茶园天敌巩特桨角蚜小蜂感受器的种类及分布特征

贾志飞，王枫荻，张海静，丁仕波，仇延鑫，许永玉，陈珍珍*

（1. 山东农业大学，山东 泰安 271018； 2. 荣成市农业农村事务服务中心，山东 荣成 264300；3. 日照市农业科学研究院，山东 日照 276800； 4. 青岛清原化合物有限公司，山东 青岛 266000）

0 引言

【研究意义】黑刺粉虱（Aleurocanthus spiniferus）是茶叶生产中的重要害虫，在我国四个一级茶区均有分布，且均为重点防控害虫[1]。黑刺粉虱繁殖力强，世代重叠严重，寄主广泛[2]，在茶园中暴发后较难防治。目前茶园中针对黑刺粉虱主要采取化学防治[3,4]和物理防控（黄色粘虫板单独[5]或与化合物结合诱杀[6,7]）方法。黑刺粉虱的生物防治主要采用天敌昆虫和虫生真菌。目前对黑刺粉虱天敌昆虫的研究较少，仅赵琦[8]和唐天成等[9]测定了草间小黑蛛（Hylyphantes graminicola）以及中华通草蛉（Chrysoperla sinica）和大草蛉（Chrysopa pallens）对黑刺粉虱的捕食作用，朱长荣和陈常铭[10]测定了长角广腹细蜂（Amitus longicornis）对黑刺粉虱的寄生作用，但能大规模释放和应用的较少。目前亟需发现一种对茶园黑刺粉虱寄生或捕食性能良好的天敌昆虫，明确其定位害虫的机制，将其高效应用于茶园黑刺粉虱的田间防治中。【前人研究进展】寄生性天敌在粉虱科害虫的生物防治中发挥重要的作用。桨角蚜小蜂属寄生蜂只寄生粉虱类昆虫[11]。我国对古桥桨角蚜小蜂和海氏桨角蚜小蜂寄生烟粉虱（Bemisia tabaci）的研究较多，且海氏桨角蚜小蜂（Eretmocerus hayati）被认为是目前最适合防治烟粉虱的天敌之一[12]。古桥桨角蚜小蜂（Eretmocerus furuhashii）是我国华南地区烟粉虱的优势寄生蜂种类[13]。恩蚜小蜂属（Encarsia）的丽蚜小蜂（Encarsia formosa）、双斑恩蚜小蜂（Encarsia bimaculata）和浅黄恩蚜小蜂（Encarsia sophia）对烟粉虱同样具有巨大的生防潜力[14-16]，其中丽蚜小蜂可大规模释放应用。巩特桨角蚜小蜂（Eretmocerus gunturiensis）最早被黄蓬英和黄建[17]作为桨角蚜小蜂属（Eretmocerus Haldeman）的中国新记录种进行了报道，在福建省被发现并寄生茶树黑刺粉虱。【本研究切入点】寄生蜂分别通过嗅觉识别寄主的化学信息物质，视觉识别寄主与周围环境的表面色差信息，触觉识别寄主外表形状特征，听觉识别寄主在运动和取食过程中产生的振动信号，从而综合判断寄主害虫的准确位置，进而完成寄生行为[18-21]。寄生蜂对寄主的确定主要依靠触角敲打和产卵器刺探共同完成。作为寄生蜂的重要感觉器官，触角和产卵器上着生不同种类的感受器，在其寄主搜寻和产卵识别等过程中起着感受外界信息的关键作用[22]。目前对蚜小蜂科（Aphelinidae）寄生蜂感受器的研究较少，仅对部分蚜小蜂科寄生蜂的触角感受器超微结构进行了研究，如桨角蚜小蜂（Eretmocerus sp.）、浅黄恩蚜小蜂、日本恩蚜小蜂（Encarsia japonica）和友恩蚜小蜂（Encarsia amicula）的触角感受器[23,24]。巩特桨角蚜小蜂（Eretmocerus gunturiensis）是山东茶园新发现的寄生性天敌，对茶树重要害虫黑刺粉虱（Aleurocanthus spiniferus）具有良好的寄生潜能[25,26]。巩特桨角蚜小蜂自然界中偏好寄生黑刺粉虱2龄和3龄若虫。寄生前成虫以身体中点为轴先顺时针旋转两圈后再逆时针旋转，不断用触角碰触身下的黑刺粉虱若虫，直至寻找到合适的寄生位点后用产卵器刺探，将卵产于黑刺粉虱若虫腹部体外与叶片之间，产卵结束后用前足梳理触角[26]。然而，目前尚未有研究对巩特桨角蚜小蜂的感受器进行系统性的观察和描述。【拟解决的关键问题】本研究运用扫描电镜观察巩特桨角蚜小蜂触角、复眼、口器、雌性外生殖器、前足胫节、后足胫节上的感受器，明确不同器官上感受器的种类，并描述其形态以及在不同器官上的分布，明确了巩特桨角蚜小蜂不同器官感受器的种类、形态和分布，为深入研究巩特桨角蚜小蜂的寄主搜寻与产卵机制以及挖掘其在茶园中的生防潜力提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试虫源

