基本信息
- 项目名称：
- 夜蛾科三种重要农业害虫口器感器的超微结构
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 棉铃虫、烟青虫和银纹夜蛾是重要的农业害虫，对农作物经常造成毁灭性的危害，对于他们的研究迄今尚未见报道。 我们采用扫描电子显微镜技术对其口器上的感器进行超微结构的观察和比较，明确其感器类型，比较三者之间的差异，以期为昆虫分类、进化、以及系统发育奠定基础，为昆虫的综合防治提供理论依据。
- 详细介绍：
- 口器是昆虫的取食器官，进行食物的采集和处理，多种多样的取食方式造就了昆虫多样化的口器。夜蛾科Noctuidae是鳞翅目Lepidoptera第一大科，已知有35000多种，成虫的显著特点是具有高度特化的虹吸式口器，是最为进化的昆虫口器之一，这种构造一般用来吸食花蜜、水、腐烂的动植物汁液，有的也吸食成熟的果实，喙管能自由伸展、弯曲，取食时，由于血淋巴泵入喙管内， 使喙管伸长；休息不用时依靠喙管内部的肌肉收缩，以及本身的固化作用使其又回到盘曲状态。昆虫对植物花蜜的选择和确定是依靠位于口器喙管上不同部位的感器来实现的。 目前对口器的研究主要集中在新顶蛾科Neopseustidae、螯蛱蝶亚科Charaxinae、眼蝶亚科Satyrinae、弄蝶科Hesperiidae等，对蜚蠊目Blattodea和鞘翅目Coleoptera的昆虫也有涉及，而对于虹吸式口器的研究，主要集中在证明虹吸式口器是适应环境的产物和对口器感器的分布、数量、类型上，而关于棉铃虫、烟青虫和银纹夜蛾口器感器的研究尚未见报道。研究口器感器的类型、分布和数量有助于深入了解昆虫的口器感器与行为之间的关系以及昆虫与自然界的化学通信等，并为昆虫系统发育、进化研究、和种群控制提供重要依据。本文系首次对鳞翅目夜蛾科3种重要农业害虫口器感器的超微结构进行观察和比较，以期为深入研究夜蛾科的行为、防治以及系统分类提供依据。 采集新鲜标本经过处理后，用扫描电镜观察，经过对所得结果的分析，我们发现金翅夜蛾亚科Plusiinae的银纹夜蛾与实夜蛾亚科Heliothinae的棉铃虫和烟青虫的口器及感器有明显区别，主要表现在口器的外部形态、感器的数量、分布、种类、以及功能等上。 棉铃虫、烟青虫和银纹夜蛾是夜蛾科常见农业害虫，研究它们的感器类型以及取食机理对于昆虫的防治具有重要意义，今后还有待于进一步从超微结构上区分烟青虫和棉铃虫口器感器的差异（比如感器是多孔还是单孔等）以及用透射电镜观察感器的内部结构，这可能会进一步揭示其感受刺激的机理。
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撰写目的和基本思路
- 夜蛾科是鳞翅目第一大科，其中许多种类为重要的农业害虫。夜蛾科昆虫的口器为虹吸式，具有一个较长的喙管。夜蛾对花蜜的判别和选择是通过喙管端部的感觉器来实现的。不同种类的夜蛾，其喙管上的感觉器存在不同程度的差异。深入研究夜蛾口器感器的类型及其超微结构，可为夜蛾科昆虫的系统分类、预测预报、以及综合防治（尤其是诱杀法防治）提供理论基础。
科学性、先进性及独特之处
- 我们首次运用扫描电子显微镜技术(SEM)对鳞翅目夜蛾科棉铃虫、烟青虫、银纹夜蛾这三种重要农业害虫口器感器的超微结构进行观察和比较，明确了其感器的类型和差异。
应用价值和现实意义
- 棉铃虫、烟青虫和银纹夜蛾是夜蛾科三种重要的农业害虫，通过对其口器感器的超微结构研究，可为这些重要农业害虫的分类、亲缘关系、以及系统发育地位提供重要的形态学理论基础。深入研究口器感器的超微结构，可为害虫的取食行为和取食机制等研究奠定基础，为进一步研究害虫的诱杀技术提供理论依据。
学术论文摘要
- 鳞翅目Lepidoptera夜蛾科成虫具虹吸式口器，其显著特点是有一个可弯曲、伸长的喙管，用于吸食植物的花蜜。夜蛾对食物的选择是通过位于喙管端部的多种感器来实现的。本文使用扫描电子显微镜观察了夜蛾科Noctuidae棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)、烟青虫H. assulta (Guenée)和银纹夜蛾Argyrogramma agnate (Staudinger)等3种重要农业害虫口器感器的超微结构。结果表明，棉铃虫和烟青虫的口器具有4类感器，分别为毛形感器、锥形感器I、锥形感器II、以及栓锥形感器；银纹夜蛾口器除具有这4类感器外，还具有腔锥形感器。银纹夜蛾口器尖端存在腔锥形感器，但未发现锥形感器I，这与棉铃虫和烟青虫显著不同；棉铃虫与烟青虫的锥形感器II基座形状明显不同。简要讨论了口器感器与食性之间的关系。
