日本松干蚧的泌蜡及其机制研究

摘要

日本松干蚧Matsucoccusmatsumurae(Kuwana)属于昆虫纲Insecta，半翅目Hemiptera，蚧总科Coccoidea，松干蚧科Matsucoccidae，松干蚧属MatsucoccusCockerell，是该属的模式种，由Kuwana于1903年在日本东京的黑松上首次发现，并作为新种发表。于1940-1950传入我国，成为松林重大害虫，已造成巨大的经济损失，虽然连年进行大面积化学防治，但每年的危害面积仍很大，这主要是松干蚧的发育和变态复杂，虫体分泌有蜡质保护，防治困难。因此，深入研究其在不同发育阶段的泌蜡特点对提出新的防治对策将有重要意义。
　　 本研究在浙江省金华市受害的马尾松林地设立样地连续观察该害虫的发育过程并采集样本，应用光学显微技术、扫描电镜和透射电镜技术详细研究了雌雄两性在不同发育阶段分泌的蜡质、泌蜡孔和泌蜡腺体的特点。研究结果如下:
　　 1、日本松干蚧发育变态与各龄期的泌蜡特征研究
　　 研究结果显示，日本松干蚧雄性为完全变态，经过一龄若虫扩散期和固定期、二龄若虫珠形期、三龄若虫泌蜡结茧期、化蛹期、成虫羽化交配期，完成其生活史;雌性经过一龄和二龄若虫，从珠形期蜕皮后即发育为成虫，与雄虫交配后分泌蜡丝结成卵囊，产卵后死亡。
　　 观察发现，雌雄两性的泌蜡特点不同:在一龄若虫扩散期虫体表面还没有分泌蜡质，一龄若虫固定期虫体开始分泌蜡质，二龄若虫期体表泌蜡很少，由气门分泌长的白色蜡丝;雄性三龄若虫是其一生中泌蜡量最多的时期，在体表分泌排列均匀的单根长蜡丝，编织形成茧，若虫在茧内化蛹，得到蜡茧保护;雄成虫虫体表面没有明显蜡质，仅在第Ⅶ腹节背面分泌一束白色长蜡丝;雌性泌蜡量最多为成虫期，由体壁分泌白色蜡丝，且在腹部末端蜡丝更多，蜡丝交错缠绕形成卵囊，卵产于囊内得到保护。
　　 2、各龄期泌蜡腺体的结构和细胞学特征研究
　　 采用扫描电镜技术观察发现:一龄若虫体表无明显蜡腺结构，气门担任泌蜡功能，气门中央为一圆孔，供气体交换，周缘环绕一圈条状小孔，蜡丝从其中泌出。二龄若虫体表覆盖薄的蜡层，气门发育为直径较大的单孔道，从中分泌出多束长蜡丝。气门有泌蜡功能在蚧虫蜡腺研究中属首次发现。
　　 三龄若虫为雄虫的泌蜡关键时期，蜡腺多集中分布在腹部背面，有单格腺、双格腺、三格腺和四格腺，其中以双格腺为主。蜡质为实心丝状，末端膨大。
　　 雄成虫第7腹节向上翻起，背板上分布一簇柱状管腺，约18个，每个管腺有5个小孔，各分泌一根长蜡丝，这是松干蚧科的典型特征。
　　 雌成虫是雌性蚧虫一生中泌蜡关键期，体表蜡腺数量较多，以腹部末端密度最大，主要是多格腺（8-12格），由它们分泌蜡丝结成卵囊。同时观察到大量背疤，其结构是在体表形成大的凹陷，据说背疤是分泌性外激素的场所，但我们观察到在背疤边缘有少量蜡丝。
　　 以往研究发现新蚧总科的虫体分泌蜡丝多为空心结构，具高效泌蜡和承载能力强的特点，而日本松干蚧的蜡丝为实心结构，这进一步为松干蚧科属于古蚧类提供了证据。
　　 采用石蜡切片和透射电镜技术研究了蜡腺的细胞组成和超微结构，结果显示:在一龄若虫期，气门下有发达的泌蜡复合结构，其中央为一个大的柱状储蜡器，周围环绕多个泌蜡细胞，细胞内具有合成的颗粒状蜡质;二龄若虫真皮层具有泌蜡功能的细胞，但不构成发达的泌蜡腺体，气门下有多个泌蜡细胞组成的蜡腺复合结构;三龄雄若虫蜡腺中央是储蜡器，由两个体积很大的瓶状细胞组成，储蜡器周围环绕多个小型泌蜡细胞;雄成虫第7腹节背板上的管腺外端为硬化的泌蜡管道，中央为储蜡器，最下端有一群泌蜡细胞。
　　 雌成虫的多格腺发达，中央为瓶状的储蜡细胞，周围为8-12个泌蜡细胞共同组成的复合结构，它和三龄雄若虫不同的是，中央储蜡细胞的体积不大，与周围的泌蜡细胞大小相似。将中央细胞放大后可明显观察到其内储存的蜡丝束，顶端有腺管供蜡质泌出，腺管数量与蜡腺格数一致。
　　 同时发现蜡腺细胞的细胞核较大，糙面内质网的数量很多。
　　 近年来对蜡腺的研究多局限于外部泌蜡孔的形态观察，本文采用TEM技术研究了蜡腺的细胞学特征，发现了日本松干蚧几种泌蜡腺体的泌蜡管、储蜡器和泌蜡细胞复合结构，并观察到泌蜡细胞内糙面内质网数量较多，这一结果提供了蚧虫蜡质在腺体内的合成、储存与分泌过程的直观证据。
　　 3.研究了虫体内与蜡质合成相关的脂肪酸合成酶(FAS)和脂肪酸延伸酶(FAE)的变化特点
　　 根据对不同阶段虫体的泌蜡特点和蜡腺细胞的研究，运用酶联免疫原理测定了虫体内与蜡质合成相关的FAS和FAE的含量变化，结果显示:虫体内FAS和FAE的含量变化与日本松干蚧在不同阶段的泌蜡活动密切相关，FAS含量变化特征为在雄性蚧虫的三龄若虫期最高(2.117±0.150nmol/L)，二龄若虫期次之(1.642±0.107nmol/L)，蛹期最低(0.995±0.046nmol/L);雌性蚧虫FAS含量在二龄若虫期为1.642±0.107nmol/L，高峰期出现在雌成虫分泌蜡质形成卵囊的前期和中期（分别为2.286±0.158nmol/L和2.203±0.104nmol/L），而产卵完毕时其含量下降到最低(1.143±0.225nmol/L)，它们的差异极显著。虫体内FAE含量与FAS变化相似，不同点在于二龄若虫期含量也较高。这一结果证明了FAS和FAE是参与蜡质合成过程中的两种关键酶，由此为蜡质的化学合成过程提供了生物化学证据。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 松干蚧的分布和防治

