盛冈纹瘿蜂(膜翅目：瘿蜂科)雌虫的超微形态*

2021-10-09张元臣高姗姗王景顺张坤朋

林业科学 2021年8期

薛爽张元臣高姗姗王景顺张坤朋

(1.安阳工学院生物与食品工程学院安阳 455000； 2.河南省太行山林业有害生物野外科学观测研究站安阳 456550)

栎树瘿蜂(Oak gall wasps)是在栎树(Quercusspp.)上形成虫瘿危害的膜翅目(Hymenoptera)瘿蜂科(Cynipidae)瘿蜂族(Cynipini)昆虫的统称。该类害虫在栎树的枝、根、叶、花和芽等处产生各种形状的虫瘿(Abeetal., 2007； 2014; Melikaetal., 2010)，瘿蜂则栖息于封闭的虫瘿内取食，高效截获寄主植物的营养，导致叶片枯黄、畸形甚至提前脱落，对树势及生长影响很大，在林业生产上常常造成严重危害。盛冈纹瘿蜂(Andricusmoriokae)是槲栎(Q.dentata)和短柄枹栎(Q.serrata)上的一种重要害虫，雌虫产卵及幼虫的活动致使叶片产生许多虫瘿，截取栎树的营养(Katsudaetal., 2003; Yukawaetal., 1996)。

昆虫的感器在昆虫取食、觅偶、交配、繁殖、栖息、防御等活动中发挥着重要作用(Shields, 2008)。不同昆虫的感器在感器类型、数量、形状上也各不相同，感器的超微形态越来越多地应用于昆虫分类鉴定(邓顺等, 2010; 李虎等, 2018; 黄蓬英等, 2010; 徐伟等, 2019; Maetal., 2019; Xueetal., 2016)。膜翅目相关研究主要有小蜂总科(Chalcidoidea)的触角(Rohetal., 2019)、姬蜂总科(Ichneumonoidea)的触角、口器、产卵器等(黄蓬英等, 2010; 张振飞等, 2007; Gaoetal., 2007; Wuetal., 2018)，瘿蜂总科(Cynipoidea)的还未见有相关研究。

本研究采用扫描电子显微镜对瘿蜂总科的造瘿昆虫盛冈纹瘿蜂有性世代雌虫的超微形态及其复眼、触角、口器、足和产卵器上的感器的种类、数量和分布等进行研究，以明确各部分的形态和感器的类型与结构，为盛冈纹瘿蜂的分类鉴定和进一步的综合防治提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 盛冈纹瘿蜂成虫采集

盛冈纹瘿蜂虫瘿于2019-04—2020-04在河南省安阳市林州市平板桥镇(113.75E，36.11N)槲栎上采集。从树上取下有虫瘿的枝条，带回实验室，放置于尼龙养虫笼中(35 cm× 35 cm× 35 cm)，定期统计出瘿的昆虫种类和数量。

1.2 样品处理

将盛冈纹瘿蜂成虫用乙醚麻醉，然后在Carnoy’s固定液(100%酒精∶冰醋酸 = 3∶1,V/V)固定12 h，转移至75%酒精中保存。

1.3 扫描电镜观察

将保存于75%酒精中的成虫进行酒精梯度脱水，依次在80%、90%、95%酒精中各脱水15～20 min，100%酒精中脱水2次，每次30 min。脱水完成后进行叔丁醇梯度置换，将样品依次放入100%酒精和叔丁醇体积比(3∶1、1∶1、1∶3)的混合液中逐级置换，每次15 min。最后在纯叔丁醇中置换30 min，后将样品放入冷冻干燥仪的样品槽中进行真空冷冻干燥。注意样品槽中叔丁醇要没过样品，干燥2～3 h，待其完全挥发后取出样品。将干燥后的样品使用双面导电胶粘贴在样品台上，喷金后，在日立扫描电子显微镜S-3400 N型(Hitachi，Tokyo，Japan)15 kV 下观察并拍照。

