擬龜紋圓瓢蠟蟬觸角掃描電鏡觀察

郭梅娜，陳祥盛，3*

(1.貴州大學昆蟲資源開發(fā)與利用省級重點實驗室，貴州 貴陽 550025;2.貴州大學昆蟲研究所，貴州 貴陽 550025;3.貴州大學動物科學學院，貴州 貴陽 550025)

擬龜紋圓瓢蠟蟬(Gergithus pseudotessellatus Che，Zhang＆Wang，2007)隸屬于半翅目Hemiptera蠟蟬總科Fulgoroidea瓢蠟蟬科Issidae圓瓢蠟蟬屬Gergithus，世界性分布，是林業(yè)害蟲的一種。其主要寄生于低矮的灌木叢，取食危害時，除直接取食刺吸植物的汁液，影響植物的正常品質外，在產(chǎn)卵繁殖時用產(chǎn)卵器劃破植物的輸導組織，影響到植物水分和養(yǎng)分的運輸，導致植物枯萎死亡;另外，該蟲的若蟲及雌性成蟲都能泌蠟質，它們排泄的蜜露是多種霉菌的培養(yǎng)基，霉菌的大量繁殖阻塞植物的氣孔，這不僅使其寄主植物容易感染病毒病，而且嚴重影響其光合作用的正常進行。

觸角是昆蟲重要的感覺器官，它是接受植物氣味、性信息素及物理刺激的主要器官［1，2］。觸角的感受功能主要通過觸角上不同類型的感器實現(xiàn)［3，4］。目前對于蠟蟬總科昆蟲超微結構的研究報道較多:如梁愛萍［5］掃描了短足蠟蟬科Pyrilla sinica的觸角、足端跗節(jié)及雌性成蟲的氣孔和蠟腺，對蠟腺及蠟質的產(chǎn)生過程進行了初步探討，又對扁蠟蟬科Tambinia rubrolineata用掃描電鏡觀察了其觸角、雌性生殖器及卵的形態(tài)，研究了卵表面的呼吸毛孔及絨毛膜等形態(tài)特征［6］;于瑋臺［7］對蛾蠟蟬科Geisha distinctissima的雌雄蟲觸角進行了掃描電鏡觀察，并發(fā)現(xiàn)雌雄蟲觸角存在顯著差異;范廣玉(2013)［8］觀察了廣翅蠟蟬科 Ricania cacaonis的觸角，發(fā)現(xiàn)該蟲觸角上存在大量柱形感器(Sensilla cylinderic)。但對于瓢蠟蟬科昆蟲觸角的掃描電鏡觀察目前還無人涉及。本研究通過對擬龜紋圓瓢蠟蟬觸角的超微形態(tài)結構的觀察，深入了解該種類的超微形態(tài)，比較觸角感器的形態(tài)、數(shù)量及雌雄之間感器的差異，以期為該昆蟲分類地位的界定、寄主的選擇、求偶、覓食等行為反應提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲

本研究所用擬龜紋圓瓢蠟蟬成蟲為貴州大學昆蟲研究所2014年4月13-18日采自海南的新鮮標本。

1.2 樣品的制備及觀察

選擇擬龜紋圓瓢蠟蟬成蟲雌、雄各5頭，切下其額面部分，放入25% 的戊二醛中固定24 h，后用0.1 mol/L的磷酸緩沖液清洗2～3次，每次10 min，后再用4個濃度(70%，80%，90%，100%)酒精依次進行脫水，各梯度脫水均為15 min，脫水完取出晾干備用。

將晾干的觸角以不同側面和方位粘貼于表面貼有雙面膠帶的銅臺上，并用離子濺射儀先噴碳再噴金，然后置于日立S-3400型掃描電子顯微鏡下觀察其觸角感器的種類和形態(tài)分布，掃描電鏡的加速電壓為20 KV。

1.3 數(shù)據(jù)分析

觸角等長度的測量使用測粒徑軟件進行測量計算。感器命名主要參考Schneider(1964)和Jefferson(1970)的標準進行。

2 結果與分析

2.1 觸角的基本形態(tài)和結構

擬龜紋圓瓢蠟蟬觸角(圖1-1)由柄節(jié)、梗節(jié)和鞭節(jié)組成，雌性和雄性外部形態(tài)基本相同，長1 205.71±1.03 um(N=8)。柄節(jié)粗短，長217.26±0.28 um(N=8)，端部較基部寬，基部直徑148.41±0.22 um(N=8)，端部最寬處直徑為186.31±0.34 um(N=8);梗節(jié)較小，呈無花果狀，生長于柄節(jié)端部中央形成的凹窩內(nèi)(圖1-4)，長42.23±0.14 um(N=8);鞭節(jié)較長，著生在梗節(jié)端部，長965.52±1.17 um(N=8)，基部直徑為 14.40±0.12 um(N=8)。