供试巩特桨角蚜小蜂（Eretmocerus gunturiensis）采自山东省泰安市岱岳区下港乡杨家庄村泰山九曲白茶有限公司的茶园中（36°35′N，117°28′E），茶园占地 20 hm2，海拔约 300 m，气候类型为温带季风性气候，主要茶树品种为‘福鼎大白茶’和‘白叶1号’（安吉白茶）。于茶园巩特桨角蚜小蜂活跃期（上午9点-10点左右），待试虫停落到茶树叶片上时，用自制人工吸虫器捕捉并放置试管中，将试虫活体带回试验室备用。

1.1.2 试验仪器

扫描电子显微镜、光学显微镜、冰箱、超声波清洗机、超净工作台、酒精灯、容量瓶、镊子、胶头滴管、定量滤纸。

1.1.3 试验药品

磷酸缓冲液（PBS）、戊二醇、乙醇溶液、乙酸异戊酯、丙酮、锇酸等。

1.2 试验方法

1.2.1 巩特浆角蚜小蜂成虫样品制备

向装有巩特浆角蚜小蜂的瓶中加入适量磷酸缓冲液（PBS），放入超声波清洗机清洗30 s以除去虫体表面灰尘，然后将虫体转移到2.5%的戊二醇固定液（PBS 0.1 mol·L-1，pH 7.2）进行固定，置于4℃冰箱中放置2 d。取出固定好的巩特浆角蚜小蜂成虫用0.1 mol·L-1磷酸缓冲液（pH 7.2）冲洗20 min，置于锇酸中浸泡15 h。然后，分别在45%、55%、75%、85%、95%、100%的乙醇溶液中进行梯度脱水，每梯度脱水30 min，随后置于100%乙醇溶液中浸泡14 h，取出后更换100%乙醇溶液再次浸泡7 h，然后用乙酸异戊酯置换两次，每次各1 h，取出后放入干燥器内干燥。

1.2.2 巩特浆角蚜小蜂扫描电镜观察

用无齿镊子取干燥后的巩特浆角蚜小蜂成虫，将其粘在导电胶带上，使不同侧面均向上，使用离子溅射仪对虫体进行喷金处理，在加速电压15 V条件下用扫描电子显微镜（Nova NanoSEM450，FEI公司）对各部位感器进行观察，并拍照保存记录。用Photoshop CC 2018软件对电镜扫描图片进行处理和感器标识。

触角感觉器的命名和分类参考Keil[27]，Bleeker等[28]的方法。

2 结果与分析

2.1 巩特桨角蚜小蜂触角感器种类、形态和分布

巩特桨角蚜小蜂触角上的感器有：板形感器（sensilla placodea，SP）、毛形感器（sensilla trichodea，ST）、坛形感器（sensillum ampullaceum，SA）、刺形感器（sensilla chaeticum，SC）、锥形感器（sensilla basiconica，SB）、Böhm 氏 鬃 毛（Böhm bristles，BB）。

毛形感器（ST）：毛形感器在触角上数量最多，分布最为广泛。在柄节、梗节、索节和棒节上均有分布，其中在索节和棒节上数量最多。此感器从基部向端部逐渐变细，末端较尖，相比锥形感器较长，指向触角端部（图1 A、C、D）。

板形感器（SP）：板形感器在触角上的数量和分布密度仅次于毛形感受器，主要分布在触角的鞭节。呈纵长形，沿触角纵轴方向紧贴于触角表面着生，明显高于触角外表（图1 A、D）。板形感器的长轴与触角走向一致。

坛形感器（SA）：分布在触角棒节上，在柄节、梗节和索节上没有发现坛形感器。基部具明显凹陷的皮下空腔，其端部拇指状，垂直着生于凹陷的圆槽内（图1 C）。

刺形感器（SC）：分布于触角鞭节的各亚节端部。形状类似于毛形感受器，但其长度较毛形感受器短，端部微钝，基部着生于臼状窝内，外形刚直如刺，具纵纹（图1 A）。

锥形感器（SB）：分布在靠近触角末端的区域。锥形感器的外形较直，端部钝形，形状粗大而直立，似木桩，基部有突起的臼状窝，比刺形感觉器短（图1 A、B）。

图1 巩特桨角蚜小蜂雌虫触角感受器Fig. 1 Ultrastructure of sensillum on female E. gunturiensis antenna

