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云南切梢小蠹雄性內生殖器形態與精子超微結構

2024-02-22 11:35魯國艷張夢蝶張艷琳李宗波
林業科學研究 2024年1期
關鍵詞:小蠹精巢精囊

魯國艷,張夢蝶,張艷琳,楊 斌,李宗波

(西南林業大學生物多樣性保護學院 云南省森林災害預警與控制重點實驗室,云南 昆明 650224)

生殖是昆蟲種群延續和繁榮的重要手段,主要分為有性生殖(Sexual reproduction)和孤雌生殖(Parthenogenesis)兩大類,特別是前者,其兩性配子的結合不僅直接決定昆蟲種群內驅動力,而且對于“整合”害蟲的各項治理措施具有重要的參考意義[1-2]。云南切梢小蠹(Tomicus yunnanensis)隸屬于鞘翅目 ( Coleoptera)、 象蟲科(Curculionidae)、小蠹亞科(Scolytinae),是我國西南地區云南松松林的毀滅性害蟲[3]。自上世紀80 年代爆發危害以來,該蠹蟲迄今已導致大于15 萬公頃的云南松林死亡,且持續向四川、貴州、西藏等地區蔓延擴散[4]。與其它樹皮小蠹相比[3,5],云南切梢小蠹具有兩個典型的危害特征,即蛀梢期和蛀干期。前者是新羽化的成蟲離開繁殖樹(Natal tree),重新尋找健康的松樹,并蛀入嫩梢取食,借以補充營養,完成生殖系統的發育成熟;后者是性成熟的個體,則會選擇樹勢衰弱的云南松,按照自上至下的方式蛀入樹干產卵、繁殖后代,此時會阻斷樹木水分和營養物質輸送,導致樹木死亡[3,6-7]。

如何使云南切梢小蠹有蟲不成災,基于害蟲種群區域性生態調控的系統策略是關鍵,這就需要研究影響云南切梢小蠹種群波動和災變的內在因子,而這與云南切梢小蠹的生殖系統、繁殖行為及其制約因素直接相關。云南切梢小蠹是一夫一妻制(Monogamy)的婚配模式,一生僅交配一次(少數姊妹種例外),可產卵60~80 粒[3,5,7],考慮到高效的種內信息通訊模式[8-9]和獨特的隱蔽式生活[3],加之與真菌、細菌以及病毒的協同共生[5],使其能夠有效地克服樹木的多元抗性,侵入寄主樹木取食、繁殖,從而維持其種群密度的相對穩定。當前,在明確云南切梢小蠹卵巢和發育進度的條件下,有必要對其雄性生殖系統的形態、組成及其精子結構進行詳細的研究。另外,目前已報道的小蠹亞科昆蟲有6 056 種[5],但僅有山松大小蠹(Dendroctonus monticolae)[10]、咖啡果小蠹(Hypothenemus hampei)[11]、華山松大小蠹(D. armandi)[12]、克里角梢小蠹(Trypophloeus klimeschi)[13]和長林小蠹(Hylurgus ligniperda)[14-15]、法吉枝小蠹(Ernoporus fagi)和常春藤吻道小蠹(Kissophagus hederae)[16]的雄性生殖系統和精子進行過研究,而不同物種之間又存在著廣泛的變異[14,16]。如雄蟲生殖系統一般由精巢、儲精囊、附腺、輸精管和射精管組成,但咖啡果小蠹沒有附腺[11];再如精子結構,一般包括細胞核、9 + 9 + 2 式軸絲和一個似壺嘴狀的管胞[16],但華山松大小蠹存在一個特有的海綿體[12]。因此,本研究以云南切梢小蠹雄蟲為研究對象,應用光學顯微鏡和透射電鏡技術觀察雄性內生殖器形態與精子超微結構,以期為深入理解云南切梢小蠹的種群動力與害蟲生態調控提供依據。

