黃野螟成蟲觸角電鏡觀察及其對(duì)7種殺蟲劑的EAG反應(yīng)

趙鵬飛，常明山，吳耀軍，羅 輯，方小玉，楊振德，周紅英

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南寧 530002；2.廣西大學(xué)林學(xué)院，南寧 530004；3.崇左市森林病蟲害防治檢疫站，廣西崇左 532200；4.廣西國有高峰林場，南寧 530001）

黃野螟（Heortia vitessoides）屬于鱗翅目螟蛾科（Pyralidae），是土沉香（Aquilaria sinensis）生長過程中最重要的食葉性害蟲[1]。在國內(nèi)主要分布于廣東、廣西、云南、福建、海南和臺(tái)灣等地，國外主要分布于印度、斐濟(jì)和尼泊爾等國家[2]。初孵幼蟲聚集危害葉片，被咬食后的葉片僅剩一層網(wǎng)狀葉脈和葉表皮，低齡幼蟲在葉片之間的轉(zhuǎn)移有跟隨的特點(diǎn)。四齡幼蟲開始逐漸分散在不同葉片，暴發(fā)時(shí)可以將整片葉吃光，導(dǎo)致整株樹枝被吐絲包裹。高齡幼蟲啃食后的樹干嫩梢和枝條極易干枯，林木光合作用受阻，難以生長，持續(xù)危害至整株死亡。該蟲在我國南方地區(qū)每年發(fā)生多代，成蟲產(chǎn)卵量大，危害十分嚴(yán)重，是土沉香種植過程中需要重點(diǎn)監(jiān)測和防治的害蟲。

我國對(duì)螟蛾科昆蟲觸角感受器的研究主要集中在玉米、竹類等[3]的相關(guān)昆蟲。張蒙等[4]研究報(bào)道了黃野螟幼蟲觸角和口器上的感器分布和類型。由于黃野螟成蟲多在土沉香葉梢、葉背產(chǎn)卵，說明成蟲的感受器官能夠?qū)Ξa(chǎn)卵的位置進(jìn)行有效定位[5]。成蟲觸角是感受寄主信息化合物的重要器官，因此成蟲觸角上感受器的分布、類型和數(shù)量的差異將直接影響該過程。殺蟲劑利用化學(xué)物質(zhì)影響昆蟲的感受器官和搜索行為，李會(huì)仙[6]報(bào)道高效氯氰菊酯對(duì)鱗翅目棉鈴蟲有明顯驅(qū)避和拒食作用。殺蟲劑還會(huì)干擾昆蟲定位行為，影響昆蟲交配和產(chǎn)卵等行為[7]。本試驗(yàn)通過觀察成蟲觸角的超微形態(tài)、結(jié)構(gòu)和分布，描述兩性的觸角種類、形狀和差異，選取7種殺蟲劑測定黃野螟成蟲觸角電生理反應(yīng)，為開展黃野螟成蟲觸角化學(xué)感器的感受功能研究以及探索殺蟲劑對(duì)黃野螟成蟲行為干擾提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用黃野螟幼蟲均采自廣西憑祥市東盟林業(yè)產(chǎn)業(yè)園種植區(qū)的土沉香林。將采集的幼蟲放入網(wǎng)袋內(nèi)，采集500頭以上，帶回室內(nèi)于人工氣候箱內(nèi)飼養(yǎng)，喂以新鮮土沉香葉片，待養(yǎng)至成蟲后，喂食15%的蜂蜜水補(bǔ)充營養(yǎng)。飼養(yǎng)溫度為（26±1）℃，相對(duì)濕度為85%，光周期為16∶8（L∶D）。每次試驗(yàn)分別取新羽化的雌雄成蟲進(jìn)行掃描電鏡觀察和觸角電位檢測。

1.2 試驗(yàn)藥劑

根據(jù)不同殺蟲劑對(duì)成蟲、蛹和高齡幼蟲的試驗(yàn)結(jié)果及毒殺機(jī)理選擇蘇云金桿菌（Bacillus thuringiensis）500倍液（美國杜邦公司）、乙基多殺菌素1 000倍液（美國陶氏益農(nóng)公司）、34%乙多·甲氧酰肼1 500倍液（美國陶氏益農(nóng)公司）、20%氯蟲苯甲酰胺3 000倍液（美國杜邦公司）、球孢白僵菌2 000倍液（北美聯(lián)邦農(nóng)大集團(tuán)）、滅幼脲200倍液（美國陶氏益農(nóng)公司）、綠僵菌2 000倍液（北美聯(lián)邦農(nóng)大集團(tuán)）和3%苯氧威200倍液（北京鑫敦豐公司）。選擇去離子水作為對(duì)照處理（CK）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 觸角電鏡掃描法

