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肥硕的小腿造就褶翅蜂的天赋异禀
huayanc 2019-1-13 09:06
肥 硕 的小腿造就褶翅蜂的天 赋 异禀 陈华燕 褶翅蜂科 Gasteruptiidae是膜翅目Hymenoptera昆虫中一类种类稀少的寄生蜂,目前全世界已知500余种,中国已知30余种。褶翅蜂的生物学习性和形态特征都非常特别。褶翅蜂主要营盗寄生(cleptoparasite)生活方式,即雌蜂把卵产在独栖性的蜂类如泥蜂,胡蜂和蜜蜂的巢内,卵孵化后,幼虫开始取食寄主的卵或低龄幼虫,最后把巢所有储藏的食料都取食完。形象点说就是,褶翅蜂就像独栖蜂家里来的小盗贼,把家里所有的东西都霍霍了。褶翅蜂最特别的形态特征之一就是后足胫节显著膨大成棒状(图1-2)。昆虫的足通常以运动功能著称,如捕捉足和行走足等,都与运动有关。但除了运动功能外,一些昆虫的足还有一些特别的功能,如通过足上的膝下器(subgenual organs,一种机械性刺激感受器)感知振动信号。寄生性膜翅目昆虫的后足胫节膨大通常是出现在雌性身上,科学家猜测这可能是雌性用来增强感知寄主产生的振动信号。然而这种猜测在褶翅蜂的身上似乎不完全成立,因为褶翅蜂的雌性和雄性的后足胫节都膨大(图1-2)。这种现象导致科学家猜测,膨大的后足胫节对于褶翅蜂而言,或许还有别的功能。最近,美国宾夕法尼亚州立大学(The Pennsylvania State University)的István Mikó 博士主导的科学家团队通过显微,化学分析,基因表达和行为学等多种手段全面揭露了褶翅蜂膨大后足胫节的各种功能, 该研究成果发表在了近期的昆虫学杂志 Insect Systematics and Diversity上( Mikó et al. 2019 )。 研究人员通过解剖褶翅蜂的后足胫节,发现胫节被延伸于 2条侧气管间的隔膜分为2个室。一个室(肌肉室)包含肌肉和脂肪体,另一个室(淋巴室)包含四周充满非极性液体的膝下器(图3B)。肌肉室的端部连接可活动的胫节端距和基跗节(图2)。膝下器固着于两个有弹性的结构,即一端着生于胫节基部透明部分的表皮(这部分表皮在活体里很软,有很大的弹性),另一端连接于气管和脂肪体填充的肌肉室的膜壁(图3B)。当研究人员用昆虫针轻压胫节基部的透明部分的表皮,端距和基跗节有明显的运动,这表明表皮即使是轻微的移动都可以改变淋巴室里的液压。这些结构特征和脂肪体能促进信号传导的潜力表明振动信号探测是膨大的胫节的一个重要功能。一些早期的研究表明,一些蜂类(如蜜蜂和胡蜂)主要通过振动信号来交流,而膝下器可能是主要探测振动信号的感受器。因此,褶翅蜂可以用升级版的膝下器系统(膨大的胫节)来寻找理想的产卵场所,或通过探测寄主幼虫移动向巢口发出的振动信号,或直接接收寄主成虫之间的交流信号(这种特性还可能有另外的功能,即防止寄主成虫的攻击)。研究人员通过高速摄像,发现褶翅蜂在寄主巢边飞行时,后足做垂直和水平摇动,这种行为很可能是通过空气协调寄主发出的振动信号的表现。当它们的足正对着寄主巢口时,可以让它们最大程度的接收到这些信号。 研究人员通过分析褶翅蜂后足胫节脂肪体的化学组成,发现脂肪体由 2种细胞组成,滋养细胞(trophocytes)和绛色细胞(oenocytes)。绛色细胞具有解毒作用,因为在杀虫剂的处理下绛色细胞会出现细胞色素P450基因(编码细胞色素P450酶系,用于解毒)大量表达。转录组的数据表明,褶翅蜂后足有细胞色素P450基因的富集。因此,研究人员认为,褶翅蜂膨大的后足胫节可能还有解毒作用。当然,这个假说还有待进一步的证明。 褶翅蜂还有一个特别地方,那就是它们可以像直升机一样做飞行悬停(图 4-5)。有学者猜测膨大的后足胫节很有可能帮助褶翅蜂在飞行时保持平衡。Mikó 博士和同事们用高速摄像记录了 1只完好的和1只移除两只后足胫节的褶翅蜂的飞行,发现后足胫节的移除影响了褶翅蜂在转弯飞行时的稳定性。 褶翅蜂的后足胫节有点类似于我们人类的小腿。每个女孩子应该都惧怕自己的小腿是肥硕的,但肥硕的小腿却赋予了褶翅蜂特殊的功能:探测寄主,解毒和做优雅的飞行。 博主点评:我个人觉得这项工作是堪称研究结构与功能的范例。正好这篇论文的第一作者 Istvan和论文的审稿人之一是我的合作者,我知道他们都是做传统分类出身的,很高兴见到他们做出了这么有趣的工作。我一直想表达的一个观点就是,做传统形态分类的好处之一就是,更有可能提出一些有趣的科学假说或科学问题。 图 1. 一种产自北京的未发表的新种褶翅蜂 Gasteruption sp.雌虫,箭头所指的是膨大的后足胫节。 图 2. 同样产自北京的另一种未发表新种褶翅蜂Gasteruption sp. 雄虫,后足胫节也是膨大的。 图 3. 褶翅蜂后足胫节共聚焦激光扫描显微图。(A)滋养细胞(trophocytes,tr)和绛色细胞(oenocytes,oe);(B)脂肪体(fat body,fb),气管(trachae,t),膝下器(subgenual,sgo),端距(tibial spurs,ts),基跗节(metatarsus,tar);(C)绛色细胞核(oenocyte nucleus,nuc)。(引自 Mikó et al. 2019 ) 图 4. 优 雅 飞 行的褶翅蜂,雌虫。 图 5. 优 雅 飞 行的褶翅蜂,雄虫。
