鉤臀蟻蛉幼蟲觸角和顎管感受器超微結(jié)構(gòu)觀察

林興雨 任凱杰 張方梅 陳俊華 郭世保 洪楓 尹健

摘? ? 要：觀察鉤臀蟻蛉（Myrmeleon bore Tjeder）幼蟲觸角和顎管部位感受器的種類、形態(tài)、數(shù)量以及分布情況，為鉤臀蟻蛉幼蟲的行為生物學(xué)和電生理學(xué)等研究提供參考。本試驗利用掃描電子顯微鏡觀察鉤臀蟻蛉3齡幼蟲的觸角和顎管感受器的形態(tài)、數(shù)量、種類以及分布情況進(jìn)行觀察。鉤臀蟻蛉3齡幼蟲觸角為剛毛狀，由柄節(jié)、梗節(jié)和鞭節(jié)組成，其中鞭節(jié)由13亞節(jié)組成。幼蟲觸角上有1類錐形感受器的3種亞型，分別為錐形感受器Ⅰ-Ⅲ。顎管上有3類9種感受器類型，分別為鱗形感受器Ⅰ-ⅤⅡ、腔乳頭形感受器、腔錐形感受器。觸角基部邊緣有刺體存在，且為球狀刺體。鉤臀蟻蛉3齡幼蟲觸角上的感受器分布較少，顎管上的感受器分布較多，其中以鱗形感受器數(shù)量分布最廣。據(jù)此推測鱗形感受器在鉤臀蟻蛉幼蟲在捕食獵物等生態(tài)行為中發(fā)揮著重要的作用。

關(guān)鍵詞：鉤臀蟻蛉幼蟲;掃描電鏡;觸角;顎管;感受器

中圖分類號：S433? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2020.11.012

Ultrastructural Observation of Morphological of Antennae and Palate Sensilla of Myrmeleon bore Larvae

LIN Xingyu， REN Kaijie， ZHANG Fangmei， CHEN Junhua， GUO Shibao，HONG feng，YIN Jian

（Xinyang Agricultural and Forestry University， Xinyang， Henan 464000，China）

Abstract：To describe the species， morphology， quantity and distribution of antennae and palatal organs， and to clarify the behavioral mechanism of Myrmeleon bore Tjeder larvae. Antennae and palatal sensilla of the third instar larvae of Myrmeleon bore was observed under a scanning electron microscope.The antennae of the 3rd instar larvae of Myrmeleon bore was rigid and composed of stipe， pedicel and flagellum， in which the flagellum was composed of 13 subsegments.There were three subtypes of cone-shaped sensilla on the antennae of larvae， I to III， respectively.There were three types and nine sensilla on the mandible tube， which are scale Sensilla squamiformiaⅠ-ⅤⅡ、Sensilla cavitata-peg、Sensilla coeloconica.At the base of antennae， there were spines， and they were globular spines.There were less sensilla on antennae and more sensilla on jawbone. Among them， Sensilla squamiformia were the most widely distributed. Therefore， it is speculated that the larvae play an important role in predatory and other ecological behaviors.

Key words： Myrmeleon bore Tjeder larvae; scanning electron microscopy; antennae; mandibular canal; sensilla

鉤臀蟻蛉（Myrmeleon bore Tjeder）屬脈翅目（Neuroptera），蟻蛉科（Myrmeleontidae），屬（Myrmeleon），分布于世界各地。蟻蛉幼蟲俗稱蟻獅，別名倒退蟲、沙牛等，是一種重要的藥用昆蟲，《本草綱目》已有蟻獅入藥記載[1-2]，近代研究表明其體內(nèi)含有抗菌肽、毒素蛋白和其它藥用蛋白，在治療人體的某些疾病有很大的療效[3]。鉤臀蟻蛉為完全變態(tài)類昆蟲，在河南省信陽市1年1代，幼蟲分為3個齡期[4]。鉤臀蟻蛉幼蟲的食性較廣，鉤臀蟻蛉幼蟲主要生活在干燥沙粒下，在沙質(zhì)土中挖掘漏斗狀陷阱，當(dāng)小型昆蟲落入陷阱中，即被其尖銳的大小顎所砌合成的吸管刺吸而死。鉤臀蟻蛉幼蟲通過捕食跌入小穴中的蟻類、鱗翅目、半翅目、鞘翅目等昆蟲的幼蟲或若蟲為食，這些昆蟲多為農(nóng)林害蟲，因此鉤臀蟻蛉幼蟲是一種重要的天敵昆蟲。目前，對于蟻蛉的研究涉及到分類學(xué)[5-6]形態(tài)學(xué)[7]、生活史[8]、行為學(xué)[9-10]等方面。目前，國內(nèi)外對于鉤臀蟻蛉幼蟲觸角和顎管的感受器形態(tài)和超微結(jié)構(gòu)尚未見報道。

