四川动物  2016, Vol. 35 Issue (6): 897-904

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段宇杰, 赵清, 张仙红, 张虎芳
DUAN Yujie, ZHAO Qing, ZHANG Xianhong, ZHANG Hufang
2种辉蝽的精巢和染色体研究(半翅目:蝽科)
Study on Testes and Chromosomes of Two Species of Genus Carbula (Hemiptera:Pentatomidae)
四川动物, 2016, 35(6): 897-904
Sichuan Journal of Zoology, 2016, 35(6): 897-904
10.11984/j.issn.1000-7083.20160141

文章历史

收稿日期: 2016-05-26
接受日期: 2016-08-29
2种辉蝽的精巢和染色体研究(半翅目:蝽科)
段宇杰1, 赵清1, 张仙红1, 张虎芳2*     
1. 山西农业大学农学院, 山西太谷 030801
2. 忻州师范学院, 山西忻州 034000
摘要: 通过探讨中国蝽科Pentatomidae辉蝽属Carbula的红角辉蝽Carbula crassiventris (Dallas,1849)和北方辉蝽C.putoni (Jakovlev,1876)的精巢形态和染色体的核型及减数分裂行为,为蝽科昆虫的细胞分类学提供新资料。采用显微形态解剖法和染色体制片法对其精巢和染色体进行观察。结果表明:2种精巢的位置、外被颜色、形状及精巢叶的数目都一致;染色体组成均为2n(♂)=14(12A+XY),具有X-Y性别决定机制。在减数分裂过程中,常染色体前减数分裂,性染色体后减数分裂且无交叉;在中期-Ⅱ,常染色体排列成环状而性染色体在环中央形成假二价体。但是,2个物种在弥散期常染色体的去固缩程度,终变期常染色体双交叉的个数及中期-Ⅰ常染色体和性染色体的排列方式都各不相同。本文证实了蝽科昆虫的减数分裂行为在不同属间、种间可不相同,而且具有一定的属、种间特异性;同时为精巢在蝽类昆虫分类中的作用提供新的资料。
关键词蝽科     辉蝽属     精巢     染色体     核型     减数分裂    
Study on Testes and Chromosomes of Two Species of Genus Carbula (Hemiptera:Pentatomidae)
DUAN Yujie1, ZHAO Qing1, ZHANG Xianhong1, ZHANG Hufang2*     
1. College of Agronomy, Shanxi Agricultural University, Taigu, Shanxi Province 030801, China;
2. Xinzhou Teachers University, Xinzhou, Shanxi Province 034000, China
Abstract: In order to provide some useful clues for the study of pentatomid taxonomy, the testes, karyotypes and meiotic characteristics of two Carbula species in Pentatomidae (C. crassiventris and C. putoni) were studied. The chromosomal and testicular morphology were observed by using conventional preparation. The two species showed the same location of testicles, pigmentation of the peritoneal sheath, shape and number of testicular lobes. And they also showed typical karyotype of Pentatomidae (2n=14=12A+XY) and X-Y sex chromosomal mechanism. During the process of meiosis, the autosomes divided pre-reductionally, the sex chromosomes divided post-reductionally and were achiasmatic, and at metaphase-Ⅱ the autosomes showed a ring-shaped configuration with the pseudobivalent at the center. However, the two species differed in the extent of decondensation of the autosomes during the diffuse stage, the number of ring bivalents at diakinesis, behaviors of autosomes, and sex chromosome during metaphase-Ⅰ. In conclusion, the meiotic characteristics of Pentatomidae may not be always consistent in different genera and species, or even in congeneric species, and this may also contribute to the roles of testes in the classification of bugs.
Key words: Pentatomidae     Carbula     testes     chromosome     karyotype     meiosis    

蝽科Pentatomidae是异翅亚目Heteroptera最大的类群之一,包括大量的农作物、果树和蔬菜害虫,对农业造成了不可忽视的危害。该科世界性分布,已知8亚科896属4 722种(Kuar & Sharma,2015),我国分布有4个亚科,分别是短喙蝽亚科Phyllocephalinae、益蝽亚科Asopinae、蝽亚科Pentatominae和舌蝽亚科Podopinae。辉蝽属Carbula隶属于蝽亚科,目前全世界有99种,我国记录有10种。

关于蝽类昆虫染色体的研究主要有核型、性别决定机制以及染色体在减数分裂中的行为等,所有种类在细胞遗传学方面具有一些相同的特征,主要表现为:(1)染色体均为全着丝粒染色体,即没有主缢痕,在减数分裂中表现为染色体分离的动力限制在染色体的末端(Lanzone & Souza,2006Papeschi & Bressa,2006Souza et al.,20112014);(2)常染色体和性染色体减数分裂行为颠倒,在第一次减数分裂时,常染色体进行减数分裂,性染色体进行等价分离,第二次减数分裂时,常染色体进行等价分离,而性染色体进行减数分裂(张虎芳,郑乐怡,1998Rebagliati et al.,2005Papeschi & Bressa,2006);(3)减数分裂前期存在一个特殊的时期——弥散期,在这个时期细胞变大,常染色体去固缩呈弥散状态分布在整个细胞核内,而性染色体正异固缩和核仁凝聚在一起,经过这个时期后常染色体再次固缩出现在双线期(Rebagliati et al.,2005Lanzone & Souza,2006Souza & Itoyama,2011)。

蝽科昆虫在细胞遗传学方面也具有其自身的特点:无m-染色体(micro-chromosomes)(Rebagliati et al.,2005Kuar & Sharma,2015);性别决定机制为XY机制,除了Macropygium reticulare (Fabricius)、Thynata calceata (Say)和二星蝽Eysarcoris guttiger (Thunberg)的性别决定机制为X1X2Y及Rhytidolomia senilis (Say)的性别决定机制为Neo-XY(张虎芳,郑乐怡,2001aRebagliati et al.,2005Kuar & Sharma,2015);蝽科昆虫的染色体数目多样化,最小的为2n=6,最大的为2n=27=24A+X1X2Y,但是典型的染色体数目为2n=14,占蝽科昆虫总数的85%(Rebagliati et al.,20012005Souza et al.,2008)。蝽科物种多样性丰富,然而截至目前,有关蝽科昆虫细胞遗传学研究报道的种类不超过400种(Rebagliati et al.,2005Papeschi & Bressa,2006Rebagliati & Mola,2010Kuar & Sharma,2015),不到蝽科昆虫总数的10%。在中国,蝽类昆虫的细胞遗传学自张虎芳于1999年首次研究发表以来,迄今为止报道了4科45种,其中蝽科31种。

精巢作为生殖系统的一部分可以为形态分类和系统发育提供一定的