全 文 :广 西 植 物 Guihaia 32(1):40-45 2012 年 1 月
DOI:10.3969/j.issn.1000-3142.2012.01.010
白蜡虫七种寄主植物枝条树皮比较解剖研究
赵杰军1,2,陈晓鸣1,2*,王自力2,叶寿德2,王绍云2,陈 勇2
(1.南京林业大学 森林资源与环境学院,南京210037;2.中国林业科学研究院 资源昆虫研究所,昆明650224)
摘 要:采用常规石蜡切片法解剖观察了白蜡虫7种寄主植物一年生枝条树皮横切面结构特征,结果表明:
白蜡虫7种寄主植物一年生枝条树皮从内到外由次生韧皮部、初生韧皮部纤维束、皮层和周皮组成;次生韧皮
部横向系统均由筛管、伴胞和薄壁细胞组成;轴向系统由射线组成。木栓层以美国白蜡和流苏细胞层数最多,
达10~12层;华南小蜡、紫药女贞和白枪杆次之,为5~8层;女贞和白蜡树最少,分别为2~3和3~4层。初
生韧皮部纤维束排列整齐连接为带状或分散,女贞属纤维连接成带状,白蜡属和流苏属纤维分散。带状纤维
层厚薄不均,厚度在26.93±13~59.15±7μm之间,以白枪杆纤维层最厚,为59.15±7μm;美洲白蜡次之,
为50.05±7μm;白蜡树最薄,为26.93±13μm。分散型纤维束直径在25.12±13~76.15±36μm之间,纤维
束直径大小顺序为:流苏(76.15±36μm)>紫药女贞(43.44±10μm)>女贞(25.12±13μm)。女贞、紫药女
贞和流苏纤维束间距分别为78.53±39μm、149.78±27μm和212.02±95μm。次生韧皮部厚度在48.52±
12~377.44±24μm之间,以女贞的次生韧皮部最厚,达377.44±24μm,华南小蜡最薄,为48.52±12μm。
树皮次生韧皮部厚、木栓层数少和纤维束直径小为白蜡虫优良寄主植物的显著特征。
关键词:白蜡虫;寄主植物;树皮;解剖结构
中图分类号:S899.1,Q944.5 文献标识码:A 文章编号:1000-3142(2012)01-0040-06
* Comparative anatomical studyof twigbarks
of seven host plant species of the pela wax
scale,Ericerus pela(Chavannes)
ZHAO Jie-Jun1,2,CHEN Xiao-Ming1,2*,WANG Zi-Li 2,
YE Shou-De2,WANG Shao-Yun2,CHEN Yong2
(1.College of Forest Resources and Environment Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,China;
2.Research Institute of Resource Insects,Chinese Academy of Forestry,Kunming 650224,China)
Abstract:Anatomical structure and characteristics of transverse section of one year twigs of seven host plant species
of Ericerus pela(Chavannes)were studied by paraffin method.Barks of seven species consisted of periderm,cortex,fi-
bre bundies of primary phloem and secondary phloem from the inner to outer.The secondary phloem consisted of
sieve elements,companion cels and phloem parenchyma cels within transverse system and phloem rays within axial
system.Among seven host species,Fraxinus americana and Chionanthus retusa had the thickest phelems which
were composed of 10-12cel layers,folowed by Ligustrum calleryanum,L.delavayanumand Fraxinus mala-
cophylla,of which consisted of 5-8cel layers,while F.chinensis and Ligustrum lucidumhad the thinnest phelems,
* 收稿日期:2011-08-15 修回日期:2011-10-30
基金项目:国家自然科学基金(30771736);国家科技支撑计划课题(2006BAD06B07);国家级星火计划项目(2007EA169005);中国林科院中央级公益
性科研院所基本科研业务费专项(riricaf201004M)[Supported by Grants from the National Natural Science Foundation of China(30771736);National
Key Technology R &D Program of China(2006BAD06B07);China Spark Program(2007EA169005);Central Public Interests Scientific Institution Basic
Research Fund of CAF(Riricaf201004M)
作者简介:赵杰军(1973-),男,云南洱源县人,助理研究员,博士生,主要研究方向为白蜡虫与寄主职务互作关心。
*通讯作者:陈晓鸣,男,研究员,主要研究方向为资源昆虫学,(E-mail)xmchen@vip.km169.net。
which were composed of 2-3or 3-4cel layers,respectively.There were two types of fiber bundies of primary
phloem,ribbon-like in Ligustrumor scattered in Fraxinus and Chionanthus.Thickness of ribbon-like fibers were dif-
ferent between three Fraxinus species:59.15±7μm for F.malacophylla,folowed by 50.05±7μm for F.america-
na,and 26.93±13μm for F.chinensis.The diameter of scattered fibers of Fraxinus and Chionanthus were also dif-
ferent,ranging from the widest of 76.15±36μm for C.retusato the narrowest of 25.12±13μm for L.lucidum.