1.4 数据统计分析

采用Imaris 7.2.3测量各种感器的长度和直径，并统计触角各节各感器的数量，数据表示形式为平均值 ± 标准误。

2 结果与分析

2.1 盛冈纹瘿蜂有性世代虫瘿及雌虫整体形态

盛冈纹瘿蜂幼虫在槲栎的新生叶片上为害，于3月底4月初形成直径1.44～6.26 mm的虫瘿，使得叶片急剧皱缩，不能正常发育(图1A)。

有性世代雌虫体色黑色，体长2.08～2.52 mm，前翅长约2.36 mm(图1B)。盛冈纹瘿蜂的头部是其重要的感觉中心，复眼呈长圆形，由多个小眼组成，较为突出(图2A、B)；口器为咀嚼式，下颚须和下唇须较为发达(图2C、D)；感觉器官触角为丝状，长约1 400 μm，由柄节、梗节和由11个亚节组成的鞭节构成(图3A)。胸部着生较多微毛，具2对翅。腹部呈球形，产卵器较长(图1B)。

2.2 复眼的超微形态

盛冈纹瘿蜂雌虫的复眼由多个小眼组成(图2A)，每个小眼呈正六边形，间隙间有锥形感器，着生于一臼状窝中，长约8 μm，基部直径约1 μm，至端部逐渐变细(图2B)。复眼上的锥形感器数量较少，14或15个。

2.3 口器及其感器的超微形态

盛冈纹瘿蜂的口器为咀嚼式口器(图2C、D)。上唇上着生有刺形感器、毛形感器、锥形感器和鳞形感器(图2 D)；锥形感器长(5.36± 0.28) μm(n= 6)；刺形感器长(12.62± 0.82) μm(n= 8)；鳞形感器基部较宽，端部分成3或4个小叉，末端较尖(图2D)。下唇须3节，着生有数量较多的毛形感器，长17～50 μm。下颚须5节，末端3节着生有许多刺形感器和毛形感器(图2C、D)。

图2 盛冈纹瘿蜂(雌)头部整体结构Fig. 2 Head of A. moriokae (Female)A: 盛冈纹瘿蜂的头部侧面观Lateral view of the head; B: 复眼放大，示其上的锥形感器Magnification of the compound eye, to show a sensillum basiconicum among ommatidia; C: 口器腹面观，示下颚须和下唇须Ventral view of the mouthpart, to show the maxillary palpus and labial palp; D: 口器上的刺形感器、锥形感器、毛形感器和鳞形感器Sensilla chaetica, sensilla basiconica, sensilla trichodea and sensilla squamiformia on the mouthpart.CE：复眼Compound eye; MaxP：下颚须Maxillary palpus; LP：下唇须Labial palp; Om：小眼Ommatidia; SB：锥形感器Sensilla basiconica; SC：刺形感器Sensilla chaetica; SSq：鳞形感器Sensilla squamiformia; ST：毛形感器Sensilla trichodea. 下同The same below.

2.4 触角的超微形态

盛冈纹瘿蜂的触角呈丝状，长约为1.37 mm，由柄节、梗节和鞭节组成(图3A)。柄节着生在触角基窝中，中间缢缩，端部膨大，整体呈纺锤状(图3B)。梗节粗壮(图3C)。鞭节细长，由11个亚节组成。触角上分布着不同类型的感器(图3、4，表1)。

表1 盛冈纹瘿蜂雌虫触角各节感器的数量Tab.1 Number of sensilla on antennae of female A. moriokae

图3 盛冈纹瘿蜂(雌)触角超微结构ⅠFig. 3 Antennal ultramorphology of A. moriokae (Female)ⅠA: 触角整体Antennae of A. moriokae; B. 柄节，基部着生刺形感器、锥形感器，末端着生大量毛形感器Sensilla chaetica and sensilla basiconica on the base of scape, and sensilla trichodea on the terminal of scape; C: 梗节，显示毛形感器和基部的刺形感器Sensilla trichodea and sensilla chaetica on the base of pedicel; D: 柄节和梗节另一侧，示其上的刺形感器和毛形感器 The other side of scape and pedicel, to show the sensilla chaetica and few sensilla trichodea; E: 第1鞭小节，密被毛形感器Sensilla trichodea on the F1. An：触角Antennae; Fla：鞭节Flagella; F1—F11：第1—11亚鞭节The first-eleventh flagellum; Ped：梗节Pedicel; Sca：柄节Scape. 下同The same below.

