μm，而雄蟲腹部末端可見背板的長(zhǎng)×寬分別為(365±30)μm×(608±24)μm，(237±41)μm×(580±33)μm和(296±36)μm×(593±25)μm。這3種小蠹雌蟲末端可見背板的長(zhǎng)度和寬度均明顯大于雄蟲(圖2，3)。

圖1 3種切梢小蠹雌雄蟲腹部末端可見背板掃描電鏡下的形態(tài)

圖2 3種切梢小蠹雌雄蟲腹部末端可見背板的寬度差異

3 討論

區(qū)分昆蟲的種類和性別主要利用個(gè)體和雌雄蟲間的形態(tài)差異。橫坑切梢小蠹在鞘翅斜面第2溝間部平坦，具顆瘤，這一特征區(qū)別于其它2種切梢小蠹。而短毛切梢小蠹和云南切梢小蠹的區(qū)別在于其鞘翅斜面第2溝間部的刻點(diǎn)是否呈2列，刻點(diǎn)呈2列為云南切梢小蠹，反之則為短毛切梢小蠹［1，10］。當(dāng)前，種類的區(qū)分相對(duì)容易，但區(qū)分性別的常用方法均存在不足之處。作為區(qū)分小蠹性別的新方法，本研究補(bǔ)充了這3種切梢小蠹的形態(tài)學(xué)特點(diǎn)，將有效提高林業(yè)工作者在實(shí)際工作中識(shí)別雌雄小蠹的速度和準(zhǔn)確性。

圖3 3種切梢小蠹雌雄蟲腹部末端背板的長(zhǎng)度差異

小蠹雌蟲腹部的第8背板實(shí)際被遮擋在寬大的第7背板下面，難以發(fā)現(xiàn);而雄蟲的第8背板沒有被遮擋，易被觀察到。為了在實(shí)際生產(chǎn)中提供更貼合實(shí)際的服務(wù)，本研究將雌蟲腹部第7節(jié)和雄蟲的第8節(jié)背板統(tǒng)一命名為腹部末端可見背板。區(qū)分雌雄小蠹蟲的新方法不會(huì)傷害活蟲，同時(shí)也會(huì)最大限度地保持標(biāo)本的完整性。新方法可以在數(shù)秒內(nèi)將雌雄小蠹分開，是準(zhǔn)確、快速地鑒定與辨識(shí)雌雄蟲的有效途徑。需要提示的是，在體視顯微鏡下觀察操作時(shí)，不能用昆蟲針，必須用末端相對(duì)較鈍的大頭針，否則容易傷到小蠹腹部末端。

同種昆蟲的雌雄個(gè)體除了生殖結(jié)構(gòu)的差異，在體型、體色、結(jié)構(gòu)上往往也有差異，這種雌雄二型現(xiàn)象廣泛分布于自然界中。如竹節(jié)蟲的有些種類雌雄差別很大，其大小、體壁外長(zhǎng)物、甚至顏色均有很大差別［11］，一些昆蟲的雌性個(gè)體顯著大于雄性個(gè)體。光滑足距小蠹Xylosandrus germanus Blandford雌成蟲圓柱形，體長(zhǎng)2．02～2．26 mm，雄成蟲較寬扁，體長(zhǎng)1．00～1．30 mm［11］。雌雄兩性顏色明顯不同的現(xiàn)象在蝶類中較為常見，絲帶鳳蝶Sericinus montela Gray雌蟲的前翅以黑褐色為底色，而雄蟲前翅的基色為白色。食毛目的一些類群雌蟲觸角為絲狀，而雄蟲的觸角特化為攫握式［12］;光滑足距小蠹雌成蟲鞘翅分為溝中和溝間部，后半部細(xì)長(zhǎng)毛起自溝間部，雄成蟲鞘翅不分溝中和溝間部，后半部部分刻點(diǎn)生有細(xì)長(zhǎng)毛［11］。

