异凹纹胡蜂触角感器的扫描电镜观察

李晨阳，施 雯，王宇宸，柳 青，和秋菊*，易传辉

(1.西南林业大学生物多样性保护学院/云南省森林灾害与控制重点实验室，云南 昆明 650224；2.保山学院资源环境学院，云南 保山 678000；3.西南林业大学云南生物多样性研究院，云南 昆明 650224)

【研究意义】异凹纹胡蜂(Vespavelutinavarianavander Vecht)隶属于膜翅目( Hymenoptera)胡蜂科(Vespidae)胡蜂属(Vespa)昆虫，主要分布于中国云南、广西、四川、西藏等地区，先后传入韩国、日本以及欧洲的法国、西班牙、葡萄牙等地[1]，是一种传统资源昆虫，云南民间常将其蜂巢、蜂毒等入药，以防治风湿病和关节炎等疾病，蜂蛹则是傣族、景颇族等少数民族的传统美食[2]。同时，该蜂富含多种人体必需氨基酸，可作为一类营养保健类的膳食食品，其营养价值已得到联合国粮农组织 (FAO) 的肯定和推崇[3]，因此其具有很大的经济价值，可通过人工规模化养殖带动经济发展。【前人研究进展】越来越多的学者开始关注胡蜂的开发潜力，对其营养成分及食用价值、常微量元素等进行了研究[4-6]。近年来，人工养殖在南方各地兴起，该蜂为主要养殖种类之一，对促进当地农民脱贫致富起到了重要作用[7-8]。由于该蜂为捕食性昆虫，主要取食蜜蜂、蝗虫、食蚜蝇等，以及其它膜翅目、双翅目、直翅目和蜻蜓目等昆虫，对生物多样性有重要影响，人工大量养殖地区和该物种入侵地区已对昆虫多样性造成不利影响[9-11]。触角是昆虫重要的感觉器官，在昆虫觅食、寻找配偶和栖息场所等生命活动中具有重要作用，这些功能主要通过触角上不同类型的感器来实现。不同种类昆虫触角感器的类型、数量和分布等差异较大，研究昆虫触角感器有助于深入了解昆虫化学感受系统，进而了解其与昆虫行为和外界化学联系，为资源利用与危害防控提供依据。【本研究切入点】目前，利用电镜对膜翅目昆虫触角超微结构研究报道较多，涉及茧蜂科(Braconidae)、榕小蜂科(Agaonidae)、蚁小蜂科(Eucharitidae)、姬蜂科(Ichneumonidae)、 金小蜂科(Pteromalidae)、赤眼蜂科(Trichogrammatidae)、蜜蜂科[12-19]等类群，未见对异凹纹胡蜂的触角结构和感器研究的相关报道。【拟解决的关键问题】利用扫描电镜对异凹纹胡蜂成虫触角及触角感器的外部形态、类型和分布等进行观察，确定触角感器的类型，以期为该物种的资源利用和危害防控提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 试验材料

异凹纹胡蜂采集于云南省宣威市和龙陵县野外。采集来后放入饲养箱中，用苹果和10 %蜂蜜水喂食待用。

1.2 样品制备及扫描电镜

选取健康异凹纹胡蜂的蜂王、职蜂、雄蜂各5头，在解剖镜下用解剖刀从触角柄节基部将触角切下，用镊子将触角从触角窝完整取下，立即投入用磷酸缓冲盐溶液(PBS)稀释的2.5 % 戊二醛固定液中固定24 h。再将固定后的样品先用PBS清洗，之后依次用30 %、50 %、70 %、80 %、90 %、100 %的乙醇溶液进行梯度脱水，每次10 min，脱水后室温下自然干燥2 h。将脱水后干燥的触角用导电胶带固定在样品台上，用离子溅射镀膜仪喷射铂金，在真空30 mA电流下工作350 s；喷镀完成后，将样品在场发射电子扫描电镜FEINova NanoSEM450进行细微结构观察和拍照。

