紅脈穗螟雌成蟲生殖系統形態特征與卵巢發育分級研究

都梓萌,崔廣超,李志東,周 祥,郭技星

(海南大學植物保護學院/熱帶農林生物災害綠色防控教育部重點實驗室,?？?570228)

紅脈穗螟TirathabarufivenaWalk屬鱗翅目Lepidoptera螟蛾科Pyralidae,主要分布于中國海南、印度尼西亞、馬來西亞和菲律賓等地區,是檳榔、椰子、油棕等棕櫚科植物的重要害蟲[1-2]。該蟲主要以幼蟲為害棕櫚科植物花穗、果實及嫩葉,其中花穗受害最重,嚴重時造成花苞枯死,落果等。近年來,海南省檳榔種植面積不斷擴大,加上農民對紅脈穗螟為害認識不足,部分地區種植方式單一,導致該蟲蟲源長期累積,為害加劇[3-4]。

紅脈穗螟為鉆蛀類害蟲,發生具有較大隱蔽性,加之檳榔是高大喬木,防治較困難。紅脈穗螟發生預測預報是制訂害蟲綜合防治策略的前提。昆蟲卵巢發育分級預測法是昆蟲種群數量動態預測預報的重要方法之一,通過解剖確定害蟲種群卵巢發育級別,不僅能推斷害蟲防治適期,還可預測種群繁殖能力,對害蟲種群發生期和發生量做出準確預測[5-6]。目前已有多種農業害蟲基于卵巢分級標準,構建了預測預報應用技術[7-13]。本研究通過解剖紅脈穗螟雌成蟲生殖系統,建立紅脈穗螟雌蟲卵巢發育分級標準,為紅脈穗螟的生物學研究和田間預測預報提供參考,從而可為該蟲的有效綜合防治提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗蟲源

紅脈穗螟幼蟲采集于海南省瓊海市周邊村莊檳榔林,北緯19.23°,東經110.47°,幼蟲帶回實驗室放于養蟲籠(長寬高均為20 cm,60目)內,利用人工飼料在溫度(28±1) ℃,濕度(75±10)%,每天光暗交替各12 h下飼養。每日檢查成蟲羽化情況,將羽化后雌雄成蟲按1∶1.5放入飼養盒內飼養,提供10%蜂蜜水浸濕的脫脂棉球供成蟲補充營養。選取2～4日齡雌成蟲6頭解剖生殖系統,再選取每日齡雌成蟲約10頭解剖卵巢管。

1.2 解剖方法

將雌成蟲置于冰上昏迷,去除翅和足后,腹部朝上置于泡沫板上,用昆蟲針固定;用眼科剪沿腹部中線剪開體壁,使用解剖鑷逐步撕開表皮,將內部生殖器完全暴露,加生理鹽水浸漫蟲體,再用鑷子剔除脂肪體及氣管,在體視顯微鏡(OLYMPUS-SZ61)下觀察和拍照,記錄紅脈穗螟雌成蟲生殖系統的結構組成及發育變化特征,確定卵巢的分級標準。

1.3 雌成蟲產卵量觀察

將同日羽化的雌雄成蟲成對單獨放入飼養盒中,在盒子口蓋上紗布供雌成蟲產卵,提供浸有10%蜂蜜水的脫脂棉球,每日定時更換紗布,共觀察27對,統計每日產卵量,直到雌成蟲死亡。

2 結果與分析

2.1 紅脈穗螟雌成蟲生殖系統

從圖1看出,紅脈穗螟雌成蟲生殖系統由外生殖器和內生殖器組成。

圖1 紅脈穗螟雌成蟲生殖系統

2.1.1 外生殖器

外生殖器主要包括產卵器、導精管、交配囊及其附屬結構。產卵器是由腹部第8節至第10節特化形成的可套疊伸縮的管狀結構。第9、10腹節形成肛乳突,著生大量長刺形感器,基部平時套入第8節,呈Z字形折疊,自然狀態下稍露出腹末,產卵時伸出體外。肛乳突邊緣連接著成對后表皮突,前表皮突著生于第8腹節,前、后表皮突弱骨化。產卵孔位于產卵器末端的肛孔之下。

交配囊位于腹部第6節至第7節,呈梨形,中間交配囊片骨化程度較高。交配囊通過交配囊導管與交配囊孔連接,交配囊孔開口于腹部第8節腹板前方;導精管較短,一端靠近交配囊孔開口并連接在交配囊導管上,另一端則連接在生殖腔前端。

