柑橘大实蝇精巢、精泵和精泵内骨骼的生长发育状况.pdf

收稿日期():接受日期():基金项目:国家自然科学基金(、)作者简介:汤建涛 男 硕士研究生 研究方向:农业害虫综合治理:.通信作者()桂连友:.:./.柑橘大实蝇精巢、精泵和精泵内骨骼的生长发育状况汤建涛 刘文茹 桂连友 刘梅柯 周仁迪华登科姜振宇 孙康林 张国辉 王裕雷 蔡开源长江大学农学院湖北省农林病虫害预警与调控工程技术研究中心湖北 荆州 湖北省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所湖北 武汉 开放科学标识码(码)摘要:【目的】柑橘大实蝇是一种严重为害柑橘类果实的经济害虫 研究其精巢、精泵以及精泵内骨骼生长发育状况有助于提高柑橘大实蝇人工繁殖效率以及其田间防治效果为柑橘大实蝇的预测预报及防治提供理论基础【方法】基于光学显微镜测量恒温和室温条件下柑橘大实蝇雄虫的精巢、精泵以及精泵内骨骼的长度和宽度并建立其长度、宽度和指数的函数模型比较恒温和室温 种饲养条件下其雄虫器官发育状况差异【结果】无论是在恒温还是室温条件下饲养随着柑橘大实蝇雄成虫日龄的增加其精巢、精泵以及精泵内骨骼的长度、宽度和指数变化趋势均符合幂函数增长模型 在恒温和室温条件下其雄虫的精巢宽度、精泵的长度和宽度以及指数、精泵内骨骼宽度均无明显差异 在室温条件下饲养的雄虫的精巢长度(.)及指数(.)、精泵内骨骼长度(.)及指数(.)均分别显著高于在恒温条件下饲养的雄虫的精巢长度(.)及指数(.)、精泵内骨骼长度(.)及指数(.)【结论】变温(室温)比恒温更有利于柑橘大实蝇雄虫的精巢和精泵内骨骼的发育并推荐使用精泵长度推断其雄虫日龄的方法关键词:柑橘大实蝇 精巢 精泵 精泵内骨骼 光学显微法 ()(:):【】()(:).【】.【】().(.)(.)(.)(.)(.)(.生物安全学报():.)(.)(.).【】.:柑橘大实蝇 ()属双翅目 实蝇科 (陈世骧和谢蕴贞)是重要的经济害虫之一(.)国外主要分布于不丹、缅甸和印度西北部(.)国内主要分布于湖南、湖北、四川、重庆、广西、贵州、云南等省(自治区、市)(李杖黎等)柑橘大实蝇寄主主要有柑橘属甜橙、金橘属金橘和枳属枸橘等(赵巍巍等)雌虫于幼果中产卵幼虫在果实内部蛀食在土壤中化蛹一年发生一代冬季以蛹越冬(.)受害果实内部局部或全部腐烂并成为糊状形成蛆柑果实未熟先黄而脱落完全丧失食用和经济价值(王小蕾和张润杰)不同的环境温度和昆虫日龄都可能对昆虫生长发育产生影响其中温度是影响昆虫生命活动的重要因素 昆虫作为变温动物几乎完全无法调控自身体温温度对昆虫的个体生长、发育、繁殖以及种群的数量和变化地理分布都会产生影响(白月亮等)温度过高或过低都会严重影响昆虫正常的生长发育和繁殖极端温度下的昆虫可能会通过形态学、生活史及生理特征的改变来适应环境(陈兵和康乐)如桃蛀螟 ()在不同温度下卵巢发育速度有差异卵巢发育速率不同可为短期预测预报提供科学依据(张胜男等)苜蓿斑蚜 成虫寿命和生殖力在变温处理下比恒温处理明显增加()将某一时间段的温度和种群数量及昆虫的发生规律结合可以更加准确地预测预报昆虫发生(蔡普默等)除温度影响昆虫生殖器的大小外日龄也与昆虫生殖器官的大小存在显著相关性 如亚洲玉米螟 ()雄蛾的日龄和精巢之间相关显著(许竟文)蝗科的 ()在交配时精巢大小直接影响射精量()精巢的体积可以反映精子的数量飞蝗 .随着精原细胞的成熟、分裂精子束的体积不断增大精巢体积也随之增大(郝锡联等)精巢的大小也体现了雄性性成熟程度一般来说在达到性成熟后雄性的内生殖系统状态最佳之后内生殖系统老化精巢附腺等产生精液的器官会先开始萎缩(.)