橘小实蝇Bactrocera dorsalis Hendel是一种世界性的重要果蔬害虫，可危害46个科250余种果树和蔬菜，雌、雄成虫存在多次交配行为，并具有强大的繁殖能力，常常爆发成灾，给果蔬业造成严重的经济损失^[1]。因橘小实蝇幼虫潜居果实取食，老熟幼虫在土壤中化蛹，且田间种群对拟除虫菊酯、有机磷杀虫剂和阿维菌素等药剂的抗药性日益增强，致使传统的化学防治效果较差^[2]。目前，利用甲基丁香酚诱杀雄虫是监测和防控橘小实蝇的主要技术之一^[3]。

昆虫的复眼是其视觉系统的重要组成部分，对昆虫觅食、求偶、休眠、避害和决定行为方向等活动至关重要^[4]。不同昆虫复眼的内部结构各不相同，但基本上都是由集光部分和感光部分组成，角膜和晶体为主要集光部分，起着传递和聚集光波的作用；视杆和视神经是主要感光部分。此外，在角膜和视杆周围还分布着大量的色素细胞，具有感受光波能量和产生神经冲动的作用^[5]。

昆虫对光的趋性是视觉器官中的感光细胞接受光刺激后，对特定光源不可遏制的趋向行为，是昆虫长期对生态环境适应进化的结果^[6-7]。桃小食心虫Carposina niponensis成虫对波长350 nm的单色光趋性比较明显^[8]；亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus和东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis对绿光、蓝光、紫光等短波段光波有强烈的趋光性^[9]；白背飞虱Sogatella furcifera及其天敌黑肩绿盲蝽Cyrtorhinus lividipennis对蓝光均较为敏感^[10]；豆大蓟马Megalurothrips usitatus成虫对蓝色光的趋性显著高于其他波长光^[11]。利用昆虫对不同光源的偏好特性可对害虫种群的种类与结构、数量与密度的变化、空间分布等进行监测与防治。

昆虫在不同光环境中进行觅食、飞行和躲避天敌等活动，都需要通过复眼对光波进行感应，因此研究复眼结构及其生理变化是了解昆虫趋光机制的理论基础。目前，国内外对一些重要的农业、林业害虫及天敌昆虫的复眼结构进行了大量的研究报道，如红火蚁Solenopsis invicta^[12]、大草蛉Chrysopa pallens^[13]、龟纹瓢虫Propylea japonica^[14]、拟天牛Xanthochroa luteipennis等^[15]。关于橘小实蝇成虫复眼的显微结构及其光适应机制等鲜见相关研究报道。根据持续控制、安全有效的防治思路，本文以橘小实蝇成虫的趋光性作为切入点，利用扫描电镜和组织切片技术研究橘小实蝇复眼的外部形态、内部显微结构，及其在不同光环境下小眼结构的变化，试图阐明其复眼结构及感光机制，以期为灯光诱杀橘小实蝇的绿色防控措施提供依据。

1 材料与方法 1.1 材料

橘小实蝇为华南农业大学检疫与入侵害虫实验室使用人工饲料饲养的种群。使用配方改进的人工饲料饲养幼虫，用m(蔗糖):m(酵母粉)=1:1的饲料饲养成虫。饲养室温度为27 ℃，相对湿度为(70±5)%，光周期为14h光:10h暗。

LED灯：绿光(520~525 nm)、红光(620~625 nm)、黄光(590~595 nm)、蓝光(460~465 nm)、紫光(410~415 nm)、白光(6 000~6 500 K)，电压为220 V，功率为3 W，光照度为1 500~2 000 lx(福州玛珂立电子有限公司)；Nikon Eclipse CI正置光学显微镜、Nikon DS-U3成像系统[尼康映像仪器销售(中国)有限公司]；日立H-3010扫描电子显微镜[日立(中国)有限公司]。

1.2 方法 1.2.1 橘小实蝇成虫复眼外部形态的观察

橘小实蝇成虫复眼外部形态观察参考那宇鹏等^[16]的方法，将羽化20 d的橘小实蝇雌、雄成虫头部完整取下放入$\varphi $为70%乙醇溶液中，随后用超声波去除复眼表面污物，经$\varphi $为50%、70%、90%、95%和100%的乙醇溶液梯度脱水，干燥后用导电胶固定样品，SBC-11型离子溅射镀膜仪内喷金，置于扫描电子显微镜下观察并拍照。

