圆柏大痣小蜂雌成虫触角、下颚须及产卵器感器超微结构观察

吕 东，赵 祜，赵兴鹏，赵 明，张宏斌，赵国生，陈 敏，王光宇

(1.甘肃省祁连山水源涵养林研究院，祁连山特有植物繁育及推广国家地方联合工程研究中心，甘肃省祁连山特有珍稀树种保护繁育工程研究中心，张掖 734000；2. 北京林业大学林木有害生物防治北京市重点实验室，北京 100083)

昆虫的感器(sensilla)是感受环境和体外信息的结构和功能单位(孟晶等，2015)，由体壁特化形成，分布于昆虫体躯的各个部位，主要分布于触角(antenna)、口器(mouthparts)、足(leg)、尾须(tarsi)和产卵器(ovipositor)等部位(Erich，1992；Van，1996)，在昆虫的觅食、寻偶、交配、迁飞和避敌等活动中接受来自体内、外的物理或化学刺激，通过神经系统和分泌系统的协调作用，调节和控制着昆虫的生理和行为反应。昆虫头部触角、下颚须上的感器具有触觉、嗅觉和味觉的功能，在昆虫的取食和寄主定位过程中发挥着重要作用(邹德玉等，2009)。昆虫产卵器上的感器可检测、识别、选择寄主(谷小红等，2017)。昆虫产卵器上感器种类、数量比触角、下颚须和下唇须上的感器少，感器类型主要为刺形感器、锥形感器和毛形感器等(王世贵等，2007；徐晓蕊等，2012；张璐，2015)。目前，国内已有很多学者运用扫描电子显微镜(SEM)技术对鞘翅目、鳞翅目、双翅目和膜翅目等多种昆虫的感器进行了研究(Chadha and Roome，1980；Gao and Luoetal.，2007；Mi and Sunetal.，2012)。昆虫感器的超显微结构观察，为昆虫分类学研究和系统学研究提供了可靠依据。

圆柏大痣小蜂MegastigmussabinaeXu et He属膜翅目长尾小蜂科，是危害祁连圆柏健康球果种仁的寡食性害虫，对寄主植物球果存在专一性危害。圆柏大痣小蜂成虫产卵于祁连圆柏健康幼球果后，初孵幼虫在球果内随着幼虫发育对球果胚乳进行蛀食，幼虫和球果的发育存在完美的协同进化关系，圆柏大痣小蜂幼虫随着发育，蛀食健康球果内的胚乳，致使祁连圆柏种子成熟后有果无仁，给祁连圆柏种子产量和质量造成严重的影响。目前关于圆柏大痣小蜂的研究，主要集中在圆柏大痣小蜂生物生态学、羽化期预测预报(吴洪源等，1992)、生活习性及防治技术(李秉新等，1991)、幼虫空间分布格局(李秉新等，2014)、羽化生态学特性及幼虫空间分布(吕东等，2017)及产卵特性等方面，圆柏大痣小蜂成虫触角、下颚须及产卵器感器研究还未涉及。本文以圆柏大痣小蜂为研究对象，采用光学显微镜和扫描电子显微镜对圆柏大痣小蜂的雌成虫触角、下颚须及产卵器的感器进行观察，描述和分析圆柏大痣小蜂成虫触角、下颚须及产卵器感器的超微结构，旨在明确圆柏大痣小蜂成虫触角、下颚须及产卵器感器的类型，为圆柏大痣小蜂防治提供有效的理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

2019年7月，在甘肃省张掖市肃南裕固族自治县头滩林区(N 38°32′57″，E 100°14′34″)的祁连圆柏林中采集2 a生祁连圆柏球果带回实验室。将采回的2 a生祁连圆柏球果置于种子发芽盒(长×宽×高=24 cm×14 cm×5.5 cm)内，放置在恒温培养箱中，从球果内羽化后的成虫作为本试验用虫，恒温培养箱条件(温度26℃，光照 ∶黑暗时间为16 h ∶8 h，相对湿度60%)。

1.2 产卵器、触角和下颚须感受器扫描电镜观察

将羽化后的1 d圆柏大痣小蜂雌成虫置于75%酒精杀死，在室温下用2.5%的戊二醛将供试雌成虫固定6 h后取出备用。用解剖镜(德国，LEICA MZ6)取下圆柏大痣小蜂雌蜂的头部及产卵器，摘取头部及产卵器后用用pH 7.2的磷酸缓冲液超声波清洗3次，每次10 min，依次用75%、85%、90%、95%、100%的乙醇进行梯度脱水，每浓度梯度脱水15 min，取出在室温条件下用干燥球干燥48 h，将观察面用导电胶背向水平地粘于样品台上离子溅射器喷金，进行扫描电子显微镜(日本，日立S-3400N II)观察和拍照。

