全 文 ：收稿日期:2008-01-11
基金项目:国家基金面上项目 (30571241)
作者简介:董　原 (1984-), 女 , 安徽合肥人 , 硕士 , 从事外来入侵生物风险预警与防控技术研究工作。
注:商晗武系通讯作者。
蓼蓝齿胫叶甲生物学特性和染色体核型研究
董　原1 , 商晗武1, 2 , 崔旭红2 , 董胜张2 , 俞晓平2
(1.浙江理工大学 生物工程研究所 , 浙江杭州　310018;2.中国计量学院 生命科学学院 , 浙江杭州　310018)
　　摘　要:通过室内饲养和田间调查相结合的方法对蓼蓝齿胫叶甲的生物学特征 、 在杭州地区的生活史进行
了研究;并以蓼蓝齿胫叶甲雄虫精巢为材料 , 采用秋水仙素-低渗-空气干燥-姬姆萨染色直接制片法对染色体核
型进行了观察。结果表明 , 蓼蓝齿胫叶甲在杭州地区 1年发生1 代 , 其幼虫和成虫均取食蓼科杂草;该虫在 2 月
上中旬出土取食 、 交配产卵 , 幼虫始见于 2月下旬 , 4 月上旬老熟幼虫入土化蛹 , 成虫陆续羽化后于 5 月下旬以
未交配成虫在土壤中越夏越冬。该虫单倍染色体组成为 n =13+Xyp , 性染色体呈降落伞状 , 全部为中着丝粒染
色体。试验显示该方法制备的蓼蓝齿胫叶甲染色体标本数目 、 形态清晰 , 为进一步开展相关研究奠定了基础。
关键词:蓼蓝齿胫叶甲;生物学特征;生活史;染色体;染色体核型
中图分类号:S688.08　　　文献标识码:A　　　文章编号:0528-9017(2008)04-0424-05
　 　 蓼 蓝 齿 胫 叶 甲 (Gastrophysa atrocyanea
Motschulsky)属鞘翅目 , 叶甲科 , 是绿化带和蔬菜
地常见蓼科杂草的重要天敌[ 1] , 在生物防治方面具
有重要利用价值 。目前国内外学者对蓼蓝齿胫叶甲
的研究主要集中在生物学特性和安全性评价等方
面 , 而在染色体方面的研究少见报道。
染色体是基因或遗传信息的特定序列的连锁结
构 , 也是生物进化的档案库 。生物的染色体数目 、
形态和结构具有种特异性 , 染色体核型 、带型和多
态性的分析可为系统分类 、亲缘关系等提供重要依
据 , 是细胞遗传学研究的重要手段 。昆虫染色体研
究是昆虫细胞遗传学研究的基础和重点 , 是从个体
到群体 、 细胞和分子水平探讨昆虫学理论与应用的
重要环节 , 也是深入研究昆虫生活规律 、 控制害
虫 、保护益虫的重要前提[ 2] , 因此开展蓼蓝齿胫叶
甲染色体相关研究具有重要意义。
2007年我们对浙江省杭州地区田间蓼科杂草天
敌进行了调查 , 发现蓼蓝齿胫叶甲取食多种蓼科杂
草如皱叶酸模 (Rumex crispus Linn)、羊蹄 (Rumex
japonicus Houtt)、酸模 (Rumex acetosa Linn)等 。为
了明确蓼蓝齿胫叶甲在杭州地区的发生概况 , 更好
的评价蓼蓝齿胫叶甲对蓼科杂草的控制作用 , 我们
对该虫在杭州地区的生活史进行了观察 , 同时对其
染色体核型和减数分裂行为也进行了初步研究。
1　材料与方法
1.1　供试虫源和寄主植物
2007年 3-5月从杭州下沙蔬菜地边羊蹄植株
上采集蓼蓝齿胫叶甲越冬代成虫 , 带回实验室后用
于试验 。试验期间平均温度 12.7 ～ 25.7℃。
试验中所用的的寄主植物为羊蹄 , 单株种植在
花盆中 (直径 19 cm , 高 17 cm), 羊蹄长至约 35 cm
时用于试验 。
1.2　蓼蓝齿胫叶甲生物学特性研究
1.2.1　幼虫的龄期与历期
将初孵的蓼蓝齿胫叶甲幼虫置于直径为 6 cm
的培养皿内饲养 , 每皿 1头幼虫。培养皿底部垫有
滤纸进行保湿并放入用润湿脱脂棉包裹叶柄的羊蹄
