《Frontiers in Physiology》：Micro-CT reconstruction and structural morphology of the alimentary canal in adult Tomicus yunnanensis (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae)
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云南切梢小蠹（Tomicus yunnanensis）是中国西南地区破坏性最强的害虫，它通过使寄主易受两种同域近缘种共同侵扰而导致树木死亡。其生存很大程度上依赖于消化道的多种功能；因此，本研究采用微型计算机断层扫描（micro-CT）和显微成像技术揭示了该虫消
云南切梢小蠹（Tomicus yunnanensis）是中国西南地区破坏性最强的害虫，它通过使寄主易受两种同域近缘种共同侵扰而导致树木死亡。其生存很大程度上依赖于消化道的多种功能；因此，本研究采用微型计算机断层扫描（micro-CT）和显微成像技术揭示了该虫消化道形态及其在体内的位置关系，并表明其全长和区域组织不存在性别差异。前肠、中肠和后肠分别占全长的19.6%、49.8%和30.6%。嗉囊发达，内膜具有刺状突起；前胃高度硬化，被发达的环肌包围，并具有角质板和齿。中肠分为前区和后区，仅后区具有胃盲囊。后中肠与前中肠在细胞器高度分化方面结构相似，但后中肠微绒毛更长，上皮细胞基底褶更丰富。6条马氏管构成隐肾管系统，分为两组，远端附着于直肠前部，并显示出明显的近端-远端结构差异。后肠不同区段的上皮褶形成的微绒毛样结构以及内角质层中的微原纤维存在差异。研究人员将这些发现与其他象甲科（Coleoptera）的消化道进行比较讨论，重点关注小蠹亚科（Scolytinae）。
云南切梢小蠹（Tomicus yunnanensis）是中国西南地区最具破坏性的森林蛀干害虫之一。昆虫消化道是连接口与肛门的简单管道，整合区域结构与肠道微生物，执行消化、解毒、营养吸收、免疫调控和信息化学物合成等功能。鞘翅目种类繁多、食性多样，是研究消化道形态–功能关系的理想类群；其中小蠹亚科（Scolytinae）许多种类蛀食树干，造成重大生态和经济损失。以往对小蠹消化道的研究仅涉及少数树皮小蠹和食菌小蠹，而云南切梢小蠹同时取食松枝韧皮部，食性独特，其消化道结构仍不清楚。为此，研究人员在《Frontiers in Physiology》发表论文，利用微型计算机断层扫描（micro-CT）和多种显微成像技术，系统研究了云南切梢小蠹成虫消化道的形态、分区和超微结构，旨在揭示其形态–功能适应，为理解该害虫的生理机制和防治策略提供基础。
研究人员自云南曲靖九龙山森林农场的云南松受害枝条中采集成虫，经物种和性别鉴定后，每性别3只用于micro-CT扫描，经三维重建与分割测量消化道各区域长度；另取每性别5条解剖消化道用于扫描电镜和透射电镜观察，并通过半薄切片光镜定位。这些技术结合使用，全面揭示了消化道整体构型、各段上皮超微结构和细胞器特征。
### 3.1 消化道总体形态
micro-CT和解剖显示，云南切梢小蠹消化道是位于血腔中央的盘曲管道，无性别差异。micro-CT测得的消化道长度约等于体长，而解剖测得长度为体长的2–5倍，反映其真实折叠状态。前肠、中肠和后肠分别占消化道全长的19.6%、49.8%和30.6%。
### 3.2 前肠
前肠由咽、食管、嗉囊和前胃组成。micro-CT显示嗉囊呈纺锤形，环肌富含气管和微气管，内膜上有众多刺状突起。前胃为八边形，外被发达的环肌，内有8个高度硬化的几丁质板，每个板分为前板和咀嚼板，板上具有横向刺线和停止刚毛，可研磨和过滤食物颗粒。超微结构显示前肠壁由角质层内膜、单层上皮和肌肉层构成；上皮厚度从咽部到前胃逐渐增加，各亚区在肌肉厚度、上皮折叠和角质刺形态上存在差异。
### 3.3 中肠
中肠分为短而宽的前中肠和长而窄的后中肠。后中肠中段生有42个胃盲囊，排列成两排，呈短管状突起。透射电镜显示中肠上皮由柱状细胞和再生细胞组成，细胞间具有连接复合体。后中肠柱状细胞微绒毛长度（17.9 ± 3.3 μm）显著大于前中肠（1.8 ± 0.4 μm），基底褶更丰富，线粒体和粗面内质网更密集，表明后中肠是主要的营养吸收区域。胃盲囊上皮细胞含丰富粗面内质网、线粒体和高尔基体，但缺乏再生细胞，可能主要增加吸收表面积。
### 3.4 后肠
后肠以马氏管着生处为起点，分为回肠、结肠和直肠，幽门瓣标记中肠–后肠交界。超微结构显示，后肠壁由内膜、上皮和肌肉层组成；内角质层中的微原纤维从回肠到直肠逐渐明显，上皮细胞顶端的微绒毛样褶也从回肠向直肠逐渐增多，这可能有助于增加水分和矿物质重吸收的面积。后肠上皮细胞器较少，提示其主要功能是废物运输而非合成。
### 3.5 马氏管
6条马氏管分为两组：4条较长、向前延伸，2条较短、朝向后端；所有马氏管远端均附着于直肠前部，共同构成隐肾管系统。马氏管由单层柱状细胞组成，近端与远端区域存在明显差异：近端肌肉层较厚、核居中、微绒毛较长、基底内褶发达，而远端脂滴丰富、微绒毛短而不规则。这种近–远端分区提示马氏管在离子转运、水分重吸收和排泄等功能上的特化。
讨论部分将云南切梢小蠹消化道与其他象甲科（特别是小蠹亚科）和多种多食亚目甲虫进行比较。小蠹亚科共有特征包括前胃具几丁质板、后中肠有胃盲囊、直肠形成隐肾管系统；但马氏管数量存在差异，树皮小蠹为6条，而种子食性小蠹为4条。前肠的发达嗉囊和前胃结构支持食物储存和机械研磨，延长食物在前肠的停留时间，有利于解毒酶降解食物中的有毒化合物。中肠前、后区的超微结构差异支持功能分区，后中肠的微绒毛和基底褶明显发达，是吸收的主要部位；螺旋状光面内质网的存在提示其可能参与聚集信息素合成，但需进一步验证。后肠内角质层微原纤维的空间变化和隐肾管系统共同增强了水分回收能力。马氏管的区域分化进一步支持其多样的生理功能。
本研究结论：该研究结合micro-CT重建和显微解剖，首次全面描述了云南切梢小蠹消化道的形态学、组织学和超微结构。这些发现为理解该害虫在食物加工、解毒和信息化学物产生中的适应性肠道生理提供了基础资源。特别地，发达的嗉囊、前胃内膜横向齿线及其粗壮肌肉层、中肠上皮细胞微绒毛和基底褶的区域差异，深化了对营养吸收和代谢能力的认识。由6条马氏管按两组排列、着生于中肠–后肠交界并远端附着于直肠前部形成的隐肾管系统，为未来马氏管功能研究提供了参考。这些结果也可作为比较框架，用于探究中肠细胞是否参与从头信息素生物合成，以及小蠹族（Hylurgini）内是否具有保守的信息素产生策略。总之，通过整合云南切梢小蠹的基础生物学数据，该研究为理解这一害虫的消化道结构以及未来的分子、遗传和生态学研究奠定了基础。