The spacing of fiber bundied of L.lucidum,L.delavayanumand C.retusa were 78.53±39μm,149.78±27μm and
212.02±95μm,respectively.Thickness of secondary phloem layers differed wildly among species,ranging from the
thickest of 377.44±24μm for L.lucidumto the thickest of 48.52±12μm for L.calleryanum.In summary,host
plants with barks featured by thick secondary phloem,thin phelems,and smal diameter fibers are likely to have high-
er suitability for the wax insect,E.pela.
Key words:Ricerus pela(Chavannes);Host plant;Bark;Anatomical structure
寄主植物物理结构是防御刺吸式昆虫的首要屏
障,叶片、枝条表皮与内部组织结构影响刺吸式昆虫
的搜索、刺探和吸食行为(Guerrieri等,2008;Pol-
lard,1973;Washington等,1990)。刺吸式害虫寄主
植物物理结构研究目的在于发现防御的形态结构特
征,培育抗性品种;刺吸式资源昆虫寄主植物物理结
构研究目的却相反,旨在弄清楚有利于口器刺探和
吸食的结构特征,培育高产的优良寄主植物(Powel
等,2006;Schoonhoven等,2005)。白蜡虫(Ericerus
pela(Chavannes))寄主植物种类丰富,资料报道有
6科8属29种,生产上常用于放养白蜡虫的寄主植
物主要有女贞 (Ligustrum lucidum)和 白 蜡 树
(Fraxinus chinensis)(陈晓鸣,2011)。寄主植物树
皮是白蜡虫生活场所,也是白蜡虫营养物质的来源。
有关白蜡虫寄主植物物理结构的研究方面,张振珏
等(1993)报道了白蜡树和女贞皮筛管分子和形成层
发育规律,就白蜡虫寄主植物系统比较解剖学缺乏
资料报道。在前人研究工作的基础上,对白蜡虫7
种寄主植物树皮进行系统的比较解剖,旨在弄清楚
白蜡虫主要寄主植物树皮的解剖结构特征及数量性
状,为进一步探讨白蜡虫与寄主植物物理结构相互
关系提供参考依据。
1 材料与方法
1.1材料
寄主植物解剖材料采自云南省景东县中国林业
科学研究院资源昆虫研究所景东试验站标本园,采
集的寄主植物有:(1)白蜡树属(Fraxinus)白蜡树
(F.chinensis)、白枪杆(F.malacophylla)和美洲白
蜡(F.americana);(2)女贞属(Ligustrum)女贞(L.
lucidum)、紫药女贞(L.delavayanum)和华南小蜡
(L.calleryanum)和(三)流苏属(Chionanthus)流苏
(C.retusa)。
1.2方法
用于石蜡制片观察的寄主植物均采用未放虫的
新鲜材料。取寄主植物同一方位的1年生枝条,先
用枝剪将枝条分割为小节,再用单面刀片切割为纵
向长0.6cm,横向长0.3cm的带木质部的树皮(木
质部尽可能的切薄,不触及形成层即可),每寄主植
物取样5株,重复3次。样品FAA固定3d,石蜡包
埋,切片厚度为8~12μm,粘片量为24条/片,番红
-固绿对染,Euparal胶封片。NikonE800相差显
微系统观察形成层、次生韧皮部、初生韧皮部纤维
带、薄壁组织、皮层和木栓层结构并拍照。用 Ps
CS3软件测量分析上述性状指标。解剖数量特征指
标每项测量 10 个条带,取其平均值。数据用
SPSS18.0统计分析。
2 结果与分析
2.1基本组织结构
石蜡切片显微观察结果表明,白蜡虫7种寄主
植物树皮组织包括初生组织和次生组织,从内向外
依次为次生韧皮部、初生韧皮部纤维束、皮层和周
皮,基本结构与数量性状指标(图版Ⅰ~Ⅱ和表1)。
次生韧皮部轴向系统由筛管、伴胞和韧皮薄壁组织
细胞组成。纤维束连成带状或分散。纤维带中偶尔
有石细胞。韧皮部薄壁细胞纵向排列。横向系统为
射线,有单列和双列。周皮从外到内由木栓层、木栓
形成层和栓内层组成,最外层木栓层层数较多,各种
寄主植物层数不一。多种寄主植物树皮皮层内侧无