感受器是昆蟲進(jìn)行感知外部環(huán)境、進(jìn)行信息通訊的重要器官，具有感受外界信號刺激的功能。觸角是昆蟲重要的感覺器官，主要起嗅覺和觸覺作用，有的昆蟲觸角還具有聽覺作用，不僅可以幫助昆蟲尋覓異性以及捕食獵物和躲避危害等活動行為機(jī)制[11]。鉤臀蟻蛉幼蟲在干燥的沙粒上，挖出一個漏斗狀的小沙坑，當(dāng)獵物掉進(jìn)了沙坑，它就用上顎的顎管夾取獵物，吸食獵物的體液。因此，對于顎管感受器上的數(shù)量分布情況及功能的研究對于鉤臀蟻蛉幼蟲感受獵物信號起到非常重要的作用。目前暫未發(fā)現(xiàn)鉤臀蟻蛉幼蟲相關(guān)感受器的研究報道。

本研究應(yīng)用掃描電子顯微鏡對鉤臀蟻蛉幼蟲觸角和顎管部位的感受器類型、形態(tài)與數(shù)量分布進(jìn)行觀察，為研究各種感受器的生理功能，以及對于鉤臀蟻蛉幼蟲的生物學(xué)習(xí)性提供參考。

1 材料和方法

1.1 供試蟲源

鉤臀蟻蛉幼蟲采集于河南省信陽市浉河區(qū)（N32°6′44″，E114°11′30″）。所采集幼蟲置于人工氣候箱中飼養(yǎng)，飼養(yǎng)溫度（25±1）℃，相對濕度60%～70%，光周期L∶D=14∶10。使用長40 cm，寬20 cm，深3 cm，40目細(xì)沙粒的沙盤進(jìn)行集中飼養(yǎng);使用直徑3 cm，深5 cm，40目細(xì)沙粒的養(yǎng)蟲盒進(jìn)行單頭飼養(yǎng)。

1.2 樣品制備

從養(yǎng)蟲盒里取出3齡的鉤臀蟻蛉幼蟲20頭，在體式顯微鏡下用解剖刀切取幼蟲觸角和鄂管，獲取完整觸角5根，顎管10根，用蒸餾水將觸角和顎管反復(fù)沖洗3遍，再經(jīng)50%，70%，80%，90%，100%乙醇梯度逐級脫水各15 min，無水乙醇重復(fù)2次。將蟻蛉幼蟲的觸角和顎管固定在電鏡載物臺上，臨界點(diǎn)干燥，用導(dǎo)電膠將樣品粘于載物臺上，真空離子濺射儀噴金后置于JSM-7900F（日本株式會社，東京）掃描電鏡下觀察。感受器的分類和命名參照Scheider[12]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與圖像處理

用Sigma Scan Pro Measurement system5.0軟件測量每種感受器的長度和基部直徑重復(fù)測量5次，測量值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（mean±Se）。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉤臀蟻蛉幼蟲觸角和顎管的形態(tài)特征

鉤臀蟻蛉幼蟲觸角呈剛毛狀，由柄節(jié)（scape，Sc）梗節(jié)（pedicel，Pe）和鞭節(jié)（flagellum，F(xiàn)）3部分組成。觸角全長為（2.74±0.08） mm;柄節(jié)基部膨大，長度為（0.52±0.07） mm;梗節(jié)較短，呈圓柱形，長度為（0.31±0.09） mm;鞭節(jié)較長，一般由13亞節(jié)組成，長度為（1.89±0.08） mm，基部亞節(jié)末端逐漸膨大。顎管平均長度為（20.00±0.01） mm，顎管頂部彎折的顎刺長度為（6.80±0.02） mm，夾角近90°。顎管中部分布的3根錐形刺分布均勻，每個錐形刺之間距（2.00±0.00）mm。

2.2 感受器類型、形態(tài)特征和分布

觀察發(fā)現(xiàn)，鉤臀蟻蛉幼蟲觸角感受器種類和數(shù)量分布較少，僅存在錐形感受器，含有錐形感受器的3種亞型。鉤臀蟻蛉幼蟲顎管共分布有3種類型的感受器，包括鱗形感受器、腔乳頭形感受器，腔錐形感受器，且數(shù)量較多。