幼嫩叶片 。24 h 后开始调查幼虫的生长发育情况 ,
以后每隔 24 h 调查 1次并更换新鲜叶片 , 直至老
熟幼虫停止活动开始化蛹为止。当幼虫蜕皮时收集
蜕下的头壳 , 并在体式显微镜 (JSZ8 , 江南光学仪
器厂)测量头壳的宽度 。以上处理重复 30次 。
1.2.2　蛹
室温观察老熟幼虫 , 自老熟幼虫结茧化蛹之日
起 , 每日观察蛹的颜色变化并记录蛹期所需天数 ,
直至成虫羽化。
1.2.3　成虫的生殖特性
424　 　　2008年第 4期
DOI :10.16178/j.issn.0528-9017.2008.04.008
每个养虫笼 (高 50 cm、 宽 50 cm、 长 50 cm ,
100目 cm2)中放入 1株羊蹄植株 , 然后接入 1对蓼
蓝齿胫叶甲成虫。每日观察 1次成虫取食 、 交配和
产卵等习性 , 并记录雌虫的产卵量及成虫寿命。
1.3　染色体核型研究
预处理:从野外采集蓼蓝齿胫叶甲雄虫后用乙
酸乙酯迷昏 , 然后在体视显微镜下解剖出精巢 , 并
将精巢移至提前预冷的玻片上;滴上秋水仙碱溶液
(质量体积比为 0.1%的秋水仙碱 磷酸缓冲液)后在
室温下放置 4 h (观察减数分裂不需此步), 随后放
入0.075 mol KCl溶液中低渗处理 30 ～ 40 min。处理
结束后转入甲醇∶冰醋酸=3∶1内固定 10 ～ 20 h , 其
间更换1 ～ 3次固定液 , 最后移入 70%乙醇中并置于
4℃冰箱保存备用。
玻片制备:将以上处理好的精巢置于滴有 45%
冰醋酸的载玻片上 , 处理 2 ～ 3 min后在 40倍显微镜
(Eclipse E200 , Nikan)下观察细胞分裂相是否存在。
如分裂相理想 , 在载玻片上盖上另一载玻片 , 将两
张玻片小心压在一起 , 两张紧密结合的玻片放入-
20℃冰箱冷冻。当玻片敷上一层白霜时 , 用手术刀
片将两张玻片分开 , 空气干燥。
染色:把经上述处理的玻片浸入Giemsa∶磷酸缓
冲液染液 (1∶20)染色缸中染色 30 ～ 45 min , 蒸馏水
冲洗 , 自然晾干 , 镜检。
摄影与测量:利用 Leica 全自动显微摄影仪
(S6D , Leica)进行拍照。选取清晰的染色体照片 ,
根据标尺长度利用 Photoshop [董原 1] 软件 (Adobe
Systems Inc , US)测量每条染色体长臂短臂长度 , 并
按下式换算染色体绝对长度和相对长度:
染色体绝对长度=放大的染色体长度 (μm)
放大倍数×1 000
染色体相对长度=该染色体长度 染色体组总
长度×100 %
利用 Kario2000v6 (Delta Sistemi 公司 , Roma)
对中期图像进行核型分析。
2　结果与分析
2.1　蓼蓝齿胫叶甲生活史及发育历期
根据田间调查并结合室内饲养结果表明 , 蓼蓝
齿胫叶甲在杭州下沙每年发生 1代 。
越冬成虫于翌年 2月中旬始出土取食并交尾产
卵 , 2月下旬至 5月中旬均可见卵 。卵呈椭圆形 ,
初产卵为较透明淡黄色 , 随着发育成熟 , 卵粒颜色
加深近孵化时呈淡灰色 。蓼蓝齿胫叶甲较喜在叶片
背面产卵 , 每个卵块有 11 ～ 52粒卵 , 平均 41.8±
4.0粒 。幼虫共 3 龄 , 1—3 龄的头壳宽度分别为
0.045 、 0.094 、 0.102 cm (表 1)。4 月中旬始即入
土作土室化蛹 , 蛹为离蛹 , 初为淡黄色 , 后逐渐形
成黑色鞘翅和体壁 。在田间 3月中旬至 5月下旬可
见成虫在蓼科杂草上取食 , 因羊蹄植株在浙江为春
季一年生杂草 , 5月后植物死亡[ 3] , 观察发现蓼蓝
齿胫叶甲从 5月上旬开始以未交配成虫在土中越夏
越冬 , 并不转移至其它植物上为害 , 自 5月中旬后
