星豹蛛成蛛感受器的类型及分布

王美 赵萌萌 王雅丽 赵瑞 焦丽亚琳 牛越 张晓晨 李锐

关键词：星豹蛛；感受器；分布規律；形态特征；扫描电镜

昆虫会逐渐发展以适应环境的变化[1]，与昆虫同属于节肢动物门的蜘蛛也会进化发展形成了独特的行为模式，如捕食、求偶、织网、携幼等，以及蜘蛛接受种内信息传递和蜘蛛与猎物或者天敌之间的种间信息传递，这些行为的实现需要感觉系统去识别并感知[2-3]。目前对于蜘蛛体表感受器形态结构和功能的研究较少，最早的研究是1973年FOELIX等[4]通过扫描和透射电子显微镜对园蛛科（Araneidae）和狼蛛科（Lycosidae）蜘蛛的触毛超微结构进行了观察，为今后进一步研究蜘蛛感受器提供了科研基础。BARTH[5]通过研究确认，蜘蛛的体表感受器根据形状的不同分为毛状感受器（Sensoryhairs）、半球状感受器（Cellhalf-ball-likemechanosensorysensilla）、裂缝感受器（Slitsensilla）。FOELIX[6]研究发现，蜘蛛的体表分布着成千上万的体毛；绝大多数体毛是由三合神经支配，进一步证实蜘蛛体毛是重要的感受器。根据体毛接受外界刺激时产生的作用不同，可以将其分为触毛、听毛、化学感觉毛、毛状刺、棘和羽状毛，其中，听毛的研究较早且较为深入[7]。刘献中等[8]采用超薄切片和扫描电镜对裂缝感受器和半球状感受器进行了详细观察，进一步证实裂缝感受器可以感受其他动物运动以及重力作用产生的刺激，半球状感受器可以对其他动物运动产生的冲击起缓冲和保护作用。

星豹蛛（PardosaastrigeraL.Koch）在分类学上属蜘蛛目（Araneae）狼蛛科（Lycosidae）豹蛛属（Pardosa）[9-10]，是多种农林害虫的捕食性天敌，具有耐饥饿、寿命长、数量大、成蛛生殖力强、食量大等优点，在长江和黄河流域有广泛的分布[11-13]。目前关于蜘蛛体表感受器的研究主要集中在机敏异漏斗蛛（Allagelenadifficilis）[14]、园蛛（Argiopebruennichi）[15]和拟环纹豹蛛（Pardosapseudoannulata）[16]。而关于星豹蛛的体表感受器研究仅见JIAO等[17]对其化学感觉毛进行了简单的描述，其他感受器目前未见相关的研究报道。

本研究利用扫描电子显微镜对星豹蛛体表各类型感受器的超微结构、数量及分布进行观察描述统计，为深入研究星豹蛛种间及种内的信息交流方式提供科研基础，为开发星豹蛛达到“以蛛治虫”的生物防治举措提供充分的理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试星豹蛛雌、雄亚成蛛（6龄）均采自于山西农业大学试验基地（37°25′25″N，112°34′47″E，海拔800m）种植的玉米地和谷子地里，带回单头放置在内直径1.5cm、高8.0cm的指形管中，管底放入湿棉球保湿，置于人工气候箱中进行饲养，饲养期间温度保持在（29±1）℃、相对湿度保持在75%±5%、光周期为16L∶8D，以黄粉虫（Tenebriomolitor）为主要食物，黄粉虫为市售，每天投喂1次，按时更换指形管保持管内干净，饲养星豹蛛发育成成蛛供试验使用。

1.2 试剂与仪器

无水乙醇、叔丁醇，生工生物工程（上海）股份有限公司；2.5%戊二醛、0.1mol/L磷酸盐缓冲液（pH值7.4），上海源叶生物科技有限公司。

SZX16体视显微镜，日本奥林巴斯；MGC-300H人工气候箱，上海一恒科学仪器有限公司；E-1010型离子溅射仪、JSM-IT300LA型扫描电子显微镜，日本JEOL公司；HCP-2临界点干燥仪，日本HITACHI公司。

1.3 试验方法

样品的制备和观察：取星豹蛛雌、雄成蛛（蜕最后一次皮成为成虫的第2天）各5头，首先用70%的乙醇溶液杀死，在体视显微镜下将各附肢沿基部切下，用蒸馏水对其进行反复清洗5次；再浸入2.5%的戊二醛溶液中进行固定，4℃冰箱过夜；用0.1mol/L磷酸盐缓冲液（pH值7.4）清洗星豹蛛标本4次，每次10min；采用梯度脱水法对标本进行脱水，逐级用30%、50%、70%、80%、90%和100%的乙醇溶液浸泡星豹蛛标本，每个浓度梯度保持10min，其中100%的乙醇需要浸泡2次进行脱水；然后用100%的叔丁醇浸泡标本，每次10min，重复3次，充分置换乙醇；采用临界点干燥法干燥星豹蛛标本；最后通过离子溅射仪喷金，置于扫描电子显微镜下观察星豹蛛体表感受器。