柄节基部具有刺形感器和锥形感器，缢缩处光滑，没有感器分布(图3B、D)；端部膨大部位靠近复眼一侧感器较少(图3D)，而远离复眼一侧密被毛形感器，长(52 ± 2.83) μm(n= 13)(图3B)。

梗节短，膨大近球形，长约70 μm，基部具有刺形感器，中间有大量毛形感器，靠近复眼一侧毛形感器数量相对较少(图3C、D)。

鞭节由11个亚节组成，各节长度之比为1.9∶1.7∶1.2∶1.4∶1.2∶1.3∶1.2∶1.2∶1.1∶1∶2.1，末节粗壮，端部渐收窄呈圆锥型。毛形感器在每一亚节上均有分布，长22～54 μm。板形感器基部呈弧形，与触角相连，在第3—11亚节均有分布，且数量逐渐增多；长度不等，除末节外，与所在的一亚节等长或稍超出所在亚鞭节，宽约4 μm，与触角伸长方向平行(图4A、B、D)。第7—11亚节还分布有腔锥形感器，每亚节1～3个(图4B)，腔锥形感器的感觉椎近端部具多条纵棱，端部钝圆(图4C)。

图4 盛冈纹瘿蜂(雌)触角超微形态ⅡFig. 4 Ultramorphology of antennal sensilla of A. moriokae (Female)ⅡA: 鞭节第3、4小节，显示毛形感器和板形感器Sensilla trichodea and sensilla placodea on the third and fourth flagellomeres; B: 鞭节第9、10、11节，显示大量的毛形感器，较多的板形感器及腔锥形感器(箭头)Numerous sensilla trichodea, sensilla placodea, and sensilla coeloconica on the F9—F11； C: 腔锥感器放大Magnification of sensilla coeloconica; D: 第11节(远离复眼侧)，具锥形感器、刺形感器和板形感器 Sensilla coeloconica, sensilla chaetica and sensilla placodea on the F11(away from the compound eye side). SCo：腔锥形感器Sensilla coeloconica; SP：板形感器Sensilla placodea. 下同The same below.

2.5 胸部及足的超微形态

盛冈纹瘿蜂的前胸背板两侧着生较多刚毛；中胸侧板光滑，边缘具稀疏的刚毛(图5A)。中胸背板发达突出，有明显的2条盾纵沟，盾纵沟的外侧稀疏分布着2列毛形感器(图5B)。盛冈纹瘿蜂足的基节外缘着生有毛形感器，转节、腿节、胫节、跗节和前跗节密被毛形感器和刺形感器，中足和后足胫节的端部具有2个距，其前跗节具2个较粗壮的爪，爪上着生有1个锥形感器，长(18.26 ± 2.80) μm(n= 9)，爪间有膜质的中垫(图5C、D)。

图5 盛冈纹瘿蜂(雌)胸部形态结构Fig. 5 Morphology of the thorax of A. moriokae (Female)A: 胸部侧面观，显示近四方形的中胸侧板，侧上方的前胸背板Lateral view of the thorax, to show the quadrangled mesopleuron and lateral pronotum; B: 胸部背面观，显示具有2条盾纵沟(箭头指向)的中胸背板Dorsal view of the thorax, to show the mesonotum with two complete notauli; C: 胸部后足密被毛形感器，箭头指胫节端部的2个距Sensilla trichodea on the hind leg, with two tibial spur on the terminal of the tibia; D: 后足前跗节密被刺形感器和毛形感器，端部具2个爪，爪间有中垫，爪上具锥形感器Sensilla chaetica and sensilla trichodea on the pretarsus; hind tarsal claw and membranous arolium on the pretarsus.Cl：爪Claw; MA：膜质中垫Membranous arolium; Mes：中胸背板Mesonotum; Mspl：中胸侧板Mesopleuron; Pro：前胸背板Pronotum; TS：胫节距Tibial spur. 下同The same below.

