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苦围平
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1 # 椰心叶甲和水椰八角铁甲的形态学鉴定陈俊 1,2,3, 张翔 1,2,3, 汤宝珍 1,2,3, 侯有明 1,2,3 1,2,3**, 杨莉 (1. 福建农林大学植物保护学院, 福建福州 ; 2. 福建省昆虫生态重点实验室福建福州 ; 3. 农业部闽台作物有害生物综合治理重点实验室, 福建福州 ) 摘要 : 椰心叶甲和水椰八角铁甲是两种严重危害我国南方棕榈科植物的入侵害虫, 由于二者在形态生物学和生态学等方面等极为相似, 给相关的鉴定和研究工作带来一定的困难为准确快速地鉴定这两种入侵害虫, 本文对二者全虫态的形态学特征进行了分析, 发现椰心叶甲和水椰八角铁甲在体型 ( 包括卵长卵宽老熟幼虫的体长蛹长蛹宽成虫体长鞘翅宽 ) 和部分形态学特征 ( 包括卵的排列卵的花纹幼虫腹部侧突成虫体色前胸背板腹部雄性外生殖器等 ) 存在差异显著本文的研究将有助于相关研究人员快速有效的鉴定这两种重要的入侵害虫, 并为研究其在我国的分布和危害情况提供一定帮助关键词 : 椰心叶甲 ; 水椰八角铁甲 ; 形态学特征 ; 鉴定中图分类号 :S Morphological identification of Brontispa longissima (Gestro) and Octodonta nipae (Maulik) Chen Jun 1,2,3, Zhang Xiang 1,2,3, Tang Baozhen 1,2,3, Hou Youming 1,2,3, Yang Li 1,2,3 (1. Department of Plant Protection, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou , Fujian, China; 2. Fujian Provincial Key Laboratory of Insect Ecology, Fuzhou , Fujian, China; 3. Key Laboratory of Integrated Pest Management on Crops in Fujian-Taiwan, Ministry of Agriculture, P. R. China. Fuzhou , Fujian, China) Abstract: Brontispa longissima (Gestro) and Octodonta nipae (Maulik), two serious pests of plam plants in south China, are morphologically similar and cannot easily be distinguished, which makes it difficult to quarantine and research them. To accurately identify them, we examined and compared their morphological characters and particular microsatellite loci. Morphological characters of adults, eggs, larvae and pupae of each species were analyzed, which showed that partial morphological features (arrangement and surface of eggs, body color of adult, pronotum, abdomen, male external genitalia,and so on) and body size (length and width )are significantly different. These results should be useful for species identification and research on occurrence and damage of those two invasive insects. Key words: Brontispa longissima; Octodonta nipae; morphological characteristics; identification 0 引言椰心叶甲 Brontispa longissima(gestro), 原产于印度尼西亚与巴布亚新几内亚, 现广泛分布于太平洋群岛及东南亚东亚等地, 是为害棕榈科植物的一种重大危险性外来有害生物 [1-2] 水椰八角铁甲 Octodonta nipae(maulik), 原产于马来西亚,2001 年首次在海南被发现, 40 随后在广西广东云南福建等地也陆续发现, 给当地的棕榈植物造成一定的损失 [3-6] 二者同属于鞘翅目 (Coleoptera) 叶甲总科 (Chrysomeloidea) 叶甲科 (Chrysomelidae), 均是危害棕榈植物的入侵害虫目前关于椰心叶甲的形态特征生活习性等研究已经较为全面 [7-9], 而水椰八角铁甲的基金项目 : 国家自然科学基金 ( , ) 作者简介 : 陈俊 (1990-), 男, 硕士研究生, 主要研究方向 : 入侵生物学通信联系人 : 侯有明 (1966-), 男, 教授, 主要研究方向 : 入侵生物学. ymhou@fjau.edu.cn - 1 -