纤维束或石细胞,白蜡树有分散的石细胞,流苏分布
较粗大的纤维束。
141期 赵杰军等:白蜡虫七种寄主植物枝条树皮比较解剖研究
图版Ⅰ A-1.女贞树皮横切面;A-2.女贞树皮周皮;A-3.女贞树皮次生韧皮部;B-1.紫药女贞树皮横切面;B-2.紫药女贞树皮周皮;B-3.紫药
女贞树皮次生韧皮部;C-1.华南小蜡树皮横切面;C-2.华南小蜡树皮周皮;C-3.华南小蜡树皮次生韧皮部;D-1.白蜡树树皮横切面;D-2.白蜡
树树皮周皮;D-3.白蜡树树皮次生韧皮部。
PlateⅠ A-1.Transverse section of barks of L.lucidum;A-2.Periderm of L.lucidum;A-3.Secondary phloem of L.lucidum;B-1.Transverse sec-
tion of barks of L.delavayanum;B-2.Periderm of L.delavayanum;B-3.Secondary phloem of L.delavayanum;C-1.Transverse section of barks of
L.calleryanum;C-2.Periderm of L.calleryanum;C-3.Secondary phloem of L.calleryanum;D-1.Transverse section of barks of F.chinensis;D-2.
Periderm of F.chinensis;D-3.Secondary phloem of F.chinensis.
24 广 西 植 物 32卷
图版Ⅱ E-1.白枪杆树皮横切片;E-2.白枪杆树皮周皮;E-3.白枪杆树皮次生韧皮部;F-1.美洲白蜡树皮横切面;F-2.美洲白蜡树皮周皮;F-
3.美洲白蜡树皮次生韧皮部;G-1.流苏树皮横切面;G-2.流苏树皮周皮;G-3.流苏树皮次生韧皮部。
PlateⅡ E-1.Transverse section of barks of F.malacophylla;E-2.Periderm of F.malacophylla;E-3.Secondary phloem of F.malacophylla;F-1.
Transverse section of barks of F.americana;F-2.Periderm of F.americana;F-3.Secondary phloem of F.americana;G-1.Transverse section of barks
of C.retusa;G-2.Periderm of C.retusa;G-3.Secondary phloem of C.retusa.
2.2树皮厚度比较
白蜡虫口针穿刺寄主树皮,最后定位于次生韧
皮部与形成层交联带初分化的筛管分子,因此,树皮
厚度也就是口针垂直穿刺行迹的最短距离。寄主植
物树皮厚度在257.06~552.39μm之间,7种寄主
植物属、种间存在显著差异(P<0.05)。其中,以白
枪杆树皮最厚,为552.39±24μm,紫药女贞树皮最
薄,为257.06±6μm(表1),常用寄主植物白蜡树
和女贞树皮厚度分别为315.21±96μm和404.50
±216μm。由树皮的厚度,推断白蜡虫口针伸缩性
能较强,可能较为适宜的厚度在315~404μm。
2.3周皮厚度比较
周皮由木栓形成层生长,包括木栓层、木栓形成
层和栓内层。白蜡虫寄主植物周皮厚度在28.53±
2~88.9±4μm之间,以白枪杆周皮最薄,为28.53
μm;美洲白蜡最厚,为88.9±4μm。常用寄主植物
341期 赵杰军等:白蜡虫七种寄主植物枝条树皮比较解剖研究
女贞和白蜡树周皮分别为54.88±6μm和64.84±
4μm。从石蜡切片番红固绿染色的条带观察结果
表明,木栓层细胞染色较深,细胞壁栓质化程度较
高,栓内层和皮层组织细胞染色差异显著,有明显的
分界线,容易辨认。7种寄主植物周皮木栓层层数
不一致,以美国白蜡和流苏木栓层数最多,达10~
12层;华南小蜡、紫药女贞和白枪杆木栓层较少,为
5~8层;女贞和白蜡树木栓层最少,分别为2~3层
表1 白蜡虫7种寄主植物树皮解剖结构特征
Table 1 Anatomical characteristics of seven host plant barks of Ericerus pela(Chavannes)
编号
No.
