大蜡螟触角感器的扫描电镜观察

杨爽刘位芬赵慧婷杜亚丽潘建芳王树杰郭丽娜徐凯姜玉锁

（1云南省农业科学院蚕桑蜜蜂研究所，蒙自661101；2山西农业大学动物科技学院，太谷030801；3山西农业大学生命科学学院，太谷030801）

大蜡螟触角感器的扫描电镜观察

杨爽1,2刘位芬1赵慧婷3杜亚丽2潘建芳2王树杰2郭丽娜2徐凯2姜玉锁2

（1云南省农业科学院蚕桑蜜蜂研究所，蒙自661101；2山西农业大学动物科技学院，太谷030801；3山西农业大学生命科学学院，太谷030801）

为明确大蜡螟（Galleria mellonellaL.）触角外部形态及其感器的种类与分布，取刚羽化的大蜡螟雌、雄成虫各3头，用镊子取其完整触角，样品脱水处理后，利用扫描电镜对大蜡螟雌、雄成虫触角形态及感器的形态和分布进行观察。结果显示：大蜡螟成虫触角呈线状，触角感器共有7种，分别为毛形感器、刺形感器、锥形感器、腔锥形感器、栓锥形感器、耳形感器和叉形感器，其中毛形感器和锥形感器各有2种类型。大蜡螟雌、雄成虫之间触角感器的类型、分布规律相似。本研究为深入了解大蜡螟的化学感受系统，揭示其嗅觉识别机制奠定了基础。

大蜡螟；触角；感器；扫描电镜

昆虫在长期进化过程中形成了各自独特的环境适应能力，表现在择食、取食、觅偶、交配、繁殖、栖息、防御、迁移等各个方面，这些适应性均依赖于昆虫高度发达的感觉系统，特别是针对化学信号的感受系统。触角是昆虫最重要的感觉器官，其表面分布着种类和数量繁多的感受器，包括毛形感器、刺形感器、锥形感器、腔锥形感器、耳形感器、鳞形感器等，这些感受器的形态、分布各异，具有不同的超微结构和感受功能，能够感受气流、二氧化碳、温度和湿度等，尤其在嗅觉、味觉感受过程中行使重要的功能。国内外学者已对包括蚕蛾科、天蚕蛾科、螟蛾科和夜蛾科等不同类群昆虫的触角感器的超微结构进行了研究[1～3]，主要涉及触角感器的形态、数量、分布、内部结构及功能。

大蜡螟（Galleria mellonellaL.）属于鳞翅目（Lepi－doptera）、螟蛾科（Pyralidae）、蜡螟亚科（Galleriinae）、蜡螟属（Galleria Fabricius）昆虫，其幼虫以蜜蜂巢脾为食，容易在长时间存放不加以处理的巢脾上滋生，钻蛀隧道，吐丝做茧，破坏巢脾，蛀坏蜂具，在蜂群中造成蜜蜂的幼虫和蛹死亡，出现“白头蛹”，扰乱蜜蜂在蜂群中的正常活动，若不及时处理，蜂群会弃巢而逃[4]。大蜡螟是蜜蜂尤其是东方蜜蜂最主要的敌害之一。目前，随着昆虫信息素研究的逐步深入，利用昆虫自身的生理生化微观特性探索其宏观行为的研究，已成为很多害虫生物防治的主要方向，触角感器的研究备受重视[5]。迄今为止，有关大蜡螟的触角感器的研究尚未见报道，鉴于此，本研究利用扫描电镜对大蜡螟触角感器超微结构进行观察，了解其感器类型和分布，并依据雌雄触角感器的差异推测其生理功能，为今后利用信息素防治大蜡螟提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

大蜡螟于山西农业大学动物科技学院养蜂学实验室人工饲养所得，饲养条件如下：温度（34±0.5）℃、相对湿度（60±10）%、全黑暗环境；在成虫刚羽化时用1.5ml离心管采集。

1.2 样品的制备与观察

采集大蜡螟雌、雄成虫各3头，用镊子从触角基部取其完整触角，将触角样品浸入戊二醛固定液中固定24 h；固定之后，将样品先用清水超声波清洗2次，每次2min，之后再用30%的乙醇溶液超声波清洗3min，静置7min；随后依次用50%、70%、80%、90%、100%的乙醇溶液进行梯度脱水，每次10min，其中100%乙醇脱水2次；将脱水后的样品浸入叔丁酸中置换10min，在JEOL JFD-320中冷冻干燥，干燥后用导电胶带固定在样品台上，用JEOL JFC-1600离子溅射镀膜仪喷射铂金；喷镀完成后，将样品放入JEOL JEM-6490 LV扫描电子显微镜中，进行观察和拍照。