农业部闽台作物有害生物综合治理重点实验室, 福建福州 350002) 摘要 : 椰心叶甲和水椰八角铁甲是两种严重危害我国南方棕榈科植物的入侵害虫, 由于二者在形态生物学和生态学等方面等极为相似, 给相关的鉴定和研究工作带来

2 研究主要集中于生物学习性生物防治等方面 [10-15], 关于其形态学研究相对较少, 目前仅有 [3] [5] 孙江华等对其成虫老熟幼虫的形态特征做了初步描述, 梁琼超等报道了从泰国种苗检疫截获的水椰八角形态铁甲成虫幼虫和蛹的形态及其危害状, 没有关于其卵的报道二者现有的形态学报道均集中于成虫, 卵幼虫蛹的图片资料均较为缺乏椰心叶甲和水椰八角铁甲形态学特征和生物学特性非常相似, 检验检疫及植保部门在发现二者 ( 特别是卵幼虫蛹 ) 时, 往往无法从快速区分鉴定, 而目前现有的鉴定方法仅有 [16] Zhang 等基于二者的 COI ITS 序列开发的分子快速鉴定方法, 该方法对研究人员的实验技能实验条件均有较高的要求, 其应用的局限性还较大, 因此, 开发简单有效的形态学鉴定技术刻不容缓本研究主要通过带有测量软件的体式显微镜获得二者不同虫态的形态学数据, 并对二者各虫态的外部形态学特征加以分析, 找到合适的区分鉴定特征, 以帮助研究人员对二者进行初步识别 1 材料和方法 1.1 样品来源年从福建省厦门漳州等地的绿化带采集椰心叶甲和水椰八角铁甲, 带回农业部闽台作物有害生物综合治理重点实验室养虫室内, 进行人工饲养传代饲喂新鲜的加拿利海枣叶片, 饲养条件为温度 25±1, 相对湿度 75±5%, 光周期为 L12:D12, 具体饲养方法参照席博等 (2013) 所述 [10] 1.2 形态学指标测定 65 将待测的成虫幼虫蛹放入 75% 酒精中浸泡备用, 卵去除卵鞘, 在双目解剖镜 (Nikon SMZ745T) 下, 使用尼康 NIS-Elements 软件记录各虫态的外部形态特征, 并测量卵长卵宽老熟幼虫体长老熟幼虫头宽蛹长蛹宽成虫体长成虫鞘翅宽等 1.3 数据分析 70 使用 SPSS21.0(SPSS,Inc) 软件对数据进行分析, 统计椰心叶甲和水椰八角铁甲各虫形态特征测量值的平均值 (Mean) 和标准差 (Stand deviation, SD) 在进行数据比对和显著性分析时, 先检验各组样本数据的正态性和方差齐性, 若数据正态性和方差齐性符合要求, 则进行独立样本 t 检验, 若数据不符合正态分布或方差不齐时, 则进行 ( 独立样本 ) 非参数检验 2 结果与分析 2.1 椰心叶甲和水椰八角铁甲卵的形态学差异椰心叶甲和水椰八角铁甲卵形状相似, 均为椭圆形, 褐色, 卵周围均有成虫排泄物及食物残渣包裹 ( 图 1) 椰心叶甲卵长为 1.31±0.06 mm, 宽为 0.61±0.03 mm, 上表面有蜂窝状扁平凸起 ( 图 1B), 下表面无此构造 ( 图 1C), 椰心叶甲雌虫一次产多粒卵, 卵排成一纵列粘附在叶面 ( 图 1A) 水椰八角铁甲卵长为 1.41±0.05 mm, 宽为 0.45±0.02 mm, 上下表面均有蜂窝状扁平凸起 ( 图 1E), 其多粒卵的排列方式与椰心叶甲卵不同, 为并排排列粘附在叶面 ( 图 1D) 椰心叶甲卵长显著小于水椰八角铁甲卵 (t 48 =6.555,P<0.001), 卵宽显著大于水椰八角铁甲 (t 48 = ,P<0.001) - 2 -

