宁夏枸杞2种瘿蚊科害虫形态差异比较

Comparative morphological analysis of two gall midge pests （Diptera： Cecidomyiidae） in Lycium barbarum

摘要

目的 明确宁夏枸杞2种瘿蚊科害虫（枸杞红瘿蚊Gephyraulus lycantha和枸杞白瘿蚊Contarinia sp.）的形态特征差异。 方法 采用显微镜和扫描电镜对2种瘿蚊不同虫态的形态特征进行观察对比，尤其是对体色，幼虫胸骨片，蛹背棘刺，成虫触角和生殖器等进行比较。 结果 2种瘿蚊的形态特征存在明显差别，枸杞红瘿蚊虫体橙红色，幼虫胸骨片“Y”形，蛹背具不规则短棘刺，雄成虫抱握器呈方形，无刚毛，雌成虫产卵针粗壮；枸杞白瘿蚊虫体白色，幼虫胸骨片“T”形，蛹背具规则长棘刺，雄成虫抱握器呈三角状、具长刚毛，雌成虫产卵针细长。 结论 宁夏枸杞2种瘿蚊科害虫在幼虫胸骨片、蛹背棘刺、成虫生殖器均具有明显的非同种形态特征差异，建议做进一步分类学研究。研究结果可为宁夏枸杞上两种瘿蚊的鉴定、监测、防治及其进一步研究提供参考。

Abstract

Objective This study aimed to clarify and compare the morphological characteristics of two gall midge pests (Gephyraulus lycantha and Contarinia sp.) on Lycium barbarum. Method Microscopic and scanning electron microscopic techniques were employed to observe and compare the morphology of different stages and body parts of the two gall midges.Specifically，the body color，larval sternum slices，dorsal spines of the pupa，antennae，and genitalia were examined and compared. Result Significant differences were observed between the two gall midges.G.lycantha exhibited an orange-red body color，"Y"-shaped sternum in the larval stage，irregular short spines on the dorsal side of the pupa，square-shaped male adult grippers without setae，and stout oviposition needles in female adults.On the other hand，Contarinia sp.displayed a white body，"T"-shaped larval sternum，regular long spines on the dorsal side of the pupa，triangular male adult grippers with long bristles，and long and thin oviposition needles in female adults. Conclusion The distinct differences observed in terms of larval sternum slices，dorsal spines of the pupa，and adult genitalia between the two gall midges suggest the need for further taxonomical studies.The findings of this research can serve as a valuable reference for the identification，monitoring，control，and future investigations of these two gall midge pests on L.barbarum.

Graphical abstract

关键词

枸杞红瘿蚊 / 枸杞白瘿蚊 / 宁夏枸杞 / 瘿蚊科 / 形态特征

Key words

Gephyraulus lycantha / Contarinia sp. / Lycium barbarum / Cecidomyiidae / morphological characteristics

Author summay

高琼琼，硕士研究生。E-mail：[e-mail]

宁夏枸杞（Lycium barbarum L.）隶属于茄科（Solanaceae）枸杞属（Lycium），是我国大宗常用中药材之一，具有极高的药用价值和经济价值^［1］，是西北地区重要的经济作物，在我国宁夏、青海、甘肃、新疆、内蒙古等西北省区均有栽培^［2］。宁夏枸杞病虫害严重，目前已知害虫有近60多种，其中成灾害虫10多种^［3］。瘿蚊科昆虫在全球广泛分布，至今已存在近1.5亿年^［4］，是长角亚目种类最多的科之一^［5］，按幼虫食性可分为植食性、肉食性和腐食性^［6］。由于植食性瘿蚊幼虫取食通常诱导植物成瘿而得名瘿蚊，是一类重要的农林经济害虫^［7］。