2.2.1 鱗形感受器 （Sensilla squamiformia，SSQ，圖1-a、b、c、d、e，圖2-h）鱗形感受器是鉤臀蟻蛉幼蟲顎管上數(shù)量最多且分布最廣的一類感受器。主要分布在顎管邊緣部分，在顎管的正面和背面也有少量分布，在觸角基部也有大量鱗形感受器存在。鱗形感受器，呈細(xì)梭狀，長或短，端部尖細(xì)，表皮有許多規(guī)律分布的刺狀突，一長一短的順序有規(guī)律在顎管邊緣分布。根據(jù)鉤臀蟻蛉幼蟲鱗形感受器的長度等將其分為7種亞型。

鱗形感受器Ⅰ（SSQⅠ，圖1-a、b，圖2-h）：著生于深陷、寬闊的凹窩內(nèi)，呈細(xì)梭形，端部較細(xì)，外壁凹槽具有規(guī)律的刺狀突。長度為（1 269.79±11.44） μm，基部直徑為（222.39±8.01）μm。分布在顎管側(cè)面和觸角邊緣。

鱗形感受器Ⅱ（SSQⅡ，圖1-a）：著生于深陷、寬闊的凹窩內(nèi)，端部較細(xì)，長度為（742.34±4.77） μm，基部直徑為（192.78±4.41） μm，分布在顎管正面。

鱗形感受器Ⅲ（SSQⅢ，圖1-a）：著生于較淺、寬闊的凹窩內(nèi)，端部較細(xì)，平均長度為（327.64±1.74） μm，基部直徑為（65.88±1.12） μm，分布在顎管正面和側(cè)面和觸角邊緣。

鱗形感受器Ⅳ（SSQⅣ，圖1-c）：著生于較淺、寬闊的凹窩內(nèi)，長度為（100.16±0.17） μm，基部直徑為（18.70±0.26） μm分布在顎管正面。

鱗形感受器Ⅴ（SSQⅤ，圖1-b、d，圖2-h）：著生于深陷、寬闊的凹窩內(nèi)，呈細(xì)梭形，端部較尖，平均長度為（3 584.95±4.50） μm，基部直徑為（148.68±2.14） μm。在顎管邊緣和觸角邊緣分布較多。

鱗形感受器ⅤⅠ（SSQⅤⅠ，圖1-d）：著生于較淺、寬闊的凹窩內(nèi)，端部稍彎曲，端部較尖，平均長度為（2 045.33±2.62） μm，基部直徑為（119.30±3.29） μm。觸角基部邊緣及顎管側(cè)面都有分布。

鱗形感受器ⅤⅡ（SSQⅤⅡ，圖1-e）：著生于深陷、寬闊的凹窩內(nèi)，端部具有分叉，外壁凹槽的刺狀突較長。平均長度為（507.65±1.23） μm，基部直徑為（42.95±1.83） μm。觸角基部邊緣有大量叢生分布。

2.2.2 錐形感受器 （Sensilla basiconica，SB，圖2-j）在鉤臀蟻蛉幼蟲觸角頂端分布3種亞型錐形感受器，呈圓錐狀，直立或斜立，端部尖細(xì)或鈍圓，表皮光滑。根據(jù)鉤臀蟻蛉幼蟲錐形感受器的長度等將其分為3種亞型。

錐形感受器Ⅰ（SBⅠ）：直立于觸角頂端，呈錐狀。感受器基部較粗大，頂端鈍圓，表皮光滑。長度為（37.96±0.10） μm，基部直徑為（4.75±0.09） μm。僅著生于觸角頂端。

錐形感受器Ⅱ（SBⅡ）：斜立于觸角頂端，呈短粗錐形。端部鈍圓，表皮光滑。平均長度為（25.78±0.02） μm，基部直徑為（4.49±0.05） μm。僅著生于觸角頂端。

錐形感受器Ⅲ（SBⅢ）：斜立著生于觸角端部，呈短細(xì)錐形，基部較粗，端部較細(xì)，表皮光滑。長度為（19.56±0.15） μm，基部直徑為（2.82±0.11） μm。

2.2.3 腔乳頭形感受器 （Sensilla cavitata-peg，SCP，圖1-f）著生于深陷、寬闊的凹窩中，窩中有乳頭狀凸起物，平均長度為（13.73±0.10） μm，腔內(nèi)基部直徑為（5.36±0.04） μm。分布在顎管正面。

