印度谷螟成蟲喙的感器及分布

陳 希，張春妮，戴 武

(植保資源與害蟲治理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西北農(nóng)林科技大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院，陜西楊陵 712100)

昆蟲口器作為昆蟲的取食器官，在長期的進(jìn)化過程中，由于環(huán)境的變化、寄主的選擇，結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著分化，形成多種類型的口器[1]?？谄餍螒B(tài)能很好地反映取食機(jī)制,作為高度整合的取食功能單元已被廣泛研究。許多學(xué)者對(duì)口器結(jié)構(gòu)與食性的關(guān)系以及口器的各部分形態(tài)與其功能的關(guān)系做了初步的分析與討論[2-4]。

虹吸式口器(siphoning mouthparts)，作為鱗翅目昆蟲成蟲特有的口器，其左、右下顎的外顎葉極度延長并相互連鎖形成中空的喙管，能夠吸食花蜜和各種液體食物[2]。許多學(xué)者利用光學(xué)及掃描電鏡觀察許多種類昆蟲口器的超微結(jié)構(gòu)及其感器，主要集中在蝴蝶(鳳蝶總科Papilionoidea)和蛾類的夜蛾科Noctuidae、尺蛾科Geometridae、眼夜蛾科Erebidae、卷蛾科Tortricidae、無軛毛頂蛾科Neopseustidae、天蠶蛾科Saturniidae、螟蛾科Pyralidae[5-18]。同時(shí)，開展鱗翅目昆蟲口器形態(tài)與功能的研究。如吳榮宗等[19]對(duì)柑桔吸果夜蛾口器構(gòu)造與成蟲取食習(xí)性的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，取食類型不同，其口器構(gòu)造也存在差異；另有研究[20]表明，下顎莖節(jié)外形及頰寬的特征，可以將嗜食健果類的夜蛾與兼食類和間接取食類夜蛾區(qū)分開來。鱗翅目口器上分布有大量感器，在寄主定位和取食中發(fā)揮著重要作用，根據(jù)外部形態(tài)常包括以下7種類型感器：毛形感器、刺形感器、錐形感器、栓錐形感器、腔錐形感器、絲狀感器和鐘形感器[21]。

印度谷螟Plodiainterpunctella (Hübner,1813) (Lepidoptera: Pyralidae)屬鱗翅目、螟蛾科，是食品加工業(yè)中一種最為常見、最為重要的世界性倉儲(chǔ)害蟲[22]，寄生為害豆類、干果、榛子、杏仁、可可豆、巧克力、餅干、植物源藥材等177種食品或食品加工物[23]，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和日常生活有著重大影響。目前對(duì)印度谷螟的研究以預(yù)測預(yù)報(bào)和防治為主[24]；對(duì)頭部感器的研究主要集中于觸角。Ndomo-moualeu等[25]利用掃描電子顯微鏡(SEM)明確了印度谷螟P.interpunctella觸角的結(jié)構(gòu)和感器分布，但對(duì)成蟲口器的形態(tài)和感器及功能缺乏研究。另外，印度谷螟長期生活于室內(nèi)倉儲(chǔ)環(huán)境，成蟲難以吸食花蜜、汁液和露水，其口器的形態(tài)和感器是否發(fā)生變化尚不明確。

本研究擬對(duì)印度谷螟成蟲口器的細(xì)微形態(tài)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，重點(diǎn)觀察感器的種類和分布，為明確鱗翅目成蟲的取食行為和生理特性提供理論 依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試 蟲

印度谷螟P.interpunctella由西北農(nóng)林科技大學(xué)昆蟲博物館養(yǎng)蟲室提供。將成蟲直接浸入體積分?jǐn)?shù)為700 mL/L的乙醇液中，并置于4 ℃冰箱中保存。

1.2 取 樣

挑選印度谷螟雌、雄蟲各20頭，在體視顯微鏡下用昆蟲針將口器從頭部剖下以形成樣品，但留下2個(gè)連帶完整口器的頭部樣品(雌、雄蟲各留1頭)；然后將樣品置于超聲波清洗儀中清洗4次，每次20 s，并用體積分?jǐn)?shù)為700 mL/L的乙醇液清洗2～3次，以便盡可能除去樣品上的灰塵與雜物。