田间未能发现蓼蓝齿胫叶甲各虫态。
由表 2可以看出 , 从 3 月至 5月随气温逐渐升
高 , 蓼蓝齿胫叶甲各虫态历期随温度升高而缩短。
表1　蓼蓝齿胫叶甲各龄幼虫的头壳宽度
虫态 头壳宽度(cm)平均 幅度
一龄 0.054±0.001 0.034～ 0.056
二龄 0.094±0.001 0.082～ 0.102
三龄 0.102±0.003 0.090～ 0.116
　　注:初孵幼虫长度平均 0.054±0.001 cm , 幅度 0.038～ 0.066 cm。
表中数据为平均数±标准误 , 重复 30头 (表 2同)。
表 2　蓼蓝齿胫叶甲的卵 、 幼虫和蛹历期
月份 平均温度(℃)
卵期(d) 幼虫期(d) 蛹期(d) 整个世代历期(d)
平均 幅度 平均 幅度 平均 幅度 平均 幅度
3 12.7 6.9±0.4 4～ 9 16.6±0.2 16～ 18 14.6±0.4 13～ 16 38.3±0.9 35～ 43
4 16.5 5.3±0.4 4～ 7 13.9±0.3 13～ 15 10.6±0.2 10～ 11 29.8±0.2 27～ 33
5 25.7 3.4±0.4 3～ 5 7.8±0.4 7～ 9 4.4±0.2 4～ 5 15.6±0.9 14～ 19
2.2　染色体核型
2.2.1　染色体数目
观察蓼蓝齿胫叶甲处于第 1次减数分裂中期
(metaphase I)细胞 , 发现有 14条染色体 , 染色体
核型为 13+Xyp , 性染色体呈降落伞状 (图 1)。性
别决定机制为 XY ♂ XX♀。可推断二倍体染色体
组成为 2n=28 (26+XX)。
2.2.2　染色体长度
蓼蓝齿胫叶甲精原中期染色体绝对长度 , 相对
长度见表3 , 其染色体绝对长度最长为3.61μm ,
董　原 , 等:蓼蓝齿胫叶甲生物学特性和染色体核型研究 425　
图 1　蓼蓝齿胫叶甲核型
最短为0.47μm , 即Y染色体。14条染色体 (包括
性染色体)相对长度呈连续递减变化 , 且性染色体
小于其他染色体 , Y染色体呈点状 , 较易区别。按
染色体类型划分的 Lima-DeFaria “染色体场” 理论
评判 , 蓼蓝齿胫叶甲单倍体全部染色体绝对长度在
1 ～ 4μm , 属于小型染色体。
2.2.3　着丝点位置
蓼蓝齿胫叶甲的染色体有明显主缢痕 , 在不同
细胞内这些缢痕程度不是完全一致 , 但位置相对固
定。根据对每条染色体进行测量计算 , 得出除性染
色体之外的所有染色体均为中部着丝粒染色体
(median point), 并在得到的中期染色体图片中未发
现有次缢痕的出现。
表 3　蓼蓝齿胫叶甲精原中期染色体编号 、
相对长度和类型
染色体
编号
染色体相对
长度(μm)
染色体长臂
相对长度(μm)
染色体短臂臂
相对长度(μm) 臂比 类型
1 3.61±0.33 1.90±0.22 1.71±0.10 1.11 m
2 3.26±0.15 1.71±0.06 1.55±0.09 1.10 m
3 3.10±0.23 1.59±0.13 1.51±0.11 1.05 m
4 1.47±0.46 1.46±0.14 1.23±0.06 1.18 m
5 2.63±0.18 1.42±0.13 1.22±0.11 1.16 m
6 2.48±0.13 1.29±0.09 1.19±0.04 1.08 m
7 2.37±0.15 1.21±0.05 1.16±0.10 1.04 m
8 2.25±0.15 1.17±0.08 1.08±0.08 1.09 m
9 2.09±0.05 1.07±0.02 1.02±0.03 1.05 m
