柑橘大实蝇成虫超微感器的扫描电镜观察

宋傲群，周 琼，刘 路，黄科瑞

(湖南师范大学生命科学学院，长沙 410081)

柑橘大实蝇Bactrocera minax Enderlein 属双翅目实蝇科果实蝇属(梁亮等，2011)，被寄生果也称“蛆果”，是柑橘毁灭性害虫。国内主要分布于四川、重庆、湖南、湖北、贵州、云南、广西等柑橘主产区(王小蕾和张润杰，2009)为害甜橙、酸橙、柚子、温州蜜橘、红橘、京橘、葡萄柚和佛手等柑橘类植物的果实(张小亚，2007)。其成虫产卵于柑橘类果实中，幼虫取食果肉直至化蛹，对柑橘造成毁灭性为害且难以防治。成虫是防治的关键时期，利用成虫对环境的感知和趋性行为诱捕以降低种群数量，是柑橘大实蝇有效控制的重要措施之一。

昆虫的感器由表皮特化而成，有着复杂的结构与功能，主要分布于昆虫的触角、下颚须、足、翅和产卵器等(闫凤鸣，2003)，与神经系统一起调控昆虫的行为，在其搜索生境、选择寄主、寻找配偶等行为过程中起重要作用(Schneider and Seibt，1969)。本研究在弄清柑橘大实蝇成虫的取食、交配和产卵行为(尤克西等，2012)，以及对不同柑橘品种的取食选择和产卵偏好(刘路等，2014)的基础上，对柑橘大实蝇成虫触角、下颚须、平衡棒、前足跗节和产卵器的感器进行了扫描电镜观察和分析，以期为揭示柑橘大实蝇的寄主选择和产卵机制的研究，以及进一步开发性诱剂和食诱剂应用于柑橘大实蝇的防治提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

柑橘大实蝇成虫:于2013年3月-4月采自湖南省西北部受害柑橘园的蛹，待羽化后供试。

1.2 样品的制备与观察

取柑橘大实蝇成虫雌雄数头，用双蒸水冲洗3 次，迅速切取下头、足、平衡棒和雌虫产卵器。分别置于装有2.5%戊二醛的Eppendorf 管中，固定过夜。分别以30%、50%、70%、80%、90%的乙醇逐级脱水，每次15 min。再用无水乙醇处理两次，每次20 min。取出，用HITACHA HCP-2临界点干燥仪干燥过夜后粘台，置于JEOL JFC-1600 型离子溅射仪喷金镀膜，在JEOL JSM-5600LV 型扫描电镜(SEM)下观察，拍照，加速电压为25 kV。

2 结果与分析

2.1 柑橘大实蝇的感(受)器类型及形态特征

扫描电镜观察发现，柑橘大实蝇触角、产卵器、下颚须、平衡棒、足跗节、产卵器存在五类型的感受器:毛形感受器，微毛感受器、刺形感受器、锥形感受器、腔锥形感受器。

2.1.1 毛形感受器(Sensilla trichoid，ST)

毛形感受器(图4A、B;图5B、D)基部直立于表皮，端部多弯曲，基部没有特化的表皮环形关节膜(基窝)，相对较长，在体表散在分布。根据各毛形感受器的长度及形态的差别，可分为5种毛形感受器。毛形感受器1(ST1)长度变化范围是18.18-22.99μm，毛形感受器2(ST2)长度变化范围是51.95-58.44μm，毛形感受器3(ST3)长度变化范围是160.00-200.00μm，毛形感受器4(ST4)长度变化范围是106.67-113.33μm，毛形感受器5(ST5)长度变化范围是6.00-6.67μm。

2.1.2 微毛感受器(Sensilla microtrichia，SM)

微毛形感受器(图1B、C、D;图2B;图3B)仅在柑橘大实蝇触角柄节、鞭节、下颚须和平衡棒发现，密集分布，其特点为端部尖细，基部无环形关节膜(基窝)，长度变化范围是12.55-15.48μm，明显短于分布于触角的毛形感受器。

2.1.3 刺形感受器(Sensilla chaetica，SC)

刺形感受器(图1C;图2D;图3B)细长直立，明显高于其它感器，基部具有一特化的可活动的环型关节膜(基窝)，在触角、下颚须、平衡棒、足跗节均有分布。

2.1.4 锥形感受器(Sensilla basiconica，SB)

锥形感受器(图1D、图2C)外形呈圆锥形突起，与表皮形成呈约60°的倾斜角度，着生于圆形穴上，端部较钝。锥形感受器通常与微毛感受器交替集中分布于触角鞭节和下颚须。

2.1.5 腔锥形感受器(Sensilla coeloconic，SCo)

腔锥形感受器(图5B)，圆形凹陷中间突出呈短锥状，无缘毛。仅在产卵管针突上有分布(图5A)。

2.2 柑橘大实蝇不同部位的感器分布

触角感器:柑橘大实蝇触角的鞭节密生微毛感受器和锥形感受器(图1D);梗节的端半部密布着微毛感受器(图1B)，并有刺形感受器(图1C)散生;柄节感器较少(图1A)，仅在端部分布有少量毛形感受器。鞭节的触角芒无分支，未发现明显感受器。

下颚须感受器:柑橘大实蝇下颚须密布微毛感受器和锥形感受器，且微毛感受器密度多于锥形感受器;刺形感受器较少，端半部分布密度少于基半部，且在下颚须边缘分布较多(图2A、B、C、D)。

