一种区分三种切梢小蠹性别的新方法

王平彦，张真，袁素蓉，王继军

(1．中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 国家林业局森林保护重点实验室，北京 100091;2．清华大学附属中学永丰学校，北京 100094;3．玉溪市林业有害生物检疫局，云南 玉溪 653100;4．山东省潍坊工商职业学院，山东 诸城 262234)

云南切梢小蠹Tomicus yunnanensis Kirkendall and Faccoli、横坑切梢小蠹T．minor Hartig和短毛切梢小蠹T．brevipilosus Egger均为欧亚重要蛀干害虫［1］。云南切梢小蠹主要危害中国云南的云南松Pinus yunnanensis Franch;横坑切梢小蠹在西欧主要危害欧洲赤松P．sylvestris L．，欧洲黑松P．nigra Arnold，P．brutia Ten．，P．halepensis Mill．［2］，在亚洲主要危害马尾松P．massoniana Lamb．，油松P．tabulaeformis Carr．，云南松等［3］。短毛切梢小蠹分布在中国的福建、云南、四川，印度的阿萨姆邦及朝鲜和日本，主要危害红松P．koraiensis Sieb．et Zucc．，岛松P．insularis Endl，日本五针松P．parvifolia Sieb．et Zucc．和云南松［1］。

值得注意的是，3种小蠹的地理分布相互重叠，蛀害期相互吻合，且均有枝梢聚集、树干蛀害等行为特征对云南松造成的多重为害。目前，这3种小蠹已成为中国西南地区云南松林最重要的一类蛀干害虫［4］。

昆虫形态是研究昆虫生物学、生理学和生态学的基础，性别的正确区分更是进行科学研究、准确监测和防控害虫的重要前提。目前，这3种切梢小蠹活体雌雄成虫的辨别方法主要有3种。一是依靠小蠹鞘翅末端和腹部末端摩擦发音的大小:将雄虫放在耳边通常能听到清晰的摩擦声，而雌虫的发音一般不易听到［5］;二是根据小蠹在母孔道中的位置，母孔道前方的通常为雌虫，后方的为雄虫［6-7］;三是根据小蠹虫腹部背板的数量，能看到第8节背板的为雄虫，否则为雌虫［3］。

然而，上述3种方法各有不足之处。第一种方法并不完全正确。只有在生理状态良好的条件下，小蠹雄虫才会利用翅—腹摩擦发出轻微的吱吱声［6，8］。该方法仅适用于活体成虫，且小蠹的生理状态和发声部位完损状况直接影响结果的正确性。第2种方法同样不够严谨。在大量采集虫源过程中，笔者发现位于蛀干孔道前方的未必为雌虫，位于后方的也未必是雄虫(王平彦，未发表数据)。第3种方法准确可靠，但在确定小蠹背板的节数时比较麻烦，且会严重破坏小蠹活体和标本的完整性。作者在第3种方法的基础上，利用光学显微镜和扫描电镜(Scanning Electron Microscopy，SEM)观察、测量和比较了3种切梢小蠹腹部末端可见的最后一节背板(雌虫为第7节背板，雄虫为第8节背板可见背板，下文中称为腹部末端可见背板)，研究云南松3种切梢小蠹性别间的形态差异，以期得到一种正确、快速识别雌雄虫的新方法。

1 材料和方法

1.1 供试虫源2010年12月，在云南省玉溪市北山林场(N 24°21'，E 102°35')和曲靖市麒麟区越州镇大梨树村公益林(N 25°14'，E 103°50')采集蛀干期切梢小蠹成虫40头。2011年8月，在上述两地采集蛀梢期成虫40头。两地均为云南松纯林，树龄20～40 a，常年受小蠹危害。云南切梢小蠹和横坑切梢小蠹采于北山林场，短毛切梢小蠹采于越州镇大梨树村公益林。

1.2 观察和测量方法每处理观察并测量8头成虫(随机挑选蛀梢期和蛀干期各4头，性比为1∶1)，重复4次。在立体显微镜(LEICA MZ APO，德国)下，根据触角颜色和鞘翅斜面第2沟间部的刻点将3种小蠹分开［1］，以腹部可见的背板节数区分雌雄虫［3］。用大拇指和食指拿起小蠹，将其腹部末端朝上，腹板面向观察者。用尖端较钝的大头针，将小蠹腹部末端可见背板轻轻往下压，此时，在体视显微镜下可以清楚地观察到该可见背板的形态。