所以了解内生殖器官发育对于害虫发生量、发生期预测具有实践意义实蝇科雄性内生殖器结构主要由精巢(对)、输精管(对)、生殖附腺(若干对)、精泵(个)、射精囊(个)、输入射精管(个)、输出射精管(个)和后附腺(个)组成()精巢均为一对黄色囊状物基部具有漏斗状收缩通过透明、细长的输精管与射精管相连如泽兰实蝇 、昆士兰实蝇 ()、加勒比实蝇 ()、柑橘大实蝇()()(高熹等)等 精泵体呈淡黄色球体或稍方球体由射精突演变而成其体内存在近似扇形的骨片即精泵内骨骼精泵内骨骼表面着生有强大的肌肉()欧阳倩等()将瓜实蝇卵巢发育过程分为 期 个级别刘颖等()将柑橘大实蝇雌虫羽化后的卵巢发育进度分为 个等级其分级可应用于该害虫预测预报实践中目前有关其精巢、精泵以及精泵内骨骼生长发育状况研究甚少 本文基于光学显微镜测量恒温和室温条件下柑橘大实蝇雄虫的精巢、精泵以及精泵内骨骼的长度和宽度并建立其长度、宽度和指数的函数模型比较恒温和室温 种饲养条件下其雄虫器官发育状况差异明确 种饲养条件下的精巢、精泵以及精泵内骨骼发育趋势及其差异提供推断其雄虫日龄的方法将有助于提高柑橘大实蝇人工繁殖效率为柑橘大实蝇的预测预报及防治提供理论基础生物安全学报 第 卷 材料与方法.供试虫源 年 月在湖北宜昌长阳县()柑橘园内采集幼虫置于长江大学昆虫生态学实验室内以橘子饲养 后转移到盛有河沙(厚度 )的塑料盆(直径 高 )内土壤湿度保持 左右蛹羽化后连续 收集雄成虫(第 天 头第 天 头第 天 头)共 头置入养虫笼(长宽高:)中标注羽化日期每个养虫笼雄成虫数不超过 头每天收集雄成虫的一半置于养虫室(长 宽 高 )在自然条件下饲养(以下简称室温)另外一半置入同样大小养虫室在温度()、相对湿度()、自然光条件下饲养(以下简称恒温)雄成虫均饲以酵母菌浸粉和蔗糖(质量比 )混匀的饲料 饲料每 更换一次 用喷水壶将清水喷在养虫笼顶部纱网外侧的双层湿润餐巾纸(长 宽 )上每天早晚各供一次水当天羽化出来的雄成虫记为 日龄第 天开始收集(日龄)每天从各养虫室随机收集 头雄虫进行解剖(为防止解剖出现破损每次挑选 头)连续收集 共 个日龄的雄成虫总计 头.雄虫生殖器官的解剖和测量精巢和精泵解剖:用解剖镊子夹住柑橘大实蝇雄虫的胸部并固定用剪刀剪去头部和胸部取腹部置于盛有生理盐水的培养皿内在体视显微镜下首先将成虫背面朝上用镊子从断口处夹住两侧体壁沿腹部末端逐步撕开腹部体壁然后清除腹腔内脂肪粒和其他组织器官找到精巢和精泵并分离其周围多余支气管最后将精巢和精泵置于生理盐水中漂洗 次后供测量和观察使用精泵内骨骼解剖:精泵测量完成后将其置于盛有生理盐水的培养皿内用解剖镊子分离精泵上的肌肉组织得到精泵内骨骼供测量和观察使用在徕卡体视显微镜()下观察解剖到的精巢、精泵、精泵内骨骼形态结构使用自带的软件测量其长度和宽度(图)精巢长度测量为沿中间线分割线位置分段测量然后累加宽度则测量最宽处(图)精泵和精泵内骨骼长度和宽度均是测量其最长处和其最宽处(图、)各龄期(龄)精巢的长度和宽度、精泵的长度和宽度各测 头(次)各龄期(龄)精泵内骨骼的长度和宽度各测 头(次)图 柑橘大实蝇精巢、精泵、精泵内骨骼的测量位置.:精巢:精泵:精泵内骨骼:长度:宽度:.室内的温度和湿度的测量饲养期间的温度和湿度采用小型气象站()测量 经测定室内最高平均温度为.最低平均温度为.平均温度.温度范围.室内最高平均相对湿度 最低平均相对湿度.相对湿度范围.