) 时, 往往无法从快速区分鉴定, 而目前现有的鉴定方法仅有 [16] Zhang 等基于二者的 COI ITS 序列开发的分子快速鉴定方法, 该方法对研究人员的实验技能实验条件均有较高的要求, 其应用的局限性还较大, 因此, 开发简单有效的

3 85 图 1 椰心叶甲和水椰八角铁甲卵形态 Fig.1 Morphology of egg of Brontispa longissima and Octodonta nipae A 为椰心叶甲雌虫产下的多粒卵,B C 分别为椰心叶甲的正面和背面 ;D 为水椰八角铁甲雌虫产下的多粒卵 ;E 为水椰八角铁甲卵表面图 ; A-C represent three eggs (one oviposition), front view and ventral view of eggs of Brontispa longissima, respectively; D: eggs of Octodonta nipae (one oviposition; F: front view of eggs of Octodonta nipae 椰心叶甲和水椰八角铁甲老熟幼虫的形态学差异椰心叶甲和水椰八角铁甲老熟幼虫形态相似 ( 图 2), 均为扁平状, 主要差异是在体长和腹节侧面侧突椰心叶甲老熟幼虫体长为 9.29±0.66 mm, 而水椰八角铁甲老熟幼虫体长相对较短, 为 6.77±0.42 mm, 二者差异显著 (t 39 =14.596,P<0.001) 椰心叶甲和水椰八角铁甲老熟幼虫头宽分别为 1.29±0.03 mm 1.26± mm, 二者差异显著 (t 39 =2.028, P=0.049) 椰心叶甲和水椰八角铁甲老熟幼虫腹部均为 9 节, 各节具侧突 1 对, 第 8 9 节合并, 二者侧突形态差异较大 - 3 -

three eggs (one oviposition), front view and ventral view of eggs of Brontispa longissima, respectively; D: eggs of Octodonta nipae (one oviposition; F: front view of eggs of Octodonta nipae 90 95 2.

4 图 2 椰心叶甲和水椰八角铁甲老熟幼虫形态 Fig.2 Morphology of matrue larva of Brontispa longissima and Octodonta nipae A B 分别表示椰心叶甲和水椰八角铁甲老熟幼虫的背面图 ;C D 分别表示椰心叶甲和水椰八角铁甲老熟幼虫的腹面图 A: Brontispa longissima (back view); B: Octodonta nipae (back view); C: Brontispa longissima (ventral view); D: Octodonta nipae (ventral view) 2.3 椰心叶甲和水椰八角铁甲蛹的形态学差异 110 椰心叶甲和水椰八角铁甲蛹体浅黄至深黄, 头部顶端有一个突起, 两侧为触角, 虽然二者形态非常相似, 但可根据蛹长蛹宽在进行区分 ( 图 3) 椰心叶甲和水椰八角铁甲的蛹长分别为 9.55±0.77 mm 7.63±0.53 mm, 前者显著长于后者 (Mann-Whitney U Test,P<0.001) 椰心叶甲和水椰八角铁甲的蛹宽分别为 2.04±0.20 mm 2.26±0.19 mm, 前者显著小于后者 (t 56 =-4.297,P<0.001) - 4 -

Brontispa longissima (back view); B: Octodonta nipae (back view); C: Brontispa longissima (ventral view); D: Octodonta nipae (ventral view) 2.