10 2.04±0.03 1.07±0.04 0.97±0.02 1.11 m
11 1.91±0.08 1.00±0.05 0.91±0.03 1.10 m
12 1.80±0.14 0.92±0.08 0.87±0.06 1.06 m
13 1.71±0.16 0.89±0.07 0.82±0.09 1.08 m
X 1.27±0.10
Y 0.47±0.13
2.2.4　减数分裂各时期
观察蓼蓝齿胫叶甲减数分裂细胞 50个 。镜检
发现 , 蓼蓝齿胫叶甲精巢中大部分精母细胞发生减
数分裂。在减数分裂的整个过程中 , 同源染色体之
间发生联会 、交换 、 分离 , 非同源染色体之间进行
自由组合 。
间期 (图 2 中 1):镜检中大多数的分裂相都
为间期 , 此时染色质呈丝状 , 随机分布 。细胞核正
处于高度活跃的生理生化的代谢阶段 , 为细胞分裂
准备条件 。
前期Ⅰ :可分为 5个时期即细线期 、偶线期 、
粗线期 、双线期和终变期 , 各亚时期均为连续的变
化 , 没有明显的界限。
细线期 (图 2中 2):镜检可见核内染色体呈
细长线状 , 互相缠绕 , 难以辨别成双的染色体 。
偶线期 (图 2中 3 、 4):此时减数分裂的染色
体由于逐步盘旋而变短变粗 。同源染色体相互纵向
靠拢配对 , 形成二价体 。偶线期所表现的这一特征
的时间很短 , 一般难以观察到。
双线期 (图 2中 5 、 6):配对后的染色体逐渐
缩短变粗 , 清晰可辨认 , 含有 2条姐妹染色单体 ,
同源染色体紧密地靠拢并形成二价体 。染色体进一
步收缩变粗 , 交叉后更加清晰。
终变期 (图 2中 7):镜检可见蓼蓝齿胫叶甲
染色体更为浓缩粗短 , 核仁和核膜开始消失。
中期Ⅰ(图 2中 8):蓼蓝齿胫叶甲染色体核仁和
核膜消失 , 二价体排列在赤道板两侧 , 核仁 、 核膜
均已消失。此时最适染色体计数 、观察形态特征。
末期Ⅰ (图 2中 9):蓼蓝齿胫叶甲染色体到
达相反两极 , 完成第 1次减数分裂 , 2个次级精母
细胞产生 , 进行第 2次分裂。
3　小结
蓼蓝齿胫叶甲目前在中国 、 韩国 、 苏联和日
本局部等地均有分布 , 以成 、 幼虫取食蓼科杂草
的叶片 、 茎和花 。该虫繁殖力强 , 喜欢群集活动 ,
且易于人工繁殖 , 因此在作为生物防治资源方面
备受关注[ 4] 。国内外学者对该虫的寄主专一性和
安全性进行了研究 , 发现越冬代蓼蓝齿胫叶甲作
为生防昆虫释放后 , 可以迅速建立种群并通过飞
行和爬行进行扩散 , 是最适合作为蓼科杂草生物
防治的虫源[ 5-7] 。本研究发现蓼蓝齿胫叶甲是蓼科
杂草上的优势种 , 该虫嗜食蓼科酸模属羊蹄 、 酸
模等植物的叶片和茎部 , 可致整株植物干枯 、 死
亡 , 不喜食其它蓼科蓼属植物如东方蓼等;而其
他禾本科植物如芦苇 、 稗草 , 菊科植物小飞蓬等
均未被取食。该虫自浙南的温州到浙北的嘉兴均
普遍发生 , 且从早春至初夏为害羊蹄后使植株不
开花结籽甚至致死现象十分普遍 , 该虫繁殖力强 ,
426　 　　2008年第 4期
　　
1.前期 , 2.细线期 , 3, 4.偶线期 , 5 , 6.双线期 , 7.丝球期 , 8.中期 I , 9.末期 I(放大倍数 1 000倍 , 标尺为 5μm)
图 2　蓼蓝齿胫叶甲减数分裂的各时期
发育快 , 在气温较高的 5月完成生活史仅需 2周左
右 , 故其可迅速建立并扩大种群 , 对控制蓼科杂草
有重要作用 。我国湖北[ 4] 、 江苏[ 8] 、 安徽[ 9] 等地对
蓼蓝齿胫叶甲的生活史研究等亦发现该虫仅在春季
1年发生 1代 , 在自然环境下对蓼科杂草有较好的
控制效果 。
目前对蓼蓝齿胫叶甲的报道集中于生物学特性
