王 巾，曾雪剛，李衛(wèi)春

（江西農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，江西 南昌 330045）

【研究意義】桃蛀螟[Conogethes punctiferalis（Guenée，1854）]和松蛀螟（C.pinicolalisInoue&Yamanaka，2006）隸屬于鱗翅目（Lepidoptera）草螟科（Crambidae）斑野螟亞科（Spilomelinae），是重要的農(nóng)林害蟲，尤其桃蛀螟是重大的蛀果害蟲?！厩叭搜芯窟M展】2 種害蟲的外部形態(tài)和外生殖器解剖結構差異甚微，為物種的準確識別帶來很大的困惑且曾一度被誤認為同一物種。直到2006 年，基于生物學性狀的差異才將后者作為有效物種區(qū)分出來[1]，此后基于線粒體DNA 進一步有力地證實了松蛀螟的獨立性[2]。桃蛀螟在華北發(fā)生3～4 代，西北3～5 代，華中5 代，主要以老熟幼蟲越冬；松蛀螟每年發(fā)生3 代，越冬態(tài)為3～4 齡幼蟲[3-4]。2 種害蟲具有同域分布的特性，其成蟲在同一區(qū)域易通過燈誘被同時采集。它們的食性差異較大：桃蛀螟食性雜、寄主范圍廣泛，取食眾多果樹和作物，為害果樹時常達到“十果九蛀”，且在一些地區(qū)已成為玉米的主要害蟲[3-4]；松蛀螟食性較為單一，主要以松柏類為食，其中對松樹新稍的危害率達到30%[5]?！颈狙芯壳腥朦c】在農(nóng)林害蟲綜合治理中，準確區(qū)分二者并依據(jù)害蟲種類制定科學的防治策略具有重要的意義。目前，應用DNA 條形碼技術能夠有效地區(qū)分桃蛀螟和松蛀螟。但是對于從事農(nóng)林害蟲預測預報的基層工作者而言，分子生物學技術的應用具有較大難度和較高成本、難以廣泛推廣。與分子分類學相比較，基于外部形態(tài)學的害蟲鑒別方法更易于在生產(chǎn)實踐中操作和推廣。在本研究以前，整合應用外部形態(tài)學和幾何形態(tài)度量學區(qū)分桃蛀螟和松蛀螟的系統(tǒng)研究鮮有報道?！緮M解決的關鍵問題】本文以桃蛀螟和松蛀螟的成蟲標本為研究材料，基于外部形態(tài)學和幾何形態(tài)度量學探索區(qū)分2 種害蟲的有效途徑，為區(qū)分2 種害蟲提供有效的外部形態(tài)學和幾何形態(tài)度量學分類依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究標本

本文應用的標本均選自前期已準確鑒別的桃蛀螟和松蛀螟成蟲標本（表1）。標本采集選用250 W自鎮(zhèn)流熒光高壓汞燈為引誘光源，采集標本針插干燥后保存在江西農(nóng)業(yè)大學昆蟲標本館（JXAUM）。

1.2 圖像采集和圖像數(shù)字化

成蟲標本、頭部和足應用數(shù)碼相機進行顯微拍攝。前翅標本制作取成蟲前翅制成玻片標本（表1），通過掃描儀掃描來獲取數(shù)碼圖像。得到數(shù)碼圖像后，以前翅相同位置的斑點為依據(jù)，基于地標點法（landmark methods）（基于笛卡爾地標點的形態(tài)統(tǒng)計法，通過獲取二維圖像上的地標點x和y坐標值繪制網(wǎng)格變形圖分析前翅斑點變異、進行多元化統(tǒng)計分析）使用TPSdig 2.31 軟件[6]選取并標記地標點用于幾何形態(tài)度量學分析。每個地標點對應一組數(shù)據(jù)，為增加選取地標點的準確性，本實驗對每個標本重復5 次選點，計算平均值作為分析數(shù)據(jù)。

表1 研究樣本采集地點和前翅玻片號Tab.1 Overview of collection locality and forewing slide numbers of the studied samplings

1.3 數(shù)據(jù)分析

基于普氏疊加法（procrustes superimposition）通過縮放、疊加和旋轉(zhuǎn)調(diào)整地標點，使形狀的普氏距離最小化[7-8]。然后使用MorphoJ[9]對疊加后得到的坐標點數(shù)據(jù)進行主成分分析（principal components analysis，PCA）。根據(jù)PCA 分析結果，以二維的形式展示多變量數(shù)據(jù)中最重要的信息并繪制散點圖，通過各樣本數(shù)據(jù)聚集情況探索幾何形態(tài)度量學在區(qū)分桃蛀螟和松蛀螟的應用效果。

