四種蝽科昆蟲的精巢

四種蝽科昆蟲的精巢

與雄性外生殖器的比較研究學(xué)生姓名梁開丹指導(dǎo)老師張虎芳摘要蝽科Pentatomidae隸屬于半翅目Hemiptera異翅亞目Heteroptera蝽總科Pentatomoidea，世界性分布，是半翅目中最常見的大科之一。昆蟲分類學(xué)研究大多從形態(tài)學(xué)特征、生化特征、染色體特征和分子生物學(xué)特征等方面進行研究，蝽科昆蟲的分類學(xué)研究仍沿用傳統(tǒng)方法。本文對山西四種蝽科昆蟲的精巢和雄性外生殖器進行了形態(tài)學(xué)上的比較研究。結(jié)果表明，蝽科昆蟲不同種的精巢在位置、大小、形狀和顏色上存在差異，雄性外生殖器的大小和形狀也不同，因此，我們認為精巢和雄性外生殖器可作為蝽科昆蟲的分類特征。此項研究將為蝽科昆蟲的分類提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞半翅目；蝽科；雄性外生殖器；精巢半翅目是昆蟲綱中一個較大的類群，全世界已知38000余種，其中包括了許多有害和有益的種類。因此，眾多學(xué)者投身于對半翅目昆蟲的研究中，特別是在分類方面采用了形態(tài)學(xué)特征、生化特征、染色體特征、分子生物學(xué)特征等等。蝽科昆蟲的一些形態(tài)特征常存在明顯的種間差異，在種類鑒定中有重要意義。世界蝽科形態(tài)學(xué)的研究主要包括體色、翅脈、觸角、足、口器、腹部毛點等，我國學(xué)者對蝽科昆蟲的形態(tài)學(xué)研究包括體色、卵、雄性外生殖器等幾個方面[1-4]。蝽科昆蟲的精巢和雄性外生殖器在不同種間既有復(fù)雜的多樣性，又有穩(wěn)定的規(guī)律性，因而對蝽科昆蟲的種類鑒定有重要的意義。國外學(xué)者對半翅目昆蟲雄性外生殖器進行了大量的研究。Pruthi(1925)[5]首先進行了系統(tǒng)的研究，對昆蟲雄性外生殖器形態(tài)學(xué)進行了研究，Baker(1931)[6]對加拿大昆蟲的雄性外生殖器進行了的研究，Ashlock(1957) [7]對昆蟲陰莖分類學(xué)進行了調(diào)查，Kumar(1962)[8]對昆蟲的生殖器和唾液腺進行了研究，Schaefer(1977)[9]對雄性外生殖器囊膜進行了研究，Agarwal(1984)[10]以雄性外生殖器的形態(tài)作為昆蟲鑒定親緣關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)之一。目前國外關(guān)于利用精巢形態(tài)特征進行分類的研究未見報道。國內(nèi)有關(guān)半翅目昆蟲雄性外生殖器的研究報道也有。金琴英(1974)[11]以雄性抱握器作為區(qū)分九香蟲和小皺蝽的一個特征，鄭樂怡(1983)[12]利用雄性外生殖器結(jié)構(gòu)來區(qū)分蝽科一些種，趙冬香，李長安[13]對半翅目蝽科4亞科10屬13種昆蟲的雄性外生殖器進行了研究，探討了其分類學(xué)意義，凌作培(1987)[14]以雄性外生殖器結(jié)構(gòu)作為真蝽屬分群的主要依據(jù)，齊寶瑛［15］等對澳大利亞及其斯洛文尼稻綠蝽的研究。而利用精巢形態(tài)特征進行分類研究也未見報道。半翅目昆蟲雄性外生殖器和精巢呈現(xiàn)多樣性，不同種間形態(tài)上有區(qū)別，而且差異比較明顯、穩(wěn)定［16-17］。此項研究通過對蝽科不同種類的精巢和雄性外生殖器的比較研究，可為半翅目昆蟲的形態(tài)分類提供新的依據(jù)。1.材料與方法材料茶翅蝽于2007年8月采集于山西太原許西；麻皮蝽于2007年8月采集于山西太原長風(fēng)街；斑須蝽于2007年7月采集于山西歷山舜王坪；赤條蝽于2007年7月采集于山西壽陽。方法1.2.1預(yù)處理：將野外采集的雄性成蟲生活個體腹部一側(cè)的側(cè)接緣剪開，放入水中低滲處理20?30分鐘。若個體太小無法剪開側(cè)接緣，則將活體整體放入水中并適當(dāng)延長低滲處理時間，移入固定液（甲醇：冰醋酸3：1）內(nèi)浸10?14小時，中間更換固定液2次，然后移入70％酒精內(nèi)，4°C冰箱保存?zhèn)溆谩?.2.2解剖及觀察：解剖昆蟲腹部，分離出完整的精巢，并在昆蟲的后端分離出抱握器。在體式顯微鏡下對不同種昆蟲的精巢和抱握器進行拍照，并分別對各種蝽科昆蟲的精巢和抱握器作詳細的形態(tài)觀察，最后對此進行比較研究，分析不同種間精巢和抱握器的異同。2.結(jié)果與分析蝽科昆蟲不同種的精巢位置、形態(tài)與大小蝽科昆蟲不同種的精巢位置茶翅蝽Halyomorphapicus（Fabricius）的精巢外側(cè)端較內(nèi)側(cè)端更靠近頭部，左右兩精巢形成一開口朝向頭部的鈍角，近乎成一平角，左右兩精巢相距很近（見圖1a）。麻皮蝽Erthesinafullo（Thunberg）的精巢外側(cè)端較內(nèi)側(cè)端遠離頭部，左右兩精巢形成一開口朝向尾部的鈍角，左右兩精巢相距很遠（見圖1b）。斑須蝽Dolycorisbaccarum（Linnaeus）的精巢外側(cè)端較內(nèi)側(cè)端靠近頭部，左右兩精巢形成一開口朝向頭部的鈍角，左右兩精巢相距較遠（見圖1c）。赤條蝽Graphosomarubrolineata（Westwood）的精巢外側(cè)端較內(nèi)側(cè)端靠近頭部，左右兩精巢形成一開口朝向頭部的鈍角，左右兩精巢相互重疊（見圖1d）。