1.4 数据分析

试验所拍图片均采用AdobePhotoshopCC2018软件进行编辑，所得数据运用Excel2019和SPSS22.0软件进行统计分析，采用Duncan氏新复极差检验3种毛状感受器在体表不同部位分布情况的差异显著性，同种毛状感受器在雌、雄间的差异显著性采用独立样本t检验分析。

2 结果与分析

2.1 毛状感受器的类型、形态特征及分布

2.1.1 触毛形态特征及分布 星豹蛛的毛状感受器中触毛根据形状的不同可以分为2种，分别为I型触毛（图1-A）和C型触毛（图1-D）。I型触毛与体表的夹角呈锐角，毛囊呈圆形，一面较凸起，毛干基部与较凸起的那一面毛囊紧贴（图1-C），触毛毛干较直，从基部向末端逐渐变细，毛干基部的直径与末端的直径差距较大（图1-B），毛干表面围绕有许多绒毛状突起。C型触毛毛干弯曲呈C型，从基部向末端逐渐变细，毛囊呈椭圆形，毛囊腔窝内壁周围有明显的褶皱（图1-F），C型触毛毛干较光滑，仅毛干末端有短小的刺状突起（图1-E）。

星豹蛛触毛在雌（F5，54=150.315，P=0.000）、雄（F5，54=173.830，P=0.000）体表的分布均具有显著性差异，其中，触毛在第1步足、第3步足和第4步足上分布没有显著差异，均显著高于第2步足、触肢和其他部位（P<0.05），第2步足显著高于触肢和其他部位（P<0.05），其他部位分布数量最少。触毛在雌、雄成蛛个体之间的数量分布无显著差异（表1）。

2.1.2 听毛形态特征及分布 星豹蛛的聽毛细长似丝线（图1-G），长度大于触毛和化学感觉毛，听毛毛干与体表基本呈90°着生，毛干表面着生有大量绒毛，毛干直径从基部到末端的变化不明显，与触毛毛干直径的变化程度相比较小（图1-H），毛囊呈椭圆形，毛囊周围隆起，一侧的隆起较高于另一侧，隆起的部位较光滑，毛囊窝具有一定深度，听毛基部从毛囊窝深处伸出与毛囊较隆起的一侧间隙较大，毛囊腔窝内壁周围有多圈明显的环状褶皱（图1-I）。

星豹蛛听毛在雌（F5，54=44.882，P=0.000）、雄（F5，54=43.334，P=0.000）体表的分布均具有显著性差异，第1步足分布数量最多，显著高于第2步足、第3步足、第4步足、触肢和其他部位（P<0.05），第2步足、第3步足和第4步足之间分布的听毛数量没有显著差异，但均显著高于触肢和其他部位（P<0.05），触肢和其他部位上听毛数量较少。雌成蛛触肢和其他部位听毛分布数量没有显著差异，雄成蛛的触肢上听毛数量显著高于其他部位（P<0.05）。听毛在雌、雄成蛛个体之间的数量分布无显著差异（表1）。

2.1.3 化学感觉毛形态特征及分布 星豹蛛的化学感觉毛较粗，毛干末端略微弯曲，整个毛干形如弧度较小的S曲线，毛干表面有较浓密的绒毛，但毛干基部光滑无绒毛，化学感觉毛毛干基部与末端的粗细无显著差别，其直径小于触毛、大于听毛（图1-J），毛干末端略膨大，形如弯钩，没有绒毛着生，在电镜下可以隐约看见尖端有小的开口（图1-K）。毛囊呈圆形，化学感觉毛从毛囊的腔窝中伸出，毛囊凸出于体表较光滑，毛囊腔窝内壁有明显的环状纹络（图1-L）。

星豹蛛化学感觉毛在雌（F5，54=336.979，P=0.000）、雄（F5，54=286.255，P=0.000）体表的分布均具有显著性差异（P<0.05），在触肢上分布数量明显最多，显著高于步足和其他部位（P<0.05），第1步足上化学感觉毛分布数量显著高于第2步足、第3步足、第4步足和其他部位；第3步足、第4步足和其他部位分布的化学感觉毛数量没有显著差异，均显著高于第2步足，第2步足上化学感觉毛分布最少。化学感觉毛在雌、雄成蛛个体之间的数量分布无显著差异（表1）。

