摘要: 【目的】本研究旨在明确蒙古寒蝉Meimuna mongolica末龄(5龄)若虫与成虫复眼的差异,探讨蝉总科昆虫在若虫与成虫生态位发生改变的过程中复眼的形态结构及功能变化。【方法】采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜技术,详细观察和比较研究了蒙古寒蝉末龄若虫和成虫复眼的一般形态、组织结构和超微结构。【结果】蒙古寒蝉的复眼为并列像眼。出土羽化前其末龄若虫复眼的颜色逐渐由白色变为红色至深褐色,成虫复眼则为浅褐色。末龄若虫复眼表面具有毛形感器、锥形感器和刺形感器,成虫复眼表面无感器。末龄若虫白色复眼的表面为完整的角膜,未分化形成小眼面;末龄若虫红色和深褐色复眼则由许多五边形或六边形小眼组成,排列不甚规则;成虫复眼均由排列整齐的等边六边形小眼组成。末龄若虫白色复眼内部由大量细胞团构成,未分化形成小眼结构;在末龄若虫深褐色复眼中,小眼次级色素细胞的细胞核集中分布在视杆和晶锥之间;在成虫复眼中,小眼次级色素细胞的细胞核分布在晶锥近心端周围。末龄若虫深褐色复眼中的初级色素细胞和小网膜细胞内的色素颗粒分布较均匀,而成虫复眼小网膜细胞内的色素颗粒都分布在视杆周围。【结论】蒙古寒蝉不同发育阶段的末龄若虫与成虫的复眼在小眼发育程度、色素颗粒分布及表面感器有无等方面存在显著差异,红色复眼期是末龄若虫复眼的主要发育阶段。研究结果说明,蒙古寒蝉及其他具有同样生活习性与发育过程的蝉总科若虫的复眼在末龄的早期阶段及更早的低龄若虫阶段不具备视觉功能,但具有感受外界机械压力或其他环境刺激的功能。这应是该总科昆虫从若虫发育为成虫过程中对生态位显著改变(若虫长期在地下漆黑环境营固定生活,成虫则在地上生活)的一种适应。本研究获得的蒙古寒蝉末龄若虫和成虫复眼的形态、超微结构和功能方面的信息,为昆虫复眼的发育及其功能变化与生境的相关性研究提供了重要信息,也为深入探讨蝉总科与半翅目其他相关类群的系统演化提供了功能形态学方面的新信息。

摘要: 【目的】本研究通过合哑蝉Karenia caelatata成虫消化道的形态学、组织学和超微结构研究,进一步了解蝉科(Cicadidae)代表种类的消化道形态和功能分化。【方法】利用光学显微镜和透射电子显微镜技术,对合哑蝉雄成虫消化道的整体形态以及食道、滤室(中肠前端及后端、马氏管基部、后肠基部)、滤室外中肠(锥形体、中肠环)、后肠(回肠、直肠)的一般形态和超微结构进行了详细观察,同时对滤室的组织结构进行了研究。【结果】结果表明,合哑蝉消化道由食道、滤室、滤室外中肠及后肠组成。食道狭长,被有上表皮和内表皮。中肠前端、中肠后端、马氏管基部以及后肠基部被一肌肉鞘包围形成滤室构造。组成中肠前端和后端的细胞基膜高度内褶,顶端的微绒毛发达。中肠后端分布许多线粒体和高电子密度的分泌颗粒。滤室外的中肠包括膨大的锥形体、中肠环。其中,锥形体由两种细胞组成;中肠环分为前、中、后3个不同的区段。前中肠细胞包含大量的分泌颗粒、线粒体、粗面内质网和溶酶体;中中肠细胞含有分泌颗粒;后中肠细胞包括许多低电子密度的分泌颗粒和滑面内质网。类铁蛋白颗粒零星分布于中肠环的前、中区段。组成锥形体和中肠环前端的细胞顶端微绒毛被丝状物质覆盖。后肠被有一层表皮。食道、中肠环中段、直肠细胞中含有微生物。【结论】本研究获得的合哑蝉消化道形态、组织结构和超微结构方面的信息为其功能分化研究提供了重要信息。同时,相关微生物的发现为进一步探讨共生菌与蝉总科昆虫的协同进化提供了信息。

摘要: 【目的】昆虫精子的超微结构在昆虫种类鉴定和亲缘关系探讨方面具有重要意义。研究蜡蝉总科(Fulgoroidea)昆虫的精子超微结构,可以为目前仍存较大争议的该类群发育关系分析提供更多证据。【方法】采用超薄切片法并结合光学电子显微镜和透射电子显微镜,观察透明疏广蜡蝉Euricania clara Kato精子形态和超微结构。【结果】透明疏广蜡蝉的成熟精子聚集成束,单根精子无多态性,由头部、颈区和长鞭毛组成。头部包括双层顶体复合体和精子细胞核;颈区可见中心粒和中心粒侧体;长鞭毛主要由一对D形的线粒体衍生物、一对鱼钩状副体和典型的9+9+2微管型轴丝结构组成。【结论】透明疏广蜡蝉的鱼钩状副体与已报道的其他蜡蝉类群的该结构大体一致,但与头喙亚目其他类群的副体结构有显著差异;此外,透明疏广蜡蝉精子线粒体衍生物的数量、大小及横切形状与组成与其他昆虫类群有较大差异,而在头喙亚目内表现出一定的一致性,但也存在明显差异。本研究可以为蜡蝉总科昆虫系统发育分析提供科学资料。