1.3 感器的命名及图像处理

触角感器的类型鉴定命名方法主要参照Schneider[20]命名方法，用Photoshop CC2018软件对电镜扫描图片进行处理和感器标识，用Image J软件测量触角的各节长度、感器长度和基部直径，应用Excel 2007软件统计数据，再用SPSS 23.0软件统计分析数据。

2 结果与分析

2.1 触角的形态结构特征

异凹纹胡蜂触角呈膝状，从基部开始分为柄节、梗节和鞭节；柄节和梗节黄色，鞭节逐渐由黄色过度到黄褐色，末端黑色。柄节着生在触角窝支角突上，柄节最长和最粗；梗节与柄节呈膝状弯曲，是触角活动的主要关节；鞭节最后一节最长，其余节长度逐渐变短；雌虫鞭节10节，雄虫鞭节11节。雄虫鞭节腹面外侧有角质层突起见图1，其上感器分布极少；感器从柄节到鞭节逐渐增多，以最末端鞭节感器最多。

异凹纹胡蜂蜂王、职蜂和雄蜂的触角各节总长度：雄蜂(11037.98±509.99)μm>蜂王(8904.59±99.70)μm>职蜂(8425.52±392.36)μm(表1)。

2.2 触角感器的类型

异凹纹胡蜂蜂王、雄蜂和职蜂触角上均有5类感器，其中4类感器具两种亚型，分别为毛形感受器1型(Trichoid Sensilla 1，TS1)，毛形感受器2型(Trichoid Sensilla 2，TS2);锥形感受器1型(Basiconic Sensilla 1，BS1)，锥形感受器2型(Basiconic Sensilla 2，BS2)，刺形感受器1型(Chaetica Sensilla 1，CS1)，刺形感受器2型(Chaetica Sensilla 2，CS2)，板型感受器1型(Placodea Sensilla 1，PS1)，板型感受器2型(Placodea Sensilla 2，PS2)，腔锥形感受器(Coeloconic Sensilla，CoS)。蜂王、职蜂和雄蜂个体间感器的类型相同，分布范围基本相似，在这些感器中毛形感器和板形感器的数量较多，分布范围最广泛;感受器从柄节至鞭节第10鞭亚节(雌蜂)、11鞭亚节(雄蜂)逐步增加，以第10、11鞭亚节感受器最多，有5种类型，其分布最密数量最多，说明此鞭亚节在其触角所有部位中的感受能力最强。

表1 异凹纹胡蜂Vespa velutina variana van der Vecht触角各节长度

2.2.1 毛形感器(Trichoid Sensilla，TS) 毛形感器是触角上数量最多的类型，在触角各节上均有分布，观察到两种亚型。毛形感器1型(Trichoid Sensilla 1，TS1,图2)：数量众多，分布广泛，遍布整个触角，但以鞭节末端几节的数量最多。毛形感器1型毛体较长，表面光滑，有螺旋状条纹，基部有基窝，整体较粗，从基部到端部逐渐变细，端部较尖并弯曲，与触角轴成锐角生长，有时整体会呈弧线弯曲，长约(19.28±0.71) μm，基部直径约(1.90±0.19) μm。

毛形感器2型(Trichoid Sensilla 2，TS2,图2)：数量较少，主要分布在触角鞭节末端几小节，常集中在鞭节最后一小节末端，毛形感器2型与1型形态差异较大，其基部无基窝，直接从表皮伸出，表面光滑有竖直条纹，整体细长呈弓形弯曲，尖端较细，长约(17.78±0.88) μm，基部直径约(1.27±0.58) μm，从基部到端部渐细，但变化不明显。毛形感器1型长度较2型更长，基部直径也更宽。

2.2.2 锥形感器(Basiconic Sensilla，BS) 锥形感器1型(Basiconic Sensilla 1，BS1) 见图3：主要集中在鞭节每一小节前端与上一小节连接处部位，数量较多，集中分布，高约(6.21±0.99) μm，直径约(2.72±0.18) μm。整体呈乳突状或小钉状，基部膨大，逐渐变细，表面光滑无纹路，顶端有数量较多微小孔，在触角表面直立，几乎与触角轴成直角。