1.3 脫 水

分別在體積分?jǐn)?shù)為700、800、900 mL/L的乙醇液中逐級(jí)脫水各15 min；然后用純乙醇脫水2次，每次20 min。

1.4 干 燥

采用叔丁醇冷凍干燥法干燥樣品：先將純乙醇和純叔丁醇分別以體積比3∶1、1∶1、1∶3的比例配置成混合溶液；除混合溶液外，還準(zhǔn)備1份純叔丁醇溶液。再將樣品放在上述配置好的混合溶液中進(jìn)行逐級(jí)置換，各15 min，最后在純叔丁醇溶液中放置30 min。隨后將樣品置于樣品槽中，加純叔丁醇至沒過樣品，啟動(dòng)冷凍干燥儀干燥 2～3 h，取出樣品。

1.5 粘 臺(tái)

樣品臺(tái)上粘貼雙面膠；借助體視顯微鏡和解剖工具，將口器樣品按背面、腹面、側(cè)面等不同角度貼于樣品臺(tái)上，最后對(duì)妥貼的樣品噴金鍍膜。

1.6 觀 察

將鍍膜樣品置于掃描電子顯微鏡(日本Hitachi S-3400N)下觀察拍照；電壓為15 kV。

1.7 圖像處理及測量

將拍照所得全部電子顯微照片復(fù)制到計(jì)算機(jī)上，然后用Adobe Photoshop CS5 (Adobe Systems,SanJose,CA,USA) 軟件進(jìn)行處理。測定10頭雌蟲和10頭雄蟲的喙管長度，以及不同部位感器的長度和直徑。使用預(yù)測分析統(tǒng)計(jì)軟件the Predictive Analytics Software Statistics 20.0 (SPSS,Chicago,IL,USA)對(duì)喙的長度以及不同感器數(shù)量、長度和直徑進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。依據(jù)這些數(shù)據(jù)算出平均數(shù)(Mean)和標(biāo)準(zhǔn)誤(SE)。評(píng)估并比較雌、雄性樣品均值間的差異，以Studentt-檢驗(yàn)法檢驗(yàn)，顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 口器的整體形態(tài)

印度谷螟的虹吸式口器位于觸角下方、兩復(fù)眼之間。上唇為1條狹窄的橫片，著生于喙管基部，且與基部結(jié)合處著生大量剛毛。上顎退化。吸管狀喙不取食時(shí)，像發(fā)條一樣螺旋盤繞，夾藏于密被剛毛和鱗片的下唇須之間(圖1-A、1-B)。下顎的軸節(jié)與莖節(jié)縮入頭內(nèi)，下顎須不發(fā)達(dá)，內(nèi)顎葉發(fā)育不全(圖1-D、1-E)。下唇須分3節(jié)，從前頦骨片處延伸出并在頭的前部形成突出結(jié)構(gòu)，相比于第1、2節(jié)，第3節(jié)較褶皺(圖1-C)。唇基側(cè)片上附有大量感覺鬃毛(sensory bristles)(圖1-F)。

印度谷螟的喙管是由一系列骨化環(huán)構(gòu)成的外顎葉。喙管長3.9 mm±0.3 mm(n= 20)。喙的表面分布有大量表皮突起、鱗片和感器，根據(jù)它們?cè)卩股系姆植继攸c(diǎn)可以將喙分為基部、近基部、中部和端部?；考s占總長的5%，分布大量鱗片和刺突，刺突極細(xì)長且不規(guī)則排列(圖2-A、2-B)；近基部約為總長的30%，刺突變短，排列較整齊，表皮附著鱗片(圖2-C、2-D)；中部區(qū)域約占60%，刺突螺紋狀整齊排列，表皮不附著鱗片(圖2-E、2-F)；端部喙管變窄，刺突更短且排列較為整齊，表皮不附著鱗片(圖3-A、3-B、3-C)。

卷曲螺旋的喙管通過成列的表皮突起使兩片外顎葉相互連鎖形成。背側(cè)形成橫向擴(kuò)展的柳葉刀狀碟板，腹側(cè)由一排鉤連鎖咬合(圖3-D、3-E、3-F)。雌、雄蟲口器形態(tài)無明顯差異。

2.2 口器感器的類型和分布

雌、雄蟲口器上均分布有4種感器：極長的刺形感器、大量分布的毛形感器、單孔的錐形感器和栓錐形感器。不同感器的數(shù)量和分布在喙管上存在一定差異：刺形感器分布在喙管基部；毛形感器最豐富，主要分布于喙管近基部、中部和端部；錐形感器不僅分布于喙的端部，而且在喙管內(nèi)側(cè)的食物道也有分布；栓錐形感器僅分布于端部(表1)。

