蓝翅天牛雌雄成虫最佳鉴别方法的筛选与确定

黄 欣，罗 鹏，刘 伟，肖 斌，王广利*

（1.江西农业大学 农学院，江西 南昌330045；2.江西省林业有害生物防治检疫局，江西 南昌330038）

【研究意义】油茶（Camellia oleif era）是我国特有经济型树种，世界四大木本油料之一，经济价值极高，其种子可榨油，茶油富含不饱和脂肪酸、油酸和维生素，有“东方橄榄油”之美誉；油茶果皮可作为提制栲胶的原料；其茶饼可兼作农药、肥料，提高农田蓄水能力和防治稻田害虫[1]。蓝翅天牛（Bacch i sa atritar sis Pic.）是油茶上的重要钻蛀性害虫，主要以幼虫蛀干、成虫补充营养和产卵危害，为害后严重阻碍植株养分运输，影响寄主正常生长发育。近30年来，蓝翅天牛在湖南、江西、广西等国内油茶主产区危害逐年加重[2-4]，导致油茶品质下降、产量减少。但目前国内外对蓝翅天牛的研究较少，现有报道多为外部形态特征、生活史方面[5-8]，筛选出能在室内外快速、准确、无损伤地鉴别蓝翅天牛雌雄成虫的最佳鉴别方法，可以简化鉴别过程，提高鉴别效率，为蓝翅天牛行为学、性信息素研究和林间性比调查、预测预报等相关领域的研究提供便捷，实用价值大。【前人研究进展】蓝翅天牛（B.at ritarsi s），又名黑跗眼天牛、茶红颈天牛，属鞘翅目（Coleoptera），天牛科（Cerambycidae），沟胫天牛亚科（Lamiinae），重突天牛族（Astathini），眼天牛属（Bacchisa）。1981—1982年，王跃连[9]、曾家丽[10]调查了湖南、广东两省部分地区蓝翅天牛林间发生情况，并对其易感寄主类型及易感林分结构特点进行了总结；1982年诸瑞龙对江西上饶地区蓝翅天牛生活史及习性展开了详细描述[11]；后续不断在福建[2]、广西[12]、浙江[13]等多个油茶种植省区发现有不同程度蓝翅天牛危害，淮河以南发生居多，以北较少，且部分地区蓝翅天牛风险评估达特别危险级别[3,6,13]。目前国内外有关蓝翅天牛雌雄成虫及其生殖器形态特征的研究不多见，2015年何思瑶[14]在对中国重突天牛族Astathini的分类研究中对黑跗眼天牛（即蓝翅天牛）雌雄成虫的形态特征和生殖器展开了相关描述。近年来基于昆虫形态学和生殖器研究的发展，雌雄成虫鉴别技术逐渐在性比调查、预测预报、性信息素研究等多个领域中发挥重要作用。如桐花树毛颚小卷蛾（Lasi ognat h a cellifera）[15]成虫、小菜蛾（Plutel l a x ylostella)[16]成虫、星天牛(Ano plo ph ora chinens i s)和云斑天牛（Batocera horsf i eld i）[17]成虫的雌雄鉴别方法已充分应用至林间性比调查、田间预测预和性信息素研究中。以上研究结果均表明确定出能在室内外快捷、准确鉴别蓝翅天牛雌雄成虫的方法，其操作可行，具有重要的实际应用价值。【本研究切入点】基于大量的前期观察实验结果、天牛科雌雄生殖器结构特征及天牛科雌雄成虫快速鉴别方法的研究报道，选择了10个主要外部形态特征作为比较项，通过解剖蓝翅天牛成虫生殖器以准确区分性别，在体视显微镜下观察、测量并记录各特征值，统计分析后，筛选并确定鉴别蓝翅天牛雌雄成虫的最佳鉴别特征和方法。【拟解决的关键问题】经综合分析比较，筛选并确定一种能在室内外快速、准确、无损伤地鉴别蓝翅天牛雌雄成虫的最佳特征和方法，以期达到简化鉴别过程，提高鉴别效率的目的，为蓝翅天牛行为学、性信息素研究和林间性比调查、预测预报等相关领域的研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