a茶翅蝽Halyomorphapicus(Fabricius)a茶翅蝽Halyomorphapicus(Fabricius)b麻皮蝽Erthesinafullo(Thunberg)c斑須蝽Dolycorisbaccarum(Linnaeus)c斑須蝽Dolycorisbaccarum(Linnaeus)Graphosomarubrolineata(Westwood)圖1蝽科昆蟲不同種的的顯微圖（6X）Fig.1ThemicroscopicmapofPentatomidae（6X）蝽科昆蟲不同種的精巢形態(tài)茶翅蝽的精巢外側(cè)端較尖，而內(nèi)側(cè)端鈍圓，體形較大，鮮紅色（見圖2a）。麻皮蝽的精巢近似短圓柱形，較短小，鮮紅色（見圖2b）。斑須蝽的精巢近似錐體，兩端較尖，淡紅色（見圖2c）。赤條蝽的精巢外側(cè)端較尖，而內(nèi)側(cè)端鈍圓，深紅色（見圖2d）。

a茶翅蝽精巢b麻皮蝽精巢ThetestesofHalyomorphapicus(Fabricius) ThetestesofErthesinafullo(Thunberg)ThetestesofThetestesofDolycorisbaccarum(Linnaeus)ThetestesofGraphosoma

rubrolineata(Westwood)圖2蝽科昆蟲不同種的精巢顯微圖(20X)Fig.2ThemicroscopicmapoftestisPentatomidae(20X)蝽科昆蟲不同種的精巢大小

表1Tab蝽科昆蟲不同種的精巢大小(土s)(n=5).1TheTestisofHemipterapentatomidia大小微米（20X）面積平方微米（20X）茶翅蝽430±5.8(16X)*51000±64麻皮蝽250±6.419000±49斑須蝽310±5.919000±57赤條蝽390±7.118000±54此表表明了四種蝽科昆蟲精巢大小的不同，茶翅蝽、赤條蝽、斑須蝽、麻皮蝽依次減小。茶翅蝽精巢面積最大，斑須蝽、麻皮蝽次之，赤條蝽最小。茶翅蝽的精巢面積約為其余3種的2.5倍（見表1）。2.2蝽科昆蟲不同種的抱握器形態(tài)和大小蝽科昆蟲不同種的抱握器形態(tài)不同茶翅蝽的抱握器頂端鈍圓，端部較基部寬，內(nèi)側(cè)具毛（見圖3a）。麻皮蝽的抱握器的端部斜向上形成一尖狀的突起，斜向下形成的突起較鈍，端部內(nèi)側(cè)形成一不規(guī)則的突起（見圖3b）。斑須蝽的抱握器端部彎曲，較寬，中間向外伸出一指狀突（見圖3c）。赤條蝽的抱握器端部彎曲，近乎成一直角，在近基部端向外伸出一突起（見圖3d）。a茶翅蝽抱握器b麻皮蝽抱握器HarpagonesofErthesinafullo(Thunberg)HarpagonesofHalyomorphapicus(Fabricius)