2.2.1 毛形感器sensilla trichodea 毛形感器是喙管上最豐富的一種感覺器，每個(gè)外顎葉上刺形感器總數(shù)為190～250個(gè)(228±13.67,n=5)。毛形感器相對(duì)較直，基部嵌在表皮突起的窩內(nèi)(圖4-A、4-B、4-C)，基底孔隙處直徑為2.66 μm± 1.88 μm(n= 7)(表1)，主要位于喙表面近基部、中部和端部。

2.2.2 刺形感器sensilla chaetica 刺形感器僅分布于喙管基部的微刺中間，長度顯著大于毛形感器。相對(duì)較直，基部嵌在表皮突出的孔內(nèi)(圖4-D)，基底孔隙直徑約為2.78 μm±0.88 μm (n=7)。

2.2.3 錐型感器sensilla basiconica 錐型感器主要分布在喙的近端部表面和外顎葉內(nèi)側(cè)食物道(圖4-E、4-F，圖5)。其中外表面的錐形感器短小、光滑，基部著生在突起的窩內(nèi)，尖端有一個(gè)感覺孔(圖4-E、4-F)，雌、雄蟲錐形感器的長度和數(shù)量存在明顯差異，雌蟲長于雄蟲，且數(shù)量多于雌蟲(表1)。內(nèi)側(cè)的錐形感器單列分布于食物道正中央，其間距從基部到端部逐漸變小，基部粗壯，端向漸細(xì)，基部著生于內(nèi)壁上，無突起的窩(圖5- A～5-F)，雄蟲數(shù)量少于雌蟲(表1)。

2.2.4 栓錐形感器sensilla styloconica 栓錐形感器僅分布于喙的端部，3～8個(gè)，雌蟲多于雄蟲。栓錐形感器呈圓柱形，近基部著生有4個(gè)刺狀突起，側(cè)向呈脊?fàn)钔怀?，端向漸細(xì)、端部尖，感器端部光滑突出，中央凹入，著生1錐狀突起，垂直于喙表面(圖6)。長為10.96 μm±4.45 μm(n=30)，其中端部突起長為5.1 μm±0.85 μm(n=30)，基部圓柱直徑為4.07 μm±0.65 μm(n=30) (表1)。

A.成蟲頭部前側(cè)面觀；B.喙管側(cè)面觀；C.下唇須；D.口器基部前面觀；E.切除下唇須后除喙管外口器整體形態(tài)；F. 唇基側(cè)片局部形態(tài)結(jié)構(gòu)。a.觸角;br.喙管基部區(qū)域;cl.唇基;co.復(fù)眼;ga.外顎葉;lb.上唇;lp.下唇須;md.上顎;mp.下顎須;mr.喙管中部區(qū)域;nbr.喙管近基部區(qū)域;p.喙管;pi.唇基側(cè)片;te.前幕骨陷;tr.喙管尖端區(qū)域

A.Adult head,anterio-lateral view; B.Proboscis,lateral view; C.Labial palpus; D.Base of mouthparts,anterior view; E.Morphology of mouthparts after removal of labial palpus; F.Partial morphological structure of pilifer. a.Antenna;br.Basal region of proboscis; cl.Clypeus; co.Compound eye;Ga.galea; lb.Labrum; lp.Labial palpus;md.Mandible; mp.Maxillary palp;mr.Middle region;nbr.Near basal region;p.Proboscis; pi.Pilifer; tr.Tip region of proboscis; te.Anterior tentorial pit

圖1 印度谷螟頭部及其虹吸式口器形態(tài)
Fig.1 Fine morphology of head and siphoning mouthparts ofPlodiainterpunctella

A、B.喙管基部形態(tài)特征；C、D.喙管近基部形態(tài)特征；E、F.喙管中部形態(tài)特征。mi.微刺；sc.鱗片；se.刺形感；st.毛形感器

A,B.Morphology of base region；C,D.Morphology of near base region；E,F.Morphology of middle region. mi.Microtrichia；sc.Scales；se.Sensilla chaetica；st.Sensilla trichodea

圖2 印度谷螟喙不同區(qū)域的超微形態(tài)
Fig.2 Fine morphology of different regions of proboscis ofPlodiainterpunctella

A、B、C.喙尖端部區(qū)域形態(tài)特征；D、E、F.喙管兩個(gè)外顎葉的連鎖結(jié)構(gòu)。ss.栓錐形感器；vl.喙管腹側(cè)；dl.喙管背側(cè)