觸角感器檢測方法參照孟倩倩等[8]，略作改進(jìn)。采用S-3400N掃描電子顯微鏡（日本日立公司），加速電壓為5.0 kV。取新羽化的黃野螟雌、雄成蟲各5頭，放入-20℃冰箱中冷凍10～15 min，待成蟲昏迷后，將帶有完整觸角的成蟲頭部切下，依次用梯度乙醇脫水20 min，將雌、雄黃野螟成蟲觸角依次切下，在室溫下風(fēng)干，涂一層雙面膠于干燥的電鏡樣品臺(tái)，將觸角均勻地粘貼在樣品臺(tái)上，噴金膜（20 nm）后放入電鏡。觀察觸角的感器類型、長度和分布等，并拍照。

1.3.2 觸角電位測定法

觸角電位（Electroantennography，EAG）是昆蟲化學(xué)生態(tài)學(xué)中重要的電生理技術(shù)，采用觸角電位儀（德國SYNTECH公司）進(jìn)行記錄和測定。取新羽化的雌、雄黃野螟成蟲各5頭，用鋒利的刀片將黃野螟觸角從基部切下，鞭節(jié)末端切除2 mm，用導(dǎo)電膠將其橫搭在電極兩端，隨機(jī)抽取不同殺蟲劑進(jìn)行測試。在測定過程中，觸角的活性會(huì)因試驗(yàn)時(shí)間的增加而降低，在試驗(yàn)中標(biāo)定觸角的活性，在每一殺蟲劑（包括各種濃度）EAG活性測定的前后均做空白標(biāo)樣的EAG測定[9]。觸角電位分析所用數(shù)據(jù)均為校正后的EAG反應(yīng)相對(duì)平均值，即將樣品EAG測量值減去標(biāo)樣處理值后得到的平均值。刺激氣流流速、持續(xù)氣流均設(shè)定為400 mL/min，刺激時(shí)間0.5 s，2次刺激間隔60 s。將剪成2 cm×0.5 cm的定性濾紙紙條折成V字形作為每種溶液的載體，測試劑量為10 μL，將觸角和藥劑分開放置。各種測定每根觸角重復(fù)3次。以去離子水作為對(duì)照（CK）。

2 結(jié)果與分析

2.1 觸角的結(jié)構(gòu)特征

黃野螟成蟲觸角的外觀形態(tài)上略有差異，雄蟲觸角的鞭節(jié)亞節(jié)略多于雌蟲。觸角均為線狀，由1節(jié)柄節(jié)、1節(jié)梗節(jié)和70～75個(gè)亞節(jié)組成（圖1），觸角長9 300～9 800 μm，柄節(jié)粗大，梗節(jié)較短，延長呈毛狀；柄節(jié)長約300 μm，最寬處約400 μm；梗節(jié)長約100 μm，最寬處約260 μm；柄節(jié)、梗節(jié)兩側(cè)密被不規(guī)則的鱗片，鱗片細(xì)長，呈扇形；鞭節(jié)長8 800～9 100 μm，是表面感器類型最多的節(jié)。觸角背面有層次分明的鱗片，層層相疊，少有感器分布。

圖1 黃野螟觸角和鞭節(jié)微觀形態(tài)Fig.1 Microscopic morphology of antennae and flagellum of Heortia vitessoides

2.2 感受器的類型和特征

黃野螟成蟲觸角表面具有6種觸角感器：毛形感器，鱗形感器，腔錐形感器，刺形感器，耳形感器，栓錐形感器（圖2）。

2.2.1 毛形感器（Sensilla trichodea，Str）

毛形感器是黃野螟成蟲觸角上數(shù)量最多、分布最廣的感受器。觸角上的毛形感器有2種：毛形感器Ⅰ型長49～58 μm，直徑1.5～3 μm，基部較粗，由基部向頂端逐漸變細(xì)，頂端彎曲；基部斜生，與表面形成鈍角，著生于表皮皺褶形成的蜂窩狀臼狀窩內(nèi)，規(guī)則排列；全感器呈弧形生長，感器壁上有螺紋。毛形感器Ⅱ型長23～29 μm，直徑1.5～3 μm，頂部不彎曲，不同于毛形感器Ⅰ型。兩性間差異較大，黃野螟雄蟲觸角鞭節(jié)的毛形感器在數(shù)量上多于雌蟲，且雄蟲的毛形感器較長。

2.2.2 鱗形感器（Sensilla squamiformia，Ssq）

鱗型感器長60～70 μm，臼狀窩直徑2～3 μm。分布于鞭節(jié)鱗片周圍，比鱗片窄，形狀如觸角表面覆蓋的鱗片，中間寬，兩端細(xì)?；恐诰薁罡C內(nèi)，數(shù)目較少，僅分布在鞭節(jié)的2個(gè)亞節(jié)的連接處，雌雄感器無明顯差別。

