夜蛾科和螟蛾科的识别特征(18种细蛾触角感受器特征及12种细蛾DNA条形码初步研究)(1)

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本研究应用扫描电子显微镜观察了18种细蛾触角感受器的超微结构,同时对12种细蛾的DNA条形码进行了初步研究,研究的目的和意义主要有以下两点:

(1)通过观察,掌握这18种细蛾的触角感受器的类型、形态特征及分布规律,探讨这18种细蛾触角感受器特征在种间、种内的差异性及该差异性的分类价值,为深入研究细蛾科系统发育关系、行为特征、害虫防治等提供基础数据,同时观察结果将有助于丰富细蛾科触角感受器的类型。

(2)随着分子生物学技术的不断成熟,分子分类快速、准确的优点逐渐被多数学者所认可,越来越多的生物学家从传统分类学转向分子分类学。目前对昆虫的分子分类学研究,以DNA条形码为主,鳞翅目也是DNA条形码研究最多的目,但多以个体较大的蛾类为主,而细蛾科由于个体较小因此对其DNA条形码研究较少。

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本文章初步研究了几种细蛾的DNA条形码特征,通过对几种细蛾DNA条形码COI基因的提取及序列一般特性、遗传距离分析,对12种细蛾进行初步鉴定并构建基于COI的系统发育树,探索几种细蛾之间的亲缘关系,及COI基因在细蛾科鉴定中的适用性,该结果为今后细蛾科的快速鉴定,细蛾科昆虫资源管理及细蛾科系统发育提供了依据。

技术路线如下。

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触角扫描电镜样本制备:将细蛾干制标本置于还软盒中进行还软(为缩短还软时间可将还软盒置于暖气片或其它加热器上加热),至少5d。

将还软后的细蛾置于解剖镜下,取下头部,置于装有蒸馏水的培养皿中,用毛刷轻刷除去触角表面的杂物和部分鳞片,将触角取出后置于透明胶带上,用毛刷再次轻刷去除表面鳞片后置于载玻片上干燥,然后将触角粘在粘有导电胶的载玻片上置于真空干燥培养皿中干燥2d。将干燥后的触角置于喷金仪(MSP-1S)上喷金后用扫描电镜(日立TM3000)观察,应用扫描电镜内置软件拍照和测量触角感受器的特征值。

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应用SPSS26.0进行数据分析,触角一般结构及感受器特征值均以平均值±标准差表示,毛形感受器、刺形感受器、腔锥型感受器、鳞形感器II、Böhm氏鬃毛均测量10组数据进行分析,乳突感受器、耳形感器VI测量3组数据,其余类型感受器测量值均不少于6组。

采用单因素ANOVA参数分析丽细蛾属、尾突细蛾属触角一般结构及感受器种间差异性,独立样本T检验分析种内及皮细蛾属、潜细蛾属种间触角一般结构、感受器差异性,属间差异性分析,先以属为单位计算所有种的触角一般结构及感受器平均值后,应用SPSS26.0选择单因素ANOVA参数分析各属间差异显著性。

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结果分析:

细蛾科触角均为丝状,与其他昆虫相同,细蛾科昆虫触角也分为柄节、梗节、鞭节3部分,其中柄节形似蚕豆最为粗壮;梗节位于柄节之后,短小粗壮,切面近正方形;鞭节位于梗节之后,丝状,由多个亚节组成。

触角上分布有众多鳞片,触角感受器隐藏于鳞片之下,不同部分鳞片大小、形状及分布均有所差异,柄节和梗节鳞片较小,“椭圆状”,与表皮紧密贴合,鞭节鳞片长,“实心长羽状”,着生于鞭节亚节基部,与基部感受器相间排列。除此之外,部分细蛾触角鞭节第一亚节还存在半融合现象。

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观察结果从下表可以看出,18种细蛾触角平均长为4840.80±1534.44µm,其中最长的是丽细蛾属的长翅丽细蛾,平均为7898.43±434.94µm,其次为丽细蛾,6564.76±291.06µm,最短的为潜细蛾属的玲珑潜细蛾,2550.76±133.49µm。

柄节平均长度179.70±50.35µm,其中最长的为尾突细蛾属Parornix.sp.4,为236.00±14.55µm,其次为长翅丽细蛾和丽细蛾,分别为231.25±24.08µm和231.25±20.25µm,最短的为纹细蛾属纹细蛾,仅97.77±17.10µm。梗节平均长度69.86±10.32µm,其中最长的是长翅丽细蛾,为80.82±6.79µm,其次为栗细蛾,80.12±5.98µm,最短的为Phyllonoryctergracilis仅55.55±6.84µm。

鞭节平均长度4593.54±1492.79µm,其中最长的为长翅丽细蛾,7586.37±419.13µm,其次为丽细蛾,6254.67±288.81µm,最短的为Phyllonoryctergracilis,2384.75±133.49µm。鞭节亚节数平均61.00±11.00,其中最多的是栗丽细蛾和长翅丽细蛾,均为79.00±4.00,其次为蒙丽细蛾和槭丽细蛾,分别为70.00±4.00和70.00±3.00,最少的是玲珑潜细蛾,为44.00±3.00。