a茶翅蝽抱握器b麻皮蝽抱握器HarpagonesofErthesinafullo(Thunberg)HarpagonesofDolycorisbaccarum(Linnaeus)HarpagonesofHarpagonesofDolycorisbaccarum(Linnaeus)HarpagonesofGraphosomarubrolineata(Westwood)圖3蝽科昆蟲不同種的抱握器顯微圖（31X）Fig.3ThemicroscopicmapofharpagonesofPentatomidae（31X）蝽科昆蟲不同種的抱握器大小存在差異表2 蝽科昆蟲不同種的抱握器大小(_\土S)(n=5)Tab.2TheHarpagonesofHemipterapentatomidia茶翅蝽麻皮蝽斑須蝽赤條蝽大小微米（20X）100土7.3190土6.883土7.5130土8.2由此表可看出，斑須蝽抱握器最小，麻皮蝽抱握器最大，約為斑須蝽的2.3倍，而茶翅蝽和赤條蝽居中（見表2）。3.討論3.1不同種的精巢存在差異不同種的精巢位置不同：四種蝽科昆蟲的精巢在蟲體的位置是不同的，兩精巢均成一鈍角，鈍角角度茶翅蝽最大，其余次之。麻皮蝽的開口朝向尾部，而其余均朝向頭部。赤條蝽兩精巢間的距離最近，相互重疊，茶翅蝽，斑須蝽次之，麻皮蝽距離最遠。不同種的精巢大小不同：茶翅蝽的精巢最大，赤條蝽，斑須蝽依次次之，麻皮蝽的最小。不同種的精巢顏色不同：茶翅蝽、麻皮蝽的精巢為鮮紅色，而斑須蝽的為淡紅色，赤條蝽的為深紅色。不同種的精巢形狀不同：不同種蝽科昆蟲的精巢呈現(xiàn)不同的形狀。研究結(jié)果表明：蝽科昆蟲的精巢在位置、大小、形狀和顏色上存在有差異，因此可作為蝽科昆蟲不同種間的鑒定標(biāo)準(zhǔn)之一。出現(xiàn)這些差異可能是它們在進化的過程中所生存的地理環(huán)境發(fā)生了變化所致，例如溫度、濕度的不同以及所面臨的生存環(huán)境的優(yōu)劣不同等。茶翅蝽的精巢最大，可能所處環(huán)境較為惡劣，精巢體型的增大，在一定程度上使得精子的形成率提高。而精巢位置和形狀的差異可能更適合各物種生成和輸送精子，從而提高了繁殖率。不同種的抱握器存在差異蝽科昆蟲不同種間的抱握器形態(tài)各異，且大小也不相同，麻皮蝽最大，赤條蝽，茶翅蝽次之，斑須蝽最小。以上結(jié)論表明：蝽科昆蟲的抱握器在形狀和大小上不同，因此也可作為蝽科昆蟲不同種間的鑒定標(biāo)準(zhǔn)之一。其抱握器大小和形狀的不同可能是由于各物種本身的體型，以及雄性個體在挾持雌體時的位置取向不同，抱握器形態(tài)的差異更易各種蝽科雌雄個體進行交配，在一定程度上也提高了繁殖率，有利于昆蟲的繁衍。參考文獻凌作培等.真蝽屬的分類研究(蝽科)?昆蟲分類學(xué)報，1987,9(1)：30?50.鄭樂怡?中國的菜蝽屬?南開大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué))，1983,1:125?130.卜云，鄭哲民.我國蝽科昆蟲的研究進展.寧夏農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2004，25(3)：76.LIHouHun,FANXiMei.Studyonthegenusswammerdamiahbbner(leoidopterayponomeutidae)fromChina,withdescriptionsoftwonewspecies.ActaZootaxonomicaSinica,2007,32:556?560.中文摘要本文對中國腹巢蛾屬SwammerdamiaHubner(1825)進行了研究，涉及到4個種；樺腹巢蛾Swammerdamiacaesiella(1796)(中國新紀(jì)錄種)，淡腹巢蛾Swammerdamiapyrella(1789)，鄭氏腹巢蛾Swammerdamiazhengisp.nov.和黑尾腹巢蛾Swammerdamiacaudinigrasp.nov.。文中提供了分種檢索表和新種特征圖。鄭氏腹巢蛾Swammerdamiazhengisp.nov.新種與淡腹巢蛾Swammerdamiapyrella相似，通過雄性抱器腹有兩簇刺叢和雌性后陰片大、囊突近菱形可同后者區(qū)別。新種容易與已知種區(qū)別：其前翅端部黑色，后翅近基部有大型透明斑；雄性抱器腹內(nèi)面散布大約15個強刺，雌性交配孔大，后陰片腎形。PruthiHS.ThemorphologyofthemalegenitaliaofRhynchota.Trans.R.Entomol.Soc.Land,1925,73:127?267.BakerAD.AstudyofthemalegenitaliaofCanadianspeciesofPentatomidae. Can.Res.1931,4:148?200.AshlockPD.AninvestigationofthetaxonomicValueofthePhallusintheLygaeidae.Ann.Ent.Soc.Amer.1957,50:407?426.KumarR.Morpho—taxonomicalstudiesontheGenitaliaandSalivaryGlandsofsomepentatonomical.Entomol.Ts.Arg.1962.83:H1 ?2:44?88.SchaeferCW.Thegenitalcapsuleofthetrichophoranmale(Hemiptera:heteroptera: geocorisae).Intern.InsectMorph.Embryol.1977,6:277 ?301.AgarwalSB.MorphologyofmalegenitaliaofScutellerinaeandPentatominae.WithremarksoninterrelationshipswithinthefamilyPentatomidae.Ent.Res.1984,8(1):53 ?60.金琴英.關(guān)于九香蟲的種類問題.昆蟲知識，1974，11(4)：31.鄭樂怡.某些常見蝽科昆蟲的臨近種識別問題.昆蟲知識，1983，20(1)：35?37.趙冬香，李長安，高景林.半翅目蝽科昆蟲13種雄性外生殖器的研究.山西大學(xué)學(xué)報(自然學(xué))1994，17(3)：30?50.凌作培.四川真蝽屬一新種及中紋真蝽雄性外生殖器的描述.昆蟲分類學(xué)報，1988，10(3)：271?273.齊寶瑛，WalterGH,TooleAH.澳大利亞及斯文尼亞稻綠蝽(NezaraViridula)外生殖器微細結(jié)構(gòu)電鏡觀察.內(nèi)蒙古師大學(xué)報自然科學(xué)(漢文)版，2000,29(1)：48?54.楊惟義.《中國經(jīng)濟昆蟲志》第二冊，半翅目：蝽科M.北京：科學(xué)出版社，1962:1?138.蕭采瑜.《中國蝽類昆蟲鑒定手冊》(半翅目)第一冊M.北京：科學(xué)出版社，1977：53?158.ComparativeStudyontheTestisandGenitaliaof4