方面。本文对蓼蓝齿胫叶甲染色体核型和减数分裂
期行为的报道尚属首次 , 这为获得该种基本的细胞
学信息及鉴定提供了理论依据。本研究发现 , 蓼蓝
齿胫叶甲雄性单倍体核型为13+Xyp 。中期Ⅰ的染色
体数目和降落伞状的性染色体与目前报道的大多鞘
翅目昆虫相符 , 并且与叶甲科典型 (原始)核型相
同[ 10] 。根据报道 , 鞘翅目叶甲科昆虫染色体数目最
少者为 Hermaeophaga ruficollis Lucas , 其单倍体染色
体数目为 7+Xy[ 11] , 最多者为 Chrysolina helopioides
Threnosoma , 单倍体染色体数目为 23+Xy[ 12] 。学者
们认为由多次中心熔合所引起染色体臂间倒位和异
染色质增加会导致在典型核型的基础上 , 染色体数
目的增加和减少 , 从而衍生出各种不同的染色体核
型[ 10 , 13] 。近期报道的叶甲科昆虫 Timarcha scabripennis
Fairmaire、 Timarcha erosavermiculata Fairmaire 的性染
色体亦为 Xyp 型[ 14] 。除了肉食亚目之外 , Xyp 性染
色体通常被认为是鞘翅目的原始类型[ 13, 15] 。本文以
相对长度作为基本指标 , 结合着丝粒位置 、染色体
形态等特征得到蓼蓝齿胫叶甲核型 , 对于深入研究
其遗传特性还尚有不足 , 需要结合分带等其他手段
对其染色体行为进行研究 , 以进一步了解蓼蓝齿胫
叶甲遗传学特征 , 从而为释放该虫对蓼科杂草进行
生物防治提供依据 。
董　原 , 等:蓼蓝齿胫叶甲生物学特性和染色体核型研究 427　
参考文献:
[ 1] 　虞佩玉 , 王书永 , 杨星科.中国经济昆虫志 (叶甲总科二)
[M] .北京 :科学出版社 , 1990:52-53.
[ 2] 　张礼生 , 张青文 , 蔡青年 , 等.中国昆虫染色体研究现状与
展望 [ J] .昆虫学报 , 2003 , 46 (6):773-782.
[ 3] 　 《浙江药用植物志》 编写组.浙江药用植物志 [M] .杭州 :
浙江科学技术出版社 , 1980:253-254.
[ 4] 　钟仕田.蓼科杂草的重要天敌蓼蓝齿胫叶甲 [ J] .植物保护 ,
2002 , 28 (2):52-54.
[ 5] 　Scheepens P C , Scharer H M , Kempenaar C.Opportunities for
biological weed control in Europe [ J] .Bio Cont rol , 2001 , 46:127
-138.
[ 6] 　潘洪玉 , 席景会 , 王旭明.蓼蓝齿胫叶甲寄主专食性的研究
[ J] .中国生物防治 , 2001 , 17 (2):60-62.
[ 7] 　Grossrieder M , Keary I P.The potential for the biological control of
Rumex obtusifolius and Rumex crispus using insects in organic
farming, with particular reference to Switzerland [ J] .Biocontrol
News and Information , 2004 , 25 (3):65-79.
[ 8] 　王兆唐 , 戴志刚.食草昆虫扁蓄角胫叶甲 [ J] .江苏农业科
学 , 1983 , (2):47-48.
[ 9] 　林华峰.酸模草天敌羊蹄齿胫叶甲和凹胸茧虫甲 [ J] .生物
防治通报 , 1990 , 6 (2):95-96.