实验虫源于2019年4月下旬至5月中旬采自江西省永丰县幼龄油茶林内（10年以下），标本保存于江西农业大学昆虫化学通讯课题组。

1.2 实验方法

1.2.1 生殖器的解剖及观察 先将干成虫放入体积分数为75%酒精中浸湿20～30 s，加快虫体软化。再将天牛放入装有清水的烧杯中，85℃左右热水浴中还软约1 min（具体视干虫僵化或腐化程度而定）。待标本软化后取出，固定于泡沫板上，参考王文凯[18]和吴蔚文[19]的解剖方法取出生殖器，放入10%NaOH溶液中85℃左右热水浴约1 min，待生殖器与其他相连的组织大致分离后，取出生殖器置于装有清水的培养皿中，在NikonSMZ800N体视显微镜下进行分离和清洗，去除多余组织，得到洁净完整的雌雄生殖器。参考何思瑶对黑跗眼天牛生殖器的描述[14]及沟胫天牛亚科雌雄生殖器的结构[20-21]，在体视显微镜下观察并记录雌雄生殖器的形态特征；结合明美显微数码成像系统V9.5.2拍摄生殖器照片。最后将解剖得到的两性生殖器浸置于滴有纯甘油的1.5 mL离心管中长期保存[22-24]。

1.2.2 成虫外部形态特征观察 通过对62头成虫进行生殖器解剖，准确将供试成虫分为雌、雄两组，雌虫30头，雄虫32头。经前期反复、仔细的观察实验并结合王涛[25]、张冬勇[17]、潘鹏亮等[26]对其他天牛雌雄虫鉴别特征的研究，选择几个主要外部形态特征作为比较项，包括触角长、体长、触角长与体长之比、前胸背板长、前胸背板宽、前胸背板长宽比、腹部第5节长、腹部第5节超出鞘翅长度8个可测量参数特征，和触角腹面及背面形态、腹部第5节形态2个观察参数特征。在体视显微镜下仔细观察每头成虫的上述各特征，测量并记录各参数特征值，每组测量重复三次，进行独立样本t检验，统计分析后筛选出可快速、准确、无损伤鉴别蓝翅天牛雌雄成虫的最佳鉴别特征。

2 结果与分析

2.1 生殖器形态特征

♂：阳基具盖，阳基侧突及中茎较骨化。腹部第8节（图1c）方形，末端缘两侧密布长毛，中央略内凹；阳基侧突（图1b）短小，略圆柱形，下方两侧具角状突起，环末端向内收缩弯曲；中茎（图1a）末端锐收，尖长，似剑状；内囊（图1d）端部有一长鞭状骨针连入射精管。

♀：腹部第8节（图2a）端部方形，中央长有零星几根短毛，基部锐收，骨杆细长；产卵器（图2b）短，无端突；交配囊小，短棒状；受精囊管细长弯曲；受精囊二段式，基部管状，端部囊状。

2.2 主要鉴别特征

2.2.1 可测量鉴别特征 通过实验测得蓝翅天牛雌、雄成虫触角长分别为（10.18±0.16）mm、（9.71±0.14）mm；体长分别为（11.27±0.13）mm、（10.14±0.10）mm；触角长与体长之比分别为0.90±0.01、0.96±0.01；前胸背板长分别为（1.73±0.04）mm、（1.69±0.05）mm；前胸背板宽分别为（3.04±0.04）mm、（2.75±0.08）mm；前胸背板长宽比分别为0.57±0.01、0.65±0.05；腹部第5节长分别为（1.34±0.04）mm、（1.03±0.02）mm；腹部第5节超出鞘翅长度分别为（0.31±0.04）mm、（0.20±0.04）mm（表1）。

结合独立样本t检验分析比较雌雄两性成虫上述8个参数特征值间的差异，结果表明（图3），蓝翅天牛雌雄成虫的触角长（t=2.226，P=0.03）、体长（t=6.886，P=0.000）、触角长与体长之比（t=-3.253，P=0.002）、前胸背板宽（t=3.324，P=0.002）、腹部第5节长（t=6.447，P=0.000）差异显著，而前胸背板长（t=0.597，P=0.553）、前胸背板长与宽之比（t=-1.410，P=0.165）、腹部第5节超出鞘翅长度（t=1.833，P=0.073）则差异不显著。

图1 雄性生殖器Fig.1 Male genitalia

图2 雌性生殖器Fig.2 Female genitalia

表1 蓝翅天牛雌雄成虫主要外部形态特征值Tab.1 The value of the main external morphological characteristics of male and female adults of B.atritars is