1.3 数据及图像标注处理

测量所得数据利用IBM SPSS Statistics 23进行处理，对扫描电子显微镜所产生的图像用Adobe Photoshop CS5软件修改并标注感受器名称，感受器名称标注参考(那杰，2008)的方法。

2 结果与分析

2.1 圆柏大痣小蜂雌成虫触角扫描电镜观察

触角为膝状，共分为14节，由支角突、柄节、梗节、环节、索节和棒节组成，柄节较长，梗节短小，索节由7节大小、长度相似的亚节组成，棒节3节，区分较不明显。触角总长1 797.56±24.29 μm，其中支角突长59.80±2.72 μm；柄节长359.02±18.75 μm；梗节长103.36±10.96 μm；环节长48.73±2.73 μm；索节总长984.93±25.28 μm；棒节总长241.72±7.72 μm，第一亚节长107.23±3.53 μm，第二亚节长76.14±3.29 μm，第三亚节长58.35±4.14 μm。观察到Böhm氏鬃毛、板形感受器、毛形感受器1、刺形感受器1、锥形乳头状感器五种感器类型。其中，Böhm氏鬃毛长4.5～7.5 μm，外形呈短刺状，与触角垂直且有基窝，簇状分布于柄节与梗节腹面相接处(图1-B)。板型感器长条形，长55～60 μm基部与触角连接在一起，延伸出板状凸起，端部钝尖、突出，均匀分布于索节至棒节处(图1-C)。毛形感器1细毛发状，长30～50 μm，有一定弧度，顶部细且尖，与触角间形成锐角，广泛分布于触角各节(图1-C和图1-D)。刺形感器1比毛形感器略短，长20～25 μm，笔直且有棱，基部较为突出，游离分布于触角的索节各亚节(图1-C和图1-D)。锥形乳头状感器位于基窝中，基窝宽约7.9 μm形似乳头状突起，分布于索节端部(图1-D)。

图1 圆柏大痣小蜂雌成虫触角感器类型及分布Fig.1 Antenna sensilla ultrastructure of female Megastigmus sabinae注：A，雌蜂触角；B，支角突基部；C，索节中部；D，第7索节端部。Rd，支角突；Sc，柄节；Pe，梗节；An，环节；Fu，索节；Cl，棒节；BB，Böhm氏鬃毛；PS，板形感受器；TS1，毛形感受器1；ChS1，刺形感器1；BMS，锥形乳头状感器。Note: A, Antenna of female; B, Base of radicula; C, Middle of funicle; D, Ends of funicle. Rd，Radicula; Sc，Scape; Pe，Pedicel; An，Annellus; Fu，Funicle; Cl，Clava; BB: Böhm bristles; PS，placoid sensilla; TS1，trichoid sensilla 1; ChS1，chaetica sensilla 1; BMS，basiconic mastoid sensilla.

2.2 圆柏大痣小蜂下颚须扫描电镜观察

圆柏大痣下颚须共5节，第1节粗且长，其余4节较细，末节感器明显多于其余四节(图2-A)。共观察到毛形感受器、刺形感受器、锥形感受器和栓锥形感受器4种感器类型。其中，毛形感受器分为毛形感受器1和毛形感受器2两个亚型，毛形感器1长30～50 μm，分布于下颚须的第1、3、4、5节上；毛形感器2长75～100 μm，只分布于第一节腹面中部(图2-A)。刺形感器分为3个亚型，分别为刺形感器2、刺形感器3和刺形感器4，刺形感器2与下颚须基本垂直，长约8.2 μm，基部位于第3节基部的基窝中，基窝宽度约4.6 μm(图2-B)；刺形感器3长约7.5 μm，分布于下颚须末节端部；刺形感器4长约22.5 μm，与下颚须夹角约30°(图2-D)。栓锥形感器，端部钝尖，基部位于一个突出的圆台状基窝中，基窝宽约4.5 μm，分布于第3节腹面端部(图2-C)；锥形感器长约16.1 μm，基部宽3.8 μm，直立于末节端部(图2-D)。