种类
Species
树皮厚
Bark
thickness
(μm)
周皮厚
Periderm
thickness
(μm)
初生韧皮部纤维束
Fiber bundies of primary phloem
类型
Type
厚Thickness
(μm)
皮层内侧纤
维-石细胞
Fiber-sclereid
of medial
cortex
次生韧
皮部厚
Thickness
of secondary
phloem(μm)
射线
类型
Ray
type
1 白蜡树F.chinensis 315.21±9 64.84±4 带状 26.93±13 石细胞;分散 61.83±7 单列
2 白枪杆F.malacophylla 552.39±24 28.53±2 带状 59.15±7 - 144.25±7 单列
3 美洲白蜡F.americana 335.67±5 88.9±4 带状 50.05±7 - 50.14±4 单列
4 女贞L.lucidum 404.50±21 54.88±6 分散 直径:25.12±13
间距:78.53±39
- 377.44±24 单列
5 紫药女贞L.delavayanum 257.06±6 30.58±6 分散 直径:43.44±10
间距:149.78±27
- 176.35±16 单列
6 华南小蜡L.calleryanum 315.37±13 72.72±10 带状 42.38±8 - 48.52±12 单列
7 流苏C.retusa 301.92±6 49.04±5 分散 直径:76.15±36
间距:212.02±95
纤维束;分散 60.1±12 双列
图1 7种寄主植物树皮次生韧皮部厚度比较
Fig.1 Comparison of secondary phloem thickness
of seven host plant species
1.白蜡树;2.白枪杆;3.美洲白蜡;4.女贞;
5.紫药女贞;6.华南小蜡;7.流苏。
1.F.chinensis;2.F.malacophylla;3.F.americana;4.L.
lucidum;5.L.delavayanum;6.L.calleryanum;7.C.retusa.
和3~4层。
2.4纤维层厚度比较
白蜡虫寄主植物纤维束在切向面排列整齐,连
接成带状或分散,女贞属和白蜡属纤维束分散或连
接为带状;白蜡属纤维连接为带状;流苏属流苏纤维
束分散,形态与其它属寄主植物差异较大,皮层内侧
分布石细胞和较粗大的纤维束。属间纤维细胞形态
基本一致,种间有差别。带状纤维层厚薄不均,纤维
层厚度在26.93±13~59.15±7μm之间,白枪杆
的纤维层最厚,为59.15±7μm;其次是美洲白蜡为
50.05±7μm;白蜡树纤维层最薄,为26.93±13
μm。纤维层数从2~6层不等,华南小蜡和白枪杆
纤维细胞大小不一、厚薄不均,层数约为2~5层;美
洲白蜡纤维层厚度均匀,层数为6层;白蜡树纤维层
细胞排列整齐,中间分布直径较大的纤维细胞,纤维
层数为3~6层。分散型纤维束直径在25.12±13
~76.15±36μm,以流苏的纤维束直径最大,为
76.15±36μm;紫药女贞次之,为43.44±10μm;女
贞纤维束直径最小,为25.12±13μm。分散型纤维
束间距较大,女贞、紫药女贞和流苏纤维束间距分别
为78.53±39μm、149.78±27μm和212.02±95
μm。从7种寄主植物纤维带厚度和纤维束直径和
离散程度比较分析,结果表明白蜡树纤维层最薄,女
贞纤维束直径最小,这可能是白蜡虫优良寄主植物
树皮机械组织的结构特征。
2.5次生韧皮部厚度比较
7种寄主植物次生韧皮部由筛管、伴胞和韧皮
薄壁组织细胞组成。一年生寄主植物树皮次生韧皮
部没有观察到纤维束,2~5年生白蜡树和女贞次生
韧皮部具有发达的纤维带(张振珏,1993)。7种寄
主植物次生韧皮部厚度在48.52±12~377.44±24
μm之间,以女贞次生韧皮部最厚,达377.44±24
μm;紫药女贞次之,为176.35±16μm;华南小蜡最
薄,为48.52±12μm,其它寄主植物白蜡树、白枪
44 广 西 植 物 32卷
杆、美洲白蜡和流苏分别为61.83±7μm、144.25±
7μm、50.14±4μm和60.1±12μm(图1)。女贞