SpeciesInsects(HemipteraPentatomidia)NameLiangKaidanSupervisorZhangHufangAbstractPentatomidaebelongstoHemipteraPentatomidia.Pentatomidaeiswidelydistributedintheworld.Themethodsofinsecttaxonomyclassificationmostusethemorphologicalcharacteristics,biologicalandchemicalcharacteristics,chromosomecharacteristics.TheclassificationmethodswasusedforPentatomidae.WestudyfourPentatomidae＇testisandmalegenitaliainshanxi.TheresultsshowedthatdifferentspeciesofPentatomidaearedifferentinthetestislocation,size,shapeandcolour.Theresultsalsoshowedthatthemalegenitaliaisdifferentinsizeandshape.WethinkthattestisandthemalegenitaliaistheclassificationofPentatomidae.Thestudywillprovidetheorialbasis fortheclassificationofPentatomidae.KeywordsHemiptera;Pentatomidae;malegenitalia;testis后記：太原師范學(xué)院，在這個年輕而美麗的大學(xué)，我完成了自己的四年大學(xué)生活，在這里我謹記學(xué)校校訓(xùn)：崇德、博學(xué)、團結(jié)、創(chuàng)新，以一種嚴謹、創(chuàng)新的思維方式學(xué)習(xí)、生活、工作，使我終生受益！在完成畢業(yè)論文的整個過程中，通過查閱資料，老師的講解和在實驗室的具體操作，我對蝽科昆蟲的知識有了基本的了解，并且進一步熟練了對Motic的使用，同時也加強了自己的實際動手能力和處理不同問題的分析能力！首先，感謝太原師范學(xué)院，尤其是生物系四年來對我的栽培。正是學(xué)院提供了一個富于文化積淀、豐于學(xué)術(shù)底蘊的平臺，我才能不斷的成長，我為自己是太原師范學(xué)院的一名學(xué)生而感到驕傲。感謝太原師范學(xué)院生物系的所有老師對我的熏陶和教誨，您們學(xué)識的淵博、治學(xué)的嚴謹、為人的寬厚，使我受益匪淺，激勵著我不斷向前，我取得的每一點進步都是與您們的諄諄教誨是分不開的，謝謝您們！衷心的感謝我的導(dǎo)師張虎芳老師，在做畢業(yè)論文的過程中，張老師學(xué)術(shù)上的嚴謹、睿智，特別是對理論和實踐的宏觀把握和微觀深入，還有生活中的寬容和諒解，都對我產(chǎn)生重要的影響，讓我學(xué)會如何平和地做學(xué)問和做人。感謝王青老師，趙惠玲老師，張曉紅老師和董建輝老師，謝謝你們這段期間對我的指導(dǎo)和幫助。感謝生物系04級的所有同學(xué)們，正是你們給予的無私幫助和建議，我才能順利的完成我的