2.1.2 內生殖器

內生殖器位于腹部第4節至第7節之間,包括卵巢1對、側輸卵管2根、中輸卵管1根、受精囊、附腺和生殖腔。卵巢位于腹部第2節至第6節,左右對稱,每側卵巢由4根卵巢管組成。卵巢管分為端絲、生殖區、生長區和卵巢管柄4部分。4根端絲集合在一起形成1條懸帶,附著在卵巢之間的脂肪體上;微氣管和脂肪體纏繞在各卵巢管之間。卵巢管基部的卵巢管柄先匯合于側輸卵管,兩側側輸卵管再匯入中輸卵管,中輸卵管后方與生殖腔相連。

受精囊位于腹部第5節至第7節之間,由受精囊體、受精囊管和受精囊腺體組成。受精囊管基部連接生殖腔前端,稍高于導精管的著生位置,端部連接受精囊體。受精囊體包括受精主囊和受精副囊,受精主囊呈細長棒狀,受精副囊為膨大的氣泡狀。受精囊腺體從受精囊體頂端發出,呈細絲狀。附腺著生于生殖腔中后部,包括附腺柄、附腺囊和附腺3個部分。附腺柄管狀,頂端連接囊狀的附腺囊,附腺囊前端發出兩條細長扭曲的附腺。

2.2 紅脈穗螟卵的發育形態

紅脈穗螟雌成蟲卵巢管內排列著不同發育程度的卵細胞,根據卵粒大小、卵黃沉積情況以及顏色變化,可以將卵細胞發育分為3個時期,即卵黃發生前期、卵黃期和成熟期。卵黃發生前期:卵細胞呈半透明乳白色,較小,主要位于卵巢管生殖區。卵黃期:卵細胞出現卵黃沉積現象,少部分呈淡黃色;隨著卵黃沉積量的增加,卵細胞顏色加深,到卵黃期后期卵細胞顏色較為一致。成熟期:卵細胞長橢圓形,已具有卵殼,顏色淡黃色,隨時能被產出。根據卵細胞的成熟程度,可將紅脈穗螟卵巢管生長區分為卵黃發育區和卵成熟區,卵黃期卵細胞位于卵黃發育區,成熟期卵細胞位于卵成熟區。

2.3 卵巢發育分級

根據紅脈穗螟1～10日雌成蟲齡卵巢管、交配囊、受精囊、附腺囊和脂肪體的顏色變化,以及側輸卵管和中輸卵管有無卵粒等情況,將卵巢發育劃分為5個級別,即I級.乳白透明期,II級.卵黃沉積期,III級.成熟待產期,IV級.產卵盛期,V級.產卵末期。

I級.乳白透明期:羽化后0～0.5日齡,卵巢小,卵巢管細長,生殖區和生長區白色透明,可見乳白色半透明未成熟的卵細胞;卵巢管柄明顯,側輸卵管和中輸卵管細長透明;脂肪體乳白色飽滿,形狀不規則,多為長橢圓形,與少量微支氣管纏繞在整個卵巢外部;交配囊乳白色,受精囊和附腺囊白色透明。其中,卵巢管柄清晰可見是I級卵巢的典型特征。

II級.卵黃沉積期:0.5～1日齡,整個卵巢變大。前期卵巢管開始膨脹,卵粒變大,部分有卵黃開始沉積,但卵未成熟,側輸卵管開始膨大。后期卵巢管繼續膨脹,形成卵室,卵黃沉積發生,卵成熟區為淡黃色,其余為乳白色;卵巢管柄不明顯,側輸卵管和中輸卵管無卵粒,這是II級卵巢的典型特征。脂肪體比I級更飽滿,形狀多為葡萄串狀;交配囊乳白色膨大,附腺囊和受精囊乳白色。

III級.成熟待產期:1～2日齡,卵巢管內卵粒開始成熟,排列整齊,卵室界限清晰,管壁出現明顯縊縮,卵黃發育區和卵成熟區淡黃色,其余為乳白色。卵巢管柄不明顯,側、中輸卵管內出現卵粒。脂肪體長扁圓形,不飽滿;交配囊淡黃色,比II級略小,附腺囊淺褐色,受精囊變白色且透明。其中,側、中輸卵管中存在卵粒是卵巢發育進入III級的典型特征。

IV級.產卵盛期:3～8日齡,卵巢占據腹部大部。成熟卵粒數量明顯增加,緊密排列在各卵巢管內;卵巢管柄消失,側輸卵管和中輸卵管中充滿成熟卵粒。脂肪體明顯減少,微支氣管纏繞在各卵巢管之間;交配囊黃色,附腺囊褐色顏色加深,受精囊萎縮未見,導精管變粗,這是IV級卵巢的典型特征。

