斑腿解釋主科精小管形態(tài)的初步研究

斑腿解釋主科精小管形態(tài)的初步研究

蝗蟲總科屬于昆蟲科和直科。許多科學家在世界范圍內對其分類體系進行了深入研究。我國蝗蟲學工作者經(jīng)過數(shù)十年的采集調查、整理鑒定、區(qū)系分析等大量工作,基本搞清了該總科的系統(tǒng)分類、區(qū)系結構(鄭哲民,1993),近十余年來,我國學者已在蝗蟲數(shù)值分類學、生化分類學、卵囊形態(tài)、受精囊形態(tài)、精子亞顯微結構、口器及前腸形態(tài)等精細形態(tài)學比較分析、蝗蟲心電圖譜分析、發(fā)音器及鳴聲分類以及細胞分類學等諸方面進行了大量研究工作,推動了我國昆蟲綜合分類學(integratedinsecttaxonomy)的發(fā)展。物種的形態(tài)結構是在漫長的進化歷程中形成的,是物種形成和分化的歷史記錄?；认x生殖器官的基本結構也已被用來作為分類學依據(jù)之一,如Slife等(1936)曾提出蝗蟲受精囊可以作為分類學依據(jù),以后在這方面做了大量研究工作,并對蝗蟲各亞科的受精囊作了系統(tǒng)歸類。Dirsh(1957)指出,受精囊可以作為較高級分類水平的分類性狀。Kevan等(1969)試圖就所用術語進行標準化,我國學者劉志斌等曾對分布于我國的100種蝗蟲受精囊形態(tài)進行了比較分析,得出了一些很有價值的研究結果(劉志斌等,1988)?；认x雄性生殖系統(tǒng)包括一個大而橢圓的精巢,一對輸精管以及附屬腺和交配器等結構。每一精巢由數(shù)目不等的精小管組成,它們由結締組織維系在一起,每一精小管端部游離,基部由一個很細的導管通入輸精管。在我們長期進行蝗蟲采集,解剖出精巢用于染色體研究工作中,積累到大量斑腿蝗科精巢標本,在染色體研究取材過程中注意到精巢的組成單位(精小管)的形態(tài)結構在不同分類階元中具有明顯的差別,由此試圖將該科精小管形態(tài)結構進行定性和定量研究,以從中獲取有關分類學信息。有關蝗蟲精巢的形態(tài)結構及其分類學意義的研究至今還未見到有關報道。本文對采自中國境內的46種斑腿蝗科昆蟲精小管形態(tài)進行了系統(tǒng)的比較研究,以探討精小管形態(tài)在斑腿蝗科不同階元間的分類學意義。1形態(tài)分析及數(shù)據(jù)測量本文所研究的斑腿蝗科種類見表1。所有的蝗蟲精巢材料均由野外采集標本時自活體取出并保存于70%酒精中備用。從每種蝗蟲精巢中隨機取出3條結構完整的精小管放于潔凈載玻片上,置于解剖鏡下,調整光線強度以達最佳進光量,利用奧林帕斯全自動顯微影儀進行拍照,膠卷經(jīng)沖洗后,在同一放大倍率下擴印照片,統(tǒng)一放大后的照片用作形態(tài)分析和數(shù)據(jù)測量。為準確描記精小管形態(tài)和進行量化統(tǒng)計,將每條精小管總長度(L)、游離端寬度(W0)、精小管中部最寬處(Wmax)進行測量,為增加量化描記的準確性,又將每一精小管沿其長度分為五等份,對其各部寬度進行度量,分別記為W1、W2、W3、W4和W5,對以上8組數(shù)據(jù)采用分層聚類法進行統(tǒng)計分析。在利用以上數(shù)據(jù)做分層分析之前,先對數(shù)據(jù)做奇異值分析,并利用散點圖目測出數(shù)據(jù)的分布特點。為減小數(shù)據(jù)冗余,對數(shù)據(jù)各變量作相關分析,合并相關變量。由于本文數(shù)據(jù)不呈正態(tài)分布,所以在把樣本分成四組的同時,對每組中各變量值利用M-estimators方法及Tudey加權法得出相應值。對其進行Q型分層聚類,利用最遠臨近法及Chebychev測度法得出了比較優(yōu)化的聚類關系樹形圖。2精小管長度的變化斑腿蝗科精小管形態(tài)結構變異幅度較大,從接近于原始類型的短小棒狀至梭形、長梭形乃至長桿狀不等。