核桃長足象觸角感器的掃描電鏡觀察

張新民，趙 寧，韓 秀，楊 斌

(西南林業(yè)大學 生物多樣性保護學院 云南省森林災害預警與控制重點實驗室，昆明 650224)

核桃長足象AlcidodesjuglansChao隸屬鞘翅目Coleoptera象甲科Curculionidae，是核桃果實的重要鉆蛀性害蟲，屬于中度危險性林業(yè)有害生物，在我國核桃產(chǎn)區(qū)均有分布[1-3]。近年來核桃長足象的危害在云南核桃園中有迅速蔓延的趨勢，并在部分園區(qū)造成大量核桃死亡，給果農(nóng)帶來了經(jīng)濟損失。為了使果農(nóng)更好地識別該害蟲，為進一步防治提供技術支持，我們對核桃長足象的形態(tài)識別特征和危害特點進行了記述。

觸角是昆蟲的主要感覺器官，除了能感受機械刺激以外，還能接受到化學信息，其感覺功能主要是通過觸角上的各類感器來實現(xiàn)的[4]。因此，研究昆蟲觸角感器的類型和功能是探索昆蟲重要行為的前提，也有助于進一步理解昆蟲的觸角感器與行為反應之間的聯(lián)系[5]。盡管對象甲科昆蟲觸角感器的形態(tài)、類型、結構、數(shù)量和分布特點等已有報道[6-9]，但核桃長足象觸角感器的超微結構尚無報道。本文利用掃描電子顯微鏡觀察了核桃長足象觸角的形態(tài)和感器類型、數(shù)量以及分布規(guī)律，為深入研究觸角感器在核桃與核桃長足象之間的信息聯(lián)系中所起的作用提供基礎數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

本文所采集的核桃長足象標本分別來源于文山、昭通和大理的核桃園，其中在3個地點分別都采集到成蟲標本，僅在1個地點采集到幼蟲標本，核桃長足象由張新民和趙寧鑒定。具體標本的采集信息如表1。

表1 核桃長足象(Alcidodes juglans Chao)的標本信息

本文所使用的儀器設備：掃描電子顯微鏡、體視顯微鏡、數(shù)碼照相機和超聲波清洗儀。

1.2 方法

1.2.1 標本處理

將野外采集回來的成蟲標本放置于密閉的標本盒中，置-40 ℃的冰柜進行冷凍消毒處理7 d，取出后連同標本盒一起用烘箱烘干，做成針插標本。利用蔡司體視顯微鏡對核桃長足象的成蟲外部形態(tài)特征進行拍照，生態(tài)照片使用佳能70D markII照相機進行拍照。

1.2.2 樣品處理及觀察

將來源于云南文山廣南縣曙光鎮(zhèn)核桃長足象成蟲雄性標本置于體視顯微鏡下，用解剖針和鑷子或解剖剪將其觸角從基部取下，按照下列步驟依次進行處理[10]：(1)清洗。分別用生理鹽水和超聲波清洗儀清洗，去除觸角表面雜質(zhì)。(2)脫水。用不同濃度的酒精溶液進行逐級梯度脫水，每個梯度脫水20 min。(3)干燥。將處理后的觸角用導電膠帶固定在樣品臺上，并在干燥鍋中干燥3～4 d。(4)鍍金。用離子濺射的方式進行60 s 鍍金處理。(5)拍照。將處理過的樣品放在掃描電子顯微鏡下，加速電壓15 kV, 觀察拍照。

1.2.3 觸角鑒定與數(shù)據(jù)分析

核桃長足象觸角類型的鑒定參考彩萬志等主編的《普通昆蟲學》(第二版)[11]和袁鋒主編的《昆蟲分類學》(第二版)[12]；觸角感器類型的鑒定參考Schneider[13]、胡飛[14]、李秀敏[15]和李竹[16]有關感器形態(tài)特征的描述。

利用Image J軟件進行數(shù)字圖像處理，根據(jù)照片上的比例尺用測量工具分別測量觸角柄節(jié)、梗節(jié)和鞭節(jié)及各類感器的長度。