2.2.2 触角腹面和背面形态 通过体视显微镜观察发现，蓝翅天牛触角共11节，柄节膨大，密布刻点；梗节较短；鞭节9节；触角上密布黑色刚毛，端部几节刚毛较少或零星分布几根刚毛。雌成虫触角（图4a）背面1～4节或1～5节黄、黑色相间，基部黄色至暗黄色，端部深棕色至黑色；第1～2节基部暗黄色，占整节触角1/3左右，端部黑色占整节2/3至全黑；第3～5节触角仅端部1/4至2/3为黑色，其余为黄色；第5～11节或6～11节触角基本全黑；各节连接点处黄色；触角腹面与背面基本相同，但第1～2节触角黑色与暗黄色的比例和背面相反。雄成虫触角（图4b）腹、背两面情况与雌虫基本相同。

2.2.3 腹部第5节形态 观察发现，蓝翅天牛腹部共5节。雌成虫腹部第5节（即腹部最末节）（图4c）较宽长，且腹面正中央明显有一纵线，末端多钝平，倒看腹部第5节腹面多呈两线的唇形；雄虫腹部第5节（图4d）较窄短，且腹面中央无纵线，末端多钝圆，倒看腹部第5节腹面多呈三线的唇形，似蛙唇状。分别将雌雄虫腹腔清空，取下腹部腹面洗净后再观察，腹部第5节腹面纵线形态更明显（图4e、f）。进一步通过反证实验，先将成虫按腹部第5节腹面中央有无一纵线区分为雌雄两组，雌、雄各30头，再分别解剖其生殖器加以验证，经计算，两组成虫的性别鉴别准确率均达100%。

图3 雌雄成虫主要外部形态特征参数的比较Fig.3 Comparison of main external morphological parameters of male and female adultsof B.at ri tars is

图4 雌雄成虫触角背面和腹面及腹部腹面Fig.4 Antennae dorsal and ventral view and the last abdominal segment of male and female adults

3 讨 论

自然选择、性别选择、个体遗传、系统发育等多种机制的共同作用决定了昆虫雌雄个体体型和外部形态上的差异[27-28]。基于昆虫形态学和生殖器研究的不断完善，雌雄成虫鉴别技术得以逐渐发展。桐花树毛颚小卷蛾（L.cellifera）可根据腹部末端腹面环毛形态鉴别雌雄成虫[15]；小菜蛾成虫（P.x ylostel l a）可综合体色、翅的形态及腹部末端形态迅速分辨雌雄个体[16]；花绒寄甲（Dastarcus helo phoroides）可以通过鞘翅端角区、肛板和生殖板腹面特征快速准确地区分雌雄成虫[29]；小黄鳃金龟（Metab olus fl avescens）等7种植食性金龟成虫可通过挤出腹部末端生殖器观察是否有两片瓣状骨片或骨片是否呈倒“V”字形以达到无损伤快速辨别雌雄成虫目的[30]。Ehara[31]和Satio[32]先后对天牛科雄性生殖器和雌性生殖器结构建立模式图对天牛科生殖器研究具有重要意义。而后国内王文凯、吴蔚文等专家[33]分别进一步对天牛科雌雄生殖器进行了深入研究，后续逐渐有学者在此基础上展开快速鉴别天牛雌雄成虫的系列探索。潘鹏亮等[26]结合昆虫数学形态学中的图像处理技术，总结出可用于区别桃红颈天牛（Aromia b un gi i）成虫雌雄个体的判别参数；刘曙雯和严敖金[34]认为松褐天牛（Monochamus alternat us）成虫可通过前足第1-3跗分节密布绒毛情况判别雌雄；张宏世[35]证实光肩星天牛（Anopl ophora glabr ipennis）雌雄成虫可以通过触角阴阳两面（即腹背两面）是否一致来快速分辨；吉帅帅等[36]对白脊虎天牛（Xyl otr echus ru filius）测量后发现雌雄成虫的前胸背板长与宽的比例、腹部末端被鞘翅覆盖范围有明显不同；张冬勇等[17]经大量观察实验总结出星天牛（A.ch inensis）和云斑天牛（B.horsf i eld i）成虫可综合腹部末端形态或腹末节有无明显竖缝线、触角超出体长长度鉴别雌雄，星天牛（A.ch i nensis）还可根据触角阴阳两面是否一致鉴别雌雄。综上所述，天牛科昆虫的雌雄判别可有不同的形态特征作为依据。