1 材料與方法

1.1 試蟲的獲取與鑒定

根據云南切梢小蠹生活史及其本課題組的林間觀察[3,17],于2021 年10、12 月和2022 年3 月,分別從曲靖市沾益區九龍山林場(103°7'15″ E,25°0'35″ N)采集嫩梢和樹干內的云南切梢小蠹成蟲,帶回實驗室進行分類和性別鑒定[18]。按照采集時間段,這些雄蟲被分為兩類,一類是性器官已開始發育的成蟲,包括性成熟者,直接從松梢內剝??;另一類是性器官未發育的雄蟲,來自于樹干內已經羽化1 d 的成蟲,主要識別特征是淡黃褐色的體色以及鞘翅末端2/3 處的黑色斑塊[17]。最后,將分類好的雄蟲暫時放入4 ℃冰箱內保存待用,保存時間不超過3 d。

1.2 雄蟲精巢的解剖與形態觀察

從冰箱內取出鑒定好的云南切梢小蠹,將其固定于蠟盤內,并置于蔡氏體視鏡(Stereo Discovery V20)下解剖。解剖時,用鑷子沿腹部末端向胸部方向依次撕掉體壁,滴上生理鹽水,使其浸泡整個腹部,隨后用昆蟲針挑動精巢,切斷氣管和微氣管,將整個精巢從腹部拉出,并清理殘留在精巢表面的脂肪體和油脂。清理完畢后,將其移至載玻片,并用體視鏡對生殖系統各器官的形態、顏色、質地等進行觀察和拍照。每個類別每次解剖10~20 頭雄蟲。

1.3 光學顯微鏡

為了測定成熟精子的大小,將新解剖出來的儲精囊置于0.1 mol·L-1磷酸緩沖液(PBS,PH 7.2)中,并迅速將其移動到一張干凈的載玻片上,戳破后使精子流出。接著,用藍色熒光染料Hoechst 33258染色液(10 ug·mL-1)染色60 s,經3 次PBS 液沖洗滌后,用蓋玻片覆蓋。最后,將玻片置于奧林巴斯熒光顯微鏡(BX-51)下,用340~488 nm波長進行觀察,并使用奧林巴斯DP72 相機拍照。

1.4 透射電子顯微鏡

挑取性成熟成蟲的儲精囊,經PBS 沖液漂洗5 次后(20 min·次-1),將其保存在2.5%多聚甲醛-戊二醛固定液中,室溫條件下固定1.5 h,后經PBS 漂洗(5 次,20 min·次-1)和酒精梯度脫水( 30%、 50%、 70%、 80%、 90%, 1 次,10 min·次-1;無水乙醇,3 次,20 min·次-1),再進入3∶1、1∶1 和 1∶3 的乙醇/Epon 812 樹脂以及純Epon 812 樹脂中,依次孵化2、4、12 和24 h,最后再置入純Epon 812 樹脂中,并在30 和60 ℃烘箱中聚合24 h。經半薄定位后,用萊卡超薄切片機(EM UC7)進行切片,切片厚度約為70 nm,隨后將切片收集在300 目銅網內,經2%醋酸雙氧鈾(染色8 min)和4%檸檬酸鉛(染色10 min)雙重染色后,用日立透射電子顯微鏡(JEM-1 400 plus)對其進行觀察和拍照。

1.5 形態鑒定與數據分析

參照Aslam[15]、Burrini[16]和Gao 的[13]的方法,對雄性內生殖系統及其精子結構進行鑒定和描述,并用圖像處理軟件ImageJ(Version 1.57c,http://imagej.nih.gov/ij)測量各器官長、寬、直徑等指標,每一指標重復測定10~20 次,并用非參檢驗Kruskal-Wallis Test 對比各器官的發育差異性分析,所有數據分析均在開源平臺Rstudio(R Version 4.2.2, https://cran.r-project.org/)中完成。