1.2.2 橘小实蝇成虫复眼显微结构的观察

橘小实蝇成虫复眼显微结构观察参考李琼艳等^[5]和张胜杰等^[17]方法，将羽化20 d的雌、雄成虫在白光、绿光、黄光、紫光、蓝光、红光下处理3 h，快速将其头部切入$\varphi $为4%多聚甲醛溶液中固定24 h以上，于脱水机内依次$\varphi $为75%乙醇溶液4 h、$\varphi $为85%乙醇溶液2 h、$\varphi $为90%乙醇溶液2 h、$\varphi $为95%乙醇溶液1 h、无水乙醇30 min进行梯度脱水，然后浸蜡并于包埋机内进行包埋，将修整好的蜡块置于石蜡切片机上切片，片厚为4 μm，HE染色晾干后用中性树胶封片，光学显微镜下观察并拍照。

2 结果与分析 2.1 橘小实蝇成虫复眼的外部形态

橘小实蝇雌、雄成虫头部及复眼外部形态见图 1。雌、雄成虫复眼形状、大小无明显差异，均位于头部两侧，正面观呈半球形，有光泽，扫描电镜下观察可见复眼表面光滑平坦(图 1A、1F)；昆虫的复眼由多个小眼组成，复眼中心区域小眼基本属于典型的六边形结构，边缘区域的小眼为规则的四边形，各小眼面微凸，排列整齐、紧密，相互拼合在一起，似蜂窝状，小眼间隙附有感觉毛，多垂直于复眼表面，少数端部呈弯曲状(图 1E、1J)。

2.2 橘小实蝇成虫复眼的内部显微结构

橘小实蝇成虫复眼的显微结构组织切片见图 2，由图 2可知，橘小实蝇成虫复眼由大量的小眼组成，每个小眼由角膜、晶锥、视网膜细胞、视杆、屏蔽色素细胞和基膜等部分构成。小眼的最外层为角膜，由角膜细胞向外分泌而成，表面光滑，纵切面为外缘向外突出、内部稍凹的凸透镜透明结构(图 2C，2E)；角膜下方是晶锥细胞分泌形成的透明并具有折光性的晶锥，与角膜组成屈光系统，末端与视杆中心的视杆相连(图 2C，2H)，其纵切面呈不规则的倒锥状，横切面呈不规则多边形(图 2F，2G)，周围分布色素颗粒；橘小实蝇成虫复眼有主色素细胞和附属色素细胞2种不同类型的屏蔽色素细胞，主色素细胞包裹晶锥外围，其色素颗粒呈黄色，而附属色素细胞包裹整个小眼，其色素颗粒呈红色(图 2A~F)；视杆由视网膜细胞特化而成，呈离散型分布于晶锥和基膜之间(图 2H)，是光感受器的主要感光部位，与晶锥直接相接触，一直延伸到小眼的近基膜处；基膜位于小眼最底层，是一层结缔组织，呈栅栏状，是连接小眼和视神经的部分，起到机械性支撑小眼的作用，同时能将透入的光波再次反射到视杆上，增加视神经的感受性，基膜底部分布有大量的屏蔽色素颗粒。

2.3 不同光环境下橘小实蝇成虫复眼的显微结构

在不同波长光处理后，主色素细胞屏蔽色素颗粒无明显变化，附属色素细胞屏蔽色素颗粒随着不同波长光的处理而发生纵向移动(图 3)。白光、绿光、黄光处理后，附属色素细胞屏蔽色素颗粒遍布小眼纵轴，均匀地分布在视杆两侧上下(图 3A~3C)；紫光、蓝光处理条件下，在视网膜细胞远端和靠近角膜的近端屏蔽色素颗粒较多，视杆中段屏蔽色素颗粒较少(图 3D~3E)；红光处理后，屏蔽色素颗粒大量集中在视网膜细胞远端和靠近角膜的近端(图 3F)。不同光环境下，橘小实蝇雌、雄成虫复眼的显微结构未见明显差异。

