花绒寄甲1 龄幼虫触角及口器感器的超微结构

韩 潇，段彦丽，李秀芬，王志勇，张翌楠＊，乔鲁芹＊

(1. 山东农业大学植物保护学院，山东 泰安 271018；2. 北京农业职业学院，北京 102488；3. 泰山风景名胜区管理委员会，山东 泰安 271018)

花绒寄甲(Dastarcus helophoroides)为鞘翅目Coleoptera 寄甲科(Bothrideridae)[1-2]昆虫，因其对高温、低温、饥饿的耐受性强[3-6]，目前已被广泛应用于天牛类、吉丁类蛀干害虫的生物防治工作中[7-11]。花绒寄甲具有多种生物型，不同生物型的花绒寄甲对其特定的寄主有着强烈的专一性[12-13]，因此，在利用花绒寄甲防治天牛时，要根据天牛的种类，选择对应生物型的花绒寄甲，从而达到最佳的控害效果。光肩星天牛为重大林业害虫，严重危害槭属(Acer)、柳属(Salix)、杨属(Populus)等树木，在该天牛的防治工作中，光肩星天牛生物型花绒寄甲（Biotype ofA.glabripennisonD. helophoroides）已被广泛应用[14-16]。

研究表明，在自然界中，花绒寄甲雌成虫将卵产于天牛排粪孔周围的树皮裂缝下[8]，1 龄幼虫孵化后，依靠3 对发达的胸足，通过寄主、受害树木、环境所释放的信息化学物质搜寻寄主，从搜寻寄主到完成寄生[17]，花绒寄甲1 龄幼虫的触角、口器及其上面的感器发挥了重要的作用。

昆虫在长期的进化过程中，形成了独特的适应环境的能力，对取食、觅偶、交配、繁殖、栖息、迁移、寻找寄主等行为比其他动物更依赖于环境中的化学、物理因子的调节。昆虫的触角有嗅觉、触觉、听觉等功能[18]，口器是重要的取食器官，其上分布的感器是昆虫感受外界化学信号、物理刺激的重要结构，与神经系统一同调控昆虫的行为[19]。感器根据功能的不同可分为物理感器、化学感器、温湿度感器、紫外线感器、声波感器等，根据形态的特点可分为毛形感器(sensillatrichodea)、刺形感器(sensillachaetica)、锥形感器(sensillabasiconca)、Bohm氏鬃毛(bohm’s bristles)、指形感器(digitiformsensilla)、腔锥形感器(sensillacoeloconica)、栓锥形感器(sensillastyloconica)等[20]。目前，关于鞘翅目寄甲科花绒寄甲感器的研究，多以成虫为对象[21-22]，而关于花绒寄甲1 龄幼虫触角及口器的感器研究未见详细报道。

1 材料与方法

1.1 试虫来源

花绒寄甲1 龄幼虫来源：中国林业科学研究院天敌繁育中心北京农业职业学院基地提供，为室内继代饲养的光肩星天牛生物型。

1.2 试验仪器

日立SU8010 场发射扫描电子显微镜、日立E-1045 离子溅射仪、K80 临界点干燥仪、LIOO SZ745 系列体式显微镜。

1.3 试剂

FAA 固定液（标准固定液）：分别用玻璃量筒量取50%乙醇90 mL，冰醋酸5 mL，甲醛5 mL，混合后置于4℃冰箱内保存；0.1 mol·L-1PBS 缓冲液（pH=7.2）：置于4℃冰箱内保存；梯度乙醇：将无水乙醇（分析纯）用双蒸水稀释成95%、90%、80%、70%、50%的乙醇溶液各100 mL，其中浓度90%及以上的乙醇置于常温下保存，其余浓度的乙醇置于4℃冰箱内保存；醋酸异戊酯：常温下保存。

1.4 试虫处理与观察

在体视镜下挑选15 头初孵幼虫（孵化后时间小于12 h），迅速投于FAA 固定液中，在4℃环境下固定24 h，用0.1 mol·L-1的PBS 缓冲液漂洗数次，再用梯度乙醇（70%，80%，90%，95%，100%）进行逐级脱水，每次处理30 min，随后用醋酸异戊酯置换乙醇，最后，将临界点干燥过的样品粘贴到载物台上，进行离子镀膜，在场发射扫描电子显微镜下进行观察并拍照。

1.5 数据统计与分析

用 Image J 软件测量，并用SPSS 22.0 及Excel 2010 进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 幼虫整体形态

花绒寄甲1 龄幼虫整体呈圆筒状，由头胸腹3 部分组成（图1-A），头部表面光滑，触角及口器分化明显，胸腹部外表呈角质化，其中胸部包括3 个体节，每一体节着生1 对胸足，腹部包括10 个体节，每一体节两侧各有1 根长毛，各部分长度见表1。

图1 花绒寄甲1 龄幼虫超微结构Fig. 1 Ultrastructure of the first instar larvae of D. helophoroides