2 結果與分析

2.1 核桃長足象的主要鑒別特征

核桃長足象雄成蟲體長9.5～12 mm，呈墨黑色，略帶光澤，前翅端半部密被暗棕色或淡棕色短毛。喙較粗壯，長3.4～5.0 mm，密布刻點，長于前胸，端部略粗且向下彎曲；觸角膝狀，著生于喙管前端的1/3處，柄節(jié)長，末端2節(jié)膨大；前胸背板寬大于長，近圓錐形，密布瘤狀突起；小盾片近方形，具中縱溝；鞘翅基部稍寬于前胸，端部鈍圓，翅面具有10～11條刻點行；腿節(jié)膨大具1齒、齒端2小齒，脛節(jié)外緣頂端1鉤狀齒，內(nèi)緣有2根直刺。

(a)幼蟲鉆柱狀；(b)和(c)幼蟲危害青果皮；(d) 蛹；(e)成蟲背面觀；(f)幼蟲鉆柱果肉；(g)和(h)幼蟲危害樹皮及樹干；(i)成蟲側(cè)面觀。圖(a)～(d)和(f)～(h)，拍攝者賈東；圖(e)和(i)，拍攝者張新民。

2.2 核桃長足象成蟲觸角感器的類型

核桃長足象的觸角為膝狀，由柄節(jié)(Scape，Sc)、梗節(jié)(Pedicel，Pe)和鞭節(jié)(Flagellum，F(xiàn)l)組成，梗節(jié)最短0.39 mm±0.01 mm，其次是鞭節(jié)1.65 mm±0.01 mm，柄節(jié)最長1.68 mm±0.04 mm。鞭節(jié)由7個鞭亞節(jié)組成，第一鞭亞節(jié)和梗節(jié)形態(tài)相似，第2至第5鞭亞節(jié)形態(tài)基本相同，第6、7鞭亞節(jié)膨大呈“毛筆頭”狀。

利用掃描電鏡對核桃長足象雄成蟲的觸角感器進行觀察。結果(圖2)表明：核桃長足象的觸角上分布9種感受器類型，分別為毛形感器(Sensilla trichoid，St)、腔錐感器(Sensilla coeloconica，Sco)、刺形感器(Sensilla chiaetica，Sc)、錐形感器(Sensella basiconca，Sb)、端指形感器(Sensella finger-like，Sfi)、鱗形感器(Sensilla squamiformia，Ss)、腔形感器(Sensilla cavity，Sca)、棒形感器(Sensilla rod-like，Sr)和叉形感器(Sensilla furcatea，Sf)[13-16]。

觸角感器的類型和分布在柄節(jié)、梗節(jié)和鞭節(jié)上有明顯差異，從柄節(jié)到鞭節(jié)，感器的種類和數(shù)量逐漸增多。柄節(jié)的感器類型數(shù)量較少，主要分布有腔形感器、錐形感器和棒形感器，第6、7鞭亞節(jié)上的感器類型和數(shù)量最多，主要有毛形感器、端指形感器、腔形感器、棒形感器和叉形感器等5種感器類型，暗示著這2個亞節(jié)是其觸角感受能力最強的部位[圖2(a)]。

(1)毛形感器(Sensilla trichoid，St)。毛形感器呈毛發(fā)狀，表面無縱貫條紋，基部稍粗，向頂端逐漸變細，末端稍微彎曲或分叉，與觸角表面角度約為45°，主要密布在觸角第6、7鞭亞節(jié)上。推測其具有嗅覺和味覺的功能，是昆蟲感受性信息素的主要器官。根據(jù)形態(tài)不同，可分為3種亞形：長毛型(St1)。毛形較長，長度為90.97 μm±3.74 μm，基部較粗，端部較細，不彎曲，分布在觸角第6、7鞭亞節(jié)的短毛叢中，其長度是短毛的1.5倍，明顯突出，數(shù)量較少,見圖 2(b)。短毛型(St2)。毛形較短，長度為65.72 μm±2.95 μm，基部較粗，端部較細，不彎曲，密布在觸角第6、7鞭亞節(jié)，其長度是長毛的1/2，數(shù)量較多,見圖2(b)和(c)。彎曲開叉毛型(St3)。長度為40.03 μm±1.28 μm，毛形與短毛相似，但端半部明顯彎曲，且末端開叉，集中分布，數(shù)量較少，僅發(fā)現(xiàn)2處，分別位于第7鞭亞節(jié)的基部和腔形感器的上方位置，見圖2(d)。