V級.產卵末期:9日齡及以上,典型特征為卵巢明顯萎縮變小。卵巢管縮短,端部萎縮明顯,生長區殘留個別成熟卵粒,卵巢管管壁變薄,易破裂。腹腔內脂肪體消耗殆盡,僅存少數絮狀代謝物圍繞在卵巢周圍。交配囊黃色,附腺囊褐色,受精囊萎縮未見,導精管變粗(見圖2至圖4)。

圖2 紅脈穗螟雌成蟲不同發育階段卵巢形態特征

圖3 紅脈穗螟雌成蟲不同發育階段交配囊和受精囊形態特征

圖4 紅脈穗螟雌成蟲不同發育階段附腺形態特征

2.4 卵巢發育進度與日均產卵量的關系

從圖5可以看出,個別雌成蟲在2日齡開始產卵,但產卵量低,此時卵巢主要處于成熟待產期;3日齡后,卵巢發育進入產卵盛期,雌成蟲產卵量顯著上升,平均日產卵達38粒/頭;4日齡時日均產卵量最高,為42粒/頭,產卵期可持續7～9 d。單頭雌成蟲產卵量69～448粒不等,平均產卵量213粒/頭。

注:不同小寫字母表示存在顯著性差異(p<0.05)。

3 討論與結論

本研究描述了紅脈穗螟雌成蟲生殖系統的結構特征,發現其與其他鱗翅目昆蟲的雌性生殖器結構基本相同,外生殖器主要由產卵器、導精管、交配囊及其附屬結構組成,內生殖器包含卵巢1對、側輸卵管2根、中輸卵管1根、受精囊、附腺和生殖腔。鱗翅目昆蟲雌性生殖系統結構相對保守,變異主要來自卵巢管長度,交配囊和受精囊形狀、大小,及附腺著生位置等[14]。紅脈穗螟交配囊體外形與微紅梢斑螟、冷杉梢斑螟相似,呈梨形,但紅脈穗螟導精管著生在交配囊導管上,而微紅梢斑螟[15]、冷杉梢斑螟[16]導精管則從交配囊頂端發出。紅脈穗螟受精囊體為雙葉狀,包括受精主囊和受精副囊,受精主囊為細長棒狀,副囊呈氣泡狀,與二化螟[17]、玉米螟[18]和椰子木蛾[19]相似;而微紅梢斑螟、冷杉梢斑螟、玉米螟的受精囊體為單葉狀[15-16,18]。這些生殖系統的差異有助于進一步明確紅脈穗螟在螟蛾科近緣種中的分類地位,對探討雌性生殖器官在昆蟲分類中的地位也有一定意義。

昆蟲卵巢發育分級預測法是害蟲短期預測的關鍵技術之一,解剖卵巢確定害蟲種群的卵巢發育級別,有助于判斷產卵高峰期,推斷害蟲的防治適期[14]。目前已經有多種農業害蟲基于卵巢分級標準構建了預測預報應用技術。鱗翅目昆蟲的卵巢發育級別一般根據卵巢管卵細胞、交配囊、受精囊、附腺囊及脂肪體的顏色及多少分為5個級別,即乳白透明期、卵黃沉積期、成熟待產期、產卵盛期和產卵末期,如椰子木蛾[19]、小地老虎[20]、稻縱卷葉螟[21]和草地貪夜蛾[22]。劉紹友等[20]將小地老虎的卵巢發育進度分為5級,通過剖檢雌蛾卵巢,對陜西關中地區的各時代蟲源性質進行判定分析。張孝羲等[21]通過卵巢解剖及發育等級鑒定,確定了稻縱卷葉螟各峰次蟲源的性質,并準確預測了產卵高峰期。趙勝園等[22]根據草地貪夜蛾卵巢發育級別、抱卵量、成蟲平均日齡、幼蟲發育歷期等指標,預測了產卵高峰期、下一代幼蟲發生期及發生量。甜菜夜蛾雌性生殖系統根據其發育特點分為4個級別,無乳白透明期,產卵量變化與III級卵巢比例有極顯著相關性,當III級卵巢比例在50%左右時,達到產卵高峰期[23]。本研究根據紅脈穗螟雌成蟲生殖器的形態發育特征,將卵巢發育分為5個級別,符合絕大多數鱗翅目卵巢發育分級標準。紅脈穗螟雌成蟲3日齡后,大多卵巢發育程度達到III級,進入產卵盛期。后續可田間誘捕紅脈穗螟雌成蟲進行解剖,根據卵巢發育程度預測其發生期,以更準確地推測紅脈穗螟防治適期。