黑盾胡蜂触角感受器的扫描电镜观察

施 雯，李晨阳，王宇宸，柳 青，易传辉，和秋菊

（1云南省森林灾害与控制重点实验室/西南林业大学生物多样性保护学院，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，昆明650224）

0 引言

黑盾胡蜂(Vespa bicolor)隶属于膜翅目(Hymenopera)胡蜂总科(Vespidea)胡蜂科(Vespidae)，是一类重要的天敌昆虫，主要分布于中国、印度和越南等地[1-3]。对黑盾胡蜂的研究主要涉及发生情况、建巢、蜂毒成分及抗菌肽、线粒体基因组测序等[2,4-10]。触角作为昆虫最主要的感觉器官，对昆虫觅食、求偶、产卵、栖境选择、寻找寄主等起着非常重要的作用[11]。昆虫触角感受器的类型、结构和功能在不同的昆虫中表现不同，即使同种昆虫的雌雄成虫触角感受器也可能存在差异[12]。明确昆虫触角感受器的种类、形态、分布以及功能，可为了解该昆虫的行为机制奠定基础[13]。目前未见有对黑盾胡蜂触角感器的相关研究，笔者利用扫描电镜对黑盾胡蜂的触角感器进行观察，以期进一步了解其感器的结构与功能。

1 材料与方法

1.1 实验昆虫

黑盾胡蜂成虫采集于云南省保山市龙陵县镇安镇野外，采集后放入饲养箱中，用苹果和10%蜂蜜水喂食待用。

1.2 样品制备与电镜扫描观察

选取黑盾胡蜂的工蜂、雄蜂各5头，在体视镜下用解剖刀从触角柄节基部将触角小心切下，再放入用磷酸缓冲盐溶液(PBS)稀释的25%戊二醛固定液中固定24 h，随后放入0.9%氯化钠溶液清洗3次，每次各15 min，再依次使用75%、85%、95%、100%乙醇溶液梯度脱水各10 min。取出处理好的触角室温下干燥2 h后，分别将背面和腹面放在粘好导电胶的样品台上，后放入30 mA真空电流下的离子溅射仪内进行300 s喷金处理，增强触角的导电性，喷好金的触角即可放入场发射扫描电镜(FEI Nova Nano SEM 450)中进行观察及拍照。

1.3 感受器的命名与统计

触角感器的分类和命名主要依据感器的外部形态、表面特征、孔的有无等，并参照文献[14-18]的原则进行描述。应用Image J对触角各节的长度、感受器的长度和基部直径进行测量，应用Photoshop 7.0对电镜扫描图片进行细节处理和感受器的标识，应用Excel 10.0和SPSS 22.0对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 触角的一般形态

黑盾胡蜂触角呈膝状，着生于头部的触角窝支角突上。雄蜂触角13节，由柄节、梗节和11个鞭小节组成，全长(9992.24±179.44)μm；工蜂触角12节，由柄节、梗节和10个鞭小节组成，全长(8499.82±61.71)μm（表1）。扫描电镜观察发现，黑盾胡蜂触角各节均着生有感器，且从柄节到鞭节感器数量逐渐增多；其中雄蜂触角鞭节每个小节腹面外侧有2个角质层突起，但感受器分布极少（图1）。

图1 黑盾胡蜂雄蜂触角角质层突起

表1 黑盾胡蜂触角各节长度 μm

2.2 触角感器的类型

黑盾胡蜂触角上共有5种类型感器，分别为毛形感器(trichoid sensilla，TS)、板型感器(placodea sensilla，PS)、刺形感器 (chaetica sensilla，CS)、锥形感器(basiconic sensilla，BS)、腔锥形感受器 (coeloconic sensilla，CoS)，前4种感器均有2种亚型，腔锥形感受器仅1种类型，其中以毛形感器和板形感器数量最多、分布范围最广。雄蜂和工蜂个体间感器的类型相同，分布范围基本相似，仅感器大小和分布位置略有差异（表2～3、图2～4）。

表2 黑盾胡蜂雄蜂各感器长度及基部直径（宽度）比较 μm

表3 黑盾胡蜂工蜂各感器长度及基部直径（宽度）比较 μm

图2 黑盾胡蜂触角感器类型(a)