2.6 盛冈纹瘿蜂雌虫腹部及其感器的超微形态

盛冈纹瘿蜂腹部光滑，基部和端部着生有少量刚毛，腹略长于头胸之和，6节，第1—3背板较宽(图6A、B)。雌性生殖器稍突出，腹部最后一节腹板呈管状延伸，与产卵鞘、产卵针相连(图6A)。腹部第6侧板、雌性生殖器和产卵器鞘上感器较多(图6C—F)。

2.6.1 锥形感器(sensilla basiconica，SB) 顶端圆钝，直立，长3～5 μm，基部直径0.5～1.0 μm，主要位于雌性外生殖器的内侧(图6C)。

2.6.2 刺形感器(sensilla chaetica，SC) 顶端尖细，直立，长9～12 μm，基部直径0.5～1.0 μm，主要位于雌性外生殖器表面外缘，排成3列(图6C)。

2.6.3 毛形感器(sensilla trichodea, ST) 呈细长的毛形，长35～62 μm，端部直立或稍弯曲，主要分布在腹部第6侧板和产卵器鞘上，数量较多(图6B、D和E)。

2.6.4 耳形感器(sensilla auricillica, SA) 表皮内陷形成，呈一圆形腔，外缘直径19～26 μm，腔口直径7～10 μm，内表面椭圆形，向内凹陷，形成耳蜗式的结构(图6F)。

2.6.5 火山形感器(sensilla volcanica, SV) 分布在腹部第5侧板上，与耳形感器较近，位于一个卵圆形的凹陷内，基部宽约1.2 μm，端部钝圆，状如火山，长约0.5 μm(图6F)。

图6 盛冈纹瘿蜂雌虫腹部Fig. 6 Abdomen of A. moriokae (Female)A: 腹部整体侧面观Lateral view of the abdomen; B: 腹部腹面观 Ventral view of the abdomen; C: 雌性外生殖器上的锥形感器和刺形感器Sensilla basiconica(SB) and sensilla chaetica(SC) on the genital(Gen); D: 产卵器鞘上的毛形感器Sensilla trichodea(ST) on the ovipositor sheath(OS); E: 产卵器Ovipositor; F: 第6腹板上的耳形感器和火山形感器A sensillum auricillicum and sensilla volcanica on the ventral of the 6th abdomen. Gen: 雌性外生殖器Gential; OS: 产卵器鞘Ovipositor sheath; SA: 耳形感器Sensilla auricillica; SV: 火山形感器Sensilla volcanica.

3 讨论

本研究利用扫描电镜对盛冈纹瘿蜂有性世代雌虫的复眼、口器、触角、足和产卵器的超微形态进行了观察，初步明确了盛冈纹瘿蜂雌虫各部分的感器类型和形态。盛冈纹瘿蜂雌虫复眼的小眼之间有少量锥形感器；口器上具刺形感器、锥形感器和毛形感器；触角上着生有毛形感器、刺形感器、锥形感器、板形感器和腔锥形感器5种类型，其中毛形感器遍布每一节触角，分布最广、数量最多；产卵器上有刺形感器、毛形感器、锥形感器、耳形感器、火山形感器等。

在膜翅目昆虫中，寄生蜂的形态学研究较多，尤其小蜂总科研究较多(黄蓬英等, 2010; 张振飞等, 2007; Gaoetal., 2007; Wuetal., 2018; Rohetal., 2019)。小蜂的感器研究多数都集中在作为天敌的小蜂触角上，关于植食性小蜂感器的研究相对较少，目前仅张振飞等(2007)报道了刺桐姬小蜂(Quadrastichuserythrinae)的感器，黄蓬英等(2010)报道了桉树枝瘿姬小蜂(Leptocybeinvasa)的感器。本研究则是造瘿昆虫超微形态的首次研究。