枸杞红瘿蚊（枸杞花桥瘿蚊Gephyraulus lycantha Jiao & Kolesik）^［8］专性隐蔽为害宁夏枸杞花蕾，致使花蕾形成畸形虫瘿^［9］（图1-A）。目前，该害虫用常规方法难以防治^［10］，即便防治也难以挽回损失，故有枸杞癌症之称^［11］。课题组前期在田间调查发现另一枸杞花蕾致瘿害虫，为害后所致虫瘿外观与枸杞红瘿蚊虫瘿极为相似（图1-B），但解剖发现虫瘿结构，虫瘿内瘿蚊幼虫体色、形态均与枸杞红瘿蚊有显著差别。高琼琼等^［12］详细比较了2种瘿蚊所形成虫瘿在形态上的差异。由于其幼虫和成虫体色均为白色，与枸杞红瘿蚊有显著区别，经天津农学院焦克龙副教授鉴定暂命名为枸杞白瘿蚊（Contarinia sp.）。枸杞白瘿蚊在我国尚未大面积为害，但甘肃民勤一带已开始扩散发生，并在宁夏地区有少量发生，是宁夏枸杞上的潜在成灾害虫，而如何准确区分两种瘿蚊对枸杞产区准确防控瘿蚊具有重要意义。目前，枸杞红瘿蚊已有许多研究报道^［11-13］，但枸杞白瘿蚊还少有报道研究。枸杞红瘿蚊和枸杞白瘿蚊目前仅知的2种为害宁夏枸杞花蕾的瘿蚊科害虫。

上述两种瘿蚊成虫移动能力较弱，主要借助飞行短距离扩散，或随风进行中等距离扩散，但并不适于远距离传播。生产中主要随带土苗木运输至其它区域，因此准确识别、精准监测对该虫防控至关重要。为准确区分2种瘿蚊，本文对2种瘿蚊各个虫态的形态特征差异进行了较为详细的研究。同时，基于瘿蚊胸骨片大小及其形态是进行瘿蚊幼虫龄期划分的重要依据^［5，14］对2种瘿蚊幼虫进行龄期划分，为后续快速区分2种瘿蚊害虫提供理论基础、为日后研究其生物学特性提供参考。此外，植物虫瘿是植物与昆虫互作的奇特产物^［15-16］，本文研究对象隶属于同科，为害同种植物，而且2种幼虫均在花部取食，形成相似虫瘿的现象十分罕见，本研究还可为研究2种瘿蚊致瘿差异机制奠定基础。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

幼虫：于2018年5月25日在2种害虫共同发生区域甘肃民勤（N 38°59′36.2″，E 103°34′26.4″），采集带有2种瘿蚊幼虫的虫瘿枝条，置于FAA固定液中常温保存。

成虫：于2019年5月25日在2种害虫共同发生区域自甘肃民勤（N 38°59′36.2″，E 103°34′26.4″），采集两种瘿蚊成熟虫瘿，等待老熟幼虫钻出虫瘿后，收集并置于带有沙土的50 mL离心管内，待其入土化蛹，然后置于人工气候箱（光期∶暗期=10 h∶14 h，光期18 ℃，暗期14 ℃，空气湿度60%）内待其羽化后收集成虫。

1.2 仪器设备

人工气候箱（宁波赛福实验仪器有限公司），解剖镜 Leica M205C、显微镜 Leica DM2500（德国莱卡仪器有限公司），冷冻干燥机JFD-320设备、JFC-1600离子溅射、JSM-6510LV型扫描电子显微镜（日本电子株式会社）。

1.3 试验方法

1） 幼虫分离：用镊子夹取虫瘿放入装有少量FAA固定液的培养皿中，解剖刀切开虫瘿，用解剖针和镊子剥离虫瘿组织，使虫瘿内的瘿蚊幼虫散布于FAA固定液中。按虫体大小，将瘿蚊幼虫大致划分为4~5组，用胶头滴管逐一吸出，分别置于4~5个离心管中，置于常温保存、备用。

2） 幼虫形态观察：参考黄志君等^［17］有改动，在载玻片上滴加1~2滴清水，从FAA固定液中取出一头幼虫放入水滴中，小心缓慢盖上盖玻片，通过移动盖玻片获得幼虫的不同观察角度，找到最适角度并摆正幼虫姿态进行观察记录。观察幼虫胸骨片时，切除幼虫腹部中下段，缓慢盖上盖玻片，轻轻挤压出幼虫体内中肠和脂肪，在盖玻片一侧不断滴加乙醇，另一侧用滤纸条吸去多余乙醇，不断溶解、去除幼虫体内脂肪，以清晰观察幼虫胸骨片。利用Leica DM2500显微镜观察2种瘿蚊幼虫体表和胸骨片特征并拍照。

