螺旋粉虱卵巢发育与起动活动的关系

螺旋粉虱卵巢发育与起动活动的关系

近年来，中国最适宜的潜在栖息地主要集中在中国南部，包括海南、广东、广东和台湾的大多数地区。其中，云南只有分散的潜在栖息地。风险分析模型指示的高度危险区主要包括台湾、海南、广东和广西省的大部、福建东南部以及江西、云南的个别地区,面积约38.84万km2(沈文君和万方浩,2007;李伟东等,2009)。其寄主范围很广,世界范围内报道其寄主植物有90科295属481种,在台湾报道有64科144种植物(温宏治,1994a,1994b,1997;Charatietal.,2003;曹凤勤等,2010)。在海南省,2008年调查有47科120种植物受其侵害,其中包括热带果树、蔬菜、热带作物、粮食作物、观赏与园艺作物;新的寄主确认研究表明,螺旋粉虱在海南的寄主植物有49科97属115种(含变种),包括螺旋粉虱能完成世代发育的寄主植物28科42属45种(含变种)和其不能完成世代发育的寄主植物36科61属70种(含变种)(韩冬银等,2008;李国寅等,2010)。螺旋粉虱在海南一年可发生8～9代,低温、高温、降雨、光线强弱都影响其发生和繁殖。成虫活动有明显的规律性,晴天活动多集中在上午,阴天活动少,雨天不活动,成虫的飞行活动可分为短距离和长距离飞行,短距离飞行是指在植株纵向和植株之间的横向飞行,长距离的飞行则需要借助风、气流等外力(徐岩,1999;Ramanietal.,2002;Rashidetal.,2003;韩冬银等,2009)。国外目前有关螺旋粉虱的研究主要集中在寄主种类调查、寄主范围(BabuandDavid,1999;Lambkin,1999;DubeyandSndararaj,2004)、不同寄主植物对其生长发育的影响(Douressamyetal.,2002;Rajammaetal.,2002;Banjoetal.,2003)等方面。国内研究包括对螺旋粉虱嗅觉、视觉、趋性和空间分布等的行为生物、生态学研究(SaminathanandJayaraj,2001;郑凌燕等,2008,2009;廖永林等,2009a,2009b;时艳华等,2010;郑丽霞等,2010)。螺旋粉虱的起飞受温度及光照变化的影响,但是否还存在其他影响起飞及扩散的因素及其机制尚不明确(艾怡雯等,2010)。而螺旋粉虱雌虫在孵化的当天便可产卵,其卵巢内卵粒的成熟度与日龄有关,第3日龄后,雌虫才开始陆续由原寄主植物处向上盘旋迁飞,以寻找新寄主植物的嫩叶产卵(沈文君和万方浩,2007)。那么螺旋粉虱雌虫的起飞是否与卵粒的成熟度有关?这启发我们探讨螺旋粉虱的卵巢发育是否对其起飞产生影响。迁飞性昆虫的卵巢成熟度是一个稳定的指示其迁飞活动的指标。如,采用卵巢发育观测预测第3代稻纵卷叶螟CnaphalocrocismedinalisGuenee的发生期。卵巢解剖也应用于稻纵卷叶螟和稻飞虱虫源性质的判断(关瑞峰等,2008),以及对桔小实蝇BactroceradorsalisHendel产卵高峰期的判断等(肖铁光等,2009)。卵巢的发育是否可以用来指示螺旋粉虱的起飞和扩散,有待深入研究。螺旋粉虱所产卵粒多有蜡粉覆盖其上,而昆虫产卵后用分泌物来保护卵的行为较为普遍,是昆虫进化过程中的一种适应(廖永林等,2010),那么蜡粉的出现也应该和螺旋粉虱卵巢发育同步,所以其腹部蜡块与成虫发育和活动的关系也有待阐明。1材料和方法1.1aphisgisi飞筛选装置供试虫为海南大学儋州校区环境与植物保护学院昆虫饲养大棚内盆栽番石榴PsidiumguajavaL.上饲养数代的雌成虫。起飞筛选装置采用对改进的棉蚜Aphisgossypii起飞测定装置(刘向东等,2003a)。先用毛笔轻触待测成虫,使其爬至毛笔笔尖,待其静止后小心挑至培养皿底部中心并盖上塑料杯防止逃逸,30min内飞离此中心一定高度的成虫为起飞成虫,30min内静止不动或只做爬行的成虫为不起飞成虫。起飞与不起飞成虫中均存在腹部已长出蜡块和腹部未长出蜡块的两种雌虫。