[ 10] 　Petitpierre E , Garneria I.A cytogenetic study of the leaf beetle
genus Cyrtonus(Coleoptera , Chrysomelidae)[ J] .Genetica , 2003 ,
119 (2):193-199.
[ 11] 　Petitpierre E.A new contribution to the cytogenetic knowledge of
Alticinae (Coleoptera , Chrysomelidae)[ J] .Hereditas , 2006 ,
143:58-61.
[ 12] 　Petitpierre E, The cytogenetics and cytotaxonomy of Clrrysolina
Mots.and Oreina Chevr.(Coleoptera , Chrysomelidae , Chryso
melinae)[ J] .Hereditas , 1999 , 131:55-62.
[ 13] 　Rozek M , Lachow ska D.C-banded chromosomes of the genus
Bembidion Latr.(Coleoptera , Carabidae)[ J] .Hereditas , 2004 ,
140 (3):161-170.
[ 14] 　Gómez Z J , Pons J , Petitpierre E.Chromosome evolution in ground
beetles:localization of the rDNA loci in the tribe Harpalini
(Coleoptera , Carabidae)[ J] .Journal of Zoological Systemat ics and
Evolutionary Research , 2004 , 42 (4):332-341.
[ 15] 　Petitpierre E.Molecular cytogenetics and taxonomy of insect s, with
particular reference to the coleoptera [ J] .International Journal of
Insect Morphology and Embryology , 1996, 25 (19):115-133.
(上接第 423页)机械等环节 , 因此对过滤设备的
选择和过滤操作的重点监控也是预防危害发生的重
要内容 。饮料灌装时应保持灌装温度 81℃, 确保
对瓶子内部的杀菌。由于热灌装易造成瓶变形 , 因
此对包装瓶材料选择很重要 , 热灌装瓶的价格是普
通瓶的1倍以上 , 这些都使得功能性饮料的包装成
本居高不下 , 这在一定程度上制约了维生素饮料市
场规模的扩大[ 2] 。实瓶处理系统应采用倒瓶和喷淋
杀菌有机组合 , 确保瓶盖内外及瓶身外壁彻底灭
菌。通过对原辅料验收 、 饮料过滤和杀菌等的控
制 , 以及对建立的纠偏措施的运用 , 可以避免因批
量生产不合格产品而造成的巨大损失。
4　小结
食品的营养和卫生越来越受到人们的关注 , 从
营养学角度来说 , 维生素饮料针对性补充维生素 C
及B 族维生素等营养成分 , 不仅具有营养功能 ,
还具有免疫 、调整生理结构 、 防病 、有助于身体康
复及抑制老化等功能[ 3] 。从卫生学角度来看 , 饮料
生产过程中的微生物危害 、化学性危害 、生物毒素
可能损害或威胁人体健康 , 通过对维生素饮料的生
产工艺分析可知 , 原辅料的验收 、物料的过滤 、产
品的杀菌 、 灌装温度的控制等环节都存在显著的潜
在危害 , 通过对过程中潜在危害进行分析 , 可采取
对原辅料进行严格的检验验收 、 控制杀菌温度时间
稳定 、 物料过滤合格 、灌装温度恒定不变等措施。
总之 , 要确保其安全性必须严格按工艺要点进行操
作 , 并对经危害分析建立起的关键控制点进行严格
执行 。这样既能提高 PET 热灌装维生素饮料的食
品安全性 , 又能充分保证其产品质量[ 4] 。
参考文献:
[ 1] 　祝美云 , 王艳萍 , 王成章 , 等.富铁和富锌苜蓿芽的培育试
验 [ J] .浙江农业科学 , 2007, (4):389-391.
[ 2] 　邱建国 , 李国栋 , 高　晶.浅谈功能性饮料市场问题及其发
展建议 [ J] .经济师 , 2005, (7):283-284.
[ 3] 　刘慧燕 , 赵广才.抗疲劳功能成分在运动饮料中的作用
[ J] .饮料工业 , 2006, 9 (5):8-10.
[ 4] 　周利亘 , 陈新峰 , 王君虹 , 等.PET 热灌装桑葚汁加工中
HACCP质量体系的建立和应用 [ J] .浙江农业科学 , 2007 ,
(3):352-355.
428　 　　2008年第 4期