2.2.4 腔錐形感受器 （Sensilla coeloconica，SCO，圖1-g）著生于較淺、寬闊的凹窩中，窩中有感覺錐，呈指狀，總體呈圓錐形，長度為（4.53±0.01） μm，腔內(nèi)基部直徑為（1.03±0.01） μm。分布在顎管正面。

2.3 刺體（Brochosomes，Bs，圖2-i）

刺體表面具有中空的微球形的小室凹面，呈蜂巢的形狀，為球狀刺體。刺體表面的孔洞較多，每兩個刺體黏在一起，黏在一起的兩個刺體，呈一大一小的形狀，直徑較大的刺體為5.0～5.5 μm，直徑小一點(diǎn)的刺體為4 μm，大量分布在觸角基部邊緣。

3 結(jié)論與討論

本研究使用掃描電鏡對鉤臀蟻蛉3齡幼蟲觸角和顎管感受器的超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察，結(jié)果表明，鉤臀蟻蛉幼蟲的觸角為剛毛狀，由柄節(jié)、梗節(jié)和鞭節(jié)組成，其中鞭節(jié)由13亞節(jié)組成。錐形感受器包括有刻紋和無刻紋2種，有研究表明錐形感受器嗅覺和觸覺感受器方面發(fā)揮著重要的作用[13]。本研究發(fā)現(xiàn)：鉤臀蟻蛉幼蟲觸角的感受器類型與張方梅等[14]報道的成蟲觸角上的感受器類型存在差異，在鉤臀蟻蛉成蟲觸角上有毛形感受器、錐形感受器和刺形感受器，而本次對鉤臀蟻蛉幼蟲觸角進(jìn)行掃描電鏡觀察，只在觸角頂端發(fā)現(xiàn)了錐形感受器，這可能是由于鉤臀蟻蛉幼蟲與成蟲生活環(huán)境的差異所導(dǎo)致，也存在觸角上的沙粒很難被清洗掉的原因。與同科的銹翅蟻蛉對比，其分布的錐形感受器在觸角鞭節(jié)最末亞節(jié)，分布較少，在下顎須和下唇須上也均有分布[15]。鉤臀蟻蛉成蟲的錐形感受器在觸角鞭節(jié)端部、亞節(jié)節(jié)間和口器的上、下顎須上均有分布[14]，而鉤臀蟻蛉幼蟲僅在觸角頂端具有錐形感受器分布。因此，推測觀察到的3種亞型的錐形感受器可能在捕捉獵物等行為中起到作用。

鱗形感受器主要分布在顎管上，觸角基部邊緣也有分布，屬于數(shù)量最多，分布最廣的一類感受器。鱗形感受器多存在葉蟬科昆蟲觸角上，如板井小綠葉蟬等[16]。該鱗形感受器的功能尚未報道，蟻蛉科幼蟲鱗形感受器功能還有待進(jìn)一步研究。

鉤臀蟻蛉成蟲觸角上有腔乳頭感受器，但在鉤臀蟻蛉幼蟲顎管上觀察到了此類感受器，這些感受器在鉤臀蟻蛉幼蟲顎管上的功能目前都還沒發(fā)現(xiàn)相關(guān)的報道。

腔錐形感受器多在金龜成蟲觸角上有分布，是金龜子類害蟲最重要的嗅覺感受器，如毛黃鰓金龜?shù)萚17]，在金紋細(xì)蛾觸角上也有分布[18]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)鉤臀蟻蛉幼蟲顎管上有零星分布腔錐形感受器，因此推測該感受器對于鉤臀蟻蛉幼蟲進(jìn)行捕食獵物具有一定的功能。

刺體在觸角基部邊緣以大量成對的形式存在。表面的空洞數(shù)目和大小基本相同。刺體在葉蟬科昆蟲觸角上都有分布，如板井小綠葉蟬等，有研究表明刺體作用主要有抗菌，防紫外線等[16]。但對于刺體在鉤臀蟻蛉幼蟲上的功能目前尚未有報道，可通過對鉤臀蟻蛉幼蟲刺體的研究，為鉤臀蟻蛉幼蟲刺體的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用等積累提供參考。

鉤臀蟻蛉幼蟲和鉤臀蟻蛉成蟲感受器存在差異，本研究發(fā)現(xiàn)兩者均有腔乳頭感受器、錐形感受器這2種感受器，但鉤臀蟻蛉幼蟲觸角上僅觀察到錐形感受器，而在鉤臀蟻蛉成蟲觸角上有7種不同的感受器，這可能是由于鉤臀蟻蛉成蟲和幼蟲生活習(xí)性的不同所導(dǎo)致的。