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潜蝇钻道,蜾蠃挖之
热度 2 huayanc 2018-11-28 15:20
潜蝇钻道,蜾蠃挖之 陈华燕 蜾蠃蜂隶属于膜翅目(Hymenoptera)胡蜂总科( Vespoidea ),原先是一个独立的科蜾蠃蜂科(Eumenidae),现在一般认为是胡蜂科(Vespidae)中的蜾蠃蜂亚科(Eumeninae),也是最大的亚科,种类繁多,目前全世界知3700余种,中国已知260余种(Tan et al. 2018) 。 胡蜂科昆虫有很多种类具有社会性,即筑巢群居,但蜾蠃蜂比较特立独行,都是单栖性。雌性营狩猎性寄生生活,即雌虫筑好巢后产卵,再捕食猎物放入巢内饲育后代。我国古人对蜾蠃的这种狩猎性寄生习性三千年前就有记载。最出名的莫过于《诗经》的记载,“螟蛉有子,蜾蠃负之”指的就是蜾蠃蜂把一些鳞翅目的幼虫捕回巢内饲育后代的现象。只不过《诗经》这句话描述的是,古人认为蜾蠃只有雄的,没有雌的,于是把螟蛉带回巢内当成自己的儿子抚养。据传南北朝时的医学家陶弘景(公元 456-536 )不相信蜾蠃无子,实验观察以辩真伪。结果他找到一窝蜾蠃,发现雌雄都有。可见我国古人早在 1500 年前就对这类昆虫有科学的观察。其实衔螟蛉的蜾蠃是雌蜂,找到螟蛉后,先用腹部末端的毒针(特化成螯针的产卵器)刺一下,释放毒液麻痹螟蛉,然后衔回巢内封起来。蜾蠃先前产下的卵孵化成幼虫后,就可以寄生取食这些螟蛉了,也就是说螟蛉不是蜾蠃的义子,而是蜾蠃后代的食物。蜾蠃的毒液具有保鲜作用,因此可以保证螟蛉在巢内可以长时间作为后代的食物。 蜾蠃的猎物多为鳞翅目( Lepidoptera )的幼虫,也有鞘翅目( Coleoptera )和叶蜂( sawfly )的幼虫。有些种类只限于猎捕一个科的昆虫,但有些种类猎捕的寄主范围比较广,可达 1 ~ 2 个目的昆虫,只要猎物的个体大小适合都可猎捕。 前两个星期回湛江老家探亲,在老家屋后拍虫子的时候,看到几只蜾蠃在马缨丹叶上咬潜叶虫为害处的叶皮。一直以来,我拍蜾蠃要么是访花的,要么是筑巢的,我一开始以为这蜾蠃是要咬叶片去筑巢,抓拍了几张,放大后看,原来是要吃里面的虫子。后来来查了一下资料,马缨丹上的潜叶虫很有可能是马缨丹蛇潜蝇( Ophiomyia lantanae ),一种原产美洲的潜蝇,主要潜食植物叶片造成隧道,可致使叶片枯死,早在 100 多年前就被澳洲引入用于防治马缨丹。 2015 年首次报道我国大陆有马缨丹蛇潜蝇的分布( Shi et al. 2015 )。中科院动物研究所的袁峰老师看了我的照片后,认为蜾蠃是 Labus 这个属的,后经荷兰膜翅目分类专家 Cornelis van Achterberg 博士确认并认为可能是 Labus clypeatus 这个种,一个中国新记录种。 图 1. 蜾蠃 Labus sp. 在马缨丹叶上咬潜叶虫为害处的叶皮。 图 2. 蜾蠃 Labus sp. 在马缨丹叶上咬潜叶虫为害处的叶皮。换个角度,可以看见叶皮已经被咬破。 图 3. 蜾蠃 Labus sp. 在马缨丹叶上咬潜叶虫为害处的叶皮。继续往下咬。 图 4. 蜾蠃 Labus sp. 在马缨丹叶上咬潜叶虫为害处的叶皮。换个地方咬。 图 5. 蜾蠃 Labus sp. 终于挖到潜叶蝇的幼虫(或蛹)了。 图 6. 可能是马缨丹蛇潜蝇的幼虫。 Reference: 何俊 华等 (2002). 浙江蜂 类 志 . 科学出版社 . Shi L, Jin C, Gao X (2015) First report of Ophiomyia lantanae (Froggatt) (Diptera: Agromyzidae) on the Chinese mainland, with a checklist of known species of Ophiomyia in China. Entomotaxonomia 37(1): 59-71. Tan J-L, Carpenter JM, van Achterberg C (2018) An illustrated key to the genera of Eumeninae from China, with a checklist of species (Hymenoptera, Vespidae). ZooKeys 740: 109–149. https://doi.org/10.3897/zookeys.740.22654
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膜翅目采集与标本制作视频
热度 3 zhuchaodong 2017-5-16 07:31
Matthew Buffington博士等制作了膜翅目相关的培训视频。用于小型膜翅目标本制作粘胶的部分,值得我们了解。Natural Geogaphic关于拟寄生蜂的短片,可以有助于我们更加直观地了解这类神奇的生物。 在这个专题下,我将持续关注并更新视频。 http://user.qzone.qq.com/425414123/photo/V13qrwNW0YkdUp/ Matthew Buffington Systematic Entomology Laboratory matt.buffington@ars.usda.gov