2.2 幼虫触角及口器感器分布

花绒寄甲1 龄幼虫头部着生触角、上颚、下颚、下唇各1 对（图1-B）。其中，触角丝状，由柄节、梗节、鞭节3 部分组成（图1-C），柄节位于最基部，其上分布有Bohm’s 鬃毛1 个（图1-D）；梗节主干呈圆柱状，并有一个膨大的突起(图1-D)，其上分布有凹窝感器1 个（图1- E）、锥形感器I 1 个（图1- F），锥形感器II 3 个（图1- G），鞭节丝状，不分节，表面光滑，从基部到末梢逐渐变细，其上无感器分布；口器为前口式，嚼吸式，各附肢分化明显（图1-B），有1 对锋利的上颚，用于咬住、撕裂食物，末端有小孔（图1-J），其上分布毛形感器1 个（图1-H）、Bohm’s 鬃毛1 个；下颚分布着指形感器6 个，下唇分布有指形感器9 个（图1-I）。触角与口器的感器分布、数量、长度及基部直径见表2。

表1 花绒寄甲1 龄幼虫各部分身长Table 1 The length of each part of the first instar larva of D. helophoroides

表2 花绒寄甲1 龄幼虫触角及口器感器分布Table 2 The information of sensilla on the antennae and mouthparts of the first instar larvae of D. helophoroides

2.3 幼虫触角及口器感器的形态特征

Bohm’s 鬃毛直立于触角柄节及上颚，呈灰白色，比较短小，顶端较尖，臼状窝宽且浅；凹窝感器整体呈现椭圆形，凹陷于槽内，内有6 个不规则的突起；毛形感器略向昆虫体表倾斜，表面光滑，顶端较尖，关节窝浅；指形感器表面光滑，末端具有指状突起，臼状窝宽且浅；锥形感器表面光滑，臼状窝深，其包括2 个亚型，锥形感器I 末端具有分支，锥形感器II 末端不规则。各感器的超微形态特征见表3。

表3 花绒寄甲1 龄幼虫触角及口器感器超微形态Table 3 Sensilla ultrastructure on antennae and mouthparts of the first instar larvae of D. helophoroides

3 讨论

昆虫的感器类型与其寄生机制之间有重要的联系，不同类型的感器有不同功能[23]。毛形感器和Bohm’s 鬃毛是机械感器，其中Bohm’s 鬃毛是一种能够感受重力的特殊机械感器，Schneider 认为，当触角遇到机械刺激时，该感器可以缓冲重力作用力，控制触角下降的速度[24]。指形感器和锥形感器既是机械感器又是化学感器，其中，锥形感器根据长短、粗细及弯曲程度可分为2 个亚型，此外，锥形感器具有嗅觉功能，能够感受植物气味，而美洲蜚蠊可用此感受信息素[25-28]；凹窝感器的类别及功能未见报道。在整个寄生过程中，花绒寄甲1 龄幼虫依靠化学感器中的锥形感器感受受害木及天牛的挥发性气味来确定寄主位置，再凭借头部较尖，胸足发达的有利体型特征快速搜寻到寄主并完成寄生。

花绒寄甲为全变态昆虫，1 龄幼虫和成虫为其活动的两个时期，这两个时期内触角及其感器在搜寻寄主的过程中均具有重要意义。结合LiliRen[22]等对花绒寄甲成虫触角及其感器超微结构的研究，比较两种虫态触角外部形态及其感器分布、类型及数量等方面的差异后发现：在触角的外部形态方面，二者差异明显。花绒寄甲1 龄幼虫触角为丝状，梗节有膨大突起，鞭节光滑不分节；成虫触角为锤状，梗节无突起，鞭节有9 个亚节。1 龄幼虫触角上分布着锥形感器（锥形感器Ⅰ和锥形感器Ⅱ）、Bohm’s 鬃毛、凹窝感器共3 类，4 种；成虫触角上分布着毛形感器（毛形感器I 和毛形感器Ⅱ）、锥形感器（锥形感器Ⅰ和锥形感器Ⅱ）、刺形感器（刺形感器Ⅰ，刺形感器Ⅱ和刺形感器Ⅲ）、Bohm’s 鬃毛共4 类，8 种。尽管在感器类别上，两种虫态仅有一种差异，但在感器的分布与数量上差别明显。1 龄幼虫触角感器只见6 个，且仅散状分布于柄节和梗节，鞭节未见分布；成虫触角感器数量众多，且在触角的每一亚节均有分布，特别是鞭节的第九亚节，成簇的分布着5 种感器。两种虫态在触角的感器数量与分布位置上的差异可能与其在自然界的活动范围密切相关。在自然环境中，花绒寄甲成虫将卵就近产于天牛幼虫排粪孔周围的树皮缝内，方便初孵幼虫自行搜寻定位寄主并完成寄生，1 龄幼虫实际爬行距离较短，推测其感器类型主要用于辨识来自寄主自身和排泄物中的挥发性物质，而成虫在选择产卵场所时需搜寻更大的范围，其数量众多的感器可以从环境中辨识更多的信息化学物质，如植物释放的挥发性有机物(volatile organic compounds，VOCs)、虫害诱导挥发物(herbivore induced plant volatiles，HIPVs)等。

4 结论

本研究对花绒寄甲1 龄幼虫触角及口器的感器进行超微结构观察，结果发现，幼虫触角和口器上分布着毛形感器、锥形感器（锥形感器Ⅰ和锥形感器Ⅱ）、指形感器、凹窝感器、Bohm’s 鬃毛5 种感器，共计23 个，其中指形感器成簇分布，其他感器皆零散分布。1 龄幼虫触角感器在分布位置及数量上与成虫触角的差异明显。