1.2解剖结构测定培养皿(直径d=9cm)、1mL离心管、塑料口杯(直径d=6cm,高h=8cm)、螺旋测微尺(50分度)、解剖镜、昆虫针、镊子、载玻片、滴管。1.3卵巢解剖及解剖起飞筛选实验结束后,在解剖镜下去除成虫腹部蜡粉及翅,用螺旋测微尺对试虫身体各部分进行测量,之后再进行卵巢解剖。体长为头部复眼间隆起至背产卵瓣的长度,腹长为胸腹间缢缩处至背产卵瓣的长度,腹宽指腹部最宽处的宽度,胸宽指前翅翅基之间的宽度。共测量、解剖试虫100头,其中起飞成虫77头,不起飞成虫23头。1.4d卵巢观察选择不同日龄的雌成虫放入75%酒精中浸泡24h,待虫体壁较硬后用镊子和解剖针去除头、胸及腹部各节表皮,然后在清水中挑去脂肪和肌肉,使卵巢完整暴露,在体式解剖镜下观察、拍照。对卵巢管形态、卵黄沉积程度、卵粒形态进行观察并记录卵巢管及其内部卵粒数量。卵巢管柄、中输卵管和侧输卵管内所有卵粒都统计在怀卵量内。共解剖不同日龄试虫53头。1.5数据的统计与分析采用SAS软件9.0版对各组实验数据进行分析,采用Duncan氏多重比较和简单相关分析。2结果与分析2.1大小卵黄及发育时期0级前卵黄沉积期卵巢形态观察螺旋粉虱成虫具有1对卵巢,卵巢管顶端具端丝,端部柄状,所有卵巢管都和侧输卵管相通,侧输卵管再汇合成中输卵管。每侧卵巢管数目不等,且随发育成熟程度变化,单侧卵巢管数量最多时为20条。根据其内部卵粒形态和颜色,卵巢管可见原卵区、生长区和成熟区3个差异明显的区段(皇甫伟国等,2007),其中,生长区较短。单侧卵巢内一般有5～8粒卵。根据卵巢形状、卵的产生阶段、卵巢萼内有无卵粒以及卵黄沉积的情况对正常取食和交配的螺旋粉虱雌虫卵巢分级。共分为6个级别,即发育初期(0级),卵黄沉积前期(Ⅰ级),卵黄沉积期(Ⅱ级),成熟待产期(Ⅲ级),产卵盛期(Ⅳ级),产卵末期(Ⅴ级)。发育初期(0级)的卵巢出现在螺旋粉虱羽化后约5h。卵巢各部分已初步形成,整个卵巢均匀透明,卵巢管分区不明显,互相缠绕成束,难以分离(图1:A)。卵黄沉积前期(Ⅰ级)的卵巢出现在螺旋粉虱羽化后约24h。卵巢开始浑浊,原卵区膨大甚至成熟区可能出现少量近成熟卵粒,附腺(贮胶腺)膨大,卵室初步形成,卵巢萼内可能有少量卵粒,容易解剖到完整的卵巢(图1:B)。卵黄沉积期(Ⅱ级),出现在羽化后约48h。卵巢管生长区至成熟区继续膨大形成卵室,卵黄沉积开始发生,侧输卵管开始膨大,附腺(贮胶腺)较前一时期细弱(图1:C)。成熟待产期(Ⅲ级),出现在羽化后约72h。卵巢管成熟区多充满卵粒,侧输卵管中已出现成熟卵粒,卵黄沉积丰满,附腺(贮胶腺)较前一时期透明(图1:D),解剖出的卵巢较完整,但卵巢管易破裂,卵粒容易溢出。产卵盛期(Ⅳ级),出现在羽化后≥72h的时间内,卵巢萼基部卵粒成熟,储存于卵巢管柄,1条卵巢管内只存1粒成熟卵,卵巢管壁薄,极易破裂。剖开雌虫腹部有大量卵散出,难以解剖到完整卵巢,附腺(贮胶腺)已不明显(图1:E)。产卵末期(Ⅴ级)一般出现在成虫羽化后120h,卵巢内成熟卵粒和不成熟卵粒明显减少,仅部分卵巢管内存在几粒成熟卵,卵室之间有缢缩而呈念珠状,卵巢管中下部明显变细萎缩。卵巢管基部卵黄沉积明显,附腺(贮胶腺)已难以发现(图1:F)。2.2体形态和形态经过对起飞的雌虫的卵巢解剖,发现88.31%的雌虫的卵巢发育处于产卵盛期(Ⅳ级),体附蜡块和无蜡块的雌虫中,起飞个体与不起飞个体的卵巢管数目、怀卵量和体型指标差异均不显著。体附蜡块的雌虫中,起飞个体的卵巢管数少于不起飞的个体,怀卵量高于不起飞个体;体型上,起飞个体的体长、腹长、胸宽小于不起飞个体,而其腹宽大于不起飞个体。体无蜡块的雌虫中,起飞个体的卵巢管数多于不起飞的个体,怀卵量低于不起飞个体;体型上,起飞个体的体长、腹长小于不起飞个体,而其胸宽和腹宽与不起飞个体接近(表1)。此外,成熟的受精囊(图1:H)较不成熟的受精囊(图1:G)形态上明显膨大。附蜡块起飞的雌虫受精囊发育成熟的个体比例最高(97.87%),显著高于附蜡块不起飞(77.78%)及无蜡块起飞雌虫中的比例(73.33%),在无蜡块不起飞雌虫中的比例最低(42.86%)。