2 結果與分析

2.1 雄性生殖系統的形態、組成與發育

云南切梢小蠹雄性內生殖系統位于第4 腹板下方,由1 對精巢(Testes)、2 對管狀附腺(Tubular accessory glands)、1 對多管狀腺體(Multilobulated accessory glands)、1 對儲精囊(Seminal vesicles)、1 對輸精管(Deferent ducts)和1 根射精管(Ejaculatory duct)組成,其中精巢和多管狀腺體為橢球形,其它器官為長管狀;射精管末端開口于第8 腹節的末端,即與外生殖器相連接,而各器官表面均分布有大量的氣管和微氣管(圖1A)。在內生殖器發育過程中(圖1B~D;表1),新羽化1 d 的成蟲,即性未發育者,其精巢及其附腺均為無色透明狀,各管狀體體纖細,幾乎不膨大,未發現有精子(圖1B);待發育至10 月,此時卵巢和多管狀腺體的表面呈現淡黃色,各管狀體為乳白色,管壁明顯膨大、增厚,最典型特征是儲精囊內有大量精子存在,預示著性器官已基本成熟(圖1A、C),占比約為總體的36.7%(N=15);12 月份時,最大的變化是精巢和多管狀腺體為橘黃色,儲精囊內亦出現大量的精子,而其它器官僅是略微的膨大(圖1D),這些個體占比約為88.9%(N=45)。

表1 云南切梢小蠹雄蟲的內生殖器組成、形態及發育變化 Table 1 Shape and size of parts of the male genital organs of Tomicus yunnanensis adults.

圖1 云南切梢小蠹雄性生殖系統及其發育動態Fig. 1 Male reproductive system and its deveopmental dynamics in the Tomicus yunnanensis adults

2.2 精巢結構

每一個精巢均由單層結構的精囊膜(Scrotal membrane)包裹,內部含有20 根精巢小管(Testiculartubules),精巢小管外形呈梨形,橫切面顯示其有一個大型的細胞核,可計數的精子數量為403 ± 20 個(圖2),說明每個精巢小管可育512 個(29)精細胞。

圖2 云南切梢小蠹雄蟲精巢的橫切面Fig. 2 Transverse section of the testicular tubules in the Tomicus yunnanensis adults

2.3 精子形態與超微結構

成熟精子的外形呈線狀,長度為170.1 ± 39.1 μm(N=16),不聚集成束,呈游離狀,包括頭部和尾部兩部分(圖1A、圖3)。其中,頭部為針狀,平均長度23.5 ± 3.4 μm,中部寬1.6 ± 0.4 μm;尾部細長,略微卷曲,末端處突然收縮變細,平均長度為127.9 ± 23.1 μm,中部寬1.4 ± 0.2 μm,占整個長度的75.2%。

圖3 云南切梢小蠹雄蟲成熟精子的熒光染色特征Fig. 3 Epifluorescent characteristics of muture sperm of Tomicus yunnanensis treated with Hoechst 33258

2.3.1 頭部形態與結構 從超薄切片上看,精子頭部可明顯區分為頂體復合體和細胞核兩部分(圖4A、B)。頂體復合體外形似一個帽子,長度僅有1 μm,由3 層非均質物質組成:頂體前腔基質、頂體腔和頂體(圖4C~E)。頂體前腔電子密度非常低,近乎透明狀,包裹在頂體腔前端的外延物周圍;頂體腔具有較高的電子密度,外形為h-型,腔內含有一個絲狀的頂體;頂體的電子密度與頂體腔類似,其直徑約為77.0 ± 9.0 nm,幾乎充滿整個頂體腔。

圖4 云南切梢小蠹精子頭部的超微結構Fig. 4 Ultrastructural images of sperm head in the Tomicus yunnanensis adults

細胞核是電子密度最深的區域,為圓柱形,被一層薄的核膜包圍,是頭部最長的區域(約為總長度95.8%)。在核的前端,其外形似橢圓形,與頂體緊密相連,此處是核半徑最大的區域,約為0.77 ±0.14 μm;在末端處,其逐漸變細,呈現出一個內陷的凹面,凹面內部含有中心粒,中心粒末端則以顆粒狀嵌入細胞核內,而其它區域則為同質的電子致密區,中心?;课挥诖缶€粒體衍生物和小線粒體衍生物端部之間,并與軸絲相連接(圖4B、F~G)。