3 讨论与结论

昆虫复眼具有辨识图案或识别形状的能力，尤其是对运动的物体有较高的辨别力，对善于飞翔的双翅目昆虫发现、识别、跟踪、捕获对它们有意义的目标至关重要^[18]。昆虫复眼结构的研究对昆虫的分类鉴定、防治及行为学研究具有重要意义，也是探索昆虫视觉行为与外界环境相互关系的理论基础^[18-19]。本研究结果表明，橘小实蝇雌、雄成虫复眼在外部形态、小眼数量、大小及排列方式方面均无明显差异。昆虫复眼的小眼数量往往是影响复眼视野、视觉敏锐度的重要因素^[17]，橘小实蝇成虫复眼占据除额沿外大部分头部，单个复眼约有3 800个小眼^[20]，使其具有广阔的视野，有利于提高成虫寻找寄主植物、交配和躲避天敌等生命行为的成功率。

昆虫复眼表面一般着生感觉毛、乳状突起颗粒和钟形感觉器等辅助结构，鳞翅目昆虫家蚕Bombyx mori和美国白蛾Hyphantria cunea成虫复眼的角膜外表面有一些非常微小的乳头状突起，具有减少光线的反射并增加感受能力的作用^[5]；直翅目昆虫双斑蟋Gryllus bimaculatus复眼表面具有少而短的机械感觉毛和钟形感觉器来感知外界机械感受力^[16]。橘小实蝇复眼表面光滑不具有乳状突起颗粒和钟形感觉器，但小眼间空隙随机分布着白色感觉毛，这种特征和擅长飞行类昆虫的复眼结构相似，据报道，多种蝶类复眼表面都具有长的刺毛，在飞行时可以感受风速的变化^[21]，复眼感觉毛在蛆症异蚤蝇Megaselia scalaris飞行过程中起机械感觉作用^[22]，蜜蜂复眼表面的感觉毛可以帮助其精确测量取食场所与太阳方向之间的角度^[23]。

橘小实蝇成虫每个小眼都是一个独立的视觉单位，主要包括角膜、晶锥、视网膜细胞、视杆、色素细胞和基膜等结构。昆虫复眼的结构特征与其生物习性相关，日间活动昆虫复眼的晶锥与视杆直接相连，两者之间没有无色素颗粒的透明区域，为并置像眼；夜间活动昆虫复眼的小眼延长，视杆远离晶锥，两者之间存在无色素颗粒的透明区域，为重叠像眼^{[18, 24]}。根据橘小实蝇成虫复眼显微结构及生活习性，推测其复眼属于并置像眼，与螺旋粉虱Aleurodicus disperses^[18]、异色瓢虫Harmonia axyridis^[25]、双斑蟋成虫^[16]的复眼结构相似。

昆虫的复眼对不同波长的光都有感知能力，能够感受到偏振光且具有色觉^[26]。但不同种类的昆虫对不同波长的单色光敏感性差异较大，在不同光环境下，昆虫复眼通过其色素细胞内屏蔽色素颗粒的移动调整复眼状态，以适应外界光环境的变化^[6]。在白光、绿光和黄光条件下，橘小实蝇成虫复眼小眼内附属色素细胞内的屏蔽色素颗粒较均匀地分布于视杆两侧上下，维持正常的视觉功能；在蓝光、紫光和红光条件下，屏蔽色素颗粒向小眼远端移动，在晶锥处聚集，提高复眼的绝对敏感度，与螺旋粉虱^[18]、龟纹瓢虫^[14]、异色瓢虫^[25]和黑带食蚜蝇Episyrphus balteatus^[17]等成虫复眼的光适应机制相同。

昆虫复眼视网膜细胞是其感光的重要场所，当感受到外界光刺激时，其膜电位通常会发生改变。利用视网膜细胞电位技术可以测定光刺激后视网膜细胞电位变化的规律，从而筛选出昆虫的敏感光谱^[6]。本研究发现在绿光和黄光处理时橘小实蝇成虫复眼的小眼显微结构变化与白光环境下相似，初步推测成虫对绿光和黄光具有较强的敏感性。已有研究表明，橘小实蝇成虫具有较强的趋光性和颜色偏好性，光刺激是其成虫飞翔活动的基本条件^[27]，田间调查发现橘小实蝇雌成虫偏好在接近成熟的黄色果实上产卵^[28]，室内选择性试验发现橘小实蝇成虫对绿色的食物具有较强的趋性^[29]。关于橘小实蝇成虫复眼对不同波长光刺激的视网膜细胞电位变化及成虫趋光反应行为等还需进一步研究。