广炮步甲防御腺形态结构、化学成分及防御行为

摘要

广炮步甲Pheropsophus occipitalis通过防御腺体喷射化学液体并瞬时产生高温对付猎敌，其防卫方式在昆虫纲极为特别。揭示该虫防御体系形态结构、揭秘其分泌物化学成分，以及伴随其喷射防御物质而产生的一系列行为反应，对于阐述其生命奥秘具有重要科学价值。本文分别从广炮步甲的形态、生活习性、喷射行为，防御腺的总体及各部分形态结构，防御反应的反应物、生成物以及催化剂、和研究展望等几个方面对广炮步甲及其防御机制进行了全面的研究分析。
　　本研究主要内容包括：⑴防御体系构成经三维数码显微镜（VHX-100，日本 KEYENCE公司产）、扫描电镜（TM3000，日本HITACHI公司产）与显微CT（SKYSCAN1172）拍摄得知广炮步甲的防御体系由贮液囊、分泌组织和反应室三部分组成。贮液囊是薄而透明且坚韧的囊袋，中间着生1束由12根细管组成的丛根状导管以从体内吸收或生产反应物。反应室为1对骨化的马蹄形结构，表面可见稠密、大小不一和分布不甚均匀的粗瘤；其纵截面内部为复杂的蜂窝状结构并长满形态各异的枝刺，用以加固内壁和控制和液体流向；入口处可见人字形瓣膜，是控制喷射和产生脉冲的关键部分，对于降低反应室温度和虫体控制喷射时间有重要意义。⑵腺体内存化学物质测定经GC/MS质谱仪测定，共测得炮步甲的防御腺化学物质6种，主要成分为甲基对苯二酚（Methyl on phenol）、对苯二酚（hydroquinone）、甲基对苯醌（Methyl-p-benzoqu inone）与对苯醌（p-benzoqu inone）；腺体外化学物质测定：相对于贮液囊囊体的化学成分，喷射出的化学物质多达13种，是反应之后苯环断裂的结果，其中除对苯醌以外还有甲酸、乙酸等多数物质都具有刺激性和毒性，可进行有效的防御；将反应室的上清液于不同温度下进行酶活性测定，其颜色反应吸光度在40℃左右最高，超过40℃之后逐渐失去活性，说明于反应室中确实是过氧化物酶起的催化反应，而不是金属离子。⑶广炮步甲喷射“炮弹”的防御行为是主要研究内容，实验得知炮步甲对感到有危险的方向有独特的瞄准方式，它主要通过甲虫通摆动腹部姿势，协调足与足之间角度对喷射方向做出初步判断。此后，再由腹部末端的上唇结构进一步对方向做出调整。其喷射持续0.01~0.03s，0.002s左右即有1脉冲波，一次喷射有5~15次脉冲。

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究意义

第2章 广炮步甲概述

2.1 研究对象及其栖息环境

2.2 广炮步甲的形态及生活习性

第3章 广炮步甲防御系统结构

3.1 研究方法

3.2 防御腺整体结构

3.3 贮液囊与分泌组织

3.4 反应室结构

3.5 小结

第4章 广炮步甲防御物质的化学成分

4.1 体内反应物化学成分

4.2 喷射出的防御物质化学成分

4.3 反应室内催化剂检测

4.4 小结

第5章 广炮步甲的防御行为

5.1 防御行为

第6章 研究展望

6.1 存在的问题

6.2 应用展望

参考文献

致谢