2.3.2 尾部形態與結構 從精子的橫切面和縱切面來看(圖5A、B),云南切梢小蠹精子尾部由1 根9 + 9 + 2 式微管、2 個線粒體衍生物、1 對管胞、1 個海綿體以及1 個中心體衍生物組成。其中,微管是由位于遠端中心粒的末端發出,包括位于中心的2 條平行的中心微管和外圍的9 條纖維組成,而9 條纖維又可分為附屬微管和微管雙聯體兩類,附屬微管位于中間,微管雙聯體則位于最外圍,并呈雙環狀環繞中心微管,各微管的直徑相似(18.47~27.66 nm,p=0.79),微管與微管之間則以微管連接物加以連接,進而形成了典型的9 +9 + 2 式微管結構(圖5C、D)。線粒體衍生物則有大線粒體衍生物和小線粒體衍生物之分,大線粒體衍生物起源于細胞核凹面的頂點處,直徑約為0.59 ± 0.26 μm;小線粒體衍生物則源于軸絲與中心粒后端的頂點處(圖4B),直徑約為0.28 ±0.04 μm,兩者以螺旋形式圍繞著軸絲(圖5B、D),且大、小線粒體內壁均有發達的嵴,嵴之間的間距約為47.6 nm,預示著兩者是精子運動最重要的供能器官。管胞是由一類嗜鋨物質組成,位于軸絲兩側,且與之大致平行,外形呈角狀或三角形,而在左側管胞下方,則與中心體衍生物相連。中心體衍生物外形類似壺嘴狀,也被稱為壺嘴狀衍生物(like-puff expansions),其構成物質與大、小線粒體衍生物類似(圖5D)。另外,在大、小線粒體螺旋交界處,特別是小線粒體上方,通常會觀察到海綿體和囊泡(圖5B、C、E)。

圖5 云南切梢小蠹精子尾部的超微結構Fig. 5 Ultrastructural images of sperm tail in the Tomicus yunnanensis adults

從精子尾部的起點至末尾,構成尾部的各細胞器均會逐漸減小,呈不對稱狀,主要貢獻者是中心體衍生物、大線粒體衍生物以及小線粒體衍生物。另外,這些細胞器向尾部末端方向則會逐漸消失(圖5E~H),如尾部2/3 處,小線粒體衍生物會首先消失,接著是右側管胞和左側管胞(圖5E),至尾部3/4 處時,僅剩下大線粒體衍生物(圖5F);到達尾部4/5 處時,大、小線粒體衍生物和1 對管胞均消失不見,而微管連接物也會開始消融(圖5G);待到達尾部尾端,微管雙連體首先消失,接著是附屬微管和微管雙聯體,直至剩下一層薄薄的核膜(圖5H)。