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本研究共观察了5种丽细蛾(5种雄性;2种雌性),结果显示,5种丽细蛾的触角平均长6701.95±856.77µm,其中最长的是长翅丽细蛾,7898.43±434.94µm,其次为丽细蛾,6564.76±291.06µm,最短的为栗丽细蛾,5867.45±144.52µm;柄节平均长210.64±38.65µm,其中最长的为长翅丽细蛾和丽细蛾,分别为231.25±24.08µm和231.25±20.25µm,最短的为蒙丽细蛾185.70±51.59µm;梗节的平均长度为79.84±5.33µm,其中最长的为长翅丽细蛾,80.82±6.79µm,其次为栗细蛾,80.12±5.98µm,最短的为蒙丽细蛾,75.90±8.06µm;

鞭节的平均长度为6411.46±837.65µm,其中最长的为长翅丽细蛾,7586.37±419.13µm,其次为丽细蛾,6254.67±288.81µm,最短的为栗丽细蛾5579.67±134.98µm;鞭节亚节数平均为72.88±5.89,其中最多的为栗丽细蛾和长翅丽细蛾,均为79.00±4.00,其次为蒙丽细蛾和槭丽细蛾,分别为70.00±4.00和70.00±3.00,最少的是丽细蛾,68.00±5.00。

雄性丽细蛾触角的平均长度为6545.62±919.32µm,柄节平均长208.87±44.88µm,梗节平均长79.54±4.92µm,鞭节平均长6257.28±895.21µm,鞭节亚节数平均73.7±5.63;雌性触角平均长度7445.33±862.88µm,柄节平均长231.83±22.26µm,梗节平均长81.55±3.98µm,鞭节平均长7131.95±845.41µm,鞭节亚节数平均72.50±8.21。从测量结果来看,雄性丽细蛾触角鞭节亚节数较雌性多,但其它特征的测量值均小于雌性。

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本研究只观察了1种白角细蛾的触角,即金纹白角细蛾,其触角总长度为2554.17±98.08µm,柄节长102.07±17.34µm,梗节长56.90±2.98µm,鞭节长2395.20±80.82µm,鞭节亚节数49.33±2.73。

本研究只观察了1种翼细蛾的触角,即翘须翼细蛾,其触角总长4737.83±602.75µm,柄节长200.07±4.23µm,梗节长72.77±3.74µm,鞭节长4465.00±603.29µm,鞭节亚节数54.50±4.42。

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本研究共观察了2种雄性皮细蛾,针叶皮细蛾和蔷薇皮细蛾,二者触角平均长3261.91±791.16µm,柄节平均长142.88±44.44µm,梗节平均长59.33±7.28µm,鞭节平均长3059.70±749.06µm,鞭节亚节数平均为49.58±6.58;针叶皮细蛾触角一般特征的各测量自均大于蔷薇皮细蛾。

本研究只观察了纹细蛾1个种,其雄虫触角总长3737.17±432.46µm,柄节长97.77±17.10µm,梗节长67.55±4.03µm,鞭节长2395.20±80.82µm,鞭节亚节数55.67±2.73。

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本研究观察了2种潜细蛾,二者触角平均长3148.58±640.79µm,柄节平均长117.23±14.75µm,梗节平均长60.12±7.98µm,鞭节平均长2971.23±628.65µm,鞭节亚节平均数52.83±9.98。椴潜细蛾触角一般特征蛾的各测量值均大于玲珑潜细蛾。

本研究观察了6种尾突细细蛾(5种雄性、3种雌性),结果显示,6种尾突细蛾触角的平均长度为4220.30±775.38µm,其中Parornixsp.5的触角最长,为5665.50±453.83µm,Parornixsp.4的次之,为4715.98±292.83µm,Parornixsp.3最短,为3344.22±315.70µm;柄节的平均长度为178.77±47.57µm,其中Parornixsp.4最长,为236.00±14.55µm,Parornixsp.5次之,为220.67±11.45µm,Parornixsp.2最短,为138.88±48.48µm;梗节的平均长度为64.80±8.65µm,其中Parornixsp.5最长,为76.65±8.51µm,Parornixsp.2次之,为67.42±6.15µm,Parornixsp.4最短,为58.27±5.47µm;

鞭节的平均长度为3981.12±747.37µm,其中Parornixsp.5最长,为5368.18±454.61µm,Parornixsp.6次之,为4524.53±302.47µm,Parornixsp.3最短,为3097.08±292.83µm;鞭节亚节数平均为57.31±8.47,其中Parornixsp.4数量最多,为71.00±3.00,Parornixsp.5次之,为62.00±3.00,Parornixsp.3数量最少,为48.00±3.00。

夜蛾科和螟蛾科的识别特征(18种细蛾触角感受器特征及12种细蛾DNA条形码初步研究)(11)