(2)腔錐形感器(Sensilla coeloconica，Sco)。腔錐感器是表皮凹陷而成的一類感器，呈小孔狀結構，錐體鑲嵌于表皮凹陷空腔內(nèi)，端部高出表皮表面，清晰可見，長度為70.15 μm±3.68 μm。該類感器數(shù)量較少，分布在梗節(jié)的基礎。據(jù)推測這類感器具有感受水蒸氣、濕度變化、植物氣味或二氧化碳等的作用，另外，也可能具有嗅覺細胞中接受冷刺激感器的功能,見圖2(e)。

(3)刺形感器(Sensilla chiaetica，Sc)。刺形感器的外形剛直如刺，在形態(tài)上與毛形感器相似，但較毛形感器明顯長出許多，長度為95.61 μm±0.78 μm。著生于觸角表皮的淺窩內(nèi)，與觸角表面成15°～20°夾角或幾乎緊貼表皮，指向觸角端部，由基部向端部逐漸變細。數(shù)量少，分布多，遍布整個觸角, 見圖2(f)。

(4)錐形感器(Sensella basiconca，Sb)。錐形感器形似錐子，直立生長于圓形穴上，呈錐形突起，外壁光滑，比毛形感器短小，長度為12.13 μm±0.16 μm。數(shù)量較少，著生于柄節(jié)的基部和端部。推測這是一種識別氣味的嗅覺感器, 見圖2(f)和(i)。

(5)端指形感器(Sensella finger-like，Sfi)。端指形感器形態(tài)稍側(cè)扁，基部與端部大小基本一致，壁上具明顯的縱脊，形似植物的“維管束”，并于末端分叉3～5支，分支長短不盡相同，形似手指，分別指向觸角的端部，長度為142.03 μm±10.13 μm。這類感器著生在觸角第4、第5和第6鞭亞節(jié)，其中第6鞭亞節(jié)較多。推測其功能與毛形感器的功能類似，具有嗅覺和味覺的功能,見圖2(h)。

(6)鱗形感器(Sensilla squamiformia，Ss)。鱗形感器的表面結構與鱗片相似，分布于每節(jié)觸角的基部,見圖2(i)，其功能未見報道。

(7)腔形感器(Sensilla cavity，Sca)。腔形感器與腔錐形感器結構類似，均有表皮內(nèi)陷形成的空腔，但腔形感器的腔內(nèi)無錐狀體，空腔直徑為3.94 μm±0.16 μm。數(shù)量不多，僅發(fā)現(xiàn)2處，分別位于柄節(jié)的中部和第7鞭亞節(jié)的近基部。推測其功能與腔錐感器類似，見圖2(j)和(k)。

(a)觸角的基本形態(tài)；(b)毛形感器(St1、St2)； (c)短毛型感器(St2)；(d)彎曲開叉毛型(St3)；(e)腔錐感器(Sco)；(f)錐形感器(Sb)、刺形感器(Sc)；(g)叉形感器(Sf)；(h)端指形感器(Sfi)；(i)鱗形感器(Ss)、錐形感器(Sb)；(j)～ (k)腔形感器(Sca)；(l)棒形感器(Sr)。