数据分析精巢指数精巢长度精巢宽度 精泵指数精泵长度精泵宽度 精泵内骨骼指数精泵内骨骼长度精泵内骨骼宽度所有数据利用 软件进行分析(唐启义和冯明光)在室温和恒温条件下的柑橘大实蝇雄虫的日龄分别与其精巢长度、精巢宽度、精巢指数、精泵长度、精泵宽度、精泵指数、精泵内骨骼 第 期汤建涛等:柑橘大实蝇精巢、精泵和精泵内骨骼的生长发育状况长度、精泵内骨骼宽度、精泵内骨骼指数的相关性采用幂函数模型(麦夸特法拟合)分析 相同饲养条件下 日龄之间的雄虫的精巢长度、精巢宽度、精巢指数、精泵长度、精泵宽度、精泵指数、精泵内骨骼长度、精泵内骨骼宽度、精泵内骨骼指数的差异比较采用单因素方差分析()其平均数差异性均采用 法多重比较恒温和室温饲养条件下柑橘大实蝇雄虫的精巢长度、精巢宽度、精巢指数、精泵长度、精泵宽度、精泵指数、精泵内骨骼长度、精泵内骨骼宽度、精泵内骨骼指数的平均值差异比较采用配对两处理 检验 结果和分析.柑橘大实蝇雄虫精巢在成虫期内的生长发育恒温条件下饲养的雄成虫的日龄()分别与其精巢长度(.)(图)、宽度(.)(图)和精巢指数(.)(图)的相关性均可用幂函数模型(麦夸特法)拟合他们之间均存在极显著相关 随着雄成虫日龄的增加其精巢的长度、宽度和指数均呈现逐渐增加趋势 在低日龄雄成虫之间随着日龄的增加其精巢长度、宽度、指数呈现逐渐增加趋势日龄较高后增加趋于平缓 日龄的精巢长度(.)(图)、宽度(.)(图)和指数(.)(图)均存在极显著差异 日龄时的精巢长度、宽度和指数最低而精巢长度、宽度和指数最高值分别在、和 日龄与 日龄相比分别增长了、和 室温条件下饲养的雄成虫的日龄()分别与其精巢长度(.)(图)、宽度(.)(图)和精巢指数(.)(图)的相关性均可用幂函数模型(麦夸特法)拟合他们之间均存在极显著相关 随着雄成虫日龄的增加其精巢的长度、宽度和指数均呈现逐渐增加趋势在低日龄雄成虫之间随着日龄的增加其精巢长度、宽度、指数呈现逐渐增加趋势日龄较高后增加趋于平缓 日龄的精巢长度(.)(图)、宽度(.)(图)和指数(.)(图)均存在极显著差异 日龄时的精巢长度、宽度、指数最低而精巢长度、宽度和指数最高值分别在、和 日龄与其 日龄相比分别增长了.、.和.图 柑橘大实蝇雄虫精巢发育趋势.、和 为恒温饲养、和 为室温饲养 .生物安全学报 第 卷 室温条件下饲养的雄成虫的精巢长度(.)显著高于恒温条件下饲养的雄成虫的精巢长度(.)(.)室温条件下饲养的雄成虫的精巢指数显著高于恒温条件下饲养的雄成虫的精巢指数(.).柑橘大实蝇雄虫精泵在成虫期内的生长发育恒温条件下饲养的雄成虫的日龄()分别与其精巢长度(.)(图)、宽度(.)(图 )和 精 泵 指 数(.)(图)的相关性均可用幂函数模型(麦夸特法)拟合他们之间均存在极显著相关 随着雄成虫日龄的增加其精泵的长度、宽度和指数均呈逐渐增加趋势 雄成虫在 日龄随着日龄的增加精泵长度呈现逐渐增加趋势在 日龄精泵指数呈现平缓增加趋势 在 日龄精泵长度(.)(图)、宽度(.)(图)和指数(.)(图)均存在极显著差异 在 日龄精泵长度、宽度、指数最低而精巢长度、宽度和指数最高值分别在、日龄与其 日龄相比分别增长了.、.和.室温条件下饲养的成虫的日龄()分别与其精泵长度(.)(图)、宽度(.)(图)和 精 泵 指 数(.)(图)的相关性均可用幂函数模型(麦夸特法)拟合他们之间均存在极显著相关 随着雄成虫的日龄的增加其精泵的长度、宽度和指数均呈现逐渐增加趋势 在 日龄随着日龄的增加其精泵宽度呈现逐渐增加趋势在 日龄其精泵宽度呈现平缓增加趋势 在 日龄精泵长度(.)(图)、宽度(.)