研究经分析比较10个主要的天牛雌雄成虫鉴别特征后发现，蓝翅天牛（B.atr itarsis）雌雄成虫的触角长（雌虫（10.18±0.16）mm；雄虫（9.71±0.14）mm）、体长（雌虫（11.27±0.13）mm；雄虫（10.14±0.10）mm）、触角长与体长之比（雌虫0.90±0.01；雄虫0.96±0.01）、前胸背板宽（雌虫（3.04±0.04）mm；雄虫（2.75±0.08）mm）、腹部第5节长（雌虫（1.34±0.04）mm；雄虫（1.03±0.02）mm）5个特征参数存在显著差异，但差距值仅为1 mm左右，不便于肉眼直接区分；前胸背板长（雌虫（1.73±0.04）mm；雄虫（1.69±0.05）mm）、前胸背板长宽比（雌虫0.57±0.01；雄虫0.65±0.05）、腹部第5节超出鞘翅长度（雌虫（0.31±0.04）mm；雄虫（0.20±0.04）mm）3个特征值则差异不显著。考虑到蓝翅天牛虫体较小，触角长度、体长、前胸背板长与宽等特征虽然差异显著，但差值太小，户外目测区分存在难度，影响辨别准确性，只能通过测量工具精准测量减小误差以保证准确性；且成虫个体生长发育也存在差异[35]，不提倡单独通过这些指标作为快速分辨或户外分辨雌雄两性的主要特征。

何思瑶[14]的研究中提到重突天牛族成虫可通过触角长度及腹部末节形态特征鉴别雌雄，笔者在观察过程中发现蓝翅天牛雌雄成虫触角长度差距较小，雌成虫触角腹背两面形态与雄成虫基本一致，但雌雄虫的腹部第5节形态有所区别。雌成虫的腹部第5节除了比雄虫更宽长之外，其腹面中央有一明显的纵线，而雄成虫则没有，这与刘思瑶可根据雌雄虫腹部第5节中央是否具细纵沟鉴别重突天牛族不同属成虫性别的研究结果一致，也与云斑天牛B.h orsfi eld i可根据腹部最后一节有无竖缝线快速鉴别雌雄成虫情况类似[17]。外生殖器解剖结构可准确区分成虫性别，是鉴定昆虫性别最可靠的依据，但通常需要进一步解剖方可确定成虫性别。本文选择蓝翅天牛的非生殖器特征作为鉴别雌雄的依据，是为了探究在不进行专业解剖条件下，通过其他特征快速准确地辨别雌雄成虫，这对昆虫的基础研究至关重要。笔者将根据腹部第5节有无纵线区分得到的雌、雄两组成虫解剖其外生殖器加以验证，计算对比结果显示两组准确率均达100%，表明其鉴别结果准确可靠。在该方法与外生殖器结构鉴别成虫性别准确率相同的情况下，外生殖器解剖操作难度大，要求高，过程繁琐，耗时长，有一定仪器、设备、试剂等要求，且只能室内进行；而腹部第5节中央有无纵线该特征明显，在光线良好情况下肉眼基本可见或只需借助放大镜、显微镜等装置即可看清，无需解剖，操作简单，结果直观，一步到位，不损伤虫体，适用于林间、室内各种环境下观测。所以，相较于通过解剖后观察外生殖器结构区分成虫性别而言，观察成虫腹部第5节腹面中央有无一纵线，是室内外区分蓝翅天牛雌雄成虫的最直接、高效、准确的方法。鉴于刘思瑶在研究过程中发现重突天牛族不同属之间雌雄成虫的鉴别特征基本相同，且同属的梨眼天牛（B.f or t unei）雌雄成虫腹部第5节形态特征[7]确实与蓝翅天牛一致，推测这一快速鉴别特征也可参考至蓝翅天牛同属或同族其他属天牛的雌雄鉴别工作中。

因此，笔者经大量分析和筛选后认为，腹部第5节的腹面形态特征是鉴别蓝翅天牛雌雄成虫的最佳鉴别特征，通过观察成虫腹部第5节腹面中央是否有一纵线是在室内外快速、准确、无损伤地鉴别蓝翅天牛雌雄成虫的最佳鉴别方法。该方法为蓝翅天牛的行为学、性信息素等研究提供便利，也可为蓝翅天牛同属或同族异属的天牛雌雄成虫快速鉴别方法提供参考。