平衡棒感受器:柑橘大实蝇平衡棒布满微毛感受器，仅在中央凹陷处分布少量刺形感受器(图3A、B)。

前足跗节感器:柑橘大实蝇足跗节感受器主要分布在第一跗节，有3种毛形感受器和刺形感受器密集分布(图4A、B)。第二、三、四跗节密布机械结构的表皮毛。

产卵器感器:柑橘大实蝇产卵器发达，未产卵时，产卵管针突(图5A、C)缩入产卵管基节(图5E)内。将产卵管针突全部拉出产卵管，可见针突与产卵管之间有一层薄的伸缩膜。产卵管针突背面及两侧散生着多个腔锥形感受器(图5B)，尤其是端半部多;在端部两侧的纵行凹陷中有少量毛形感受器分布，并明显伸出凹陷(图5D)。产卵管基节基部着生毛形感受器(图5F)。

图1 柑橘大实蝇的触角感器Fig.1 Scanning electron micrographs of sensilla on the antenna of Bactrocera minax

图2 柑橘大实蝇的下颚须感器Fig.2 Scanning electron micrographs of sensilla on the maxillary palp of Bactrocera minax

图3 柑橘大实蝇的平衡棒感器Fig.3 Scanning electron micrographs of the sensilla on the haltere of Bactrocera minax

3 结论与讨论

本研究结果表明，柑橘大实蝇体表共分布有5种感器，分别为毛形感器、刺形感器、微毛感器、锥形感器和腔锥形感受器。每种感器在体表存在数量的差异和分布的特异性，毛形感器数量最多、分布最广，锥形感器仅在触角与下颚须分布，腔锥形感器仅在产卵管针突分布。

图4 柑橘大实蝇的足跗节感器Fig.4 Scanning electron micrographs of the tarsus of Bactrocera minax

图5 柑橘大实蝇的产卵器感器Fig.5 Scanning electron micrographs of the ovipositor and sensilla of Bactrocera minax

毛形感器是昆虫体表分布最广、数量最多的感器，其功能多样，其中，嗅觉功能被证实在昆虫的取食与产卵地选择过程中起重要作用(Kim and Yamasaki，1996);也有研究表明，触角上的该类感受器与触角的机械转动有关(Sane et al.，2007)。毛形感受器在柑橘大实蝇触角、足跗节、产卵器等部位均有分布，根据其长度和形态不同，分为五类(ST1-ST5)。不同部位分布的毛形感器的功能，还需要结合透射电镜观察，和单细胞记录或单感器记录等电生理等技术进一步明确。

刺形感器的典型特点是基部有较大的凹陷(基窝)(Keil，1997)，其壁厚且无孔，具有感受机械刺激的功能(金鑫等，2004)。刺形感器直立明显高于其他感器最先接触外界，可能更在与寄主植物和异性的近距离识别中发挥作用(Saïd et al.，2003)。刺形感器在柑橘大实蝇下颚须、平衡棒、足第一跗节和触角分布较多，可能与其感受机械刺激有关。

微毛感器外形类似毛形感器，但长度明显短于毛形感器。相关透射电镜研究表明，微毛感器没有感觉功能，其内腔是实心的，没有神经元(林克剑等，2007)。但在双翅目昆虫上微毛形感受器被证实具有机械感受的功能(Hull et al.，1997;Femandes，2002;Sukontason，2007)。在本研究中发现微毛感受器大量分布在柑橘大实蝇的的平衡棒、触角和下颚须，可能与感受气流压力变化、肢体的伸展变化和触觉等机械感受有关，以及时做出调整身体平衡、触角和下颚须的行为。另外，微毛感器在触角鞭节和下颚须上与锥形感受器相间分布，除机械感受功能外，可能对其间的锥形感受器起一定保护作用。

锥形感器外形直立，端部钝圆，基部周围通常有明显凹陷的腔，表面有明显的环纹或斜螺纹(林克剑等，2007)，在多种昆虫中均报道锥形感受器的嗅觉功能(Lopes et al.，2002;Castrejon-Gomez and Rojas，2009)，也有报道认为其具有机械敏感性(Schneide，1964)。柑橘大实蝇触角鞭节的锥形感器密集分布，可能主要与上述两种功能，尤其是嗅觉感受功能有关。

腔锥形感受器主要分布在昆虫的产卵器和触角上。其功能主要与感受植物挥发性(van Der Pers et al.，1981)气味及环境温度、湿度有关(Davis and Sokolove，1975)。在本研究中在柑橘大实蝇只发现在产卵管针突有腔锥形感受器分布，可能在雌虫选择和定位产卵场所过程中感受寄主植物挥发性气味，根据环境温度湿度选择适宜产卵时机，与触角的锥形感受器等嗅觉感受器协调，从而准确选择寄主植物的适宜部位产卵。

本文对柑橘大实蝇各种感器的形态分布进行了描述，并基于柑橘大实蝇的行为习性和其它昆虫感器的研究结果，对各种感器的功能进行了分析。进一步，将利用电生理技术，结合柑橘大实蝇气味结合蛋白的研究，为揭示柑橘大实蝇的寄主选择和产卵机制，以及性诱剂和食诱剂的开发利用提供新的思路。

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