《Journal of Stored Products Research》:Ultrastructural comparison of the larval midguts of
Plodia interpunctella (Hübner, 1813) and
Pyralis farinalis (Linnaeus, 1758) (Lepidoptera: Pyralidae)
编辑推荐:
•印度谷螟(Plodia interpunctella)杯状细胞的基底质膜形成了具有众多开口的曲折基底迷宫。•印度谷蛾(Pyralis farinalis)的基底膜深凹,并伴有气管分支。•印度谷蛾的消化细胞中积累了大量糖原。引言昆虫中肠连接前肠与后肠,起源于中胚层(Mori,
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印度谷螟(Plodia interpunctella)杯状细胞的基底质膜形成了具有众多开口的曲折基底迷宫。
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印度谷蛾(Pyralis farinalis)的基底膜深凹,并伴有气管分支。
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印度谷蛾的消化细胞中积累了大量糖原。
引言
昆虫中肠连接前肠与后肠,起源于中胚层(Mori, 1983; Chapman, 2013)。作为消化酶分泌、食物消化和营养吸收的主要场所,中肠在昆虫与其外部环境之间的物质交换中发挥着关键作用(Nation, 2008; Cai et al., 2013)。从结构上看,中肠由单层上皮组成,基底面衬有基底膜,外部被肌肉层包围(Billingsley and Lehane, 1996)。
大多数昆虫的中肠上皮由两种基本细胞类型组成:负责消化和吸收的消化细胞,以及具有再生功能的再生细胞(Chapman, 1985; Rost-Roszkowska, 2008; Caccia et al., 2019)。例如家蟋蟀(Acheta domesticus,直翅目蟋蟀科)、扁蛇蛉(Bittacus planus,广翅目蛇蛉科)、长突蝎蛉(Neopanorpa longiprocessa,广翅目蝎蛉科)和斑胸花天牛(Rhytidodera bowringii,鞘翅目天牛科)(Rost-Roszkowska, 2008; Liu and Hua, 2017; Zhu et al., 2026)。一种独特的细胞类型——杯状细胞,通常存在于鳞翅目和毛翅目幼虫的中肠中,也见于蜉蝣目和捻翅目昆虫(Shinoda, 1927; Cai et al., 2013)。在这些细胞中,顶端质膜内陷形成瓶状腔,其内壁衬有微绒毛(Chapman, 2013)。杯状细胞通过由产电性V型ATP酶驱动的K+/2H+反向转运体介导中肠腔的碱化(Cioffi and Harvey, 1981)。此外,在某些昆虫中,内分泌细胞分布于中肠上皮的基底区域,如草蛉(Ceraeochrysa claveri,脉翅目草蛉科)(Scudeler and Santos, 2014)、灰翅夜蛾(Alabama argillacea,鳞翅目裳蛾科)(Sousa et al., 2009)和黄腹茧蜂(Cotesia flavipes,膜翅目茧蜂科)(Pinheiro et al., 2010)。
鳞翅目被认为是第二大昆虫类群(Covell, 1984)。螟蛾总科是该目中重要的类群,包括螟蛾科和草螟科,物种多样性高,其中包括大量农业、林业和储粮害虫(Li and Ren, 2009)。印度谷螟(Plodia interpunctella,Hübner, 1813)和印度谷蛾(Pyralis farinalis,Linnaeus, 1758)是两种世界性的储粮害虫,均隶属于螟蛾科(Wang, 1980; Mohandass et al., 2007)。这两个物种的幼虫取食原粮、谷物、豆类及其加工产品,常引起储存谷物的霉变和质量劣化,从而导致严重的经济损失(Li and Ren, 2009; Sedlacek et al., 2019)。这两种害虫在外形和生态习性上存在显著差异。印度谷螟食性极杂,耐干环境,能侵染多种储存产品,包括谷物、坚果、中药材和加工食品。其幼虫吐丝将粮粒与虫粪粘结在一起,导致受侵材料结块和劣化,从而影响产品质量甚至危害人体健康(Zhang and Fan, 1989; Riyaz, 2022)。据报道,它还会危害鲜枣果实(Wang, 1964)。相比之下,印度谷蛾幼虫呈群居性,通常栖息在潮湿、发霉和变质的储存产品中,它们吐丝粘结谷粒形成取食隧道(Shang et al., 2011; Curtis and Landolt, 1992)。
本研究旨在利用光学显微镜和透射电子显微镜比较印度谷螟和印度谷蛾幼虫中肠的超微结构。此外,通过比较同一科内具有不同取食习性的两种共存物种的中肠超微结构,本研究尝试揭示中肠超微结构在进化过程中对特定环境的适应性变化。
各节摘要
昆虫采集与饲养
印度谷螟(P. interpunctella)成虫于2024年10月采集自中国河南郑州(北纬34°44′,东经113°36′)的干碎玉米中,印度谷蛾(P. farinalis)幼虫于2025年9月采集自中国云南大理(北纬25°40′,东经100°09′)的混合坚果中。印度谷蛾幼虫的形态鉴定在Nikon C-DS体视显微镜下进行,参照了文献中对幼虫的描述(Hamlin et al., 1931; Shang et al., 2011)。
印度谷螟成虫被饲养
消化管的一般形态
印度谷螟和印度谷蛾的幼虫消化管分为三部分:前肠、中肠和后肠(图1)。前肠由相对狭窄的咽和略微膨大的食管组成,食管后部连接中肠。中肠为管状结构,直径相对恒定,占据消化管最长部分。后肠相对较短,由回肠和直肠组成。直肠末端膨大
讨论
印度谷螟和印度谷蛾幼虫的消化道由三部分组成:前肠、中肠和后肠。两个物种的幼虫中肠均呈管状结构。从外到内,中肠由肌肉层、单层上皮和中央管腔组成。两个物种的上皮均由消化细胞、杯状细胞和再生细胞组成,与其他鳞翅目昆虫相似(Wang et al., 2018; Albuquerque et al., 2023; Rocha et al., 2025)。在
CRediT作者贡献声明
Chang Gao(高畅):文章审阅与编辑、原稿撰写、调查研究、数据整理、概念构思。Lu Liu(刘璐):文章审阅与编辑、可视化、资源、资金获取。
利益冲突声明
作者声明,不存在已知的可能影响本文所报告工作的经济利益冲突或个人关系。
致谢
感谢刁竹和谭慧新在标本制备和论文撰写方面的帮助。感谢广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室科学仪器平台进行透射电镜观察。感谢匿名审稿人对论文提出的宝贵意见。本研究由广西研究基地与人才专项研究项目资助
Chang Gao|Lu Liu