3 討論

3.1 云南切梢小蠹內生殖器組成與發育

內生殖器是昆蟲孕育和保護雄配子的重要器官[19]。云南切梢小蠹雄性內生殖器由1 對精巢、2 對管狀附腺、1 對多管狀腺體、1 對儲精囊、1 對輸精管和1 根射精管組成,整體形態上與鞘翅目多食亞目昆蟲較為相似,但內生殖器組成、位置、數量等方面亦有不同[14,20]。以扁甲系(Cucujiformia)昆蟲為例:郭公蟲(Eurymetopum maculatum)(郭公蟲總科,郭公蟲科)的每個精巢均有6 個生精小管,側面附腺末端分叉,且長度明顯短于中間附腺,而Isohydnocera aegra僅有1 對附腺,腺體基部膨脹、延伸[21];花絨寄甲(Dastarcus helophoroides)(扁甲總科,穴甲科)的精巢為狹長的管狀,有5 對附腺,1 對來源中胚層,4 對源于外胚層,均為極度延伸的管狀腺體[22];喙尾琵甲(Blaps rhynchopetera)(擬步甲總科,擬步甲科)的精巢非常發達,附腺位于兩側精巢的中央處,且端部向內螺旋彎曲成管狀[23],而黃粉蟲(Tenebrio molitor)則有1 對管狀腺和1 對豆狀腺;椰心葉甲(Brontispa longissima)(葉甲總科, 鐵甲科)、 蓮草直胸跳甲(Agasicles hygrophila)(葉甲總科,葉甲科)以及同屬于天??频纳L炫#ˋpriona germari)、云斑白條天牛(Batocera lineolata)和星天牛(Anoplophora chinensis)的腺體均為細長管狀,但椰心葉甲的附腺會卷曲成團狀,而不同種類的天牛附腺著生位置明顯不同[24-26];長足大竹象(Cyrtotrachelus buqueti)(象蟲總科,象蟲科)僅有1 對發達的管狀腺,與輸精管一同匯入射精管[27],林小蠹族(Hylurgini)的華山松大小蠹[12]和克里角梢小蠹[13]均有2 對管狀腺和1 對多管狀腺(或稱為環腺),儲精囊均位于輸精管和多管狀腺體之間,但小蠹族(Scolytini)的咖啡果小蠹的儲精囊位于射精管和附腺之間[11]。目前,在已研究過的扁甲系昆蟲中,其腺體均為管狀附腺,結合已知的附腺功能(如精液產生、精子成熟、交配栓形成等)以及本研究觀察到云南切梢小蠹附腺上皮細胞基部含有大量的似髓一樣的包體(圖1C),推測這種腺體可能有助于精子在雌蟲生殖腔內存活和成功受精[19]。另外,在光學顯微鏡下,也發現性成熟的云南切梢小蠹管狀腺能夠產生大量的乳白色分泌物,而多管狀腺則是一些透明性物質(圖1C、D),這可能暗示這兩種腺體的功能有差別,這特別需要進一步的研究。

作為輸精管膨大而形成的囊狀結構,儲精囊的形態和位置也有多樣性[14,19]。在本文研究中,云南切梢小蠹儲精囊與其它鞘翅目昆蟲一樣,均為膨大的球狀結構,左右各1 個,外表皮為單層結構,缺少角質層,其應起源于中胚層,這一點與已經證實的華山松大小蠹及其它鞘翅目昆蟲類似[12,14],但與親緣關系較遠的膜翅目、雙翅目和長翅目昆蟲明顯不同[28]。另一方面,作為臨時儲存精子的場所,源于中胚層的特征意味著儲精囊沒有分泌功能,但在超薄切片中,能夠觀察到一些精子核存在于外表皮中(圖2A),說明外表皮具有精子吞噬功能(Spermiophagic activity)[19,29],這種現象也在捻翅目技須捻翅科[30]、直翅目蝗科和螽斯科[31]以及膜翅目蜜蜂科[29]的昆蟲中發現。但是,目前并不清楚這種吞噬功能的發生機制和起源,一些學者認為其在保護精子質量方面有作用[32]。