1.3 图像处理及命名方法

用Photoshop CS3处理图片，用Motic Images Advanced 3.2测量感器大小。触角感器类型的鉴定参照[6]。

2 结果与分析

2.1 大蜡螟成虫触角的基本形态（图1）

图1 大蜡螟成虫触角感器的超微结构观察

大蜡螟雌、雄成虫触角均呈线状，由柄节（scape）、梗节（pedical）和鞭节（flagellum）3部分组成（图1中A），柄节基部着生于触角窝内，鞭节由50～60个亚节组成，长约5.5～7.5 mm,其长度在雌、雄个体间差异较大；鞭节表皮上均有连续隆起的网纹。触角的迎风面为感器聚集区，背风面包被鳞片，鳞片排列整齐，层层相叠，后排鳞片前缘盖着前排鳞片基部，在鳞片间稀疏地分布着一些感器（图1中A）。

2.2 大蜡螟雌、雄成虫触角感器的类型

扫描电镜观察发现，大蜡螟雌、雄成虫触角表面主要分布7种类型感受器：毛形感器、刺形感器、锥形感器、腔锥形感器、栓锥形感器、耳形感器和叉形感器。

2.2.1 毛形感器（sensilla trichodea,ST）

毛形感器是大蜡螟触角上着生最多的一种感器，较其他感器柔软，端部略有弯曲且较尖，散生或簇生于触角各节，主要分布在鞭节，着生于表皮形成的凹窝内，基部无臼状窝。根据其形态特征将其分为STⅠ和STⅡ2种类型（即长毛形感器和短毛形感器）；STⅠ直立或近端部1/3处弯曲，基部直径约2.5 μm，长约20～30 μm（图B、I、H）；STⅡ从基部就开始弯曲，顶端几乎和触角表皮平行或呈弓形，长约10～20 μm，基部直径1.2～1.4 μm，散布在STⅠ中间（图1中B、I、H）。

2.2.2 刺形感器（sensilla chaetica,SCh）

刺形感器外形刚直如刺，在鞭节各亚节腹面中部分布，基部不发生弯曲，感器长25.2～40.7 μm，基部直径约2.0～2.4 μm，着生于特化的环形臼状窝内，与触角表面成40～60度角生长（图1中C、D、H），与毛形感器区分明显。

2.2.3 锥形感器（sensilla basiconica,SB）

锥形感器根据其外形和分布，分为两种类型，即SBⅠ和SBⅡ，长10～20 μm。SBⅠ似锥形，顶端尖细，表面光滑，成簇直立分布于触角表平面（图1中G）；SBⅡ，基部粗大，无臼状窝，沿触角轴斜向触角末端弯曲，几乎与触角平行，感器壁表面有覆瓦状纹理和微孔，端部较钝，在触角各节零散分布（图1中F）。

2.2.4 腔锥形感器（sensilla coeloconica,SCo）

腔锥形感器由一类具孔感觉锥位于表皮凹陷中的感受器。根据感觉锥外围有无缘毛（fringe pegs），腔锥形感器可分为2种类型（Ⅰ型和Ⅱ型）；Ⅰ型腔锥形感器具缘毛，形状像菊花，表皮下陷成浅圆腔，中心有1直立的感觉锥，圆腔周围有14～16个花瓣状的缘栓，缘栓上有细纵纹，通常呈弓形向中心弯曲；Ⅱ型腔锥形感器无缘毛，呈圆锥形，其表皮凹陷，中央有1～2根感觉锥，锥表面有沟纹，表皮凹陷，边缘无缘毛或缘刺[7]。大蜡螟雌、雄触角腔锥形感器均属于Ⅰ型（图1中C、E、F）。

2.2.5 栓锥形感器（sensilla styloconica,SS）

栓锥形感器形似拇指，一般着生在触角鞭节前缘的凹窝内，表皮突起成栓状，其前端着生1个锥状感器，感器中部具环纹，每节仅有1个栓锥形感器（图1中D、H、I、J）。

2.2.6 耳形感器（sensilla auricillica,SA）

耳形感器外形似禾本科作物卷心状，有耳状凹槽，表面有纵向纹理，由基部向端部逐渐膨大，远端钝圆，向内微微凹陷，长约10 μm，宽约2.5 μm，主要分布在触角内外侧面结合处，其内侧有鳞片着生（图1中K）。

2.2.7 叉形感器（sensilla furcatea,SF）

叉形感器着生在浅的凹窝内，整体扁平，表面有纵贯条纹，感器基部至端部渐宽，近端部分为两个尖叉，长5～10 μm，分叉部分较短，约1 μm，与触角表面角度约30度，数量较少，是一类比较特殊的感器（图1中L）。