2 結果與分析

2.1 桃蛀螟和松蛀螟的外部形態(tài)學研究

基于采自我國江西、湖南標本的比較形態(tài)學分析發(fā)現(xiàn)：（1）桃蛀螟和松蛀螟的體長、翅展、顏色和斑點等均很相似，體表和翅均被黑色斑點，前翅斑點25～28 個且性狀較穩(wěn)定（圖1A，圖1D）；依據(jù)蟲體整理特征難以將二者區(qū)分開來。（2）雄性下唇須和后足脛節(jié)具有較顯著的鑒別性狀，桃蛀螟的下唇須外側(cè)淺黃色，后足脛節(jié)無毛從（圖1B，圖1C）；松蛀螟下唇須外側(cè)中部密被黑色鱗片，后足脛節(jié)有深褐色毛叢（圖1E，圖1F）；應用下唇須和后足脛節(jié)的特征可將二者的雄性個體區(qū)分開來。（3）二者雌性的后足脛節(jié)均無顯著的毛從，且有些個體間下唇須差異不顯著；依據(jù)形態(tài)學難以確切地區(qū)分桃蛀螟和松蛀螟的雌性個體。

圖1 雄性桃蛀螟和松蛀螟外部形態(tài)Fig.1 External morphology of male Conogethes punctiferalis and C.pinicolalis

2.2 前翅斑點數(shù)字化分析

通過桃蛀螟和松蛀螟前翅圖片（圖2）信息的仔細比對，剔除圖片中模糊不清、個體間形態(tài)變化較大的斑點后使用TPSdig 2.31[6]對其他斑點進行選點和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，結果確定前翅具11 個斑點適于地標點數(shù)據(jù)的提?。▓D3）。

圖2 桃蛀螟和松蛀螟前翅Fig.2 Forewings of Conogethes punctiferalis and C.pinicolalis

圖3 前翅選取的地標點，雄性Fig.3 The landmarks selected on the of forewing，male

2.3 前翅斑點的幾何形態(tài)度量學分析

基于桃蛀螟和松蛀螟前翅斑點形態(tài)變異的主成分分析得出主成分1（PC1）和主成分2（PC2）占所有形態(tài)變異的61.67%，其中PC1 達到總變異數(shù)的47.71%，PC2占總變異數(shù)的13.96%?；赑CA 散點圖結果（圖4），桃蛀螟和松蛀螟的樣本散點分別形成了2個清晰的群集，表明通過前翅斑點的幾何形態(tài)度量學分析可將二者有效地區(qū)分開來。

圖4 主成分分析（PCA）散點圖Fig.4 Principal Component Analysis（PCA）scatter plot

3 結果與討論

桃蛀螟和松蛀螟的外部形態(tài)和外生殖器解剖結構差異甚微導致二者曾一度被誤認為屬于同一物種。雖然早在1986 年就已開展有關它們食性和生物學等研究[10]，但直到2006 年才將松蛀螟與桃蛀螟區(qū)分開來[1]。隨后，基于DNA 條形碼序列的系統(tǒng)發(fā)生分析進一步證實了松蛀螟的客觀存在。本文依據(jù)采自江西和湖南桃蛀螟和松蛀螟成蟲標本的研究，證實了2種害蟲雄性個體可依據(jù)下唇須和后足脛節(jié)的特征予以區(qū)分，與原始描述相符[1]。但在本研究以前，如何使用形態(tài)學特征確切地區(qū)分它們雌性個體的困惑一直未被澄清。

對于松蛀螟和桃蛀螟這類同域分布且外形相近的物種而言，分子分類學可以提供有效的鑒別途徑。但對于基層工作者來說，該技術在鑒別農(nóng)林害蟲具有難度大、成本高、推廣難等缺點。因此，探索區(qū)分桃蛀螟和松蛀螟的其他形態(tài)學特征及其在分類學中的應用尤顯重要。近些年，幾何形態(tài)測量學在研究昆蟲形態(tài)學的應用較為普遍。與傳統(tǒng)的分類方法以及分子分類學方法相比，此方法耗時少，可靠性更強，且隨著幾何形態(tài)度量學方法的不斷改進和成熟，在形狀變異分析方面顯示出了獨特的優(yōu)勢[11]。本文應用幾何形態(tài)度量學，基于地標點法選取桃蛀螟和松蛀螟前翅斑點的地標點數(shù)據(jù)，通過主成分分析成功地將二者區(qū)分開來。研究結果證實了幾何形態(tài)度量學在區(qū)分桃蛀螟和松蛀螟的可行性，同時也為其他形態(tài)相近的農(nóng)林害蟲的區(qū)分提供了參考依據(jù)。隨著農(nóng)林害蟲網(wǎng)絡共享圖像的不斷增多，幾何形態(tài)測量學方法有望在農(nóng)林害蟲識別方面得到更加廣泛的應用。