2.2 感器種類、形態(tài)和分布

通過掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)擬龜紋圓瓢蠟蟬觸角雌雄共有的感器有8種，分別為毛形感器、耳形感器、耳廓形感器、三角形感器、牙形感器、腔錐形感器、具彎鉤形感器和刺形感器，但耳形感器II型僅存在于在雄蟲觸角上;此外，雌性觸角上首次發(fā)現(xiàn)刺形感器II型。除腔錐形感器著生在梗節(jié)端部外，其余感器均分布在柄節(jié)上，鞭節(jié)上未發(fā)現(xiàn)任何感器。

2.2.1 毛形感器 毛形感器(Sensilla trichodea，ST)是擬龜紋圓瓢蠟蟬觸角上數(shù)量最多的一類感器，無序的分布在觸角柄節(jié)中部及端部，且長度從30 um到80 um不等。該種感器呈剛毛狀，端部尖銳，基部無臼狀窩，表面光滑。根據(jù)毛形感器的長度和形態(tài)又可分為毛形感器I型(ST I)和毛形感器II型(ST II)(圖1-2):I型為長直形毛形感器，長度為77.64±0.54 um(N=8)，這類感器勁直挺立，向頂端逐漸尖細;II型感器為長曲形毛形感器，有不規(guī)則的橫紋，這類感器長度為44.59±0.14 um(N=8)，頂端略有彎曲。

2.2.2 三角形感器 三角形感器(Sensilla trinagle，STR)細密而無規(guī)則的分布于柄節(jié)中部及端部，基部寬扁，端部尖銳，呈三角形，是擬龜紋圓瓢蠟蟬數(shù)量較多的一類感器。這類感器長度(圖1-3)為9.24±0.16 um(N=10)，基部寬度為7.85±0.25 um(N=10)，雄蟲觸角上三角形感器的數(shù)量明顯多于雌蟲。

2.2.3 腔錐形感器 在擬龜紋圓瓢蠟蟬成蟲觸角上，觀察到的腔錐形感器(Sensilla coeloconica，SCO)僅一個(圖1-4)，分布于梗節(jié)端部，直徑約為9.43 um，外緣毛向中心栓部位彎曲，將其包住，形如菊花(圖4)。

2.2.4 耳形感器 耳形感器(Sensilla auricillica，SA)根據(jù)外部形態(tài)分為I型(圖1-6)和II型(圖1-5)2種類型，I型為尖耳形感器，整體與三角形感器相像，但其基部表面凹陷，無臼狀窩，長度為7.07±0.13 um(N=8);II型為葉耳形感器，分布很少，著生于毛形感器端部，呈長方形，表面明顯凹陷成溝狀，長24.43±0.41 um。耳形感器II形僅分布于雄蟲，雌蟲未見(圖5)。

2.2.5 具彎鉤形感器 該類感器(Sensilla benttipped，SBT)分布于柄節(jié)端部，數(shù)量較少，在感器1/3處呈90度彎曲，鉤狀，長度為52.96±0.68 um(N=6)。

2.2.6 耳廓型感器 耳廓形感器(Sensilla earshaped，SES)主要分布在柄節(jié)中部和端部端部，由多個耳形感器相互連接彼此交叉，形成大的紫荊花狀，直徑為19.44±0.26 um(N=10)，外圍分布有一圈的三角形感器，該類型感器在雌雄蟲中均有發(fā)現(xiàn)且無明顯差異。

2.2.7 芽孢形感器 芽孢形感器(Sensilla gemmiformium，SG)主要環(huán)繞的方式分布在柄節(jié)基部，多分布于刺形感器的周圍(圖1-8)。該種感器基部較粗大，頂端尖，類似于植物芽孢。該種感器與三角形感器一起將觸角基節(jié)環(huán)繞起來。

2.2.8 刺形感器 刺形感器(Sensilla cheatica，SCH)根據(jù)形狀分為2種類型(I型為長刺形感器，II型為串珠狀刺形感器)(圖1-7，圖1-8)，它們與毛形感器的區(qū)別是:刺形感器著生在其特化的臼狀窩內(nèi)，表面具縱紋。刺形感器I型在雌雄觸角上均有分布，但數(shù)量相對于毛形感器較少;刺形感器II型只在雌蟲觸角上有發(fā)現(xiàn)，此種感器基節(jié)窩明顯，垂直于柄節(jié)表面，上有兩個或三個膨大的球狀體，類似于串珠形。刺形感器II形為在蠟蟬總科觸角感器中的首次發(fā)現(xiàn)。

2.3 雌雄感器間的差別

擬龜紋圓瓢蠟蟬雌雄蟲之間觸角的外部形態(tài)相似，但在感器的種類、數(shù)量和形態(tài)上存在明顯區(qū)別:雄蟲的三角形感器和毛形感器的數(shù)量多于雌蟲;僅雄蟲存在耳形感器II型，雌蟲出較上未發(fā)現(xiàn);雌蟲觸角首次發(fā)現(xiàn)刺形感器II型，且數(shù)量較多，而雄蟲觸角并未發(fā)現(xiàn)此種感器。