2.2.3 腔錐形感器（Sensilla coeloconica，Sco）

腔錐形感器分布于黃野螟成蟲觸角鞭節(jié)的腹面，分為2種類型:ScoⅠ 長9.5～10 μm，直徑5.6～6 μm，由外部圓形腔和內(nèi)部圓形腔中心直立的柱狀栓2部分組成，圓腔四周沒有緣毛。ScoⅡ長 5.5～6 μm，直徑 4.5～5 μm。形狀像一朵花蕾，是觸角表皮向下凹陷而形成的一個(gè)圓形腔，圓腔中央著生一明顯中心錐，中心錐呈圓錐形，整體內(nèi)卷，周圍分布著16～18個(gè)緣栓，這些緣栓逐漸向中間聚攏生長，雌雄感器無明顯差別。

2.2.4 刺形感器（Sensillum chaetica，Sch）

圖2 黃野螟成蟲觸角上的各種感器Fig.2 Sensilla types in antennae of Heortia vitessoides adults

雌蟲的刺形感器長42～55 μm，直徑2.0～2.5 μm；雄蟲為55～65 μm，直徑4 μm。I型感器著生在觸角表皮特化形成的臼狀窩內(nèi)，筆直斜生，與毛形感器區(qū)分明顯。臼狀窩生長在觸角表面的蜂窩狀網(wǎng)紋窩里，多分布于鞭節(jié)中央和末端位置；刺型感器Ⅱ型長50～55 μm，直徑4 μm，跟Ⅰ相似，在基部以上發(fā)生分叉，Ⅱ型未在雌蟲觸角發(fā)現(xiàn)。

2.2.5 耳形感器（Sensilla auricillica，Sau）

耳形感器較毛形感器粗短，分布于黃野螟成蟲觸角上，主要有I型和II型2種，著生于鞭節(jié)交接處。I型耳形感器長約22～25 μm，直徑1.5～2.5 μm，貼靠觸角腹部生長，形似心葉狀，頂端鈍圓，基部以上部分中部凹于兩側(cè)；II型耳形感器長約8～9 μm，直徑1.5～2 μm，舌形，著生于表皮內(nèi)凹形成的圓形腔內(nèi)，整體垂直于表皮生長，雌雄感器無明顯差別。

2.2.6 栓錐形感器（Sensilla styloconica，Ss）

除端節(jié)外，每節(jié)前緣均著生有栓錐形感器。長度28～30 μm，直徑8.5～9 μm，是最大的感器之一。整個(gè)感器呈拇指狀，感器上具有網(wǎng)紋，僅端部錐狀處無覆蓋。鞭節(jié)末端著生數(shù)量為3個(gè)，呈品狀分布。

表1 黃野螟雄成蟲觸角EAG相對(duì)平均值Tab.1 Relative mean value of tentacles EAG of male Heortia vitessoides adults

2.3 黃野螟成蟲觸角對(duì)殺蟲劑的反應(yīng)試驗(yàn)

黃野螟雄蟲對(duì)乙多·甲氧蟲酰肼的反應(yīng)相對(duì)平均值最大（2.197 eV，P＜0.01），呈極顯著性差異；對(duì)乙基多殺菌素的反應(yīng)相對(duì)平均值較大（1.210 eV，P＜0.05），呈顯著性差異；對(duì)球孢白僵菌、氯蟲苯甲酰胺和綠僵菌的反應(yīng)相對(duì)平均值較小（表1）。

黃野螟雌蟲對(duì)蘇云金桿菌的反應(yīng)相對(duì)平均值最大（1.601 eV，P＜0.01），呈極顯著性差異；其次為乙多·甲氧蟲酰肼（0.895 eV，P＜0.05），呈顯著性差異；對(duì)綠僵菌和氯蟲苯甲酰胺的反應(yīng)相對(duì)平均值較小（表2）。

表2 黃野螟雌成蟲觸角EAG相對(duì)平均值Tab.2 Relative mean value of tentacles EAG of female Heortia vitessoides adults

3 討論與結(jié)論

本研究對(duì)黃野螟雌雄成蟲觸角進(jìn)行掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)黃野螟觸角分布6種感器：毛形感器、鱗形感器、刺形感器、腔錐形感器、耳形感器和栓錐形感器。其中毛形感器、刺形感器、腔錐形感器和耳形感器均有2種類型。大部分感受器著生在鞭節(jié)腹面，這一特征與已報(bào)道鱗翅目昆蟲一致[12-15]。其中鱗形感器、腔錐形感器和耳形感器屬于在黃野螟觸角微觀結(jié)構(gòu)中首次發(fā)現(xiàn)，楊毅等[10]報(bào)道的黃野螟的柱形感器和鐘型感器未在此研究中發(fā)現(xiàn)。

