蒋 华, 黄佳聪, 杨晏平
(云南省保山市林业和草原技术推广站, 保山 678000)
余甘子PhyllanthusemblicaLinn.是我国热带、亚热带干热河谷地区重要的生态经济林兼用树种,其果实药食兼用,具有良好的食用、保健及药用价值,是联合国卫生组织指定待推广种植的三种保健植物之一[1]。云南省余甘子产业基地面积17 098 hm2,年农业产值约1.6亿元,是其适生区乡村振兴的重要产业[2]。橘斑簇天牛Aristobiaapproximator(Thomson)隶属鞘翅目Coleoptera天牛总科Cerambycoidea天牛科Cerambycidae沟胫天牛亚科Lamiinae簇天牛属Aristobia,以幼虫蛀干、成虫补充营养和产卵为害余甘子植株[3],阻碍树体养分传输,引起植株长势衰弱或死亡,导致果实品质下降、产量减少[4]。其幼虫、蛹生活隐蔽防治困难,成虫的性比监测、发生动态是该害虫预报及防治的重要环节,所以掌握成虫性别的快速鉴别方法对生产实践具有重要指导意义。
目前,有关天牛总科成虫性别的快速鉴别方法报道较多,尹宁娜等根据成虫体长、第5腹节长的测量比较区分粗角梯天牛Pharsaliaantennata雌雄[5];黄欣等根据成虫腹部第5节中央是否具有一纵线快速区分蓝翅天牛Bacchisaatritarsis雌雄[6];张世宏根据触角正反面颜色差异来快速区分松墨天牛Monochamusalternatus成虫性别[7];张冬勇等采用触角超出鞘翅末端的长度作为鉴别桑天牛Apriponagermari、星天牛Anoplophorachinensis、云斑天牛Batocerahorsfieldi成虫性别的性状指标[8];吉帅帅等测量发现白蜡脊虎天牛Xylotrechusrufilius雌雄虫腹部末节超出鞘翅的长度明显不同[9]。而关于橘斑簇天牛成虫性别的快速鉴别方法未见相关研究报道,实践中笔者采用天牛总科成虫最常用的触角是否长于鞘翅末端鉴别方法,未能完全对该虫性别实现精准鉴别。为此,选择橘斑簇天牛成虫9个主要外部形态特征进行观察比较,结合生殖器解剖以准确区分雌雄,总结出快速、准确、无损伤鉴别雌雄成虫的方法,并描述了生殖器形态特征,以期为准确掌握其性比、发生趋势及适期防控提供参考。
1.1.1试剂及仪器
75%乙醇、10%NaOH溶液、蒸馏水、捕虫网、广口瓶(200 mL)、镊子、电子游标卡尺、培养皿、昆虫针、解剖板、解剖针、医用手术剪刀、离心管、OLYMPUS SZ体视显微镜、OLYMPUS Cellsens Standard显微成像系统。
1.1.2供试虫源
橘斑簇天牛成虫采集于云南省保山市蒲缥镇余甘子种植林(99°03′28″E,24°58′14″N,海拔1 450 m),保存于盛有75%乙醇的200 mL广口瓶中带回实验室,进行解剖和观测。
1.2.1生殖器解剖与标本制作
野外随机采集橘斑簇天牛成虫80头,室内依次将成虫标本固定于解剖板,在体视显微镜下用镊子挑开左右鞘翅和后翅,用手术剪刀沿着体壁边缘将腹板剪开,挑取腹板一端慢慢翻开,镊子取出生殖器,并参考王文凯[10]和吴蔚文[11]对天牛总科雌雄生殖器特征的描述,依次将成虫区分为雌雄2组,保留仅剪除腹板的虫体待观测。将生殖器放入装有10%NaOH溶液的10 mL离心管中,置于热水锅中煮沸10 min,取出置于培养皿中用蒸馏水清洗,解剖针剔除器官上残留脂肪,观察记录雌雄生殖器的形态特征,使用显微成像系统进行测量和拍照,最后将生殖器置于75%乙醇中保存。
1.2.2外部形态特征的观测与比较