圖1 觸角掃描電鏡觀察Fig.1 observation on Antennae by SEM

3 討論

本文觀察到擬龜紋圓瓢蠟蟬共有8種感器，為別為三角形感器、毛形感器、耳形感器、具彎鉤形感器、腔錐形感器、牙形感器、耳廓形感器和刺形感器。耳形感器在該種的雄性中有兩種類型，而在雌性未發(fā)現(xiàn)耳形感器II形;雌性觸角上存在一種串珠狀刺形感器，此類型感器為蠟蟬總科昆蟲觸角中的首次報道。

表1 幾種蠟蟬昆蟲觸角感器的比較Tab.1 The comparisons of antennal sensilla on 8 species of Fulgoroidea

擬龜紋圓瓢蠟蟬觸角上毛形感器數(shù)量最多。毛形感器I型表面光滑，主要感受機械刺激。II形表面有橫向環(huán)紋，其功能是嗅覺和味覺，且雄蟲觸角II型毛形感器數(shù)量多于雌性，這可能導致了雄性昆蟲對性激素敏感程度高于雌蟲［9］。

該種昆蟲梗節(jié)上的腔錐形感器為具緣毛腔錐形感器，研究發(fā)現(xiàn)，這類感器具有感受二氧化碳、濕度變化、植物氣味等作用［10］，有助于昆蟲適應環(huán)境和尋找寄主。

Boekh(1965)認為耳形感器是嗅覺感器，用于感受植物揮發(fā)物，Shield＆Hidebrand發(fā)現(xiàn)煙草天蛾的耳形感器含有2個感受細胞，具有典型嗅覺感器的作用［9］。在擬龜紋圓瓢蠟蟬中，雄蟲存在一種獨特的耳形感器II型，可能對其尋找配偶，選擇寄主及環(huán)境有很大的幫助。

刺形感器對于機械振動有反應，與選擇行為環(huán)境和求偶微環(huán)境及適宜場所等有關［11］。雌蟲有刺形感器II型而雄蟲中未有發(fā)現(xiàn)，推測雌蟲對于環(huán)境的要求要高于雄蟲。

目前，對于耳廓形感器作用的報道較少，但在碧蛾蠟蟬雌蟲和可可廣翅蠟蟬及其它蠟蟬觸角中均存在此種感器［7-8］，該種感器周圍多圍繞著一圈三角形感器，外圍還圍繞著一圈具彎鉤形感器。該種感器雖廣泛存在于蠟蟬總科中，但其具體功能還未見報道。該種感器由多個耳形感器相互連接交錯而成，推測其具有耳形感器的嗅覺作用。

毛形感器、腔錐形感器、三角形感器及耳廓型感器在蠟蟬中普遍存在(見表1)，又由于其生活習性的不同感器類型各有差別，如碧蛾蠟蟬有一種獨特的帶狀感器，擬龜紋圓瓢蠟蟬的刺形感器II型在其它蠟蟬未有發(fā)現(xiàn)，而仄腹蠟蟬科的Achilixius sandakanensis有一種特殊的感器簇，其由類似于齒形和星形感器規(guī)則的交叉而成［12］。研究表明，親緣關系密切的類群在感器類型、超微結構等特征上較為相近［13，14］。從表 1 可以看出，就蠟蟬總科而言，擬龜紋圓瓢蠟蟬與碧蛾蠟蟬觸角感器較為相似，推測二者系統(tǒng)發(fā)育親緣關系較近。

有關毛形感器、刺形感器及耳形感器等是蠟蟬中廣泛存在的感器類型，其功能已基本了解［9］;但對三角形感器和耳廓形感器的功能尚未知曉，有待于利用分子生物學技術及電生理學實驗技術(觸角電位技術、單細胞記錄技術)揭示其識別機制，了解感器的功能。

此外，通過對觸角進行掃描電鏡觀察，可用觸角的不同感器類型來進一步支持原分類階元的界定。研究表明，觸角感器的差異可用于區(qū)分屬級及屬級以上的階元，這為傳統(tǒng)分類學高級階元的界定起了很好的鑒定作用。

綜上，蠟蟬總科不同類群的昆蟲觸角有明顯不同的感器類型，本文擬龜紋圓瓢蠟蟬的刺形感器II型為蠟蟬總科的首次發(fā)現(xiàn)。但在蠟蟬不同分類階元中，有關觸角感覺器的形態(tài)及功能研究所涉及的種類仍然很少，若深入開展對不同類群觸角感器的探索與研究，無疑會發(fā)現(xiàn)更多不同類型感覺器，這不僅能彌補蠟蟬總科形態(tài)學，豐富分類依據(jù)，同時也可為探究蠟蟬生態(tài)學、行為學以及進化生物學等提供更為豐富的基礎資料。

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