与华南小蜡次生韧皮部厚度相差达329μm,与白蜡
树相差316μm。
2.6射线
射线分布于寄主植物次生韧皮部,是寄主植物
的横向运输系统,主要由薄壁细胞组成。7种寄主
植物树皮韧皮部射线分为单列和多列2种形式,流
苏为双列,射线细胞增大,其它寄主植物为单列。7
种寄主植物射线细胞明显含有内含物,可能是淀粉
或者P-蛋白。
3 讨论
7种寄主植物树皮解剖结构特征与数量性状在
属、种间存在相似性和差异性,可作为寄主植物分类
及亲缘关系探讨的参考依据(高信曾,1978;李景秀
等,2007)。
树皮结构特征与枝龄、环境条件存在相关性。
白蜡虫7种寄主植物枝条枝龄、取样部位以及生长
环境一致,树皮解剖结构及数量性状具有可比性。
若同种寄主植物生长环境条件有差异,树皮结构可
能发生变化(周云龙,1999)。不同枝龄树皮结构也
存在差异,2~5年生白蜡树和女贞次生韧皮部分布
纤维束并连接成带状,周皮木栓层分别为3~8层和
5~14层,韧皮射线为多列(张振珏等,1993)。一年
生树皮次生韧皮部缺少纤维束,周皮木栓层不超过
2~4层,韧皮射线为单列。
树皮保护组织和机械组织可能影响白蜡虫口针
在树皮的穿刺和吸食。保护组织周皮是由木栓层和
木栓形成层和栓内层组成。7种寄主植物木栓层层
数从2~12层,厚度厚薄不一致,以女贞木栓层最
薄,层数最少为2~3层,其次是白蜡树为3~4层。
李会平等(2004)对树皮结构与天牛危害之间关系研
究表明,木栓层厚度和层数与天牛的危害程度存在
相关性,木栓层厚的树种天牛危害程度较轻。白蜡
树和女贞木栓层较薄有利于白蜡虫的穿刺,适宜放
养白蜡虫。
白蜡虫寄主植物树皮机械组织主要是纤维束,
分布于初生韧皮部与次生韧皮部之间,成带状或离
散。白蜡虫抵达次韧皮部必须穿刺纤维带。徐斌等
(2008)报道樟树黄花病发生与树皮纤维组成存在相
关性,病株与正常株纤维组成比例相差35%。说
明,机械组织与病虫害发生存在相关性。白蜡虫7
种寄主植物中美洲白蜡、白枪杆、白蜡树和华南小蜡
纤维带连接成带状厚薄不均,厚度在26.93±13~
59.15±7μm之间;其它的种类如女贞、紫药女贞和
流苏纤维带分散,束间距分别为78.53±39μm、
149.78±27μm和212.02±95μm。带状纤维层可
能不利于白蜡虫的穿刺,离散型纤维束对白蜡虫穿
刺影响较小。
输导组织次生韧皮部是白蜡虫口针定位取食营
养的部位,其厚度可能影响白蜡虫从韧皮部摄取营
养。白蜡虫7种寄主植物次生韧皮部厚度存在种间
差异,常用寄主植物女贞的次生韧皮部最厚达377.
44±24μm,华南小蜡最薄为48.52±12μm,2种寄
主植物相差329μm。陈又清等(2003)对紫胶蚧
(Kerria lacca)与树皮结构特征之间关系研究表明,
紫胶蚧固虫密度与韧皮部厚度有密切关系。寄主植
物中具有较厚的韧皮部种类,适宜作为放养白蜡虫
的寄主植物。陈勇等(1998)比较研究了女贞、白蜡
树和小叶女贞上白蜡虫泌蜡量,结果表明女贞上雄
虫泌蜡量高于其它2种寄主植物。在白蜡虫生产
中,采用女贞放养白蜡虫生产虫、蜡具有科学依据。
从寄主植物解剖结构分析,采用木栓层薄、韧皮部厚
等指标评价白蜡虫优良寄主植物是可行的。
7种寄主植物树皮组织细胞发现含有大量的内
含物,可能是淀粉、单宁或P-蛋白,尚需要进一步系
统的解剖观察。
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(下转第117页Continue on page 117)
541期 赵杰军等:白蜡虫七种寄主植物枝条树皮比较解剖研究
清楚,后续工作将通过Southern blot进行验证,确
定内含子剪接与各基因家族成员之间的是否存在一
定联系,同时也有助于 HMGR 基因家族各成员的
功能进行分析验证。
Schaler等(1995)将橡胶树的 HMGR 基因转
化到烟草中,结果 HMGR的活性增强3~8倍,同
时甾醇总含量提高近6倍。Manzano等(2004)在拟
南芥中超量表达其自身 HMGR 基因,结果也能够
提高甾醇总含量。尾巨桉EuHMGR是否为精油代
谢调控靶点,有待进一步进行遗传转化方面的研究;
本研究为最终通过基因工程提高桉树精油产量奠定
了一定基础。
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