2.3 圆柏大痣小蜂产卵器扫描电镜观察

圆柏大痣小蜂外产卵器由产卵鞘和产卵针构成(图3-A)。共观察到毛形感受器1、栓锥形感受器、半球形感受器和腔锥形感受器4种感器类型。产卵鞘长3.17±0.22 mm，分为两部分包裹产卵针，产卵鞘内外表面均分布毛形感器，共有 2个亚型，其中，产卵鞘中部内侧有一列间隔均匀、夹角约30°的毛形感器1，外侧具横纹且毛形感器分布较密集；端部分布着毛形感器3，长约16.5～27.5 μm，与产卵鞘夹角接近90°(图3-B和图3-C)。产卵针长5.01±0.41 mm，由刺基板基部开始，分为3个产卵瓣，背产卵瓣、腹产卵瓣1和腹产卵瓣2，产卵瓣外表面基本光滑，仅能看到接合处(图3-E)，接合缝内观察到凹槽(图3-F和图3-G)。背产卵瓣内侧近端部观察到规则排列的扇状突起，端部均匀分布大量栓锥形感受器，外侧端部具倒钩状齿(图3-F和图3-H)。腹产卵瓣内侧端部观察到横向凹槽及1个半球形感器，具基窝，基窝宽1.5～2 μm。产卵针外侧端部具“八”字形缺刻及2个腔锥形感器，位于基窝中，基窝宽约4.1 μm，端部钝圆(图3-G和图3-H)。

图3 圆柏大痣小蜂雌成虫产卵器感器类型及分布Fig.3 Ovipositor ultrastructure of female Megastigmus Sabinae注：A，雌蜂产卵器；B，产卵鞘中部；C，产卵鞘端部；D，产卵针中部；E，产卵针端部；F，背产卵瓣；G，腹产卵瓣1端部内侧；H，腹产卵瓣2端部外侧及背产卵瓣内侧。Ss，产卵针；OS，产卵鞘；TS1，毛形感受器1；S，横纹；TS3，毛形感受器3；D，背产卵瓣；V1，腹产卵瓣1；V2，腹产卵瓣2；Gr，凹槽；SA，扇形突起；A，倒钩状组织；CS，腔锥形感器；MS，半球形感器；SS，栓锥形感器；G，缺刻。Note: A, Ovipositor of female; B, Middle of ovipositor sheath; C, Ends of ovipositor sheath; D, Middle of specula-speculae; E, Ends of specula-speculae; F, Dorsal valves; G, Ends of inside ventral valves1; H, Ends of outside ventral valves 2 and inside dorsal valves. Ss，specula-speculae; Os，ovipositor sheath; TS1，trichoid sensilla 1; S，striation; TS3，trichoid sensilla 3; D，dorsal valves; V1，ventral valves 1; V2，ventral valves 2; Gr，groove; SA，sectorapophysis; A，barb-like apophyse; CS，coeloconic sensilla; MS，misphaericis sensilla; SS，styloconic sensilla; G，gap.

3 结论与讨论

通过对圆柏大痣小蜂雌成虫触角、下颚须、产卵器3个部位感器进行观察分析，共发现14个不同的感受器亚型，分别为：Böhm氏鬃毛、板形感受器、毛形感受器(3个亚型)、刺形感受器(4个亚型)、锥形感受器(2个亚型)、栓锥形感受器、乳头形感受器和半球形感器。这些感器在不同部位上的类型存在一定差异，其中下颚须感受器种类最多，有7个不同亚型，触角和产卵器上各有5个不同亚型。圆柏大痣小蜂雌成虫触角共分为14节，分别由支角突、柄节、梗节、环节、索节(7个亚节)和棒节(3个亚节)组成。支角突位于触角窝中，较为短小，柄节最长，与梗节之间夹角约为90°，索节各亚节的形状大小相似，棒节各亚节由基部至端部逐渐变短。

圆柏大痣小蜂作为一种植食性寄生蜂，其雌成虫触角的感器类型与其它膜翅目昆虫的触角感器差别不大(Baaren and Boivinetal.，1999；Onagbola and Fadamiro，2008；Xi and Zhuetal.，2011)，共观察到Böhm氏鬃毛、板形感受器、毛形感受器1、刺形感受器1、锥形乳头状感器5种感器类型。Böhm氏鬃毛长4.5～7.5 μm，外形呈短刺状，与触角垂直且有基窝，簇状分布于柄节端部与梗节腹面相接处，这与马涛(2013)、伊志豪(2016)的研究结果相符。同时，Böhm氏鬃毛在蚧科、夜蛾科、豆象科等昆虫中也被广泛发现(陈新，2013；魏延弟，2015；王旭，2017)。Böhm氏鬃毛作为一种感受重力和触角位置的机械感器，可在昆虫自身的移动过程中感知身体的方位和移动的趋势(Krishnan and Sudarsan，2012；马涛等，2013)，这可能在圆柏大痣小蜂寻找寄主并感知产卵的过程中起重要作用。