植食性小蜂与天敌小蜂的食性不同，在寻找寄主进行定位时，也有不同的感器起作用(黄蓬英等, 2010)。与刺桐姬小蜂雌成虫触角感器相比，盛冈纹瘿蜂和桉树枝瘿姬小蜂的毛形感器和板形感器数量都明显较多，在触角表面分布密度很大，这也可能是同属于植食性的造瘿昆虫与植食性小蜂共同的特点。毛形感器在刺桐姬小蜂上只有1种，在桉树枝瘿姬小蜂上则有2种，本研究中，盛冈纹瘿蜂也只有1种类型的毛形感器。

毛形感器为中空、顶端无孔、可弯的结构，一般为毛状，基部有窝，是昆虫身体各部分最常见的感器类型，尤其在触角上数量较多，多种昆虫还常具有不同的亚型(邹德玉等, 2009; Wuetal., 2018; Rohetal., 2019)。前人研究发现膜翅目昆虫触角上的毛形感器为机械感器(Barlinetal., 1981)。与甘蓝夜蛾赤眼蜂(Trichogrammamaidis)产卵器鞘上具毛形感器一样(Le Ralecetal., 1990)，盛冈纹瘿蜂产卵器鞘上也有毛形感器，可能在寄主选择过程中或产卵过程中发挥定位作用。

刺形感器的外形一般刚直如刺，顶部钝圆，直立于触角表面，与毛形感器相似，但通常比毛形感器要短。一些昆虫触角的刺形感器也会因长、短、粗、细不同划分为不同的亚型(余海忠, 2007; Shields, 2008)。本研究未对不同长度的刺形感器划分亚型。中柄节和梗节的刺形感器都分布于基部，而鞭节末节中也存在刺形感器但数量较少。

板形感器，又被称为片状感器(邹德玉等, 2009)或带状感器(张振飞等, 2007)，本文术语沿用Wu 等(2018) 和Roh等(2019)。板形感器是一类特殊的感觉器官，一般有2种类型，一种较宽短，几乎全部附着于触角表面，另一种较细长，只有基部的1/3到2/3附着于触角表面(张振飞等, 2007; 黄蓬英等, 2010)。本研究中，盛冈纹瘿蜂的板形感器只有一种类型，较宽短，几乎全部附着在触角表面上，与刺桐姬小蜂雌虫触角上的板形感器形态相似，但是刺桐姬小蜂的板形感器只在触角的腹面有分布(张振飞等, 2007)，而盛冈纹瘿蜂在触角的四周均有分布。板形感器表面有大量具壁小孔，可能是感知气味的化学感器，且与寄主专化性有关(邹德玉等, 2009; Barlinetal., 1981)。

腔锥感器是一类具有感觉锥的孔状结构，是由表皮凹陷所形成。腔锥感器主要是感受外界环境的湿度，起味觉和嗅觉等作用(Meyhöferetal., 1997)。瘿蜂触角感器中腔锥感器主要分布在亚鞭节末的端部，这可能与接收化学信号、快速寻找食物有关。

关于瘿蜂科昆虫，主要分为2种营养类型：一类为造瘿昆虫吸取苗木汁液，危害草本和木本植物；另一类是寄瘿昆虫，寄住在其他类昆虫的虫瘿之中，营寄生生活。绝大多数瘿蜂科昆虫都是造瘿类，是农林业的重要害虫，个别种类如栗瘿蜂(Dryocosmuskuriphilus)还是检疫性害虫(Aebietal., 2006)，对板栗(Castaneamollissima)生长生产有严重威胁。造瘿瘿蜂的生物学习性研究较多(王景顺等, 2017; 张元臣等, 2019)，而形态学研究尚处于空白。触角和口器、产卵器等对于瘿蜂寻找产卵地点和定位寄主植物，发挥着重要作用，因此研究其超微形态，探明感器结构与功能，对防治和利用瘿蜂具有重要意义。