5 115 图 3 椰心叶甲和水椰八角铁甲蛹形态 Fig.3 Morphology of pupa of Brontispa longissima and Octodonta nipae A B 分别表示椰心叶甲和水椰八角铁甲蛹的背面图 ;C D 分别表示椰心叶甲和水椰八角铁甲蛹的腹面图 A: Brontispa longissima (back view); B: Octodonta nipae (back view); C: Brontispa longissima (ventral view); D: Octodonta nipae (ventral view) 2.4 椰心叶甲和水椰八角铁甲成虫的形态学差异 (1) 椰心叶甲头部为黑色, 前胸背板为红黄色, 鞘翅基部表面为红黄色, 剩余部为蓝黑色 ( 部分个体鞘翅为全黑色 ), 颜色深浅有较大变化, 而水椰八角铁甲头部 ( 除复眼 ) 触角前胸背板小盾片均为褐色, 鞘翅有黑褐两种颜色, 颜色深浅和黑褐所占比例有很大变化 ( 图 4) (2) 椰心叶甲和水椰八角铁甲成虫在体型上差异较大 ( 表 1), 椰心叶甲雌雄成虫体长均大于水椰八角铁甲雌雄成虫 ( 雌虫体长数据采用 Kruskal-Wallis Test,P<0.001; 雄虫体长数据采用 Independent Samples Test,t 71 =29.606,P<0.001), 但鞘翅宽小于水椰八角铁甲雌雄成虫 ( 雌虫雄虫体宽数据采用 Kruskal-Wallis Test,P 值均小于 0.001) (3) 椰心叶甲前胸背板两个前侧角均圆滑, 两后侧角各具一小齿 ( 图 5 A); 水椰八角铁甲前胸背板四角向外突出, 四个侧角具有一凹陷形成 2 个齿 ( 图 5 D) (4) 椰心叶甲腹部为暗褐色, 雌虫腹部末端为封闭弧形 ( 图 5 B), 雄虫腹部末端内凹, 有刚毛 ( 图 3C); 水椰八角铁甲腹部为红黄色, 雌虫腹部末端为封闭椭圆形 ( 图 5 E), 雄虫腹部为尖椭圆形, 中央内凹 ( 图 2F) (5) 椰心叶甲雄性外生殖器, 棕色, 弧形, 长约 3 mm( 图 5 G); 水椰八角铁甲雄性外生殖器为棕色, 略短, 长约 1.3 mm( 图 5 H) 二者雄性外生殖器形态差异较大 - 5 -

Octodonta nipae (back view); C: Brontispa longissima (ventral view); D: Octodonta nipae (ventral view) 2.

6 图 4 椰心叶甲和水椰八角铁甲雌雄成虫形态 Fig.4 Adults of Brontispa longissima and Octodonta nipae A-D 分别表示椰心叶甲, 其中的 A C 为雌虫,B D 为雄虫 ;E-L 为棕黑两种体色的水椰八角铁甲成虫, 其中 E G I K 为雌虫,F H J L 为雄虫 A C are Brontispa longissima female adults, B D are Brontispa longissima male adults; E-L represent Octodonta nipae which have two body colors, E, G, I, K represent female, F, H, J, L represent male

棕黑两种体色的水椰八角铁甲成虫, 其中 E G I K 为雌虫,F H J L 为雄虫 A C are Brontispa longissima female adults,

7 图 5 椰心叶甲和水椰八角铁甲成虫各部位形态 Fig.5 Morphology of adults of Brontispa longissima and Octodonta nipae A, B, C 分别表示椰心叶甲前胸背板雌虫腹部末端雄虫腹部末端 ; D, E, F 分别表示水椰八角铁甲前胸背板雌虫腹部末端雄虫腹部末端 ; G, H 分别表示水椰八角铁甲和椰心叶甲雄性外生殖器 A, B and C: represent pronotum, female abdomen, and male abdomen of Brontispa longissima, respectively; D, E and F: represent pronotum, female abdomen, male abdomen of Octodonta nipae, respectively; G: male genital organ of Brontispa longissima ; H: male genital organ of Octodonta nipae - 7 -

八角铁甲前胸背板雌虫腹部末端雄虫腹部末端 ; G, H 分别表示水椰八角铁甲和椰心叶甲雄性外生殖器 A, B and C: represent pronotum, female abdomen, and