(图)和指数(.)、精泵宽度之间恒温(.)室温(.)(.)和精泵指数之间(.)均无显著差异图 柑橘大实雄虫精泵生长发育趋势.、和 为恒温饲养、和 为室温饲养 .第 期汤建涛等:柑橘大实蝇精巢、精泵和精泵内骨骼的生长发育状况.柑橘大实蝇雄虫精泵内骨骼在成虫期内的生长发育恒温条件下饲养的成虫的日龄()分别与其精泵内骨骼长度(.)(图)、宽度(.)(图)和精泵内骨骼指数(.)(图)的相关性均可用幂函数模型(麦夸特法)拟合他们之间均存在极显著相关 随着雄成虫的日龄的增加其精泵内骨骼的长度、宽度和指数均呈现逐渐增加趋势 在 日龄其精泵内骨骼宽度呈现剧烈逐渐增加趋势在 日龄其精泵内骨骼宽度呈平缓增加趋势 在 日龄精泵内骨骼长度(.)(图)、宽度(.)(图)和指数(.)(图)均存在极显著差异 在 日龄时的精泵内骨骼长度、宽度和指数最低而精巢长度、宽度和指数最高分别在、和 日龄与 日龄相比分别增长了.、.和.在室温条件下饲养成虫的日龄()分别与其精泵内骨骼长度(.)(图)、宽度(.)(图)和精泵内骨骼指数(.)(图)的相关性均可用幂函数模型(麦夸特法)拟合他们之间均存在极显著相关 随着雄成虫的日龄的增加其精泵内骨骼的长度、宽度和指数均呈现逐渐增加趋势 在 日龄其精泵内骨骼宽度呈现剧烈逐渐增加趋势在 日龄其精泵内骨骼宽度呈现平缓逐渐增加趋势 日龄的精泵内骨骼长度(.)(图)、宽度(.)(图)和指数(.)(图)均存在极显著性差异 日龄时的精泵内骨骼长度最短 日龄时精泵内骨骼长度最大与其 日龄相比增长了.日龄时的雄成虫精泵内骨骼宽度指数最低而最高值分别在 和 日龄与其 日龄相比分别增长了.和.室温条件下饲养的柑橘大实蝇雄成虫的精泵内骨骼长度(.)显著高于恒温条件下饲养的雄成虫的精泵内骨骼长度(.)(.)室温条件下饲养的雄成虫的精泵内骨骼指数(.)显著高于恒温条件下饲养的雄成虫的精泵内骨骼指数(.)(.)图 柑橘大实蝇雄虫精泵内骨骼生长发育趋势.、和 为恒温饲养、和 为室温饲养 .生物安全学报 第 卷 讨论高熹等()的研究表明泽兰实蝇雄成虫的精巢长度和宽度在羽化初期显著增大分别于第 天和第 天出现最大值随日龄的增加而增大且不同日龄间也有显著差异随后增加平缓 这与本研究结果类似 同样()研究表明昆士兰实蝇的雄虫精泵长度随日龄的增加而增大日龄期间其呈现剧烈增加趋势且不同日龄间也有显著差异随后增加平缓这与柑橘大实蝇类似一些学者报道昆虫精巢在发育后期存在明显缩短现象(.)如欧洲玉米螟 ()()、斜纹夜蛾 (徐博等)、卡尼鄂拉蜂 (薛运波等)、黄钩蛱蝶 ()、()本 研 究 和 高 熹 等()研究结果中均未出现这种精巢明显缩短现象 这可能与本试验中雌雄成虫未进行交配有关本试验中恒温和变温条件下饲养的雄虫的精巢宽度、精泵的长度和宽度以及指数、精泵内骨骼宽度均无明显差异 变温条件下饲养的雄虫精巢长度及指数、精泵内骨骼长度及指数均分别显著高于其在恒温条件下饲养的雄虫精巢长度、精泵内骨骼长度及指数 这进一步表明变温(室温)比恒温更有利于柑橘大实蝇雄虫的精巢和精泵内骨骼的发育 诸多研究表明与恒温相比变温条件刺激了昆虫的生长发育 .()认为在相同温度时与恒温相比温度变化幅度较大的变温条件能加速未滞育和滞育前的棉铃虫蛹的羽化速率 ()研究了三组恒温和变温条件下 .的发育历期结果表明变温条件能加速大多数虫态的发育 波动的温度促进了小菜蛾 .及其天敌 弯尾姬蜂 ()的生长发育(.)使麻蝇 ()和亮绿蝇 的发育加快(.)但也有研究表明与恒温()相比变温(平均 )使红头丽蝇 和黑颊丽蝇 .