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荤素通吃的茧蜂
热度 2 huayanc 2016-7-6 06:34
荤素通吃的茧蜂 对于熟悉膜翅目昆虫的人们来说,一提到茧蜂,第一印象就是,它们是寄生于别的节肢动物尤其是昆虫的寄生蜂。通俗点讲就是,它们是靠吃荤(寄主的肉体)长大的。当然,如果你对茧蜂这个庞大的类群(全世界已知近 2 万种)更熟悉点的话,你会知道有极少数的种类是素食主义者,即是靠吃植物长大的,如有些种类能够取食植物的种子 ,而有些种类的幼虫能够使植物长出虫瘿 —— 植物膨大的组织,幼虫就靠吃这些组织来完成发育 。致瘿的茧蜂很容易让人联想到它们是由那些寄生于致瘿昆虫如木虱的类群逐渐进化过来的,因为寄生于致瘿昆虫的茧蜂可能会由于虫瘿里的寄主昆虫数量不够多,不能提供足够的食物,从而改吃荤为吃素。虽然已发现有少数几种茧蜂能够寄生致瘿的木虱,但并没有证据支持这些种类能够取食虫瘿的植物组织的设想[ 5-6 ]。 最近发表于 PLOS ONE 的一篇文章报道了第一个荤素通吃的茧蜂新种[ 7 ]。这种名为 Bracon garugaphagae Ranjith Quicke 的 茧 蜂 产 自印度。 雌蜂并没有像其它寄生蜂一样把卵产在寄主木虱的身体上致其麻痹, 而是把 单 粒卵 产在 由木虱 Phacopteronlentiginosum Buckton 在 羽叶白 头树 Garuga pinnata Roxb. 产生的虫瘿里,幼虫孵化后才一口一个的取食木虱的若虫。吃完虫瘿里所有的木虱后,茧蜂的幼虫继续取食虫瘿的组织直到发育成熟才在虫瘿里作茧化蛹。下图摘自原文。 茧蜂 Bracon garugaphagae Ranjith Quicke 的生物学特性 A: 雌蜂在木虱产生的虫瘿上产卵; B :茧蜂的卵; C :茧蜂的幼虫; D :虫瘿内的茧蜂的茧。(引自 http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0156997 ) References: deMacêdo MV, Monteiro RT. Seed predation by a braconid wasp, Allorhogas sp. (Hymenoptera). J New York Ent Soc. 1989; 97:359–362. Austin AD, Dangerfield PC. Biology of Mesostoa kerri Austin and Wharton(Insecta: Hymenoptera: Braconidae: Mesostoinae), an endemic Australian waspthat causes stem galls on Banksiamarginata Cav. Aust. J. Bot. 1998, 46: 559–569. Flores S, Nassar JM, Quicke DLJ.Reproductive phenology and pre-dispersal seed predation in Protium tovarense (Burseraceae), with description of the firstknown phytophagous “ Bracon ” species(Hymenoptera: Braconidae: Braconinae). J Nat Hist. 2005, 39: 3663–3685. Perioto NW, Lara RIR, Ferrerira CS,Fernandes DRR, Pedroso EDC, Volpe HXL et al. A new phytophagous Bracon Fabricius (Hymenoptera:Braconidae) associated with Protium ovatum (Burseraceae) fruits from Brazilian savannah. Zootaxa. 2011, 3000: 59–65. Li F, van Achterberg C, He J. Newspecies of the family Triozidae (Homoptera: Psylloidea) from China, and the first record of Psylloidea ashost of Braconidae (Hymenoptera). Zool Med Leiden. 2000 , 74 (21):359–366. ChadwickCE, Nikitin MI. Records of parasitism in the families Ichneumonidae, Braconidaeand Aulacidae. J Ent Soc Aus (NSW). 1976; 9: 28–38. Ranjith AP, Quicke DLJ, Saleem UKA,Butcher BA, Zaldívar-Riverón A, Nasser M (2016) Entomophytophagy ('SequentialPredatory, then Phytophagous Behaviour') in an Indian Braconid ‘Parasitoid’Wasp (Hymenoptera): Specialized Larval Morphology, Biology and Description of aNew Species. PLoS ONE 11(6): e0156997.