触角上的板型感器基部长条形，与触角表面连接在一起，延伸出一个较为宽大的瘦长椭圆形端部钝尖、突出，长55～60 μm。这与姬蜂科触角上的分布相同，圆柏大痣小蜂触角上的板形感器均匀分布于索节至棒节处(邹德玉等，2008)。有研究通过对红足侧沟茧蜂Anomalacuprea触角上的板形感器进行透射电镜观察与单细胞电位记录实验，发现其对不同的挥发性物质有着强烈的敏感性，这表明板型感器有化学感知的功能(Ochieng and Zhu，2000)，另有研究认为板形感器为雌雄寄生蜂寻找寄主和交配奠定了基础(高艳，2006)，因此，板形感器可能在雌蜂寻找适宜的球果产卵的过程中发挥了重要作用。

毛形感器1细毛发状，长30～50 μm，基部具有臼状窝，有一定弧度，顶部细且尖，与触角间形成30～60°的锐角，广泛分布于触角各节。作为广泛分布的感受器类型，毛形感器1的功能被描述为机械感受作用(Onagbola and Fadamiro，2008)。在圆柏大痣小蜂的产卵行为过程中，发现落于祁连圆柏上的圆柏大痣小蜂用触角触探的频率非常高，因此，毛形感器1在圆柏大痣小蜂感受球果形态方面起着重要作用。

刺形感器1略短于毛形感器1，长20～25 μm，笔直且有棱，基部较为突出，游离分布于触角的索节各亚节。这种感器被广泛的发现于膜翅目蜂科的昆虫中(Barlin and Vinson，1981)。赤眼蜂和缨小蜂触角感受器与产卵器感受器的刺形感器1具有机械感受及味觉感受作用(刘俊红等，2008)。据此推测，触角上的刺形感器可能为圆柏大痣小蜂野外补充营养提供了支持。

锥形乳头状感器位于基窝中，基窝宽约7.9 μm，感器形似乳头状突起，分布于索节端部。有报道称，在丽蝇蛹集金小蜂Nasoniavitripennis和蝇蛹金小蜂Pachycrepoideusvindemmiae触角索节的端部也观察到锥形乳头状感器(Miller，1972；赵海燕等，2013)。这种感器多发现于寄生蜂的触角上，根据(Miller，1972)的研究认为此类感器可能具有嗅觉或感受特殊挥发性物质的功能，因此锥形乳头状感器很可能在圆柏大痣小蜂区分寄主的过程中发挥了作用。

圆柏大痣小蜂雌成虫口器为典型的咀嚼式口器，由唇基、上唇、上颚、下唇和下颚组成，下唇与下颚具下唇须与下颚须，其中下颚须感器类型最为丰富。下颚须共5节，第1节尤其宽大，与第二节之间夹角约为90°，其余4节较细短，第5节上的感器明显多于其余四节。共观察到4种感受器，分为7个感受器亚型，分别是毛形感受器(2个亚型)、刺形感受器(3个亚型)、锥形感受器和栓锥形感受器。

下颚须上的毛形感受器的两个亚型分别为毛形感受器1和毛形感受器2。毛形感器1与触角上的毛形感器相同，长30～50 μm，细毛状，端部有一定弧度，基部具有臼状窝，与触角间形成30～60°的锐角，分布于下颚须的第1、3、4、5节上；毛形感器2长75～100 μm，比毛形感器1长且数量较少，在形态上变化不大，只分布于下颚须第一节腹面中部。研究认为此类毛形感器具有机械感受作用(Onagbola and Fadamiro，2008)，可能在圆柏大痣小蜂下颚须不断触探的过程中起到感受物体形态的作用。

刺形感器分为3个亚型，分别为刺形感器2、刺形感器3和刺形感器4，不同于刺形感器1，这3个亚型的感器外壁均无棱。刺形感器2基部位于第3节基部较深的基窝中，与下颚须基本垂直，长约8.2 μm，基窝宽度约4.6 μm；刺形感器3形态上与刺形感器2相似，但无基窝，与表面夹角约30°，长约7.5 μm，分布于下颚须末节端部；刺形感器4较刺形感器3更长，长约22.5 μm。Schneider(1964)最早描述刺形感器具有机械感受功能，后有研究发现刺形感器也可以感知温、湿度的变化(Kaissling，1986；马涛等，2013)。而王旭(2017)认为朝鲜毛球蚧的刺形感器还具有味觉感受作用，因此，刺形感器对昆虫选择适宜的产卵场所等行为有着积极意义。