黃野螟雌雄成蟲觸角的形狀基本相同，但兩者在感器的種類、形態(tài)和數(shù)量上存在一定的差異。有關(guān)黃野螟的觸角感器的性二型性，本研究發(fā)現(xiàn)黃野螟雄蟲觸角鞭節(jié)的毛形感器在數(shù)量上多于雌蟲，雄蟲的毛形感器長于雌蟲。這和劉志雄等[11]的報(bào)道雄蛾毛形感器數(shù)量大于雌蛾，雄性昆蟲對(duì)于性信息素更加敏感一致；在黃野螟觸角中發(fā)現(xiàn)Ⅱ型刺型感器只在雄蟲觸角上分布，雌蟲觸角上未見此感器類型；此外還發(fā)現(xiàn)雄蟲的栓錐形感器數(shù)量明顯多于雌蟲。雖然昆蟲的觸角種類和功能不完全相同，但是同一類觸角感器基本形態(tài)和觸角感器種類有一定的相似性。黃野螟觸角鞭節(jié)表層呈網(wǎng)狀紋結(jié)構(gòu)，這與已報(bào)道過的豆野螟和草地螟等螟蛾觸角表面結(jié)構(gòu)相似[12-13]。毛形感器呈毛發(fā)狀，分布較廣，可能是其感受信息化合物的主要感器[14]。黃野螟的鞭節(jié)頂端均無毛形感器，著生刺型感器，刺形感器鋼直如刺，可能具有感受機(jī)械刺激的功能[15]，昆蟲的刺形感器對(duì)于求偶微環(huán)境以及尋找適宜的覓食和居住場所等具有選擇行為功能[16-17]。栓錐形感器的主要作用可能是感受寄主植物揮發(fā)物和外界氣味因子，能夠感受信息素等[18]。耳型感器在其行為傾向和生理學(xué)特性方面發(fā)揮重要作用，對(duì)聲波有反應(yīng)，可能為物理感受器[19]；腔錐形感器也具有感受植物揮發(fā)物的功能[20]。

黃野螟由于繁殖迅速，危害嚴(yán)重，存在世代重疊的現(xiàn)象，殺蟲劑會(huì)對(duì)其整個(gè)生活史產(chǎn)生影響。黃野螟成蟲接觸到殺蟲劑后有微妙行為變化，可能是其應(yīng)對(duì)殺蟲劑的預(yù)警信號(hào)。在觸角電位檢測中，雌成蟲對(duì)蘇云金桿菌的反應(yīng)相對(duì)平均值最大；對(duì)乙多·甲氧蟲酰肼的反應(yīng)相對(duì)平均值次之。在化學(xué)防治的過程中，殺蟲劑會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成影響，干擾觸角感受外部化學(xué)信息進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，賴敏[21]報(bào)道了氯氰菊酯和溴氰菊酯對(duì)瓜實(shí)蠅雌蟲具有較好驅(qū)避作用和產(chǎn)卵抑制作用，溴氰菊酯對(duì)瓜實(shí)蠅雌蟲的驅(qū)避作用最強(qiáng)，驅(qū)避率為83.33%；黃野螟雄成蟲對(duì)乙多·甲氧蟲酰肼的電生理反應(yīng)相對(duì)平均值最大，有極顯著性差異；對(duì)乙基多殺菌素的電生理反應(yīng)相對(duì)平均值較大，有顯著性差異。黃野螟成蟲在求偶和選擇正確的寄主植物器官產(chǎn)卵過程中，也會(huì)通過觸角接收來自外界的化學(xué)信號(hào)。宋亮[22]報(bào)道小菜蛾成蟲在施藥葉片上的產(chǎn)卵率顯著下降，這可能與殺蟲劑對(duì)小菜蛾成蟲的刺激作用有關(guān)。通過研究殺蟲劑對(duì)黃野螟成蟲觸角的刺激反應(yīng)，可為深入研究殺蟲劑對(duì)黃野螟成蟲行為干擾提供理論依據(jù)。

本研究僅對(duì)黃野螟觸角的微觀結(jié)構(gòu)及其對(duì)7種殺蟲劑觸角電生理反應(yīng)進(jìn)行研究分析。植物揮發(fā)物和昆蟲信息素等也能對(duì)昆蟲的取食、產(chǎn)卵和趨避等產(chǎn)生影響，有關(guān)上述化合物之間的互作反應(yīng)有待進(jìn)一步研究。