室内成虫解剖区分出雌虫42头,雄虫38头,参考相关天牛总科雌雄成虫鉴别特征研究结果[5-9],选择体长、触角长、前胸背板宽、触角超出鞘翅末端长、腹部第5节长、腹部末端超出鞘翅长6个主要外部形态特征进行定量观测,运用独立样本t测验对雌雄2组数据进行差异显著性分析。根据前期观察和差异性分析,选择触角正反面颜色、第5腹节形状、肛背板形态3个性状特征进行显微观察比较,描述性状差异。使用体视显微镜和成像系统对上述特征进行观察、测量和拍照。
1.2.3鉴别特征的验证
试验地内随机采集橘斑簇天牛成虫240头,利用差异显著特征区分性别,对照生殖器解剖结果进行验证。
1.2.4数据处理
采用SPSS 21.0软件进行差异显著性分析,GraphPad Prism 8.0软件绘制统计图,Adobe Illustrator CS6软件进行图片编辑。
2.1.1雌性生殖器特征
解剖观测结果表明,产卵器总长度约3.6~3.8 mm,宽约1.5~1.8 mm,长宽比为2.87~3.41;基腹叶细长,长约1.9~2.2 mm,约为产卵器总长度的0.56倍,端缘具稀疏刚毛;尾片圆柱形、较骨化,着生于基腹叶端部(图1a~b)。受精囊基部细长,端部膨大呈棒状,长约2.0~2.3 mm,直径约0.4~0.7 mm;受精囊腺肾形,较为发达(图1c)。
图1 橘斑簇天牛雌性生殖器形态结构Fig.1 Morphological structure of female genitalia of Aristobia approximator
2.1.2雄性生殖器特征
解剖观测结果表明,阳基侧突单突长1.2~1.4 mm,宽约0.2~0.3 mm,长宽比为4.6~7.0,基部至端部逐渐收狭,并于端部相互靠拢,端部1/3以上刚毛浓密较长,最长刚毛与阳茎侧突约等长(图2a~b)。阳茎基环端部至中部近平行,随后弯折向外扩展并逐渐向基部接近靠拢。中茎长约3.4~3.8 mm,宽约0.8 mm,中茎突长约1.6~1.8 mm,约为中茎总长度的0.4倍(图2c)。内囊紧贴于中茎内壁,具成对的横向肋状骨化褶皱纹,内部着生1对扭曲的骨化物(图2d)。
图2 橘斑簇天牛雄性生殖器形态结构Fig.2 Morphological structure of male genitalia of Aristobia approximator
6个不同形态特征测量分析结果表明,雌、雄成虫体长分别为(27.31±3.09)mm和(26.23±2.73)mm(P=0.105);触角长分别为(27.04±3.07)mm和(27.87±2.23)mm(P=0.172);前胸背板宽分别为(6.12±0.76)mm和(5.84±0.75)mm(P=0.099);腹部第5节长分别为(2.04±0.46)mm和(1.91±0.51)mm(P=0.232);腹部末节超出鞘翅长分别为(0.54±0.11)mm和(0.37±0.08)mm(P=0.213),上述特征在雌雄间均无显著差异(P>0.05)。
雌、雄成虫触角超出鞘翅末端的长度分别为(-1.61±0.89)mm和(1.04±0.95)mm(P=0.000),差异达极显著水平(P<0.01)(图3),触角超出鞘翅末端的长度可作为鉴别橘斑簇天牛成虫性别的性状测量指标。
图3 橘斑簇天牛主要外部形态参数的比较Fig.3 Comparison of Aristobia approximator external morphological characteristic parameters
3个不同部位特征观察结果表明,雌雄虫的体表及触角结构和色泽基本一致,触角柄节、梗节均为黑色,鞭节均为橘红色,鞭节第1节端部1/3处着生浓密的黑色簇毛(图4)。雌虫腹部第5节后缘中央向内凹陷,雄虫后缘中央圆滑不凹陷(图5a~c)。雌虫肛背板侧缘至后缘有一条黑色宽边,于后缘中央向内尖凸,总体呈“W”形宽弧边;雄虫肛背板侧缘无黑色宽边,后缘黑边狭窄边缘圆滑,总体呈“U”形浅弧边(图5d~f)。所以,腹部第5节、肛背板后缘形态均可作为鉴别橘斑簇天牛成虫性别的形态观察指标。