锥形感器2型(Basiconic Sensilla 2，BS2,图3)：与1型完全不同，但分布范围与1型相似，主要分布于鞭节背面第2至第11小节，腹面主要分布于鞭节末端3小节，每一小节上集中分布于鞭节中部，鞭节最后一小节分布较广。此类感器体形相对较大，非常明显，锥体短粗呈圆锥形，表面有明显的纹路，基部突出有明显的基窝，顶端基本圆钝，部分顶端截平或向内微凹，顶端表面有许多微小的孔，高约(10.34±0.38) μm，直径约(9.04±0.97) μm。此类感器形态易区分，在触角上容易发现，如钉锥状着生在触角上，分布不均匀，一般呈聚集分布。

锥形感器的两种亚型结构上差别很大，锥形感器1型明显比2型小，外观上也区别很大，容易识别和区分。

2.2.3 板形感器 (Placodea Sensilla，PS) 此类感器数量仅次于毛形感器，广泛分布于触角鞭节各个小节上，触角背面分布数量比腹面多，鞭节末端数量更大，鉴别特征明显。

板形感器1型(Placodea Sensilla 1，PS1,图4)：整体呈细长椭圆形盘状结构，着生在形状相同的穴窝内，不突起，覆于触角表面，长(26.91±1.074) μm，宽约(2.83±0.37) μm。感器表面有非常多的微小孔，单排排列整齐。

板形感器2型(Placodea Sensilla 2，PS2,图4)：与1型相似，但没有1型细长，整体呈椭圆形较短粗，长约(18.78±1.28) μm，宽约(3.68±0.42) μm，感器表面的小孔比1型更密集，双排紧密排列；2型感器表面较1型粗糙，相对较不平整。

2.2.4 刺形感器 (Chaetica Sensilla，CS) 刺形感器数量较多，在触角各个部分都有分布，主要集中在鞭节末端几节。

刺形感器1型(Caetica Sensilla 1，CS1,图5)：短刺形感器，状如短刺，直立于触角上，与触角轴呈90°，长约(9.93±0.83)μm 直径约(3.39±0.52)μm。基部有基窝，从基部到端部逐渐变细，顶端较细并向内凹陷成一个小孔洞，感器表面较光滑，有细长的纹路，由一排排小孔组成。主要分布在鞭节小节前端和末端，鞭节最末端数量最多。

刺形感器2型(Chaetica Sensilla 2，CS2,图5)：长刺形感器，较1型更长，明显比其他感器高，直立于触角表面，比较容易观察区别。感器表面有许多微小孔组成细长的纹路，基部有基窝，端部更加细长，顶端不向内凹，长约(10.78±0.51)μm，直径约(2.66±0.14)μm。主要分布在鞭节感器集中的地方，鞭节最末端数量最多。

刺型感器的2个亚型除了形态上的区别，也体现在长度和基部宽度上。刺型感器1型明显比2型更短粗，刺型感器2型细长，容易与毛形感器1型混淆，主要通过观察其在触角上的位置，刺型感器常直立于众多毛形感器之中。

2.2.5 腔锥形感器 (Coeloconic Sensilla，CoS) 此感器仅一种类型(图6)，主要分布在触角鞭节各小节腹面背侧，背面主要分布在触角末端几节，数量不多，一般分布在每小节中部。此感器着生在触角表面基部凹窝里，有时露出一点锥状端部，基窝表面光滑，从外部观察如一个个孔洞，形态数据仅能测量基窝的长和宽，长约(15.40±2.01) μm，宽约( 9.78±0.79) μm，侧面体现感器的大小。