获奖情况
- 该作品于2011年4月在西北农林科技大学第五届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中获特等奖。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1. Albert, P., 1980. Morphology and innervation of mouthpart sensilla in larvae of the spruce budworm, Choristoneura fumiferana (Clem.) (Lepidoptera: Torticidae). Can J Zool 58, 842–851. 2. Chapman, R.F., 2003. Mouthparts. In: Resh, V.H., Cardé, R.T. (Eds.), Encyclopedia of Insects. Academic Press, San Diego, CA, pp. 750–755. 3. Faucheux, M., 2008. Mouthparts and associated sensilla of a South American moth, Synempora andesae (Lepidoptera: Neopseustidae). Rev. Soc. Entomol 67 (1-2), 21-33. 4. Krenn, H., 1998. Proboscis sensilla in Vanessa cardui (Nymphalidae, Lepidoptera):Functional morphology and significance in flower-probing. Zoomorphology 118, 23–20. 5. Krenn, H., 2005. Mouthparts of flower-visiting insects Arthrop Structure & Development 34, 1–40. 6. Krenn, H., 2010. Feeding mechanisms of adult Lepidoptera: Structure, function, and evolution of the mouthparts. Annu. Rev. Entomol 55, 307–327.
同类课题研究水平概述
- 口器是昆虫最重要的摄食器官,进行食物的采集和处理，不同的取食方式造就了昆虫多样化的口器，吸引着国内外相关领域专家和学者前赴后继的研究和探索；扫描电子显微镜(SEM)的问世及在生物领域的应用，极大的促进了形态学的观察，目前国外对口器的研究主要集中于天蛾科、新顶蛾科、螯蛱蝶亚科、眼蝶亚科、弄蝶科等的昆虫，对蜚蠊目和鞘翅目的昆虫也有涉及。然而国内对于鳞翅目昆虫口器进行扫描电镜观察的研究几乎为空白。 夜蛾科是鳞翅目第一大科，已知有35000多种，其中绝大多数是重要的农业害虫；成虫的显著特点是具有高度特化的虹吸式口器，这种构造一般用来吸食花蜜、水、腐烂的动植物汁液，有的也吸食成熟的果实，从中获取营养来维持自身生长和促进卵的发育；对于虹吸式口器的结构和功能、取食机制等的研究主要在丝兰蛾科、肌旋喙亚目、蛉蛾科、天蛾科等，集中在证明其为环境适应的产物和描述口器感器的分布、数量、类型上。 昆虫口器上不同部位的各种感器指导着其觅食行为，鳞翅目昆虫口器上感器在产卵地点的确定、寄主的识别、以及有机物的探测收集等方面上具有重要作用。对于虹吸式口器各种感器的研究，Krenn、Gilbert、Faucheux等阐明了毛形感器在昆虫取食时衡量花粉管和采集、固定花粉的作用；栓锥形感器是研究较多的一种感器，目前发现的只有两种，它被认为是由锥形感器演化而来，在无喙亚目中尚未发现；锥形感器在不同的昆虫中行使不同的功能，在Krenn所研究的小红蛱蝶中被认为是化学感受器，在Faucheux研究的螟蛾科中被认为具有感受气味分子的功能；关于口器上腔锥形感器的研究目前报道很少。 Krenn等虽对于昆虫口器的研究较深，但未涉及棉铃虫、烟青虫和银纹夜蛾等常见农业害虫。本文系首次对鳞翅目夜蛾科3种重要农业害虫口器感器的超微结构进行观察和比较，通过口器感器的超微结构研究，可为这些重要农业害虫的分类、亲缘关系、以及系统发育地位提供重要的形态学依据。深入研究口器感器的超微结构，可为害虫的取食行为和取食机制等研究奠定基础，为进一步研究害虫的诱杀技术提供理论依据。