(8)棒形感器(Sensilla rod-like，Sr)。棒形感器與端指形感器相似，但棒形感器的形態(tài)特征為圓形，端部和基部幾乎等粗，表面具有明顯的縱條紋，稍彎曲，末端近截型，但邊緣不整齊，與觸角表面的角度為15°～20°，該類感器位于柄節(jié)的末端和第6鞭亞節(jié)，長度約為124.98 μm±12.66 μm。推測其功能與毛形感器類似，具有嗅覺和味覺的功能，是昆蟲感受性信息素的器官,見圖2(i)。

(9)叉形感器(Sensilla furcatea，Sf)。叉形感器表面結構稍扁平，表面有縱條紋，感器基部稍寬向端部稍收窄，近端部形成2叉型分支，與觸角表面形成的夾角較小，為10°～15°，該類感器分布較為廣泛，分布在梗節(jié)及第1～6鞭亞節(jié)上，從長度上分為一類，較長的一類長度為123.62 μm±0.66 μm，較短的一類長度為62.97 μm±0.58 μm, 見圖2(g)。

3 討論與結論

3.1 討論

毛形感器和刺形感器為絕大多數(shù)昆蟲所共有，通常認為刺形感器具有感受外界機械力和感受化學信息的作用[14]。核桃長足象刺形感器較短，所以可能是化學感器。短毛形感器是核桃長足象觸角上數(shù)量最多，分布最廣的一類感器，短毛形感器被其他昆蟲類型認為具有感受機械刺激的功能[17]，但前人的研究表明象甲科昆蟲觸角上的短毛形感器可能具有嗅覺感受功能[18-19]；長毛形感器長度為短毛形感器的2倍，高于周圍的感器，可以較先接觸到外界物體，因此，長毛形感器可能為機械感器。鱗形感器在象甲科其他昆蟲觸角上有過報道，是一類常見的感器類型，但核桃長足象上的鱗形感器與其他昆蟲上稍有區(qū)別，更像是觸角表皮的皺紋，未見基部有臼狀窩，鑒于其形態(tài)上的特征，文中暫時將其作為一種感器類型，有待進一步驗證。腔形感器為表皮內(nèi)陷形成的空腔，在象甲科其他昆蟲觸角上未見報道，屬首次發(fā)現(xiàn)，但這類感器的功能尚不清楚，有待進一步研究。叉形感器與毛形感器中的彎曲開叉毛型感器較為相似，其主要區(qū)別在于叉形感器的表面結構為稍扁平，近端部有2個稍長的叉型分支，因此文中暫時將其劃分為兩種感器類型對待。

3.2 結論

核桃長足象成蟲觸角為膝狀觸角，與同科的云南木蠹象(PissodesyunnanensisLanger et Zhang)[20]和茶麗紋象甲(MyllocerinusaurolineatusVoss)[9]等昆蟲相似，均由柄節(jié)、梗節(jié)和鞭節(jié)3部分構成，共分為9節(jié)。不管是長度還是感器類型，鞭節(jié)在3部分中都是較為重要的。鞭節(jié)的長度最長，感器密度最大、類型最為豐富。柄節(jié)和梗節(jié)上感器的類型和數(shù)量均較少，因此，觸角鞭節(jié)在核桃長足象成蟲感受系統(tǒng)中占有重要地位。核桃長足象雄成蟲觸角共發(fā)現(xiàn)9種感器類型，即毛形感器、腔錐感器、刺形感器、錐形感器、端指形感器、鱗形感器、腔形感器、棒形感器和叉形感器。

總之，不同種類的象甲在觸角感器的類型、分布上均存在很大差別，因此可以考慮根據(jù)此特征來對象甲科近似屬、種進行種類鑒定，為傳統(tǒng)以外部形態(tài)為基礎的昆蟲系統(tǒng)學的應用，從微觀角度提供佐證。另外，本文僅對核桃長足象的觸角感器的類型、數(shù)量和分布規(guī)律進行了探討，而其他部位，如下唇須、下顎須以及前翅等都有感器存在，如能進一步結合這些感器的超微結構進行研究，將對象甲科近似屬、種的區(qū)分提供更多的基礎數(shù)據(jù)，對今后核桃長足象的電生理學、行為學以及引誘劑的研發(fā)等具有重要意義。