图4 橘斑簇天牛雌雄成虫体表特征Fig.4 Surface characteristics of male and female adults of Aristobia approximator
图5 橘斑簇天牛雌雄成虫腹部形态特征Fig.5 Morphological characteristics of the abdomen of Aristobia approximato male and female adults
对野外随机采集的240头成虫样本进行生殖器解剖,结果为雌虫133头、雄虫107头。野外采集样本时,采用按压触角目测观察其超出鞘翅末端长度的鉴别方法,结果为雌虫142头、雄虫98头,误差率分别为6.8%和8.4%;采用目测观察腹部第5节后缘形态鉴别出雌虫125头、雄虫115头,误差率分别为6.0%和7.5%;采用按压肛背板目测观察其后缘形态鉴别出雌虫133头、雄虫107头,无误差(鉴别准确率100%);以上3种不同鉴别方法的鉴别结果差异极显著(P<0.01),说明成虫肛背板后缘形态观察是橘斑簇天牛野外鉴别性别的可靠方法(表1)。
表1 橘斑簇天牛成虫性别鉴别特征验证结果1)Table 1 Verification results of sex identification characteristics of Aristobia approximator adults
橘斑簇天牛成虫触角超出鞘翅末端的长度、腹部第5节和肛背板形态观测,均可作为成虫性别鉴别的特征指标,以按压肛背板目测观察其后缘弧边呈“W”或“U”形的特征鉴别雌雄最简便迅速、准确可靠。
虽然雌雄成虫触角超出鞘翅末端的长度差异极显著(P<0.01),雌虫触角端距鞘翅末端有一定距离或接近鞘翅末端,雄虫的触角端等长或略长过鞘翅末端,但超过鞘翅的长度仅为(1.04±0.95)mm,绝对数值较小,与桑天牛、星天牛雄虫触角长度分别超出鞘翅末端1/2、1/3的特征相比[8],该指标作为橘斑簇天牛雄虫的目测判别性状直观性不强,实践中按压触角力度和操作方式不同极易影响雌雄判别的准确性,不便于野外观测鉴别。此外,受成虫个体发育差异的影响[12-13],腹部第5节后缘中央凹陷或圆滑的特征在橘斑簇天牛发育初期阶段的成虫个体上并不显著,与蓝翅天牛、重突天牛Tetraophthalmussp.雌成虫腹部第5节中央具1纵沟的特征相比[9],橘斑簇天牛雌虫腹部第5节后缘常着生浓密的黑色刚毛,不利于目测判别,以致影响雌雄鉴别的准确性。雌虫肛背板后缘具“W”形宽弧边,雄虫具“U”形浅弧边,该特征不受观测地点、虫体大小、发育阶段等因素变化影响[12-14],不仅具有直观、稳定、准确、简便、快速的特点,而且适于林间、室内等各种环境下雌雄单体的目测判别。为快速监测橘斑簇天牛在果园中的性别比例、为害动态、趋势预测提供了便捷途径,实践指导意义重大。
解剖描述橘斑簇天牛产卵器、阳茎的结构与王文凯[10]、吴蔚文[11]等天牛学者的研究描述结果一致。但形态特征与同亚科尖天牛属Lychrosis产卵器基腹叶呈尖锥状,尾片分化不明显;坡天牛属Pterolophia尾片发达宽于基腹叶[10]的特征相比,其产卵器基腹叶较狭长,尾片端生于基腹叶,表现出极强的物种生殖隔离特征差异[15]。其受精囊长2.0~2.3 mm,约为同亚科筒天牛属Oberea[16]的4~5倍;阳基侧突长宽比为4.6~7.0,约为同亚科重突天牛属Tetraophthalmus[17]、白条天牛属Batocera[18]的3~7倍;内囊具1对短小扭曲的骨化物,与同亚科契天牛属Saperda内囊具2~3根长骨针[19]的特征相比,具有物种间的生殖特征代表性[15],可为今后相关近缘种生殖器解剖描述提供借鉴。