的发育延长 (.)造成研究结果不同的原因可能与昆虫种类以及变温范围有关变温范围超出了该种昆虫的适宜范围就会对其生长发育造成不利的影响虽然雄虫的精巢长度、精巢宽度、精巢指数、精泵长度、精泵宽度、精泵指数、精泵内骨骼长度、精泵内骨骼宽度、精泵内骨骼指数均在一定程度上反映出日龄变化但从以下因素考虑选择精泵长度推断其雄虫日龄的方法为最佳在柑橘大实蝇的田间预测预报上有一定的实际意义()解剖测量难度 精泵形态特征明显容易识别和测量与精泵内骨骼解剖相比较精泵解剖不要撕掉精泵表面的肌肉精泵解剖更省时省力 精巢辨识度也非常高但其形状扭曲其长度测量是分段的相对精泵和精泵内骨骼一次测量更耗时()在恒温和室温条件下饲养的雄成虫的精泵长度之间、精泵宽度之间差异均不明显 与选择恒温条件下饲养比较选择室温条件下精泵长度推断雄虫日龄的方法简单、成本低()交配后器官是否萎缩 本研究模型是未交配状态下获得的其交配后的雄虫精巢是否萎缩并不清楚 一般来说在达到性成熟后雄性的内生殖系统状态最佳之后内生殖系统老化精巢、附腺等产生精子或精液的器官会先开始萎缩(.)而雄虫在野外有可能交配或未交配假如雄虫处于交配后的生理状态其精巢长度有可能出现萎缩那么此精巢长度预测模型不适合预测其交配后的雄虫的日龄 精泵的内层是精泵内骨骼外层是肌肉组织交配前后内骨骼和肌肉变化较小因此以精泵长度判定其雄虫日龄的方法较精巢长度更为可靠 但在室内饲养条件下利用雄虫精泵长度判定其日龄的方法应用到田间害虫期预测需要在田间条件下进一步研究和评估参考文献白月亮 周文武 祝增荣.气候变暖对天敌昆虫的影响.浙江大学学报(农业与生命科学版)():.陈兵 康乐.昆虫对环境温度胁迫的适应与种群分化.自然科学进展():.蔡普默 赵梦婷 宋蕴哲 张华猛 孟李涛 林嘉 聂传朋李焰焰 季清娥.柑橘大实蝇物候对气候变暖的响应.生物安全学报():.陈世骧 谢蕴贞.关于桔大实蝇的学名及其种征.昆虫学报():.第 期汤建涛等:柑橘大实蝇精巢、精泵和精泵内骨骼的生长发育状况高熹 马沙 汪金蓉 叶敏 李正跃 吴国星.泽兰实蝇内生殖器官的结构及其发育状况.生物安全学报():.郝锡联 赵卓 周革 任炳忠.四平地区六种优势蝗虫精巢发育的动态变化.生态学杂志():.李杖黎 李涛 石章红 陈政 张宏宇.柑橘大实蝇成虫的时空分布与产卵规律.华中农业大学学报():.刘颖 徐鹏辉 陈舟 李萍 牛长缨.柑橘大实蝇雌成虫卵巢发育的分级.华中农业大学学报():.欧阳倩 莫如江 吴伟坚.瓜实蝇卵巢的发育阶段及分级.生物安全学报 ():.唐启义 冯明光.实用统计分析及其 数据处理系统.北京:科学出版社.王小蕾 张润杰.桔大实蝇生物学、生态学及其防治研究概述.环境昆虫学报():.徐博 李广宏 王方海.斜纹夜蛾前胸腺的生长发育研究.中山大学学报(自然科学版)():.许竟文.日龄和交配状态对亚洲玉米螟雌蛾生殖适合度与雄蛾内生殖系统特征的影响.硕士学位论文.沈阳:沈阳农业大学.薛运波 李志勇 王志.雄蜂生殖系统胚后生长发育的形态学研究.中国蜂业():.张胜男 李国平 田彩红 黄建荣 封洪强.桃蛀螟卵巢发育过程及其与温度的关系.植物保护():.赵巍巍 朱群 宋晓宇 易继东 邓安石.室内环境养蛹预测柑橘大实蝇成虫发生期.植物保护():.(:)(:).():.().():.().():.():.(:).():.(:).():.()(:).():.()(:).():.(:).():.(/):.(:).():.():.(:).():.(:).():.(:).():.(责任编辑:郭莹)生物安全学报 第 卷