幼虫及胸骨片大小测量：将带准确标尺的幼虫及胸骨片显微照片在测量软件Digimizer 5.6.0内打开，经标标尺校准后使用测量工具测量并记录两种瘿蚊幼虫体长、体宽及胸骨片长度、宽度。幼虫及胸骨片大小数据使用SPSS 21计算平均值和标准误，独立样本t检验在P=0.05水平下进行两两比较。

幼虫体表扫描电镜观察：参考宋月芹等^［18］有改动，选取5~10头2种瘿蚊幼虫，用pH为7.2的磷酸缓冲液洗涤10 min，分别用浓度为70%、80%、90%、100%的乙醇溶液进行梯度脱水，其后用叔丁醇在40 ℃水浴条件下置换2次（每次10 min）。在JFD-320冷冻干燥仪，冷冻干燥4 h。使用导电双面胶将备好瘿蚊幼虫粘于基座，放置于JFC-1600离子溅射中用30 mA金溅射240 s进行喷金处理。最后，在加速度电压为10 kV的JSM-6510LV型扫描电子显微镜下对触角进行观察和记录。

3） 成虫形态观察：将2种瘿蚊成虫放入5 mL瓶底装有脱脂棉的离心管内，观察时从侧边用注射器注入0.5~1 mL乙醇到脱脂棉，注射时避免成虫粘到乙醇，注射后盖上离心管盖，将成虫置于含乙醇的密封环境3~5 min，待成虫活动能力降低后，将虫子移到培养皿上，选择适合角度，整肢，利用Leica DM2500显微镜观察后拍照。

4） 成虫触角扫描电镜观察：参考张凡^［19］，用乙醚麻醉雌雄红、白瘿蚊成虫（♀、♂>50），放入70%酒精中。将虫体放入2.5%戊二醛溶液中浸泡10 h后，用磷酸盐缓冲液（pH=7.2）洗涤2次，分别用浓度50%、60%、70%、80%、90%、100%的乙醇溶液进行梯度脱水，每次约5 min，其后用叔丁醇在40 ℃条件下固定2次（每次约15 min）。在JFD-320设备中，将样本真空冷冻干燥6 h。经冷冻干燥处理后，用亚硫酸盐碳胶带将触角的腹侧和背侧固定在粘台（金属支架）上，放置于JFC-1600离子溅射中用30 mA金溅射240 s进行喷金处理。最后，在加速度电压为10 kV的JSM-6510LV型扫描电子显微镜下对触角进行观察和记录。

2 结果与分析

2.1 2种瘿蚊幼虫形态特征及比较

2.1.1 2种瘿蚊幼虫胸骨片比较

瘿蚊幼虫胸腹板上具胸骨片，是幼虫重要的弹跳器官，同时也是瘿蚊幼虫分类的重要依据^［14］。枸杞红瘿蚊幼虫胸骨片呈“Y”字形，整体呈褐色，头部较尖锐，胸骨片尾部随龄期逐渐增长，由典型“Y”字形逐渐变得细长（图2-A）。枸杞白瘿蚊幼虫胸骨片呈“T”字形，仅头部呈褐色，其余部位均为透明，头部钝圆，尾部尖锐，胸骨片尾部随龄期逐渐增长，头部无明显变化（图2-B）。依据幼虫胸骨片长度将两种瘿蚊划分3个龄期，枸杞红瘿蚊幼虫胸骨片长75~140 μm、宽23~34 μm；枸杞白瘿蚊幼虫胸骨片长74~181 μm、宽42~48 μm（图3）。除第1龄期外，枸杞白瘿蚊幼虫胸骨片长度显著高于枸杞红瘿蚊幼虫（图3-A，P<0.05）；而枸杞白瘿蚊胸骨片宽度在3个龄期均显著低于枸杞红瘿蚊幼虫（图3-B，P<0.05）。