云南切梢小蠹雄蟲內生殖器的發育是一個逐步成熟的過程,通常需要取食3~6 個嫩梢,耗時4.5~9 個月[3,7],這與本文在10 月解剖雄蟲即發現有36.7%的個體儲精囊內已有大量精子的結果是一致的(圖1C)。另一方面,云南切梢小蠹種群的精巢的發育并不一致,如10 月達到性成熟的僅有36.7%,12 月會達到88.9%,這應該與梢內的蛀食時間、坑道長度、枝梢營養狀況、環境溫度以及小蠹蟲本身發育狀況等因素密切相關[3,7],特別是環境溫度。根據蛀梢習性[3],云南切梢小蠹主要從4~6 月出現在繁殖場所附近的林木樹冠上,而此時云南各地區已逐漸進入夏季,溫度相對較高,是雄性內生殖器官的快速增殖期(表1),達到發育成熟的明顯標志就是精巢出現淡黃色,最重要就是儲精囊內可見到成熟的精子。李麗莎等[33]報道云南切梢小蠹可在3 月份蛀入樹干,但基于本研究對云南切梢小蠹精巢發育進度的觀察,此時精巢不具備產生精子的能力,這很可能是其躲避低溫而做出的一種行為適應性機制。另外,云南切梢小蠹性成熟的發育進程與雌蟲是高度一致的,且同樣受到低溫脅迫的影響[7],即在性成熟后仍會在樹梢內蛀食,隨蛀食時間的延長,其精巢和儲精囊會進一步膨脹,說明這會提高它的繁殖適合度[34],待出現冬季低溫時,雌、雄蟲即會開始蛀干。因此,下一步利用雌、雄蟲生殖系統發育的一致性,結合不同地區環境溫度進行云南切梢小蠹種群的預測預報,將有利于“整合”而形成區域特色的害蟲管理生態工程[1,2,5]。

3.2 云南切梢小蠹精子形態與結構

對于鞘翅目昆蟲來說,位于進化樹基部的物種通常比位于端部的物種能夠產生更多的精子數,通常每個生精小管可產生精子數量為16~512(即24~29)個,多數情況為256 個[19-20,35]。如跳甲科中的最原始物種Forsteritasp.產生256 個,最進化的Oedionychina 亞族僅有16 個,而其它物種可見到32 個、64 個以及128 個[36];象蟲科的玉米象(Sitophilus zeamais)和米象(S. Oryzae)均為256 個,而棉鈴象甲(Anthonomus grandis)卻高達512~797 個[37]。在本研究中,云南切梢小蠹每個生精小管可產生512(29)個精子,反映了云南切梢小蠹是鞘翅目昆蟲中較為原始的,這與小蠹亞科昆蟲,如華山松大小蠹、克里角梢小蠹、法吉枝小蠹、常春藤吻道小蠹等保持一致[12-13,16]。作為一個生殖細胞,昆蟲精子在長度、形態、卷曲、簇狀、包被等方面具有廣泛的多樣性,這與異配生殖起源(Isogamous origin)有關[19]。當前,已有70 多種鞘翅目昆蟲的精子被研究過,發現摩耶山步甲(Carabus maiyasanus shigaraki)精子最短,僅有67 μm[19],而雙斑郭公蟲(Divales bipustulatus)精子最長,達到了10 000 μm[38]。對于云南切梢小蠹,其精子長度為170.1 μm,應歸屬于較短類型的精子,但也明顯長于華山松大小蠹(85 ± 11.3 μm)和克里角梢小蠹(76.7 ± 1.8 μm)。根據Jamieson[20]的發現:昆蟲精子具有高度的種間特有多樣性(Species-specific diversity),考慮到小蠹蟲隱蔽性的生活方式及其婚配模式,說明較短的精子可能有利于其求偶和受精成功[19-20]。