图3 黑盾胡蜂触角感器类型(b)

图4 黑盾胡蜂触角感器类型(c)

2.2.1 毛形感器(trichoid sensilla，TS)毛形感器是黑盾胡蜂触角上数量最多的类型，在触角各节上均有大量分布。根据其形态可以分为2种亚型。

毛形感器Ⅰ型(trichoid sensilla I，TS I)数量众多，遍布整个触角，尤以鞭节末端几小节的数量最多。TSI毛体较长，表面有螺旋状条纹，基部有基窝，整体较粗，从基部到端部逐渐变细，端部尖而弯曲，与触角轴成锐角生长，有时整体会呈弧线弯曲。雄蜂TSⅠ长(20.24±0.29)μm，基部直径(2.42±0.04)μm；工蜂 TSⅠ长(16.35±0.16)μm，基部直径(2.14±0.05)μm。

毛形感器Ⅱ型(trichoid sensillaⅡ，TSⅡ)数量较少，主要分布于触角鞭节末端几小节，多集中在鞭节最后一小节末端。基部基窝不似Ⅰ型明显，基部直径较Ⅰ型窄，表面光滑有竖直条纹，整体细长呈弓形弯曲，尖端较细，从基部到端部渐细但不明显。雄蜂TSⅡ长(14.56±0.36)μm，基部直径(1.46±0.03)μm；工蜂TSⅡ长(14.94±0.20)μm，基部直径(1.34±0.04)μm。

2.2.2 板形感器(placodea sensilla，PS)板形感器的数量仅次于毛形感器，广泛分布于触角鞭节各个小节上，以鞭节末端数量最多，触角背面分布数量比腹面多。

板形感器Ⅰ型(placodea sensilla I，PS I)呈细长椭圆形板状结构，着生于形状相同穴窝内，略突起或不突起，常覆于触角表面。PSⅠ表面有非常多的微小孔，单排排列整齐。雄蜂PSⅠ长(30.40±0.31)μm，基部直径(2.91±0.05)μm；工蜂PSⅠ长(26.35±0.24)μm，基部直径(3.58±0.07)μm。

板形感器Ⅱ型(placodea sensillaⅡ，PSⅡ)呈椭圆形，较Ⅰ型短粗，其表面微小孔更密集，双排紧密排列。雄蜂PSⅡ长(22.60±0.43)μm，基部直径(3.79±0.11)μm；工蜂 PSⅡ长(20.34±0.16)μm，基部直径(3.27±0.07)μm。

2.2.3 刺形感器(chaetica sensilla，CS)刺形感器的数量也较多，在触角各节均有分布，但主要集中在鞭节末端几节。

刺形感器Ⅰ型(chaetica sensillaⅠ，CSⅠ)形状如短刺，与触角轴几乎呈90°。基部有基窝，从基部到端部逐渐变细，表面布有小孔和细长大纹饰及不规则小纹饰。主要分布在鞭节各小节前端和末端，以鞭节最末端一小节数量最多。雄蜂CSⅠ长(11.75±0.21)μm，基部直径(2.63±0.09)μm；工蜂CSⅠ长(8.79±0.16)μm，基部直径(2.59±0.09)μm。

刺形感器Ⅱ型(chaetica sensillaⅡ，CSⅡ)为长刺形感受器，常分布于触角背面，比Ⅰ型更长，与触角轴几近90°。基部有基窝，端部更加细长，顶端不向内凹，表面有较多细长纹饰直至尖端。以鞭节最末端数量最多。雄蜂CSⅡ长(17.01±0.38)μm，基部直径(2.49±0.06)μm；工蜂CSⅡ长(12.20±0.23)μm，基部直径(2.67±0.05)μm。

CSⅠ和CSⅡ除形态不同，在长度和基部宽度上也有区别。前者明显比后者更短粗，容易与锥形感受器I混淆，可通过观察表面是否有纹饰进行判断。此外，CSⅡ形态细长，容易与毛形感器Ⅰ型混淆，刺型感器常直立于众多毛形感器之中，毛形感器Ⅰ型从基部至端部明显渐尖且弯曲，而刺型感器Ⅱ型从基部至端部略渐尖但无弯曲。