雄性尾突细蛾触角平均长度为4107.09±622.94µm,柄节平均长185.76±43.58µm,梗节平均长61.22±6.92µm,鞭节平均长3867.14±607.02µm,鞭节亚节数平均58.80±8.36;雌性触角平均长度4538.77±622.94µm,柄节平均长191.46±33.47µm,梗节平均长67.91±9.26µm,鞭节平均长4279.41±854.57µm,鞭节亚节数平均58.61±3.55。从测量结果来看,雄性触角一般特征的各测量值均小于雌性。

观察的18种细蛾隶属7个属,从测量结果来看,7个属触角的平均长度4840.80±1534.44µm,其中丽细蛾属最长,为6701.95±856.77µm,白角细蛾属最短,为2554.17±93.08µm;柄节平均长度179.70±50.35µm,丽细蛾属最长,210.64±38.65µm,纹细蛾属最短97.77±17.10µm;梗节平均长度为69.86±10.32µm,丽细蛾属最长,79.84±5.33µm,白角细蛾属最短,56.90±2.98µm;鞭节平均长4593.54±1492.79µm,丽细蛾属最长,6411.46±837.65µm,白角细蛾属最短2395.20±80.82µm;鞭节亚节数平均为61.00±11.00µm,节数最多的是丽细蛾属,73.00±6.00,最少的是白角细蛾属和潜细蛾属,分别为50.00±3.00和50.00±7.00。

单因素ANOVA参数分析结果表明,在属间,触角的触角总长、柄节长、梗节长、鞭节长、鞭节亚节数差异均极显著(P<0.01)。

夜蛾科和螟蛾科的识别特征(18种细蛾触角感受器特征及12种细蛾DNA条形码初步研究)(12)

单因素ANOVA参数分析结果表明,5种丽细蛾的触角总长度、鞭节长度、柄节长度、鞭节亚节数差异极显著(P<0.01),而梗节长度在种间差异不显著(P>0.05)。雄性触角一般特征的种间差异性同上,而雌性在触角总长、鞭节长度、鞭节亚节数上差异极显著(P<0.01),在柄节长度和梗节长度上则差异不显著(P>0.05)。

在种内不同性别间,长翅丽细蛾雌、雄个体间在触角总长、鞭节长度、柄节长度上差异极显著(P<0.01),而在梗节长度和鞭节亚节数上差异不显著(P>0.05);丽细蛾雌、雄个体间在鞭节长度、柄节长度和鞭节亚节数上极显著(P<0.01),而在触角总长和梗节长度上则差异不显著(P>0.05)。

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从测量结果来看,针叶皮细蛾触角各特征值均大于蔷薇皮细蛾。T检验分析结果表明,二者在触角总长、鞭节长度上差异极显著(P<0.01),在柄节长度、梗节长度及鞭节亚节数上差异不显著(P>0.05)。

从测量结果来看,椴潜细蛾触角各特征值均大于玲珑潜细蛾。T检验分析结果表明,两种潜细蛾在触角长度、柄节长度及鞭节长度上差异极显著(P<0.01),在梗节长度、鞭节亚节数上差异不显著(P>0.05)。

夜蛾科和螟蛾科的识别特征(18种细蛾触角感受器特征及12种细蛾DNA条形码初步研究)(14)

单因素ANOVA参数分析的分析结果表明,6种尾突细蛾触角一般特征值在种间差异极显著(P<0.01),其中雄性尾突细蛾种间在触角总长、柄节长、鞭节长、鞭节亚节数上差异极显著(P<0.01),而在梗节长度上差异不显著(P>0.05)。雌性尾突细蛾触角各特征值在种间差异均极显著(P<0.01)。

在种内不同性别间,Parornixsp.1雌、雄个体间在触角梗节长度差异显著(0.01<P<0.05),而在触角总长、柄节、鞭节长度、鞭节亚节数上差异均不显著(P>0.05)。Parornixsp.2雌雄个体间在触角一触角总长、柄节、梗节、鞭节长度及鞭节亚节数上差异均不显著(P>0.05)。

夜蛾科和螟蛾科的识别特征(18种细蛾触角感受器特征及12种细蛾DNA条形码初步研究)(15)

观察了18种细蛾的触角,共计观察到12种类型(23种亚型)的触角感受器(如下图)。这些触角感受器大多着生在触角鞭节腹面,柄节和梗节感受器种类较少。

18种细蛾中,触角感受器类型最多的有6种,包括长翅丽细蛾、翘须翼细蛾、纹细蛾、Parornixsp.1、Parornixsp.2均分布有11种类型感受器,分布最少的有4种,均为尾突细蛾,包括有Parornixsp.3、Parornixsp.4、Parornixsp.5、Parornixsp.6,分布有9种类型的感受器。

夜蛾科和螟蛾科的识别特征(18种细蛾触角感受器特征及12种细蛾DNA条形码初步研究)(16)

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