3 讨论

本研究对大蜡螟的触角超微结构进行了观察，结果表明，大蜡螟的触角呈线状，其上着生着7种不同类型的感受器，分别为毛形感器、刺形感器、锥形感器、腔锥形感器、栓锥形感器、耳形感器和叉形感器，这与已经报道的大多数鳞翅目昆虫尤其是螟蛾科昆虫（草地螟、亚洲玉米螟、豆野螟等）触角感器类型相似[1,8～9]。

在鳞翅目昆虫中已经证实毛形感器作为嗅觉感受器具有感受雌性性信息素的功能[10]，雌蛾触角上的毛形感器可以感受自身释放的性信息素并作出一系列行为反应[11]。毛形感器在大蜡螟触角上数量最多、分布最广，推测其主要参与性信息素识别过程；同时毛形感器在大蜡螟雌、雄成虫触角中的数量和分布位置相似，对于其是否具有性二型性还有待进一步深入的研究。

一般刺形感器和叉形感器属于触觉感器和机械感器，C nsoli推测刺形感器还具有定位功能[12]，但对于它们是否能感受化学刺激存在争议；Karalius在研究透翅蛾科昆虫时发现刺形感器的壁为无孔结构，推测其不是化学感器[13]。大蜡螟刺形感器直立着生于触角表面，比其他感器要高，利于其首先感受机械刺激，推测其具有感受机械性刺激的功能。研究中由于未明确观察到大蜡螟刺形感器和叉形感器顶端是否有孔和雌、雄间的差异，对于它们的嗅觉功能还需借助透射电镜、电生理实验等技术进一步研究。

锥形感器和耳形感器主要感知植物挥发物[14]，本研究观察发现，大蜡螟触角上的锥形感器和耳形感器数量较少，这可能与其食源、栖境等生活习性有关。锥形感器SBⅠ表面光滑，类似刺形感器，推测其为机械感受器；锥形感器SBⅡ表面具纵纹，有微孔，与耳形感器类似（图1中K），推测与感受化学挥发物质有关。腔锥形感器内部有丰富的神经细胞，研究报道腔锥形感器具有感受湿度、水蒸气和二氧化碳的作用，家蚕触角的腔锥形感器具有识别寄主植物及选择产卵地的功能[15]，美洲大蠊触角上的腔锥形感器有选择环境行为功能[16]。在大蜡螟雌、雄成虫触角上仅发现了一种类型的腔锥形感器，即具缘毛的腔锥形感器，感器的形态结构与分布规律与Razowski等报道基本相同[17]。栓锥形感器在大蜡螟触角上的分布规律与其他鳞翅目昆虫相似[18]，这类感器在家蚕[19]及螟蛾科昆虫被认为具有感受温湿度变化的功能[3]，在卷蛾科昆虫中可能具有化学感受功能，在大蜡螟栓锥形感器顶端未发现小孔，推测其可能仅有感受温湿度变化功能。

综上，鉴于不同感器的功能只在少数昆虫中得以证实，并且感器类型和功能依据外部形态来划分带有片面性，因此，对于大蜡螟触角上各类感器的功能，还需要在后期研究中加以验证。

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Observation on antennal sensillia of Galleria mellonella L. with scanning electron microscope

Yang Shuang1,2，Liu Weifen1，Zhao Huiting3，Du Yali2，Pan Jianfang2，Wang Shujie2，Guo Lina2，Xu Kai2，Jiang Yusuo2
(1 Institute of Sericulture and Apiculture,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Mengzi 661101,China; 2 College of Animal Science and Veterinary Medicine,Shanxi Agricultural University,Taigu 030801,China; 3 College of Life Science,Shanxi Agricultural University,Taigu 030801,China)

In order to further elucidate the olfactory system and the mechanism of olfactory recognition of Galleria mellonella L.,the type,number and distribution of antennal sensilla of G.mellonella were observed.Three adult of both female and male were used on the day of emergence.The antennal were carefully cut at the base using fine tweezers. After dehydration,all samples were examined using scanning electron microscope.The antenna of G.mellonella were filiform.Seven types of sensilla on surface of G.mellonella were observed:sensilla trichodea,sensilla chaetica,sensilla basiconica,sensilla coeloconica,sensilla styloconica,sensilla auricillica and sensilla furcatea.Sensilla trichodea and sensilla basiconica had two subtypes.The type and distribution of antennal sensilla between female and male were similar.

Galleria mellonellaL.;antenna;sensilla;scanning electron microscope

国家自然科学基金（31640080）；国家蜂产业技术体系专项资金（CARS-45-SYZ 17）；云南省农业科学院蚕桑蜜蜂研究所青年创新基金（QC2013003）

杨爽，男，助理研究员，在读博士，主要从事中华蜜蜂病虫害防治研究，E-mail：yangshuang19860724@163.com。