玉米根萤叶甲(Diabrotica virgifera virgifera)跗节结构及附着力的性别二态性研究：功能形态学与生态适应意义

本研究针对玉米根萤叶甲(Diabrotica virgifera virgifera)在复杂基质上的附着机制展开，通过比较雌雄个体跗节(tarsus)形态差异与力学性能，首次发现雄性特有的蘑菇形黏着刚毛(adhesive setae)及其在交配中的特殊功能。研究结合显微成像、白光干涉仪和力学测试，揭示雄性附着性能(N m?1 )显著优于雌性(0.9 vs 0.2)，并阐明基质几何特征与性别的交互作用。该成果为害虫防治策略开发提供新思路，发表于《Journal of Insect Physiology》。

　　

在自然界中，昆虫如何牢牢抓住光滑的蜡质植物表面或异性体表，一直是进化生物学家着迷的课题。玉米根萤叶甲(Diabrotica virgifera virgifera)作为全球性农业害虫，其雌雄个体展现出惊人的运动能力——雄性每分钟可移动116倍体长，雌性甚至能背负交配中的雄性持续取食。这种卓越的附着力背后，隐藏着怎样的形态学秘密？又为何在雌雄间存在显著差异？

为解答这些问题，来自德国研究团队的系统性工作揭示了该物种跗节结构的性别二态性(sexual dimorphism)。通过比较形态学与生物力学实验，研究者发现雄性前中足第一跗节(tarsomere)上独特的卵圆形黏着刚毛簇，其中蘑菇形刚毛(mushroom-shaped setae)在叶甲科中属首次报道。这些特化结构与雌性体表形成"锁钥"式匹配，保障长达6小时的交配稳定性。

研究采用白光干涉仪(white light interferometry)量化表面拓扑特征，结合牵引力(traction force)和剥离力(pull-off force)测量系统。实验样本来自实验室持续饲养的非滞育品系(non-diapausing strain)，测试基质涵盖亲/疏水玻璃、玉米叶片等7类代表性表面。

身体姿态与植物基质的附着关系
三维重构显示，玉米叶片表面具有101-108°高接触角的抗粘附蜡质晶体(wax platelets)，雄性通过调整附肢角度(leg posture angles)优化接触。雌性则依赖更多样的刚毛终端形态(filamentous/spatulate terminals)适应多变基质。

克服抗粘附表面的机制
雄性特殊刚毛的总体剥离线(peeling line)达1.1 cm，较雌性长10%。线性模型证实性别与玻璃表面几何/润湿性存在三重交互作用(p<0.05)，解释其在交配中优势。分泌物(tarsal fluid)的毛细作用增强对雌性鞘翅(elytra)的黏附。

爪的力学贡献
分叉爪(bifid claws)外支(144 μm)较内支(103 μm)更长，尖端直径2.3 μm可刺入植物表皮。与黏着刚毛协同作用，实现三维基质的可靠抓握。

结论与意义
该研究首次完整解析了D. virgifera virgifera"强力附着-快速移动"的生存策略：1) 性别特异性刚毛形态适应交配需求；2) 多尺度表面拓扑匹配机制；3) 力学性能与行为学的整合优化。发现为开发仿生黏附材料提供新模型，其揭示的性选择(sexual selection)驱动形态分化规律，为理解昆虫多样性形成机制提供典型案例。研究结果对设计针对性害虫阻隔技术具有直接指导价值，特别是针对这种能单次飞行24 km的入侵物种防控。