2.2.4 锥形感器(basiconic sensilla，BS)锥形感器也有2种亚型，两者间形态结构差异明显。

锥形感器Ⅰ型(basiconic sensillaⅠ，BSⅠ)呈乳突状或小钉状，基部膨大，向端部逐渐变细，表面光滑，具很多微小孔。主要集中分布在鞭节各小节末端与上一小节连接处部位，与触角轴几乎呈直角。雄蜂BSⅠ长(8.73±0.20)μm，基部直径(3.04±0.09)μm；工蜂Ⅰ长(7.95±0.09)μm，基部直径(3.19±0.04)μm。

锥形感器Ⅱ型(basiconic sensillaⅡ，BSⅡ)感器相对较大，短粗呈圆锥形，表面有明显的纹饰，散布有许多微小孔，基部有明显突出的基窝，顶端常圆钝，部分截平或向内微凹。在触角上的分布不均匀，一般聚集分布于鞭节第2～11小节背面中部和鞭节末端3小节腹面中部。雄蜂BSⅡ长(12.51±0.12)μm，基部直径(2.49±0.06)μm；工蜂BSⅡ长(13.58±0.13)μm，基部直径(7.64±0.13)μm。

2.2.5 腔锥形感器(coeloconic sensilla，CoS)该类型感器数量较少，着生在触角表面基部凹窝里，有时会稍露出锥状端部，基窝形如圆盘形孔洞，表面光滑。主要分布在触角鞭节各小节腹面中部和鞭节末端几节的背面中部。腔锥形感器的大小以基窝的长宽值来衡量，雄蜂CoS长约(11.30±0.21)μm，宽约(7.65±0.16)μm；工蜂CoS长约(9.45±0.31)μm，宽约(6.81±0.23)μm。

3 结论与讨论

扫描电镜观察表明，黑盾胡蜂雄蜂触角13节，有11个鞭小节，每一小节上均有2个角质层突起；工蜂触角12节，有10个鞭小节，每个小节上未发现角质层突起。黑盾胡蜂雄蜂和工蜂个体间感器的类型相同，共有5种类型感器，即毛形感器(TS)、板形感器(PS)、刺形感器(CS)、锥形感器(BS)、腔锥形感器(CoS)，其中前4类感器均有2种亚型。5类感器中以毛形感器和板形感器数量最多，分布范围最广。雄蜂和工蜂各感器分布范围基本相似，仅感受器大小和分布位置略有差异。

昆虫通过触角表面着生的各种类型感器感受外界环境刺激，实现个体间信息交流，完成觅食、求偶、繁殖和躲避天敌等基本生物学行为，因此，研究和认识昆虫触角感器的类型和功能对于理解昆虫与外部环境的协同适应关系及行为表达具有重要意义[19]。目前，有关膜翅目昆虫触角感器研究报道较多，见报道的有姬小蜂科(Eulophidae)[17-18]、茧蜂科(Braconidae)[20]、姬蜂科(Ichneunmonidae)[21]、蚜茧蜂科(Aphidiidae)[22]和榕小蜂科(Agaonidae)[23]等体型较小的蜂类，也有零散关于熊蜂科(Bombidae)触角感器的报道[24]，但对体型相对较大的胡蜂科昆虫的触角感器报道较少，见报道的有对东方胡蜂(Vespa orientalis)触角研究[25]，触角类型与黑盾胡蜂相同，但东方胡蜂具有剑梢感器(sensilla scolopidia)，缺板形感器，剑梢感器仅1种类型，数量极少。前人研究发现，非寄生蜂类的雄性比雌性拥有更长的鞭节和更短的柄节[24]，本研究支持这一结论，黑盾胡蜂雄蜂触角较雌蜂（工蜂）长，可能与寻找配偶有关。不同类型感器与不同功能相对应，如毛形感器可能与机械刺激感知有关，板形感器可能与接受气味信息有关，黑盾胡蜂各感器功能有待今后结合单细胞电信号记录、单感器记录或免疫电镜等技术进一步研究。

由于本次研究没有采集到黑盾胡蜂蜂王，未能对其触角感器进行观察，无法了解其形态结构与类型及与雄蜂和工蜂的差异，有待今后补充研究。