2.3个人及体型各指标比较起飞的雌虫中,除卵巢管数外,附蜡块个体的怀卵量及体型各指标均显著高于无蜡块的个体。不起飞的雌虫中,附蜡块个体的卵巢管数、怀卵量及体型的各指标均值都高于无蜡块的个体,但差异不显著(表2)。2.4蜡块的成虫发育的各指标之间的相关性起飞且体附蜡块雌虫怀卵量与体型数据的相关性分析表明,怀卵量与腹长相关不显著,怀卵量与腹宽相关显著,怀卵量与腹长和腹宽乘积相关显著;怀卵量与体长相关不显著;体长与腹长相关极显著,体长与腹宽相关极显著,体长与腹长和腹宽乘积相关极显著(表3)。起飞且体无蜡块的雌虫其发育的各指标之间无相关性,不起飞的雌虫中,体附蜡块和体无蜡块雌虫的各指标之间也不具有相关性(表4～6)。起飞且体无蜡块雌虫的怀卵量与腹长相关不显著,怀卵量与腹宽相关不显著,怀卵量与腹长和腹宽乘积相关不显著;怀卵量与体长相关不显著,体长与腹长相关不显著,体长与腹宽相关不显著,体长与腹长和腹宽乘积相关不显著(表4)。不起飞且体附蜡块雌虫的怀卵量与腹长相关不显著,怀卵量与腹宽相关不显著,怀卵量与腹长和腹宽乘积相关不显著;怀卵量与体长相关不显著,体长与腹长相关不显著,体长与腹宽相关不显著,体长与腹长和腹宽乘积相关不显著(表5)。不起飞且无蜡块雌虫的怀卵量与腹长相关不显著,怀卵量与腹宽相关不显著,怀卵量与腹长和腹宽乘积相关不显著;怀卵量与体长相关不显著,体长与腹长相关不显著,体长与腹宽相关不显著,体长与腹长和腹宽乘积相关不显著(表6)。3结论和讨论3.1膜外手术后红酵母卵粒及卵粒发育形态的变化本文系首次研究螺旋粉虱的卵巢发育分级,将其发育分为6个级别。此分级仅是以形态变化作为依据,如果要应用到田间调查,可能还需要加以区别。Kurihara和Matsuzaki(1989)对稻水象甲LissorhoptrusoryzophilusKuschel的卵巢进行分级以卵巢的超微结构和卵子生成过程为依据,而在田间调查中,则主要以卵粒的发育形态作为分级标准,其分级级别在产卵末期后增加了产后衰老期(翟保平,1998)。在之前的研究中,柑桔爆皮虫AgrilusauriventrisSaunders的卵巢管发育被分为6个级别(皇甫伟国等,2007)。莲草直胸跳甲AgasicleshygrophilaSelman&Vogt的卵巢被分为5个级别,其中没有卵黄沉积前期(陈磊等,2009)。3.2螺类粉病的决定因素大多数2日龄以上起飞螺旋粉虱的卵巢发育处于产卵盛期(Ⅳ级),起飞且附蜡块个体卵巢管数少于不起飞且附蜡块的个体,但起飞与不起飞个体的卵巢管数、怀卵量及体型差异不显著,这说明卵巢发育、体型发育对起飞有一定影响,但并不是起飞与否的决定性因素,螺旋粉虱的起飞可能是多种因素综合作用的结果。卵巢与飞行的共轭关系及飞行能力是昆虫迁飞的证明(刘向东等,2003b),那么螺旋粉虱是否发生迁飞行为还需进一步研究。起飞且附蜡块的雌虫和起飞且无蜡块的雌虫在怀卵量和体型上差异均极显著,附蜡块起飞的个体其受精囊发育成熟的个体比例最高。可见,蜡块对于起飞雌虫来说,是其卵巢和身体发育成熟的重要指示。成虫腹部的4对复合孔,分泌丝状蜡块,是螺旋粉虱区别于其他粉虱的主要特征;丝状蜡丝最长可达虫体10倍以上(韩冬银等,2009)。蜡块的出现对成虫的产卵及若虫的存活具有重要意义,成虫在产卵同时分泌蜡粉,蜡粉对若虫起到保温作用,还可限制其向蜡圈外移动,对其他植食性和捕食性昆虫也有一定的驱赶作用(廖永林等,2010)。3.3肢体肢体膨胀起飞且附蜡块个体中,怀卵量和腹部宽度的相关显著可以说明螺旋粉虱发育成熟时成熟卵粒增加,引起腹部膨胀。体长与其他体型指标的相关性说明,体长的增长主要是由腹长的增长引起的,蝗虫也有类似情况,同一龄期的蝗蝻其体型的变化主要发生在腹部,因为腹部各节没有愈合成一个整块,节间膜发达,随着生长使腹部向长的方面发展(林开江,1958)。3.4螺粉保肝作用的发育时期15:32日至20月20日粘虫在卵粒成熟期及产卵期,其成熟的受精囊也是膨大的(孙金如,1990)。而几乎所有起飞且腹部附蜡块的螺旋粉虱雌虫,都有膨大的受