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传粉昆虫(2)
huayanc 2016-5-2 00:01
Diversity of Insect Pollinators Why insect pollinators? You may ask. And it was also the the question I asked myself when I began to think about writing a blog post for the workshop of Communicating Science via Photography. The reasons are obvious. First and foremost, here is the fact, at least one out of every three bites of food we eat today is thanks to insect pollinators. Secondly, you have heard enough from the news that our pollinators are declining. However, when we talk about pollinators, the first thing comes into our mind is honey bee. Although it is true that honey bee is the most common pollinator, there are many other bees and insects pollinating flowering plants. Therefore, this post aims to show the diversity of insect pollinators. What are the insect pollinators? Many important insect pollinators are in the following orders: Hymenoptera (bees and wasps), Diptera(flies), Lepidoptera (butterflies and moths), and Coleoptera (Beetles). 1. Managed bees such as honey bees (Figure 1) and bumble bees (Figure 2) are the most common insect pollinators. Figure 1 A honey bee foraging on goldenrod flowers. Scientists have just found out that climate change does affect insect pollinators. According to a Purdue University study, rising levels of atmospheric CO2 have reduced proteins in goldenrod pollen, a key late-season food source for North American bees (Ziska et al. 2016). Figure 2 Five bumblebees are clustering on these milkweed flowers. One of the ways that we can do to save bees or other insect pollinators is to plant insect-pollinator-friendly flowers and flowering herbs in our gardens and yards. 2. Wild bees. More than 4000 species of bees live in the United States and Canada and the majority of them are wild bees,including the following green sweat bee (Figure 3). Figure 3 A lovely green sweat bee is foraging on the flowers of garlic mustard. 3. Wasps. Adult solitary wasps usually feed on otheri nsects or spiders, but some of them such as species in the family Sphecidae(Figure 4) may use nectar and pollen for food and therefore pollinate flowers as a result of their feeding. Figure 4 This GreatGolden Digger is a fairly common species found in flower gardens. 