扫描电镜前的样品处理参照王平彦 等人的方法［9］。雌雄成虫首先去除鞘翅，然后将其腹部剪下来。在4℃条件下，离体的腹部放于2．5%的磷酸缓冲液(PBS，0．1 M，pH 7．4)中固定4 h。样本在20%的酒精中用超声波振动20 min，然后分别用30%，40%，80%，90%，95%和100%的酒精进行脱水处理，每次20 min，自然干燥12 h。通过导电胶将腹部末端以斜向上的姿态(以便于观察最后一节背板)固定于载物台。利用日立离子溅射仪IB-5喷金，电压15 kV的日立S-4800扫描电镜观察样品并记录。

用ZWCAD(v．2012;ZWCAD软件，广州，中国)测量扫描电镜下雌虫腹部第7背板和雄虫腹部第8背板的尺寸(与小蠹身体纵轴垂直方向的距离记为宽度，平行方向的记为长度)。

1.3 数据分析用SPSS软件(v．17，SPSS，Chicago，USA)统计分析雌雄最后一节可见背板尺寸。运用最小差异法(Least Significant Difference，LSD)分析蛀梢期和蛀干期的差异。通过Mann-Whitney U检验分析性别差异。

2 结果

3种切梢小蠹腹部末端可见背板的尺寸在蛀干期和蛀梢期之间均无明显差异。但在两性之间，除了腹部背板的节数这一重要差别外，作者还发现，雌虫腹部末端背板宽大，半圆形，刚毛均匀地伸向末端;而雄虫的窄小，近似长方形，中间处刚毛向中间聚拢。扫描电镜更加清晰地显现了性别间的差异(图1)。云南切梢小蠹、横坑切梢小蠹和短毛切梢小蠹雌虫腹部末端可见背板的长×宽分别为(590±17)μm×(827±31)μm，(619±25)μm×(780±16)μm和(594±29)μm×(815±21)μm，而雄虫腹部末端可见背板的长×宽分别为(365±30)μm×(608±24)μm，(237±41)μm×(580±33)μm和(296±36)μm×(593±25)μm。这3种小蠹雌虫末端可见背板的长度和宽度均明显大于雄虫(图2，3)。

图1 3种切梢小蠹雌雄虫腹部末端可见背板扫描电镜下的形态

图2 3种切梢小蠹雌雄虫腹部末端可见背板的宽度差异

3 讨论

区分昆虫的种类和性别主要利用个体和雌雄虫间的形态差异。横坑切梢小蠹在鞘翅斜面第2沟间部平坦，具颗瘤，这一特征区别于其它2种切梢小蠹。而短毛切梢小蠹和云南切梢小蠹的区别在于其鞘翅斜面第2沟间部的刻点是否呈2列，刻点呈2列为云南切梢小蠹，反之则为短毛切梢小蠹［1，10］。当前，种类的区分相对容易，但区分性别的常用方法均存在不足之处。作为区分小蠹性别的新方法，本研究补充了这3种切梢小蠹的形态学特点，将有效提高林业工作者在实际工作中识别雌雄小蠹的速度和准确性。

图3 3种切梢小蠹雌雄虫腹部末端背板的长度差异

小蠹雌虫腹部的第8背板实际被遮挡在宽大的第7背板下面，难以发现;而雄虫的第8背板没有被遮挡，易被观察到。为了在实际生产中提供更贴合实际的服务，本研究将雌虫腹部第7节和雄虫的第8节背板统一命名为腹部末端可见背板。区分雌雄小蠹虫的新方法不会伤害活虫，同时也会最大限度地保持标本的完整性。新方法可以在数秒内将雌雄小蠹分开，是准确、快速地鉴定与辨识雌雄虫的有效途径。需要提示的是，在体视显微镜下观察操作时，不能用昆虫针，必须用末端相对较钝的大头针，否则容易伤到小蠹腹部末端。