雌雄二型是自然選擇、性選擇與基因、個(gè)體發(fā)育、系統(tǒng)發(fā)育等綜合作用的結(jié)果［13］。達(dá)爾文1874年曾經(jīng)指出:自然選擇在雌、雄個(gè)體在繁殖過程中起到明顯不同的作用，選擇壓力在雌、雄個(gè)體上的體現(xiàn)不同?；诖?，就這3種切梢小蠹而言，雌雄二型現(xiàn)象在腹部末端可見背板的特化，與其交配行為可能具有密切關(guān)系;該現(xiàn)象也是小蠹在長(zhǎng)期的進(jìn)化中自然選擇和性選擇的必然結(jié)果。

志謝:玉溪市北山林場(chǎng)原護(hù)林員魯甘付出艱辛采集樣本，玉溪市林業(yè)局副局長(zhǎng)郭亞鋼、林業(yè)有害生物檢疫局局長(zhǎng)吳建勇給予政策支持，北山林場(chǎng)森防站賈麗萍和曲靖市麒麟?yún)^(qū)越州鎮(zhèn)大梨樹村原護(hù)林員曲田生幫助采集樣本，在此一并表示感謝。

［1］ Kirkendall L R，F(xiàn)accoli M，Ye Hui．Description of the Yunnan shoot borer，Tomicus yunnanensis Kirkendall＆Faccoli sp．n．(Curculionidae，Scolytinae)，an unusually aggressive pine shoot beetle from southern China，with a key to the species of Tomicus［J］．Zootaxa，2008，1819:25-39．

［2］ Kohlmayr B，Riegler M，Wegensteiner R，et al．Morphological and genetic identification of the three pine pests of the genus Tomicus(Coleopetera，Scolytidae)in Europe［J］．Agricultural and Forest Entomology，2002，4(2):151-157．

［3］ 殷蕙芬，黃復(fù)生，李兆麟．中國(guó)經(jīng)濟(jì)昆蟲志:第二十九冊(cè) 鞘翅目小蠢科［M］．北京:科學(xué)出版社，1984:11．

［4］ 梁軍生，陳曉鳴，王健敏．受小蠹蟲不同階段為害的云南松光合生理反應(yīng)分析［J］．林業(yè)科學(xué)研究，2009，22(3):407-412．

［5］ 羅茜．小蠹發(fā)聲結(jié)構(gòu)、聲信息特征與自動(dòng)種類識(shí)別研究［D］．北京:中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，2011．

［6］ Lanne B S，Schlyter F，Byer JA，et al．Differences in attraction to semiochemicals present in sympatric pine shoot beetles，Tomicus minor and T．Piniperda［J］．JChem Ecol，1987，13(15):1045-1067．

［7］ Liu H，Zhang Z，Ye H，et al．Response of Tomicus yunnanensis(Coleoptera:Scolytinae)to infested and uninfested Pinus yunnanensis Bolts［J］．J Econ Entomol，2010，103(1):95-100．

［8］ Ryker L C，Rudinsdy J A．Sound production in Scolytidae:Acoustic signals of male and female Dendroctonus valens LeConte［J］．Journal of Applied Entomology，2009，80(1-4):113-118．

［9］ Wang P Y，Zhang Z，Kong X B，et al．Description and comparison of antennal morphology and sensilla ultrastructure of three Tomicus species(Coleoptera:Curculionidae，Scolytinae)［J］．Microsc Res Tech，2012，75:1672-1681．

［10］ 李霞，張真，曹鵬，等．切梢小蠹屬昆蟲分類鑒定方法［J］．林業(yè)科學(xué)，2012(2):110-116．

［11］楊群芳，周祖基，李慶，等．葡萄樹新害蟲:光滑足距小蠹的形態(tài)特征［J］．昆蟲知識(shí)，2008(2):219-223．

［12］ 王孟卿，楊定．昆蟲的雌雄二型現(xiàn)象［J］．昆蟲知識(shí)，2005，42(6):721-725．

［13］ Fairbairn D J，Preziosi R F．Sexual selection and the evolution of allometry for sexual size dimorphism in the water strider，Aquarius remigis［J］．The American Naturalist，1994，144(1):101-118．