8 155 表 1 椰心叶甲和水椰八角铁甲 10 种形态特征的统计分析 Table. 1 Ten statistic analyses of morphological character of Brontispa longissima and Octodonta nipae 指标椰心叶甲 Brontispa longissima 水椰八角铁甲 Octodonta nipae 显著性水平 (P) Index 样品数平均值标准差样品数平均值标准差 Significance leve Number (mm) SD Number (mm) SD Mean Mean 卵长卵宽老熟幼虫体长老熟幼虫头宽蛹长蛹宽雌虫体长雌虫鞘翅宽雄虫体长雄虫鞘翅宽结论与讨论椰心叶甲和水椰八角铁甲是形态上极为相似的近缘物种, 两者的区别鉴定一直是检验检疫工作中的一个难题, 了解二者的存在差异的形态鉴定特征, 将显著提高二者的鉴定效率从形态学结果来看, 椰心叶甲和水椰八角铁甲的卵幼虫蛹和成虫的大部分特征相似, 但部分形态特征差别较大在对二者的卵进行区分时, 可观察卵的排列方式卵表面的蜂窝状凸起分布状况 ; 二者幼虫的腹部侧突形态差异较大 ; 在进行蛹的判定时, 蛹长蛹宽是重要的参考数据 ; 椰心叶甲和水椰八角铁甲的成虫形态差异较大, 二者的体色体长体宽前胸背板腹部形态雄性外生殖器均存在显著差异根据以上特征, 可简单有效地对二者进行区分鉴定通过对二者的 10 个形态参数 ( 表 1) 进行单因素方差分析, 发现椰心叶甲和水椰八角铁甲的卵长卵宽老熟幼虫体长蛹长蛹宽成虫体长鞘翅宽等特征存在显著差异, 以上结果表明, 相比于水椰八角铁甲, 椰心叶甲各虫态的体型更加细长, 这可能是长期进化的结果, 因为生态学研究表明, 体型大小的差异可以加强近缘种的稳定共存, 从而提高群落的多样性和稳定性 [17-18] 本文的形态学数据与翁章权周荣等人相比, 存在少量差异, 可能与昆虫种群生长环境寄主植物等不同有关 [19-20] 虽然在目前的昆虫鉴定工作中, 分子生物学鉴定运用越来越广泛, 但传统的形态学鉴定研究仍需要加强, 因为形态学鉴定是分子生物学鉴定的基础, 在某些方面仍有无法取代的优势 ( 例如其研究方便需要仪器少对样本没有损害等 ) [21] 此外, 数学形态学的发展也为形态学鉴定研究提供了新的思路 [22] 建议昆虫鉴定工作者合理运用各种形态学和分子生物学鉴定技术, 熟悉和了解相关昆虫的鉴定资料, 提高昆虫种类鉴定的速度和准确性本文基于全虫态的形态学研究对椰心叶甲和水椰八角铁甲进行了定量分析, 找到合适的区分鉴定特征, 将为今后植保和相关研究人员快速有效的鉴定这两种重要的入侵害虫提供一定的参考 - 8 -

数平均值标准差 Significance leve Number (mm) SD Number (mm) SD Mean Mean 卵长 22 1.31 0.06 28 1.41 0.05 0.000 卵宽 22 0.61 0.03 28 0.45 0.02 0.000 老熟幼虫体长 20 9.29 0.66 21 6.77 0.42 0.