摘要: 【目的】本研究通过形态及超微结构比较研究,进一步了解蝉次目蝉总科和沫蝉总科这两个近缘类群的马氏管形态和功能分化。【方法】利用光学显微镜和透射电子显微镜技术,对合哑蝉Karenia caelatata Distant和鞘翅圆沫蝉Lepyronia coleoptrata(Linnaeus)成虫马氏管的整体形态构造和超微结构进行了比较研究。【结果】结果显示,在整体形态构造方面,合哑蝉和鞘翅圆沫蝉马氏管在滤室外的部分均分化为4个区段:过渡区、基部区、端部区和末端区。合哑蝉马氏管末端区附着于回肠并被结缔组织包裹,最末端两两愈合为一体;鞘翅圆沫蝉的末端区不愈合,最末端膨大成棒状并贴附于直肠。超微结构观察表明,这两种蝉次目昆虫的马氏管管壁细胞均具有基膜内褶和微绒毛。合哑蝉马氏管基部区管壁细胞含有分泌囊泡、分泌颗粒、内质网和矿物质颗粒。鞘翅圆沫蝉马氏管基部区管壁细胞包含大量分泌囊泡,端部区细胞中的卵形囊泡与基膜愈合。马氏管中的微生物形态表明,合哑蝉马氏管的基部区、端部区中的微生物可能为共生细菌,鞘翅圆沫蝉马氏管的过渡区中微生物可能为病原菌。【结论】合哑蝉和鞘翅圆沫蝉马氏管在形态构造和超微结构方面的异同,一方面为蝉总科和沫蝉总科的姊妹群关系提供了重要证据,另一方面也为其马氏管的排泄及分泌功能分化研究提供了重要信息。相关微生物的发现为进一步探讨共生菌与蝉次目昆虫的协同进化,以及利用微生物进行该类害虫的防治提供了信息。

摘要: [目的]本研究旨在揭示黑蚱蝉Crytotympana atrata胚胎期的发育过程和共生菌在胚胎中的位置变化,明晰若虫龄期数及各龄期外部形态结构的发生过程,以及若虫的形态变化(分化)与生境和寄主植物营养条件的相关性。[方法]通过野外采集和实验室人工饲养获得黑蚱蝉各发育阶段样本,采用光学和电子显微镜观察胚胎的发育,测量、分析不同发育阶段及不同饲喂条件下的若虫的形态变化。[结果]黑蚱蝉的卵为长条形,表面具网状纹饰,卵孔位于距后极约1/4处。在胚胎发育初期,共生细菌Candidatus Sulcia muelleri (Sulcia)和类酵母共生真菌(yeast-like fungal symbionts,YLS)在卵的后极呈球状聚集;胚胎发育至约72 h后,新形成的胚带逐渐陷入卵黄中发育,共生菌球逐渐移动至前极,并进入附近宿主细胞;腹部分节后,共生菌球定殖于第6-8腹节背侧。发育至约第55天时进入滞育状态越冬,滞育期约为130 d。在胚胎发育早期,上唇节附肢从基部逐渐愈合,并与前唇基愈合形成复合结构。上颚节附肢不断延伸,形成上颚口针;下颚节附肢在胚胎发育早期即分化为外侧和内侧两个凸起,随后分别发育为近端的下颚板(后来又逐渐消失)和远端的口针。下唇节附肢在胚胎发育早期成对存在,之后愈合为一体,发育为喙管。发育至约第200天时,在第1腹节两侧出现胚足带,但发育至约第210天时随着胚胎翻转而逐渐退化。前若虫头部无齿突,胸、腹部具大量齿突,有助虫体破壳孵化;发育至约第245天时,胚胎开始孵化。若虫有5个龄期,各龄期除虫体不断增长外,复眼、触角、翅芽、胸足、生殖节等发生一系列变化,尤其是胸足的形态和功能分化最为显著。中足和后足细长,适于支撑和平衡身体;前足粗壮,腿节宽扁并逐渐形成齿梳,胫节镰刀状,具端齿、副齿和中叶,适于挖掘隧洞和固定于植物根系上取食。此外,1-4龄若虫均出现腹部膨大和不膨大两种类型个体,但5龄若虫无明显形态差别;以长势旺盛寄主植物柳树Salix babylonica和紫花苜蓿Medicago sativa为食的1龄若虫腹部形态分化早,以长势较差寄主为食的1龄若虫形态分化较迟,腹部不膨大个体比膨大个体进入2龄更早,且进入2龄后最初均为不膨大型个体。[结论]在胚胎发育过程中,共生菌球从卵的后极移动至前极,最后定殖于第6-8腹节;上颚口针为基颚突起源,下颚口针为端颚突起源;若虫具5个龄期,幼期阶段的形态特化与其长期在地下隐蔽生活及羽化后的生态位转变密切相关,并与寄主植物的营养供给条件相关。