感受器對于蟻獅的捕食及躲避危險等在自然生存作用中發(fā)揮及其重要的作用。感受器數(shù)量種類及分布對于不同的昆蟲都會存在差異，雖然已經(jīng)有過學(xué)者對于鉤臀蟻蛉的幼蟲生物學(xué)及習(xí)性等[19]進(jìn)行了研究，但對于幼蟲的捕食習(xí)性等還需進(jìn)一步探索。

通過掃描電鏡可發(fā)現(xiàn)，鉤臀蟻蛉幼蟲觸角和顎管上的數(shù)量較少，但對于每個感受器的特定功能還不是十分清楚。為了完整而準(zhǔn)確的清楚鉤臀蟻蛉幼蟲觸角和顎管上的各感受器類型具體結(jié)構(gòu)和特定的功能，還需要通過透射電鏡、電生理和分子生物學(xué)等技術(shù)進(jìn)行較為深入的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]虞國躍.謎一樣的蟻蛉[J].科技潮，2004（10）：46-47.

[2]王穎娟， 李子忠.蟻蛉的研究現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài)[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（2）：121-123.

[3]楊展，李廣宏，邱壯偉，等.穴蟻蛉幼蟲全長均一化cDNA文庫的構(gòu)建[J].生物技術(shù)通報，2011（5）：102-107.

[4]張方梅，潘鵬亮，陳俊華，等.鉤臀蟻蛉幼蟲形態(tài)特征及行為學(xué)的研究[J].信陽農(nóng)林學(xué)院學(xué)報，2018，28（1）：101-103，106.

[5]WAN X， WANG X L. Surveys of the taxonomy on Myrmeleontidae[J]. Entomol knowl， 2003， 40（3）：218-223.

[6]BAO R， WANG X L. A review of the species of Euroleon （Neuroptera： Myrmeleontidae） from China[J]. Zootaxa， 2006（1375）：51-57.

[7]ZHANG J， ZHANG X B， WANG X L. Larvae of Cueta sauteri（Esben-Petersen） and Myrmeleon bore（Tjider）（Neu-

roptera： Myrmeleontidae）：description and behavioral notes[J].Zootaxa，2013，3734（3）：362-370.

[8]MASTSURA T， SATOMI T， FUJIHARU K. Control of the life cycle in a univoltine antlion， Myrmeleon bore（Neuroptera）[J]. Japanese journal of entomology， 1991， 59（2）： 275-287.

[9]MASTSURA T. An experimental study on the foraging behavior of a pit-building antlion larva， Myrmeleon bore[J]. researches on population ecology， 1987， 29： 17-26.

[10]MASTSURA T， ARAHORI Y， HIGASHI M. Ecological characteristics of oviposition and eggs in the antlions living in seaside dunes： tolerance to high temperature （Neuroptera： Myrmeleon tidae）[J]. Entomological science， 2001， 4 （1）：17-23.

[11]SCHNEIDERDIETRICH. Insect antennae[J]. Annual review of entomology， 1964，9：103-122.

[12]SHIELDSVONNIE D C. Ultrastructure of insect sensilla [M]//CAPINERA J L， ed. Encyclopedia of Entomology. 2nd ed. Springer， 2008： 4009-4023.

[13]李科明，張永軍，吳孔明，等.中紅側(cè)溝繭蜂觸角超微結(jié)構(gòu)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2012，45（17）：3522-3530.

[14]張方梅，扶勝蘭，喬利，等.鉤臀蟻蛉頭部附器感受器的超微結(jié)構(gòu)觀察[J].植物保護(hù)，2018，44（6）：91-98.

[15]王穎娟，李子忠.銹翅蟻蛉頭部附器感受器的掃描電鏡觀察[J].應(yīng)用昆蟲學(xué)報， 2012，49（6）：1636-1642.

[16]喬利，潘茲亮，呂玉虎，等.板井小綠葉蟬觸角形態(tài)及其感受器類型[J].中國麻業(yè)科學(xué)，2015，37（2）：95-99.

[17]張國云，劉方方，高可，等.金龜甲成蟲觸角感受器超微結(jié)構(gòu)觀察與比較[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2016，25（10）：1561-1566.

[18]辛文，李鑫，孟山棟，等.金紋細(xì)蛾觸角感受器的掃描電鏡觀察[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2016，25（7）：1103-1110.

[19]劉曉辰. 鉤臀蟻蛉生物生態(tài)學(xué)及其與金龜子綠僵菌聯(lián)合作用研究[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.