1．2 松干蚧的泌蜡腺体

1．3 松干蚧的泌蜡机制研究

1．4 本文的研究内容、方法以及目的和意义

1．4．1 研究内容和方法

1．4．2 目的和意义

第二章 日本松干蚧龄期发育和形态特征

2．1 材料和方法

2．1．1 日本松干蚧的采集

2．1．2 主要仪器和试剂

2．1．3 扫描电镜样本制作和观察

2．2 结果与分析

2．2．1 一龄若虫形态特征

2．2．2 二龄若虫(珠形期)形态特征

2．2．3 三龄雄若虫形态特征

2．2．4 雄成虫形态特征

2．2．5 雌成虫形态特征

2．3 讨论

第三章 日本松干蚧不同龄期蜡腺及蜡泌物微观结构观察

3．1 材料和方法

3．1．1 材料收集

3．1．2 主要仪器和试剂

3．1．3 石蜡切片样本制作和观察

3．1．4 扫描电镜样本制作和观察

3．1．5 透射电镜样本制作和观察

3．2 结果和分析

3．2．1 卵的微观结构

3．2．2 一龄若虫的泌蜡腺体特征

3．2．3 二龄若虫的泌蜡腺体特征

3．2．4 三龄雄若虫泌蜡腺体特征

3．2．5 雄成虫泌蜡腺体特征

3．2．6 雌成虫的泌蜡腺体特征

3．3 讨论

第四章 不同龄期脂肪酸合成酶(FAS)和脂肪酸延伸酶(FAE)含量的比较

4．1 材料和方法

4．1．1 材料采集

4．1．2 主要仪器和试剂

4．1．3 FAS和FAE含量测定

4．2 结果与分析

4．3 讨论

第五章 总结

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢

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