2.1.2 2种瘿蚊幼虫外部形态特征比较

枸杞红瘿蚊幼虫初孵化时为白色，随龄期增大逐渐变为淡橘红色（图4-A₁），体扁圆，体表粗糙，密布微小突起（图4-A₂），体壁较厚；幼虫体长随龄期增长而增加，体形由卵圆形逐渐过渡到纺锤形。枸杞白瘿蚊幼虫体色为白色（图4-B₁），不随龄期而变化，体表与枸杞红瘿蚊相比较为光滑，其上具不规则花纹，体壁较薄（图4-B₂）；幼虫体形呈纺锤形，幼虫的体长、体宽均随龄期而增长，总体形态无明显变化。

2种瘿蚊幼虫头部小、不发达，虫体呈纺锤形、后端较钝，体节数13节。枸杞红瘿蚊幼虫体长0.7~4.0 mm，体宽0.5~1.1 mm；枸杞白瘿蚊幼虫体长1.5~5.0 mm，体宽0.3~1.0 mm（图5）。枸杞白瘿蚊幼虫体长在各龄期均显著长于枸杞红瘿蚊幼虫体长（图5-A）（P<0.05）；枸杞白瘿蚊体宽在第1~2龄期内均显著低于枸杞红瘿蚊幼虫体宽（图5-B）（P<0.05）。

2.2 2种瘿蚊蛹和成虫形态特征及比较

2.2.1 蛹

2种瘿蚊均为被蛹，2种瘿蚊背侧面均具有棘状突起，但枸杞红瘿蚊较短，参差不齐（图6-A₁）；而枸杞白瘿蚊体刺较长，整齐（图6-B₁）。枸杞红瘿蚊初期蛹为橙色，后期蛹体色加深，复眼逐渐由橙色至黑色，足从橙色变为黑褐色（图6-A₂）；枸杞白瘿蚊初期蛹白色，后期蛹体色加深，复眼逐渐由白色至浅黄色至黑色，前胸由白色变为橙色，足从透明变为棕黄色（图6-B₂）。

2.2.2 成虫

枸杞红瘿蚊隶属于花桥瘿蚊属Gephyraulus，虫体橙黄色，初期颜色较浅，后期颜色逐渐加深变为棕褐色。雄虫体长2.0~2.3 mm；雌虫体形较雄虫更为粗胖（图6-A₃），体长2.9~3.3 mm^［20］（图6-A₄）。枸杞白瘿蚊暂定归于康瘿蚊属Contarinia，虫体体色初期为白色，后期颜色逐渐加深变为浅黄色。雄虫体长2.2~2.4 mm，前胸背板宽于腹部（图6-B₃）；雌虫体形较雄虫宽，腹部梭状，体长2.2~3.2 mm（图6-B₄）。

枸杞红瘿蚊雄虫触角接近体长，约（15±2）节^［21］，柄节呈近圆球形，基部无毛，上部有稀疏刚毛和微毛；梗节略短于柄节，呈扁圆形，和柄节紧密相连；各鞭小节由细颈连接，鞭节均具环丝和长刚毛（图7-A₁）；雌虫触角略短，（12±2）节，各鞭小节连接处明显隘缩近似球形，无细颈相连（图7-A₂）。枸杞白瘿蚊雄虫触角黄褐色（22±3）节，柄节圆柱形；梗节球形，短于柄节，基部有较长环毛；鞭节念珠状，各鞭节小球形，其上具较长环毛，每个鞭节间有细颈相连（图7-B₁）；雌虫触角（12±2）节；各鞭小节连接处有细颈相连，上部略有膨大，其上有长刚毛，但数量少于雄虫（图7-B₂）。

枸杞红瘿蚊翅透明膜质，R1脉与C脉汇合；R5脉颜色最深，近平直不弯曲，在翅端靠前处与C脉汇合；Cu脉分叉，Cu1脉不清晰，Cu2脉凸出，颜色浅于R5脉（图8-A）。枸杞白瘿蚊两条纵脉明显，R1脉与C脉汇合；R5脉略向下弯曲，在翅端靠前处与C脉汇合；Cu脉分叉，Cu1翅脉不清晰，Cu2翅脉凸出（图8-B）。