在精子結構方面,云南切梢小蠹精子與多數象蟲科昆蟲相似[10-13,16,19,39],包括:1)3 層的頂體復合體;2)兩個等大的管胞;3)類似壺嘴狀的管胞;4)兩個大小不等、充滿晶體的線粒體衍生物;5)典型的9 + 9 + 2 式軸絲,但也有其獨特特征,如云南切梢小蠹的頂體前腔基質不明顯、單一的中心粒以及精子尾部線粒體衍生物過渡處的海綿體和囊泡。一般認為,頂體的主要功能在于受精過程中發生形態與生理變化,進而獲得動能,使精子能夠順利穿過卵子的放射冠、透明帶等接近卵膜,到達卵的細胞質后完成精子與卵子的融合[40]。但云南切梢小蠹的頂體復合體非常短,特別是頂體前腔基質僅為一層薄的透明狀物質,這可能會影響精子的獲能能力,從而影響受精率[11]。當然,較短的精子長度可能會減少這種負面效應。云南切梢小蠹的頂體為絲狀的亞結構,這一點與布魯纓甲(Bumburu brunnea)較為類似,可能在精子與卵子相遇和受精過程中起到骨架的功能[41],而頂體腔為“h-型”,與法吉枝小蠹和常春藤吻道小蠹的錐體型差別較大[16],但與親緣較近的克里角梢小蠹和華山松大小蠹相似,說明頂體腔可作為推斷系統發育的一個參考指標[12-13,19-20,42]。Baccetti 認為管胞具有ATP 酶和UTP 酶活性,這與云南切梢小蠹由高密度的嗜鋨性物質組成的特性相一致,可能有益于維持精子的運動[42]。另外,類似壺嘴狀的中心體延伸物是象蟲科昆蟲典型特征,也存在于葉甲科昆蟲中[43],Name[39]認為這種囊泡狀膨脹物是鞘翅目昆蟲精子的特有結構,在維持鞭毛穩定性方面具有作用。線粒體衍生物是精子尾部最顯著的特征,無論是大線粒體衍生物還是小線粒體衍生物,其內部均充滿不透明的晶體和嵴,嵴的方向垂直于線粒體的縱軸而平行排列(圖5C),大、小線粒體衍生物以螺旋形式圍繞著軸絲,但小線粒體衍生物延伸至尾部末端后,即會逐漸消失,但在一些葉甲科昆蟲中,尾部線粒體衍生物則是大小一致,且呈對稱分布[43]。嵴結構是與能量代謝直接相關的,能夠進一步轉化形成類晶體,這類晶體普遍發現于大、小線粒體衍生物中,特別是大線粒體衍生物中最為明顯,這可能賦予精子一定的彈性,有利于精子的機械運動[44-45]。此外,從前端至末尾的連續切片來看,云南切梢小蠹精子尾部各細胞器逐漸消失,依次是管胞、小線粒體衍生物、大線粒體衍生物以及軸絲的不同微管,且消失過程中會有大量的囊泡填補這些空缺,顯示出精子末端的機械運動是一種被動的、無規律的震顫形式。海綿體是另一個特別需要關注的特征,它僅在精子發育末期和成熟精子中有觀察到,且主要位于精子尾部前端2/3 處的位置,這與華山松大小蠹僅位于頂點[12]、甜果螨(Carpoglyphus lactis)[46]的膜狀聚集成束以及元塞蛩蠊(Galloisiana yuasai)[47]的膜質囊等差別較大。根據海綿體的著生位置,Miller[48]認為它是頭部與尾部的分割點(Tail separation),即尾部的開始位置。但海綿體分布于云南切梢小蠹尾部的大部分區域,且會向外膨脹形成“凸點”,說明海綿體不應作為一種分割標識,而具有緩沖精子機械運動力、保護精子的功能[19,45]。

4 結論

(1) 云南切梢小蠹雄性內生殖器由1 對精巢、2 對管狀附腺、1 對多管狀腺體、1 對儲精囊、1 對輸精管和1 根射精管組成,與象蟲科小蠹亞科昆蟲較為類似,但多管狀附腺的形態與位置存在種間差異;可以以精巢和多管狀腺體呈淡黃色作為云南切梢小蠹性成熟的判斷標準,特別是儲精囊內出現精子。

(2) 云南切梢小蠹的精子為線狀,長170.1 ±39.1 μm,分為頭部和尾部兩部分,其中頭部包括1 個3 層的頂體復合體和1 個圓柱狀的細胞核,尾部由2 個大小不等的線粒體衍生物、2 個似壺嘴狀的管胞和1 個典型的9 + 9 + 2 式軸絲組成,各細胞器的形態高度分化,且管胞、小線粒體衍生物、管胞、大線粒體衍生物由前向后逐漸消失,可為研究小蠹亞科與象蟲科的系統發育提供參考依據。

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