2.1.4 其他毛状体形态特征及分布

2.1.4.1 棘 星豹蛛的棘长且粗大，零星分布于步足上。棘与体表所成夹角为锐角，毛干从基部向末端逐渐变细，变化程度较明显，毛干上有许多斜刺状的绒毛，尖端较光滑没有绒毛（图2-A）。棘的毛囊在体表隆起，毛囊呈椭圆形，毛干与体表呈锐角的这一侧毛囊表面有短小密集的纹路，另一侧毛囊表面较光滑（图2-B）。

2.1.4.2 羽状毛 星豹蛛的眼球周围环绕着生一些长度较短的毛状体，称其为羽状毛。羽状毛成群分布，毛囊呈圆形，周围光滑且凸于体表，毛干于毛囊中伸出，与毛囊周围存在明显的间隙。毛干与体表呈锐角，毛干基部与端部的直径无明显差别，毛干全部向眼的方向伸长靠拢。毛干四周围绕着生短小的绒毛，绒毛也同样向眼的方向伸长（图2-C）。

2.1.4.3 毛状刺 星豹蛛体表存在许多短小的且聚集着生的毛状刺，长度较触毛更短，毛干与体表呈锐角，形状如抛物线，从基部向末端逐渐变细，毛干上没有绒毛着生较光滑，毛囊呈圆形凸于体表（图2-D）。毛状刺在星豹蛛体表分布数量非常多，大多聚集排列在一起。

2.2 裂缝感受器形态特征及分布

星豹蛛的裂缝感受器根据同一部位数量和形状的不同，分为单裂缝感受器和多个裂缝感受器形成的竖琴器。单裂缝器形状圆形稍扁，形似椭圆形两眼扣（图3-A），中间有一条明显的裂缝，裂缝两侧边缘有轻微凸起且光滑较厚，裂缝头尾两端边缘较薄，与嘴唇形状有些相似（图3-B）。单裂缝感受器零星分布于星豹蛛的体毛中，能够与毛孔很明显地区分。单裂缝感受器的数量较少，仅观察到星豹蛛第2步足上分布2个单裂缝感受器。

竖琴器是由多个裂缝感受器成列聚集在一起形成的，竖琴器表面光滑没有绒毛，其形状如五六个褶皱平行排列组成，褶皱的长短不相同，其凹槽深浅也有明显的差异（图3-C），通常褶皱中最长的一个褶皱其凹槽深度更深。星豹蛛体表竖琴器的分布较单个裂缝感受器的分布较为广泛，但是数量没有很多，都着生在附肢的关节处。

2.3 半球状感受器形态特征及分布

星豹蛛半球状感受器着生在表面，呈圆形或椭圆形，略微凸起，表面凹凸不平，但是光滑没有纹路（图4），集中分布在星豹蛛眼球的周围。

3 结论与讨论

本研究利用扫描电镜对星豹蛛体表感受器进行观察，共观察到毛状感受器、裂缝感受器和半球状感受器3种类型。其中，毛状感受器包含触毛、听毛、化学感觉毛、棘、毛状刺和羽状毛，裂缝感受器包含单裂缝感受器和竖琴器。

触毛是蜘蛛体表存在的毛状感受器中数量最多的一种感受器[18]，星豹蛛具有I型触毛和C型触毛2种类型触毛，肖永红等[19]对北京幽灵蛛（Pholcusbeijingensis）的触毛进行观察，本研究结果与其结果相比，星豹蛛的触毛毛囊窝更深一些，毛干上的绒毛更长更密集，且北京幽灵蛛体表没有发现C型触毛；TALARICO等[20]研究认为，C型触毛可能是机敏异漏斗蛛的接触化学感受器，能够同时感受化学和机械刺激。星豹蛛是游猎型蜘蛛，北京幽灵蛛是结网型蜘蛛，触毛之间的差异可能是由于星豹蛛需要更加灵敏的机械感受器官去接收外界刺激，帮助其顺利完成捕食和求偶等行为[21]。

雌雄星豹蛛成蛛的4对步足上听毛数量均不少于10根，触肢上观察到的听毛数量仅有5～6根。栉足蛛（Cupienniussalei）与星豹蛛同样是一种游猎型蜘蛛，但是其步足上分布的听毛数量在100根以上，触肢上也不少于50根，它是目前已知蜘蛛类群中听毛数量最多的种类[22]。蜘蛛听毛对于气流的刺激反应灵敏，能够对物体位置变化产生的空气振波和某些远距离物体产生的声波迅速作出反应[23]。听毛作为蜘蛛类群里研究最多的一种感受器，在蜘蛛寻找猎物和躲避敌害的方面起着不可忽视的作用，听毛的数量会由于蜘蛛类群不同而有很大的差异[24]。赵敬钊等[25]对9种不同科的蜘蛛体表听毛进行观察，发现听毛在不同种类的蜘蛛间数量存在明显差异，同时发现在同种蜘蛛同一步足的不同节上分布的听毛数量也存在差异，星豹蛛步足的腿节及触肢的腿节上均未发现听毛；此外，星豹蛛雌雄成蛛体表分布的听毛数量有所差异，推测是由于扫描电镜的过程中听毛极易脱落，进而对统计结果有轻微影响。