枸杞红瘿蚊雌虫腹部末端具明显膨大的产卵器，棕色，产卵针粗壮（图9-A₁）。雄虫腹部末端具一对棒状抱握器，第一节粗壮呈肘，中部膨大，第一节和第二节约成直角，黄褐色，披黑色短微毛，阳具钢笔状（图9-A₂）。枸杞白瘿蚊雌虫产卵器浅黄色至白色，细长产卵针白色透明（图9-B₁）。雄虫抱握器第一节白色棒状，第二节细短透明向上突出，与第一节呈锐角，其上密披灰白色长刚毛，阳具藏于内部，不易观察（图9-B₂）。

3 讨论

枸杞红瘿蚊幼虫、蛹和成虫均橙红色，幼虫胸骨片“Y”形，蛹背具不规则短棘刺，雄成虫抱握器呈方形，无刚毛，雌成虫产卵器棕色，产卵针粗壮；枸杞白瘿蚊幼虫、蛹和成虫均为白色，幼虫胸骨片“T”形，蛹背具规则长棘刺，雄成虫抱握器呈三角状、具长刚毛，雌成虫产卵器白色，密披毛，产卵针细长。本文研究结果显示，枸杞红瘿蚊和枸杞白瘿蚊在幼虫、蛹和成虫均存在显著差异，枸杞白瘿蚊虽未鉴定具体种，但其与枸杞红瘿蚊非同种的特征非常明显，可通过不同虫态的多个特征快速区分2种瘿蚊。

瘿蚊科幼虫前胸腹板上的胸骨片是重要的形态特征，主要用于钻蛀、弹跳及协助寻找合适取食及化蛹场所^［22］，一般呈“Y”和“T”形^［5，14］。本研究中枸杞白瘿蚊幼虫为典型的“T”形胸骨片，而枸杞红瘿蚊是典型的“Y”形胸骨片。田间观察发现枸杞白瘿蚊幼虫活动、弹跳能力更强，推测这与枸杞白瘿蚊胸骨片及体型更长有关；枸杞红瘿蚊幼虫钻蛀能力更强，推测这与枸杞红瘿蚊身体扁平及体表粗糙有关。生殖器是瘿蚊分类的重要依据之一，2种瘿蚊生殖器具有明显差别，而且在2种瘿蚊共同发生地观察发现枸杞红瘿蚊具有显著优势，其所致虫瘿数量多于枸杞白瘿蚊虫瘿，推测这或与枸杞红瘿蚊的产卵针更为粗壮、产卵能力强于枸杞白瘿蚊有关。

目前，共记录有为害8种枸杞属植物的瘿蚊7属9种，其中桥瘿蚊属1种，康瘿蚊属2种^［5］。枸杞红瘿蚊G.lycantha隶属桥瘿蚊属^［8］，该属世界上共包括15种，其中仅1种为害茄科，仅1种为害宁夏枸杞，2种为害漆树科芒果，1种为害葡萄科，而其余11种均为害十字花科植物^［5］。枸杞白瘿蚊暂定为康瘿蚊属Contarinia sp.，该属瘿蚊最早于1981年在土库曼斯坦发现黑果枸杞L.ruthenicum上有瘿蚊C.pravdini的早期记录^［5］，田间也发现枸杞白瘿蚊为害甘肃民勤地区的黑果枸杞，推测枸杞白瘿蚊最早源于野生黑果枸杞。本研究中的枸杞红瘿蚊和枸杞白瘿蚊属于典型非同种瘿蚊，均为害宁夏枸杞花蕾，本文结果可为后续田间快速区分2种瘿蚊提供理论支撑、为继续研究其生物学特性、取食行为及2种瘿蚊致瘿机制奠定基础。

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基金资助

国家自然科学基金项目(81803852)

国家自然科学基金项目(81774015)

中国医学科学院医学与健康科技创新工程项目(CIFMS 2021-I2M-1-031)

宁夏回族自治区重点研发计划重大（重点）项目(2019BBF02030)