3 讨 论

异凹纹胡蜂蜂王、职蜂触角12节，雄蜂触角13节；雄蜂鞭节长于雌蜂鞭节，原因可能与雄虫主动寻找配偶有关。从超微形态结构来看，触角上共存在5种类型感器，除腔锥感器外，其它均有2个亚型，即毛形感器(TS1、TS2)、锥形感器(BS1、BS2)、板形感器(PS1、PS2)、刺形感器(ChS1、ChS2)和腔锥感器CoS，其中以毛形感器数量最多分布最广，与东方胡蜂Vespaorientalis相似，都具有5种类型感器，但也存在差异，东方胡蜂具有剑梢感器(Sensilla scolopidia)，缺板形感器，剑梢感器仅一种类型，数量极少，其功能可能为一种热感受器；剑梢感器和锥形感器(BS2)被认为是胡蜂科昆虫的特征感器[21]。

触角感器是昆虫感知环境信息和调控自身行为的桥梁与纽带，其形态、数量、分布等与昆虫的生活习性联系密切[22-23]。在膜翅目昆虫中，毛形感受器数量最多，在触角表面长度最长，在与外界物体触碰时接触最多。一般认为，毛形感器分为具孔和无孔两类，具孔的毛形感器更有利于气味分子进入，功能上倾向于化学气味感知，可以感受性信息素；而无孔毛形感器的功能倾向于机械刺激感知[24]。异凹纹胡蜂蜂王、职蜂和雄蜂触角中有两种毛形感器(TS1、TS2)，也可能与机械刺激感知有关。板形感器表面的多孔结构，在蜜蜂科等触角上常见，其表面的孔能促使大量的气味分子进入触角淋巴中，为昆虫提供大量的气味信息[20]。同时也有研究认为，板形感器更倾向于接受来自寄主栖境的长距离气味信息物质[25]。异凹纹胡蜂蜂王、职蜂和雄成虫触角均有两种亚型板形感器(PS1、PS2)，PS1较PS2长，但宽度较窄，两者表面均具小孔，但PS 1小孔排列较为整齐，推断两类板形感器除具有感知气味信息功能外，可能在异凹纹胡峰对寄主的识别中也起重要作用。刺形感觉器具有感受机械刺激的功能，对报警信息素也具感受作用，Cnsoli等推测其还具有定位功能[26-28]。异凹纹胡蜂刺形感器有2种亚型(CS1、CS2)，主要集中在触角鞭节端部，CS1感器直立在触角表面，CS2感器明显高于其它感觉器，处于最先接触外界物质的位置，其可能有感受机械刺激和定位功能。锥形感器具有嗅觉和味觉的功能[29]，推测异凹纹胡蜂BS1、BS2参与觅食行为。腔锥形感器是一种嗅觉感器，能对互利素和利它素做出反应，在寄主定位和判别寄主适宜性时发挥重要作用，能够感受水蒸气、二氧化碳、温度变化、植物气味[30-31]。推测异凹纹胡蜂腔锥形感器在感知外界水热状况中具有重要作用。异凹纹胡蜂各类感器相互协作，共同构建了其对外界感知的强大系统，在其寻找食物和配偶、逃避天敌、感知环境等过程中起着重要作用。

触角感器数量与分布与感器功能密切相关，由于异凹纹胡蜂触角感器数量较多，分布密集，数量统计较困难，本研究没对触角上各类型感器的数量进行统计，有待今后进一步研究；异凹纹胡蜂雄虫触角鞭节每一小节都具纺锤形的角质层突起，也称为感觉突，其上感器分布极少，仅有少量感觉毛和感觉孔，除胡蜂科外在其它膜翅目昆虫中没有发现类似结构，其功能也有待今后进一步研究。

4 结 论

异凹文胡峰触角呈膝状，包括柄节、梗节和鞭节3部分，蜂王和职蜂鞭节10节，雄蜂鞭节11节；各种感器主要分布于触角鞭节上；触角上共有5种感器，分别为毛形感器、锥形感器、板形感器、刺形感器和腔锥形感器，其中除腔锥形感器外，其它4种感器均有2个亚型。以毛形感器数量最多，分布范围最广泛；蜂王、职蜂和雄蜂感器的类型相同，分布范围基本相似，仅雄蜂触角平均长度较蜂王和职蜂长。