Böhm氏鬃毛（BB）：着生于触角柄节基部，成簇状分布，外形类似短刺，比锥形感器细（图 2）。

图2 巩特桨角蚜小蜂雌虫触角基部感受器Fig. 2 Ultrastructure of sensillum on the base of the antenna in female E. gunturiensis

2.2 巩特桨角蚜小蜂复眼感器种类、形态和分布

巩特桨角蚜小蜂复眼上仅有1种锥形感器（SB），着生在复眼的小眼之间，数量多，长短不等（图3）。

图3 巩特桨角蚜小蜂雌虫复眼感受器Fig. 3 Ultrastructure of sensillum on female E. gunturiensis compound eye

2.3 巩特桨角蚜小蜂口器感器种类、形态和分布

巩特桨角蚜小蜂为咀嚼式口器，具有发达的上颚。口器上有两类感器，分别是毛形感器（ST）和刺形感器（SC）。

毛形感器（ST）：位于上颚，左右上颚各有3根，向内弯曲（图4）。

刺形感器（SC）：在下颚须和下唇须末端各具1根。该感器基部膨大，末端尖细，较为直挺（图 4）。

图4 巩特桨角蚜小蜂雌虫口器感受器Fig. 4 Ultrastructure of sensillum on female E. gunturiensis mouthpart

2.4 巩特桨角蚜小蜂雌性外生殖器感器种类、形态和分布

巩特桨角蚜小蜂雌性外生殖器上有两类感器，分别是鳞形感器（squamiformic sensillum, SS）和刺形感器（SC）。

鳞形感器（SS）：鳞片状，数目多，排列整齐，主要分布于腹部末端（图5）。

刺形感器（SC）：基部膨大，末端尖细，比较直挺，指向腹部末端（图5）。

图5 巩特桨角蚜小蜂雌虫外生殖器感受器Fig. 5 Ultrastructure of sensillum on female E. gunturiensis genitalia

2.5 巩特桨角蚜小蜂足感器种类、形态和分布

由图6可知，巩特桨角蚜小蜂前足感器主要为刺形感器（SC），胫节末端有两排距（CAL）。

刺形感器（SC）：广泛分布于前足，基部膨大，末端尖细，比较直挺，指向足末端（图6）。

图6 巩特桨角蚜小蜂雌虫前足胫节感受器Fig. 6 Ultrastructure of sensillum on female E. gunturiensis forefoot tibia

图7中，巩特桨角蚜小蜂后足感器主要为指形感器（Sdi）、毛形感器（ST），胫节末端有一刺行大距（calcar，CAL）。

指形感器（seiisma digit-like, Sdi）：分布在后足胫节末端，端部钝圆有孔，表皮具纵脊或光滑，上下粗细均匀（图7）。

毛形感器（ST）：广泛分布于后足，从基部向端部逐渐变细，末端较尖，相比锥形感器较长，指向足末端（图7）。

图7 巩特桨角蚜小蜂雌虫后足胫节感受器Fig. 7 Ultrastructure of sensillum on female E. gunturiensis hind leg tibia

3 讨论与结论

在长期的进化过程中，寄生蜂逐步形成了一种特殊的寄主搜索、识别和产卵、产卵后处理等寄生行为，而这些行为的产生都需依靠各类感受器[22]。作为昆虫最为重要的感觉附肢，触角是各种感受器最为丰富的器官之一，触角上的感受器在浆角蚜小蜂寻找配偶、定位寄主、感受温湿度变化、机械振动和化学信号等信息交互的过程中起重要作用。巩特桨角蚜小蜂触角感器包括板形感器（SP）、毛形感器（ST）、坛形感器（SA）、刺形感器（SC）、锥形感器（SB）、Böhm 氏鬃毛（BB）（图1和2），与同为蚜小蜂科的浅黄恩蚜小蜂的触角感器类型一致[23]。毛形感器（ST）在寄生蜂触角上数量最多、分布最广，具有化学感受功能。毛形感受器中存在气味受体蛋白（Odorant binding protein）[29]，可以促使昆虫嗅觉反应的产生，从而感受外界的化学信息[30]。板形感器（SP）是寄生蜂类昆虫触角上最明显且常见的一种感受器，同样具有化学感受的功能[31]。此外，有研究发现板形感器（SP）还具有感受红外辐射的功能等[32,33]。坛形感器（SA）目前研究较少，潜水蝽科（Naucoridae）触角上也发现了这类感器[34]，其基部下陷，且数量较少，推测具有化学感受功能。刺形感器（SC）一般被当作一种机械感受器，具有感受外界物理冲撞的机械功能[35,36]，但也有报道称，该感受器可能与味觉和嗅觉有关，参与到寄生蜂的寄主识别过程[37]。锥形感器（SB）具有多种功能，无孔的锥形感器主要用来感受机械刺激[38]，有孔的锥形感器能够感受化学信息，如植物气味、性信息素、温湿度、水蒸气、二氧化碳变化等[39,40]。巩特桨角蚜小蜂触角上为具有感受机械刺激功能的无孔锥形感受器（图1 A、B）。Böhm氏鬃毛（BB）属于机械感受器，当触角遇到外界机械刺激时能缓冲重力，控制触角位置下降的速度[41]。综上，巩特桨角蚜小蜂触角毛形感器（ST）、板形感器（SP）、刺形感器（SC）和坛形感器（SA）可能在其宿主定位和识别过程中发挥重要作用，而刺形感器（SC）、锥形感器（SB）和Böhm氏鬃毛（BB）可能与巩特桨角蚜小蜂感受机械刺激有关。