星豹蛛化学感觉毛在步足及触肢上均有分布，其中，第1步足及触肢上分布较多，星豹蛛各附肢的不同部位着生的化学感觉毛数量也有很大的差异，在步足及触肢的腿节均未观察到化学感觉毛，且每个步足胫节仅有2～3根化学感觉毛零星分布于体毛间，第1步足和触肢的跗节均密集排列了几十根化学感觉毛。蜘蛛种类不同化学感觉毛分布及数量也有差异，肖永红等[26]对5科32种蜘蛛的味觉毛形态、数量及分布进行了观察，大部分蜘蛛触肢上未发现化学感觉毛，仅角红蟹蛛、鼬形微姬蛛和膨胀微蟹蛛触肢上有数量较少的化学感觉毛存在，热带捕猎蛛触肢末端密布着许多化学感觉毛。化学感觉毛能够感知同种或异种个体释放的化学信息物质。目前对于蜘蛛的性信息素化学结构已经有了成熟的研究[27-28]，但是对于化学感受器的研究较浅。FOELIX[6]研究发现，蜘蛛化学感觉毛具有2～3种二级神经元，其树突成束进入圆形腔内。DUMPERT[29]试验观察发现，蜘蛛感受气味的受体能够产生电位反应。TICHY等[30]通过电生理试验，观察到热带捕猎蛛雄蛛触肢上的化学感觉毛在同种雌蛛的性信息素刺激下会产生电生理反应。M?LLER等[15]通过试验观察化学感觉毛尖端孔的超微结构，推测蜘蛛化学感觉毛可能具有嗅觉功能。星豹蛛属于游猎型蜘蛛，其化学感觉毛数量上较其他类型多，推测是因为星豹蛛在寻找猎物、求偶和躲避天敌捕食时，其化学感觉起到的作用较其他类型的蜘蛛发挥的作用更大[31]，星豹蛛化学感觉毛末端在扫描电子显微镜下可以隐约看见有一开口，后续会采用高倍数精密电镜进一步观察。

星豹蛛步足及触肢上发现存在单裂缝感受器与竖琴器，竖琴器主要分布于附肢的关节处且仅有1～2个，北京幽灵蛛附肢分布有竖琴器不少于10个，且腿节基部具有成群的裂缝感受器分布，数量上较多于星豹蛛[19]。裂缝感受器在节肢动物中存在较为普遍，目前对于裂缝感受器的研究已经有了较为成熟的成果。WITT等[32]研究发现，将蜘蛛的竖琴器盖住后蜘蛛感受气味的灵敏度会有明显的降低，认为蜘蛛嗅觉与竖琴器有关。H?βL等[33]研究表明，成群分布的裂缝感受器和竖琴器可感知到的载荷范围是单个裂缝感受器的3.5倍左右。陈海峰等[31]进一步证实，北京幽灵蛛雄成蛛在交配过程中的求偶行为主要依靠震动信号。星豹蛛裂缝感受器数量较少，推测星豹蛛在寻觅猎物时主要依靠的不是震动信号，更多的可能是受到视觉、嗅觉、听觉和化学感觉等多方面的感受来进行判断的[21]。

在电镜下观察到星豹蛛的半球状感受器成群分布在眼的周围，此前，有研究发现，在机敏异漏斗蛛的步足上有类似半球状感受器[14]，但星豹蛛步足上尚未发现类似的半球状感受器。FOELIX[4]研究确认半球状感受器是蜘蛛体表的压力感受器，主要分布在头部，能够增加接触面积进而减轻外部对其的冲击，避免头部某些器官因为突然的冲击力而受到伤害。

此外，星豹蛛体表观察到的棘、羽状毛及毛状刺，目前对于其功能尚未清楚。根据感受器表面形态及存在的部位推測棘、羽状毛和毛状刺可能对星豹蛛体表或某些器官起到一定的保护和防水作用[14]。

本研究描述了星豹蛛感受器类型、形态特征和分布数量，判断了部分感受器的作用功能，但是星豹蛛作为农林生态系统中一种重要的捕食性天敌，具有独特的行为模式，其各种感受器的实际生理功能及在捕食和求偶过程中的作用等，还需进一步借助触角电位技术（Electroantennograms）和单细胞记录技术（Singlecellrecordingtechnique）[34]深入探究。