同种昆虫的雌雄个体除了生殖结构的差异，在体型、体色、结构上往往也有差异，这种雌雄二型现象广泛分布于自然界中。如竹节虫的有些种类雌雄差别很大，其大小、体壁外长物、甚至颜色均有很大差别［11］，一些昆虫的雌性个体显著大于雄性个体。光滑足距小蠹Xylosandrus germanus Blandford雌成虫圆柱形，体长2．02～2．26 mm，雄成虫较宽扁，体长1．00～1．30 mm［11］。雌雄两性颜色明显不同的现象在蝶类中较为常见，丝带凤蝶Sericinus montela Gray雌虫的前翅以黑褐色为底色，而雄虫前翅的基色为白色。食毛目的一些类群雌虫触角为丝状，而雄虫的触角特化为攫握式［12］;光滑足距小蠹雌成虫鞘翅分为沟中和沟间部，后半部细长毛起自沟间部，雄成虫鞘翅不分沟中和沟间部，后半部部分刻点生有细长毛［11］。

雌雄二型是自然选择、性选择与基因、个体发育、系统发育等综合作用的结果［13］。达尔文1874年曾经指出:自然选择在雌、雄个体在繁殖过程中起到明显不同的作用，选择压力在雌、雄个体上的体现不同。基于此，就这3种切梢小蠹而言，雌雄二型现象在腹部末端可见背板的特化，与其交配行为可能具有密切关系;该现象也是小蠹在长期的进化中自然选择和性选择的必然结果。

志谢:玉溪市北山林场原护林员鲁甘付出艰辛采集样本，玉溪市林业局副局长郭亚钢、林业有害生物检疫局局长吴建勇给予政策支持，北山林场森防站贾丽萍和曲靖市麒麟区越州镇大梨树村原护林员曲田生帮助采集样本，在此一并表示感谢。

［1］ Kirkendall L R，Faccoli M，Ye Hui．Description of the Yunnan shoot borer，Tomicus yunnanensis Kirkendall＆Faccoli sp．n．(Curculionidae，Scolytinae)，an unusually aggressive pine shoot beetle from southern China，with a key to the species of Tomicus［J］．Zootaxa，2008，1819:25-39．

［2］ Kohlmayr B，Riegler M，Wegensteiner R，et al．Morphological and genetic identification of the three pine pests of the genus Tomicus(Coleopetera，Scolytidae)in Europe［J］．Agricultural and Forest Entomology，2002，4(2):151-157．

［3］ 殷蕙芬，黄复生，李兆麟．中国经济昆虫志:第二十九册 鞘翅目小蠢科［M］．北京:科学出版社，1984:11．

［4］ 梁军生，陈晓鸣，王健敏．受小蠹虫不同阶段为害的云南松光合生理反应分析［J］．林业科学研究，2009，22(3):407-412．

［5］ 罗茜．小蠹发声结构、声信息特征与自动种类识别研究［D］．北京:中国林业科学研究院，2011．

［6］ Lanne B S，Schlyter F，Byer JA，et al．Differences in attraction to semiochemicals present in sympatric pine shoot beetles，Tomicus minor and T．Piniperda［J］．JChem Ecol，1987，13(15):1045-1067．

［7］ Liu H，Zhang Z，Ye H，et al．Response of Tomicus yunnanensis(Coleoptera:Scolytinae)to infested and uninfested Pinus yunnanensis Bolts［J］．J Econ Entomol，2010，103(1):95-100．

［8］ Ryker L C，Rudinsdy J A．Sound production in Scolytidae:Acoustic signals of male and female Dendroctonus valens LeConte［J］．Journal of Applied Entomology，2009，80(1-4):113-118．

［9］ Wang P Y，Zhang Z，Kong X B，et al．Description and comparison of antennal morphology and sensilla ultrastructure of three Tomicus species(Coleoptera:Curculionidae，Scolytinae)［J］．Microsc Res Tech，2012，75:1672-1681．

［10］ 李霞，张真，曹鹏，等．切梢小蠹属昆虫分类鉴定方法［J］．林业科学，2012(2):110-116．

［11］杨群芳，周祖基，李庆，等．葡萄树新害虫:光滑足距小蠹的形态特征［J］．昆虫知识，2008(2):219-223．

［12］ 王孟卿，杨定．昆虫的雌雄二型现象［J］．昆虫知识，2005，42(6):721-725．

［13］ Fairbairn D J，Preziosi R F．Sexual selection and the evolution of allometry for sexual size dimorphism in the water strider，Aquarius remigis［J］．The American Naturalist，1994，144(1):101-118．