將46種斑腿蝗科精小管形態(tài)進行統(tǒng)計分析可以看出,在同一亞科內不同屬間較為相近,由此構成一定的類群,不同亞科具有差別。在同一屬內的不同物種往往具有相同的形態(tài)類型(表2;圖1,2,3;圖版Ⅰ)。稻蝗亞科:所分析的屬有芋蝗屬、稻蝗屬、偽稻蝗屬等,其精小管頗為短小,最小長度為6.74mm(指放大照片的測量值,下同)最大長度為17.16mm,平均長度12.48mm,總體來看,精小管長度變異幅度較小,其長寬比值為5.37,在四亞科中此值最小。板胸蝗亞科:所分析種類有板胸蝗屬、板齒蝗屬、擬凹背蝗屬等。該亞科精小管形態(tài)略有延長,但整體來看仍呈梭形,其最小長度為10.63mm,最大長度30.01mm,平均為14.94mm,由于其精小管較細,所以長寬比值達到10.11。禿蝗亞科、裸蝗亞科:分析種類有舟形蝗屬、卵翅蝗屬、蹦蝗屬、小蹦蝗屬、小翅蝗屬、越北蝗屬、腹露蝗屬等,裸蝗亞科由于僅分析了無翅蝗屬,且其形態(tài)與禿蝗亞科近似,所以放在一起予以分析。該亞科精小管長度最小值為10.15mm,最大值43.90mm,平均為16.47mm。其精小管長寬比值為6.21,屬粗短形。斑腿蝗亞科:該亞科分析的種類有棉蝗屬、厚蝗屬、黃脊蝗屬、凸額蝗屬、胸斑蝗屬、素木蝗屬、切翅蝗屬等,與以上亞科相比,該亞科精小管變異幅度較大,以長梭形或長桿狀為多,短棒狀種類較少,因此,其最小長度值10.15mm,最大長度值43.90mm,平均長度值為21.22mm,長寬比值也較大,達10.53。3板更新后的期分類依照我國現(xiàn)行分類系統(tǒng),蝗總科共分為8個科,根據(jù)鄭哲民蝗蟲分類學一書統(tǒng)計,記載了8科共有屬級單元238個,其中,斑腿蝗科就有93個屬,遙居8科之首。斑腿蝗科種類大部分分布于長江以南地區(qū),屬東洋界種類,物種多樣性較其它各科更為明顯。本文對采自中國境內斑腿蝗科35屬46種精小管形態(tài)進行了比較研究,對其分類學意義進行如下討論:(1)根據(jù)本文選取斑腿蝗科精小管形態(tài)性狀進行統(tǒng)計分析結果可見斑腿蝗科精小管形態(tài)多樣性明顯,不同亞科具有較明顯的特點,其中本文所分析的稻蝗亞科4個屬精小管均為短小棒狀,其中芋蝗屬尤為短小,該亞科精小管形態(tài)更加近似于日本蚱或癩蝗科種類,顯示其原始性。板胸蝗亞科在形態(tài)分類形狀上以前胸腹板突呈板狀而與其它亞科相異,通過對該亞科4個屬的分析,表明其精小管形態(tài)與稻蝗亞科相似,以短棒狀和梭形為主。本文研究了禿蝗亞科10屬以及裸蝗亞科的無翅蝗屬,可見其精小管形態(tài)以梭形為主,兼有短棒狀與長梭形,其中翹尾蝗屬是長梭形,為該亞科中最為特殊的一類。通過樹狀圖可直觀地看出禿蝗、裸蝗亞科與板胸蝗亞科有較大的相似性,在基部聚為一類。以上三亞科由于精小管形態(tài)具有較多相似之處,故在樹狀圖中在中部聚為一類。斑腿蝗亞科本文研究了17個屬,其精小管形態(tài)由短棒狀至長桿狀變化較大,但從總體來看,該亞科以梭形、長梭形為主,長桿狀種類較其它亞科為多。其中尤以胸斑蝗屬、長夾蝗屬、斑腿蝗屬、直斑腿蝗屬等最為明顯,由于其精小管形態(tài)較前述幾亞科有較大區(qū)別,故在樹狀圖中獨立為一枝;(2)在本文研究種數(shù)較多的屬內可以看出,作為同一屬的不同物種,其精小管形態(tài)較為近似,例如,稻蝗屬的中華稻蝗、無齒稻蝗、小稻蝗、山稻蝗及日本稻蝗等,板胸蝗屬的長翅板胸蝗和中華板胸蝗,凸額蝗屬的東方凸額蝗、四川凸額蝗及長翅凸額蝗,黃脊蝗屬的日本黃脊蝗和印度黃脊蝗,直斑腿蝗屬的長角直斑腿蝗和短角直斑腿蝗等,作為同一個屬的不同物種,其精小管形態(tài)較為近似,無明顯差異,可以反映出作為雄性生殖器官的組成部分,精小管形態(tài)在屬內種間具有穩(wěn)定性,也表明該項形態(tài)學性狀在屬下低級階元具有較大穩(wěn)定性