A,B,C.Morphology of tip region；D,E,F.Chain structures of two galeae.ss.Sensilla styloconica；vl.Ventral ligulae；dl.Dorsal ligulae

圖3 印度谷螟喙端部的超微形態(tài)
Fig.3 Fine morphology of apical region of proboscis ofPlodiainterpunctella

表1 印度谷螟多種喙管感器長度、直徑及數(shù)量Table 1 Length,diameter and number of various proboscis sensilla on Plodia interpunctella

注：數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”(n為樣本量)表示；NS表示不顯著，*P<0.05，**P<0.01 獨(dú)立樣本t-檢驗(yàn)。

Note: Data are “Mean±SE”(n,sample size); NS=not significant,*P<0.05,**P<0.01 in independent samples’t-test.

A.喙尖區(qū)域毛形感器(st)；B.中間區(qū)域毛形感器(st)；C.近基部區(qū)域毛形感器(st)；D.刺形感器(sc)；E、F.錐形感器(sb)

A.Sensilla trichodeum(st) at tip region；B.Sensilla trichodeum (st) at middle region；C.Sensilla trichodeum (st) at near basal region；D.Sensilla chaeticum (sc)；E，F(xiàn).Sensilla basiconicum(sb)

圖4 印度谷螟喙表面感器的細(xì)微形態(tài)
Fig.4 Fine morphology of sensilla on surface of proboscis ofPlodiainterpunctella

A、B.雄蟲錐形感器；C.雌蟲錐形感器；D、E、F.雌蟲錐形感器

A,B.Sensilla basiconica of male；C.Sensilla basiconica of female；D,E,F.Sensilla basiconicum of female

圖5 印度谷螟喙食道內(nèi)側(cè)超微形態(tài)及感器
Fig.5 Fine morphology of sensilla and inner food canal of proboscis ofPlodiainterpunctella

A.喙的端部放大；B、C、E.雄蟲栓錐形感器；D、F.雌蟲栓錐形感器

A.Magnification of tip region；B,C,E.Sensilla styloconica of male；D,F.Sensilla styloconica of female

圖6 印度谷螟喙端部栓錐形感器的超微形態(tài)
Fig.6 Fine morphology of sensillastyloconica at tip region of proboscis ofPlodiainterpunctella

3 討 論

本研究首次對(duì)印度谷螟P.interpunctella口器的超微形態(tài)和感器種類及分布進(jìn)行系統(tǒng)觀察。與其他鱗翅目昆蟲相同，印度谷螟為虹吸式口器，感器的種類與數(shù)量有一定的差異。

刺形感器和毛形感器是印度谷螟口器上數(shù)量最多的2類感器，喙管表面大量分布，表面無孔，可能為機(jī)械性感器[8,24-26]，在喙管靜息時(shí)，通過螺旋的線圈彼此緊密接觸，能夠?yàn)橄噜従€圈提供正確的靜息位置信息[2,8]。

印度谷螟錐形感器的形狀和分布與小紅蛺蝶Vanessacardui相同，均分布于喙的端部和食管內(nèi)部，而且末端具有孔，可能為接觸性化學(xué)感器[8]。Faucheux等[27-28]先后在兩種螟蛾(即Homoeosomaelectellum和H.nebulella)喙的表面發(fā)現(xiàn)了多孔的錐形感器，認(rèn)為這些感受器發(fā)揮嗅覺功能，而Sta?dler等[29]認(rèn)為頂端具有單孔的錐形感器可能具有味覺功能。所以，印度谷螟內(nèi)部和外部的錐形感器可能具有嗅覺和味覺功能。

栓錐形感器著生于喙管端部，是鱗翅目成蟲喙管上最具代表性、也是研究最多的一類感器。其圓錐體底部的管狀體和頂部的孔，可能是與增加喙管末端的感覺范圍相關(guān)的化學(xué)和機(jī)械感器[8]。P.interpuctella與Pioneadamastesalis的感覺器非常相似[30]，但后者主要吸食哺乳動(dòng)物眼睛的淚腺液，分析栓錐形感器的形態(tài)和排列與取食對(duì)象無關(guān)。

截至目前，盡管許多學(xué)者開展了鱗翅目成蟲口器的超微形態(tài)研究[30-35]，但口器感器的形態(tài)與功能間的關(guān)系尚有待深入研究。