栓锥形感器端部钝尖，基部位于一个突出的圆台状基窝中，基窝宽约4.5 μm，分布于下颚须第3节腹面端部。栓锥形感器在鞘翅目、鳞翅目、膜翅目的触角和产卵器上被广泛发现，在触角上被认为具有感知温湿度及植物挥发物气味的作用(尹新明和蒋书楠，1995；Brown and Anderson，1998；邹德玉等，1998)。由此，认为位于下颚须上的产卵器在圆柏大痣小蜂感受温湿度的过程中有一定的作用。

锥形感器比毛形感器和刺形感器粗，端部钝尖，长约16.1 μm，基部宽3.8 μm，垂直于下颚须末节端部。锥形感器多分布于膜翅目昆虫触角、下颚须和产卵器端部，具有壁薄、壁孔多的特点(王义平等，2008；邹德玉等，2009)。据此特点，推测下颚须上的锥形感器具有嗅觉感受的作用，利于圆柏大痣小蜂近距离感受寄主气味。

圆柏大痣小蜂雌成虫产卵器由刺基板、产卵器内板、产卵器外板、产卵鞘和产卵针构成，产卵针自基部分为3个产卵瓣，背产卵瓣、腹产卵瓣1和腹产卵瓣2，由产卵鞘包裹，产卵时产卵针与产卵鞘分离。产卵鞘外部密被毛形感器，内侧包裹产卵针，产卵针端部具沟槽、缺刻、倒钩状齿、感受器等结构，其余部分光滑。沟槽与缺刻位于腹产卵瓣侧面上，腹产卵瓣上的沟槽与背产卵瓣上的纵凸嵌入在一起，缺刻则能够在平衡槽间气压的过程中起到重要作用，二者之间的相互协调利于产卵瓣之间的滑动(邹德玉等，2009)。倒钩状齿在一些寄生蜂中也被发现，作用被描述为帮助产卵针突破寄主体壁(谷小红等；2017)，据此推断，背产卵瓣上的倒钩状齿有利于圆柏大痣小蜂产卵时钻透祁连圆柏球果种皮，并将所产生的碎屑推出。在产卵器上共观察到4种感受器，分为5个亚型，分别为毛形感受器1、毛形感受器3、栓锥形感受器、半球形感受器和腔锥形感受器，其中在产卵针端部新发现一种半球形感受器，其大小明显小于其它类型的感器，位于腹产卵瓣内侧端部，可能具有感知球果内部气味的作用。

产卵鞘表面分布有毛形感器，共2个亚型，其中，毛形感器1分布于产卵鞘中部内侧，排成一列且间隔均匀，外侧具横纹且毛形感器分布较密集，具有机械感受作用。谷小红等(2017)，认为其在感受产卵鞘与产卵针分离及外界条件中起到重要作用；区别于毛形感器的其他亚型，毛形感器3长约16.5～27.5 μm，是毛形感器中最短的，只分布于产卵鞘端部，与产卵鞘夹角接近90°。功能上毛形感器3与其它两种感受器不同，毛形感器3还具有嗅觉功能，具有感受植物挥发物与性信息素的作用(Naters，2007；Sun and Xiaoetal.，2014)。

产卵针上栓锥形感受器均匀分布于背产卵瓣内侧端部，Brown等的研究中对甘蓝根蛆匙胸瘿蜂Trybliographarapae产卵器上的栓锥感器进行了描述(Brownand and Anderson，1998)，利用透射显微镜技术观察表明栓锥形感器由多个树突的神经元所支配，栓锥感器具有感受味觉的功能，在产卵针的刺探过程中能够识别寄主并做出反应。

产卵针上腔锥形感器可见于膜翅目触角及产卵器上(洪权春等，2016)，大痣小蜂的腔锥形感器分布于腹产卵瓣“八”字形缺刻的两侧的基窝中，端部钝圆，基窝宽约4.1 μm。关于腔锥形感器功能，大部分认为其具有嗅觉感知的功能，还有研究认为其也具有感知温湿度的功能(刘曼等，2013；洪权春等，2016)。由于其分布的特殊性，认为圆柏大痣小蜂腹产卵瓣端部的腔锥形感器可能具有感知寄主植物特定挥发性物质的作用。