中国七种蝉科昆虫精子形态及超微结构研究(半翅目：蝉科)

1、中国七种蝉科昆虫精子形态及超微结构研究（半翅目：蝉科）精子是形态和超微结构均多样化的一类特殊细胞; 不同类群昆虫的精子都具有独特的特征, 可为昆虫分类及系统发育分析等提供重要信息。 但截至目前, 关于蝉科 Cicadidae 昆虫精子结构的研究仍然较少, 且仅涉及蝉亚科Cicadinae 、姬蝉亚科 Cicadettinae 和特蝉亚科Tettigomyiinae 的 11 属 13 种 ; 裸蝉亚科Tibicininae 昆虫精子结构一直缺乏研究。为了进一步明晰蝉科不同类群精子的形态和超微结构 , 为蝉科昆虫分类及蝉次目昆虫系统发育研究提供更多信息和依据, 本文分别通过荧光显微镜和透射电子显

2、微镜对裸蝉亚科的枯蝉Subpsaltria yangi, 姬蝉亚科的蟋蝉Tettigetta sp.及蝉亚科的哑蝉Karenia caelatata 、蟪蛄 Platypleura kaempferi 、蒙古寒蝉Meimuna mongolica 、黑蚱蝉 Cryptotympana atrata 、蛉蛄 Pycna repanda 的成熟精子进行了观察研究。主要研究结果如下 : 蝉科昆虫精子形态和超微结构基本相似。丝状的精子聚集成束且其头部嵌入均匀的同质基质中 , 形成精子束。头部包含较短的顶体和细胞核。颈区由中心粒和中心粒侧体组成, 中心粒位于细胞核的末端; 中心粒侧体是连接头部和尾部的主

3、要细胞器, 位于细胞核侧后方凹陷处。尾部一般由一个轴丝和一对对称线粒体衍生物组成, 但一些物种的部分精子具有多个轴丝和线粒体衍生物 ; 轴丝微管为典型的 9+9+2模式 （最外层具 9个副微管 , 里层为 9 个双微管 ,中心为 1 对中央微管）; 线粒体衍生物由排列有序的嵴组成 , 且每个衍生体内均有一个结晶区域。在鞭毛末端, 轴丝微管排列变为混乱或缺失状态。精子长度在种内和种间都有明显不同 , 均表现出多态性。根据精子长度, 哑蝉和蛉蛄的精子可被分为长精子、中长精子和短精子 3 种类型 , 枯蝉、蟋蝉、蟪蛄、蒙古寒蝉、黑蚱蝉的精子仅被分为长精子和短精子 2种类型。本研究首次在哑蝉和蛉蛄精子

4、尾部发现一个电子致密的三角形区域, 该结构在其他蝉科其他昆虫精子中未被曾发现。黑蚱蝉精子细胞核电子不致密, 与已知的其他蝉科昆虫精子细胞核存在明显不同。蝉科不同类群昆虫精子的中心粒侧体也存在显著差异: 蝉亚科昆虫精子中心粒侧体为鞘状结构, 姬蝉亚科蟋蝉精子中心粒侧体为片层状结构 , 裸蝉亚科枯蝉精子中心粒侧体为颗粒状结构。具有片层状的中心粒侧体是姬蝉亚科的一个共有衍征。本研究结果表明 , 中心粒侧体结构的不同可能是区别蝉科三个亚科的重要特征。基于精子中心粒侧体的超微结构并结合其他相关形态特征, 哑蝉被归于蝉亚科更为合理。另外, 本研究发现蝉科昆虫部分精子鞭毛具有多个轴丝和线粒体衍生物 , 这可能与精子鞭毛可能为受精卵提供可用的遗传物质 （ 细胞质遗传） 以及精子游动能力 （ 竞争性 ） 相关。与蝉次目的角蝉总科和沫蝉总科昆虫精子相