复眼的功能归因于复眼中的光感受器，它可以接收光信号[42]。果蝇的复眼表面分布有大量的毛形感器（ST），其次为刺形感器（SC）和锥形感器（SB）[43]，西花蓟马复眼表面的刺形感器（SC）极为丰富，它们可能在感受机械刺激中起关键作用[44]。巩特桨角蚜小蜂复眼上仅有1种锥形感器（SB），着生在复眼的小眼之间，数量多，长短不等（图3）。与浅黄恩蚜小蜂复眼感器类型一致，但浅黄恩蚜小蜂复眼的锥形感器在靠近头正面脸颊的部位较短，数量较少，离脸颊越远的部位，数量较多[23]。推测该感器与感受外界机械刺激有关，利于保护复眼免受外界伤害。

巩特桨角蚜小蜂为咀嚼式口器，具有发达的上颚，有助于成虫羽化时咬破黑刺粉虱伪蛹壳[26]。口器上有两类感器，分别是毛形感器（ST）和刺形感器（SC），与浅黄恩蚜小蜂和沙棘木蠹蛾一致[23,45]。毛形感器（ST）生于上颚，左右上颚各3根，向内弯曲，这可能有助于检测气味或确定接触。刺形感器（SC）基部膨大，末端尖细，比较直挺，在下颚须和下唇须末端各具1根（图4）。口器感器可能具有机械敏感性[46]。如烟草天蛾受到机械刺激时，感受器可为口器提供正确静止位置的触觉信息[47]。鳞翅目昆虫的口器感器可检测二氧化碳浓度的微小变化，在其的采蜜行为中发挥重要作用[48]。综上，推测巩特桨角蚜小蜂口器上的感器与寄主识别过程和感受外界机械刺激有关。

产卵器在膜翅目昆虫寄生成功中起着至关重要的作用。产卵器具有机械感受器的寄生蜂更容易接近宿主，寄生能力更强[49]。巩特浆角蚜小蜂产卵器透明外露[26]。产卵器感器包括鳞形感器（SS）和刺形感器（SC）（图5）。鳞形感器在鳞翅目昆虫中分布较为普遍[50,51]，Hallberg 等[52]观察到地中海粉螟（Ephestia kuehniella）鳞形感器底部具有管状体，表明其功能为机械感受。寄生蜂产卵器上的刺形感受器（SC）一般仅分布于产卵鞘上，多单生，其功能可能为机械感受[49]。

巩特浆角蚜小蜂前足胫节末端具有触角清洁器，后足胫节末端具有翅膀清洁器[26]。巩特桨角蚜小蜂前足感器主要为刺形感器（SC），胫节末端有两排距（CAL）（图6），组成触角刷，用于产卵后清洁触角。触角刷具有十分重要的功能，能及时清除蚜小蜂产卵活动中触角沾上的尘土等杂质，使触角各感受器正常工作[23]。昆虫足部的刺形感器（SC）可能具有化学感受功能[53]。后足胫节感器主要为指形感器（Sdi）、毛形感器（ST）（图7），组成翅膀清洁器，用于羽化、交配、产卵完毕后的翅膀清扫和梳理[23]。

寄生蜂能够成功定位并识别寄主，完成最终的产卵行为，通常是多种感受器共同作用的结果。这些感受器行使着不同的功能[22]。本研究明确了巩特浆角蚜小蜂触角、复眼、口器、产卵器、前足胫节和后足胫节上感受器的种类、形态和分布，并根据已有报道推测了其功能，但巩特浆角蚜小蜂与寄生行为密切相关的感器，如触角上可能在宿主定位和识别过程中发挥作用的毛形感器（ST）、板形感器（SP）、刺形感器（SC）和坛形感器（SA）的功能仍需深入探索，巩特浆角蚜小蜂感受外界信息的生理生化机制仍有待今后进一步研究。