4. Flies. The most abundant flower-visiting fliesare found in the family Syrphidae, flower flies (Figure 5). Figure 5 A flowerfly is feeding on nectar at wild flowers. 5. Butterflies and moths. Numerous butterflies(Figure 6) feed on nectar from flowers as adults. Figure 6 A Peck'sSkipper, Polites peckius , feed on nectar from a Red Clover flower. Many moth species (Figure 7) are also found visiting flowers as adults. Figure 7 A tigermoth resting on milkweed flowers. 6. Beetles. Beetles may pollinate as they move from flower to flower feeding pollen, nectar or flower parts. Some are even named as flowerbeetles such as the following flower longhorn beetle (Figure 8). Figure 8 A flower longhorn beetle is munching on pollen of milkweed flowers.
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褶翅蜂
热度 5 huayanc 2015-6-17 11:01
褶翅蜂科Gasteruptiidae是膜翅目昆虫中较小的一个科,全世界已知仅约有500种,中国已知28种(Zhao et al. 2012)。北美的种类更少,仅已知15种(Smith 1996),都隶属于褶翅蜂属 Gasteruption 。上个周末到哥伦布的Antrim Park转转,竟然在一种伞形花科植物 Zizia aurea 上发现了两种。 褶翅蜂的生物学非常有趣,其幼虫营盗寄生(kleptoparasitism or cleptoparasitism),寄主包括蜜蜂总科Apoidea,泥蜂总科Sphecoidea以及可能包括胡蜂总科Vespoidea的昆虫。雌虫把卵产在寄主的巢中,幼虫孵化后首先取食寄主的幼虫,卵,然后取食巢中的花粉或其它物质。 褶翅蜂的成虫常见于枯死的树干上或其它寄主筑巢的场所,以及花尤其是伞形花科植物的花上。与其它蜂类相比,褶翅蜂的成虫非常容易辨认,它们有非常长的前胸侧板,就像有长长的颈;腹部基部成柄状,着生于并胸腹节的高处,常常高高举起;后足胫节膨大成棒状;雌虫通常有长长的产卵器。它们访花的时候的飞行也非常特别,在停歇在花上之前先做短暂的盘旋,因此它们是拍摄空中飞行姿态的最佳模特。 拉郎配: 以下的照片中有两个不同的种,均包括雌雄,看哪位高手能给搭配成功。 1 雄虫 2 雄虫 3 雄虫 4 雄虫 5 雄虫 6 雄虫 7 雄虫 8 雄虫 9 雌虫 10 雌虫 11 雌虫 12 雌虫 13 雌虫 14 雌虫 15 雌虫 16 雌虫 17 雌虫 18 雌虫 19 雌虫 20 雌虫 21 雌虫 22 雌虫 23 雌虫 24 雌虫 25 雌虫 26 雌虫 References: Smith, D.R. (1996) Review of the Gasteruptiidae (Hymenoptera) of Eastern North America. Proceedings of the Entomological Society of Washington 98: 491-499. Gasteruptiidae of Eastern North America.pdf Zhao, K., van Achterberg, C., and Xu, Z. (2012) A revision of the Chinese Gasteruptiidae (Hymenoptera, Evanioidea). Zookeys 237: 1-123. http://zookeys.pensoft.net/browse_journal_issue_documents.php?issue_id=432
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​如何给膜翅目昆虫卵巢拍照!求心得
热度 1 woniuma 2013-8-16 14:04
如何给膜翅目昆虫卵巢拍照!求心得 我现在在解剖膜翅目昆虫,因为论文要求需要给解剖获得的卵巢拍照,需要非常清晰的照片!希望有拍照经验的朋友给点心得或建议。非常感谢!
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