9 [ 参考文献 ] (References) [1] 黄法余, 梁广勤, 梁琼超. 椰心叶甲的检疫及防治 [J]. 植物检疫,2000,22(5): [2] 龚秀泽, 白志良. 从越南入境的椰子树苗中截获椰心叶甲初报 [J]. 广西植保,2001,14(04): [3] 孙江华, 虞佩玉, 张彦周, 王小君. 海南省新发现的林业外来入侵害虫 -- 水椰八角铁甲 [J]. 昆虫知识, 2003,40(03): [4] 吴大军, 杜奕华, 陈秀绢, 袁浩, 李时斌. 水椰八角铁甲的检验检疫及传入顺德的风险 [J]. 植物检疫, 2007,(21)1: [5] 梁琼超, 黄法余, 赖天忠, 徐北大, 李志伟, 陈升毅. 从入境泰国种苗截获的危险性害虫水椰八角铁甲 [J]. 植物检疫,2005,19(3): [6] 何艳萍, 王自强, 钱石生, 梁尚兴, 刘宏屏, 许丽萍, 赵光, 泽桑梓. 红河州林地外来有害生物入侵与防控对策研究 [J]. 林业调查规划,2010,3(35): [7] 唐志. 椰心叶甲 [J]. 植物检疫,1988,2(1): [8] 钟义海, 刘奎, 彭正强. 椰心叶甲 -- 一种新的高危害虫 [J]. 热带农业科学,2003,23(4): [9] 周荣, 曾玲, 崔志新, 陆永跃, 吴青, 梁广文. 椰心叶甲的形态特征观察 [J]. 植物检疫,2004,18(2): [10] 席博, 张秩勇, 侯有明, 石章红. 寄主植物对水椰八角铁甲发育历期取食和繁殖的影响 [J]. 昆虫学报, 2013,56(7): [11] Hou Y M and Weng Z Q. Temperature-Dependent Development and Life Table Parameters of the Nipa Palm Hispid Beetle, Octodonta nipae (Maulik) (Coleoptera: Chrysomelidae)[J]. Environomental Entomology, 2010, 39(5): [12] Li J, Zhang X, Hou Y M. Effects of multiple mating on the fecundity of an invasive pest (Octodonta nipae): the exist of an intermediate optimal female mating rate[j]. Physiological Entomology, 2014, 39: [13] 徐利, 蓝江林, 侯有明, 陈玉森, 陈智雄, 翁章权. 感染水椰八角铁甲的绿僵菌的分子鉴定及致病力测定 [J]. 应用昆虫学报,2011,48(4): [14] Tang B Z, Xu L and Hou Y M. Effects of rearing conditions on the parasitism of Tetrastichus brontispae on its pupal host Octodonta nipae[j]. BioControl, 2014 a, 59: [15] Tang B Z, Chen J, Hou Y M. Transcriptome Immune Analysis of the Invasive Beetle Octodonta nipae (Maulik) (Coleoptera: Chrysomelidae) Parasitized by Tetrastichus brontispae Ferrière (Hymenoptera: Eulophidae)[J]. Plos ONE, 2014 b, 9(3):1-12. [16] Zhang X, Tang B Z, Hou Y M. A rapid diagnostic technique to discriminate between two pests of palms, Brontispa longissima and Octodonta nipae (Coleoptera: Chrysomelidae), for quarantine applications[j]. Journal of Economic Entomology, 2015, 108(1): [17] 刘迺发, 李仁德. 三种荒漠蜥蜴空间和营养生态位研究 [J]. 生态学报,1995,15(1): [18] Bagchi S, Ritchie M E. Body size and species coexistence in consumer-resource interactions: A comparison of two alternative theoretical frameworks [J]. Theoretical Ecology, 2012, 5(1): [19] 翁章权. 水椰八角铁甲形态观察及温度食物利用对其生长发育的影响 [D]. 福州 : 福建农林大学,2010. [20] 周荣, 曾玲, 梁广文, 陆永跃, 崔志新. 椰心叶甲实验种群的生物学特性观察 [J]. 昆虫知识,2004, 41(04): [21] 梁帆, 赵菊鹏, 梁广勤, 胡学难. 浅谈形态学和分子生物学在昆虫鉴定中的作用 [J]. 植物检疫,2007, 27(4): [22] 王建斌, 樊新华, 顾建锋. 数学形态学在昆虫鉴定中的应用 [J]. 河北农业科学,2012,16(4):

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Adobe Photoshop Photoshop 1 C D Alt 1 A 1 B Fig. 1 1 Showing the toolbars and images to edit dirties of images A. B. C. D. A. original S Chinese Journal of Applied Entomology 2012 49 5 1406 1411 Adobe Photoshop Adobe Illustrator * ** 100101 Adobe Photoshop Adobe Illustrator Adobe Photoshop Adobe Illustrator Application of Adobe Photoshop