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消化道是昆虫取食、运送、消化、吸收营养物质以及排泄物处理的器官，其形态反映了昆虫对食物的适应性[1].昆虫消化道常因种类和食性不同而有较大的变异[2].长足大竹象(Cyrtotrachelus buqueti)为林业有害生物之一，为象甲科弯颈象属昆虫，寡食丛生竹笋，成虫取食竹笋汁液及纤维，幼虫蛀食笋尖幼嫩组织，由卵发育成五龄幼虫仅需15 d左右，消化竹笋纤维的能力很强[3].
国内外直翅目、膜翅目、双翅目等昆虫消化道形态功能的研究等已有报道[4-13].在鞘翅目象甲科昆虫消化道的研究报道方面，尹新明研究和比较了狭胸天牛(Philus antennatus)成虫和幼虫消化道形态[14]，李小平等通过显微观察对桑天牛(Apriona germarii)幼虫消化道的组织学结构进行了描述[15]，Isabel等报道了一种二星瓢虫(Adalia bipunctata)的消化道结构[16]，陈雅媛研究了沟眶象(Eucryptorrhynchus scrobiculatus)和臭椿沟眶象(Eucryptorrhynchus brandti)成虫消化道的整体形态和显微形态特征[17].在长足大竹象的研究方面，李涛等研究了其生物学特性[18]，王维德等研究了该虫的繁殖行为[19]，杨瑶君等分析了该虫成虫触角的超微结构[20]，汪淑芳等研究了长足大竹象雌雄虫生殖系统的构造[21]，梁梓等观察了长足大竹象成虫前胸背板和鞘翅的超微结构[22].有关长足大竹象的消化道结构研究尚未见报道.
本文应用形态学解剖及扫描电镜技术，主要研究以下2个问题：1)观察长足大竹象成虫、幼虫消化道的形态结构，分析二者的差异；2)研究长足大竹象消化道结构的变化特点，探讨其与取食习性的内在联系.本研究为了解长足大竹象的生长发育和种群特征提供理论依据.
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长足大竹象成虫、幼虫于2016年7-8月采自四川省乐山市沐川县大楠镇.选择健壮、活性强的幼虫和雌雄成虫，在温度25 ℃、相对湿度75%、光周期12 L:12 D下用新鲜竹笋室内饲养，每2 d更换1次竹笋，待试验备用[20].
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多聚甲醛、乙酸异戊酯、Na2HPO4·2H2O、无水乙醇等试剂均为分析纯，购自成都市科龙化工试剂厂.
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试验主要仪器有：Gressington108离子溅射仪(英国Gressington公司生产)、Inspect F50扫描电镜(美国FEI公司生产)、Leica EZ4 HD体视镜(德国徕卡公司生产)等.
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参照陈雅媛的方法[17]，将供试长足大竹象成虫和幼虫用75%酒精杀死后，置于盛有生理盐水的自制蜡盘中，除去成虫的翅、足和背部坚硬的外壳，用剪刀沿虫体两侧剪开，再沿胸部的中线剪开，移开前胸背板，暴露出虫体的消化道(幼虫直接沿背部或腹部中线剪开).用昆虫针将虫体固定在蜡盘上，添加适量生理盐水，保留完整的消化道并移至盛有生理盐水的培养皿中，在体视镜下进行形态观察和拍照.
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取需要观察的嗉囊、前胃、中肠等组织，用足量的生理盐水清洗3次后在4%多聚甲醛-磷酸二氢钠/氢氧化钠固定液中固定3 h以上；弃去固定液，加入磷酸缓冲液(0.1 mol/L，pH值7.2)漂洗3次，再依次用30%，50%，70%，90%，100%的酒精逐级脱水，每次脱水15 min，然后用乙酸异戊酯置换10 min，在空气中自然干燥.将干燥后的样品切片制样、镀金，最后在扫描电镜下观察并拍照.
1.1. 供试昆虫
1.2. 主要试剂及仪器
1.2.1. 试剂
1.2.2. 仪器
1.3. 消化道的解剖及形态观察
1.4. 消化道的扫描电镜制备及超微结构观察
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长足大竹象幼虫和成虫时期消化道结构相似，形态上存在差异.消化道前接头部口器，止于肛门，从形态上可分为前肠、中肠、后肠3部分(图 1).前肠包括食道、嗉囊及前胃，嗉囊为食道的膨大部位，作用是储存食物；中肠为一直管，按形态差异可分为2段(成虫)或3段(幼虫)，前接贲门瓣，与后肠以马氏管为界；后肠主要由细长的回肠和膨大的直肠两部分构成，且回肠在体内折叠两次，附着大量气管及马氏管，去除管状物后表面光滑.解剖发现长足大竹象成虫有嗉囊，而幼虫无嗉囊或发育不明显.
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供试的长足大竹象幼虫为5龄幼虫，体长约5.3~5.6 cm，其消化道总长(21.25±0.55) cm，约为体长的3.8倍，前肠占消化道总长的3.3%~3.7%，中肠占消化道总长的50%~53%，后肠占消化道总长的38%~43%.可见，幼虫消化道中肠最长，其次是后肠，中后肠占全长的95%以上，消化吸收主要在中后肠进行.
体视镜观察，幼虫前肠呈短而细的透明直管状，没有前胃及贲门瓣，无嗉囊或嗉囊不明显.中肠从形态上可明显分前、中、后3个节段(图 2)：前段膨大，肠壁有肉色块状突起，排列整齐，长度约占中肠的29%；中段呈细长且光滑的透明管状，约占中肠总长的57%；后段肠表具绒毛，较中段粗，约占中肠总长的14%.
后肠与中肠以马氏管着生处为界(图 3A)，细且曲折的为回肠；直肠较短，膨大呈囊状，后部呈管状，通肛门(图 3B).幼虫马氏管共有6根，韧性较强，不易断裂，呈白色透明状，3根为一束自中后肠交界处发出，排布在肠道周围，末端分别向肠道前方延伸至胸部或向后方缠绕于直肠前端.
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解剖发现，雌雄虫体消化道结构无明显差异，形态明显分前、中后肠，且分化出前胃和嗉囊(图 4C).经测定，雌成虫消化道总长(14.06±0.59) cm，占其体长的3.2倍左右；雄成虫消化道总长(15.03±0.89) cm，约其为体长的2.7倍.前肠占消化道总长的13%~16%，中肠占消化道总长的26%~30%，后肠占消化道总长的51%~54%.成虫消化道后肠最长，其次是中肠，中后肠占全长的84%以上.与幼虫相比，成虫消化道的平均长度小于幼虫，且差异显著.成虫中肠的占比变小，后肠占比增大.
前肠包括食道、嗉囊和前胃，口器特化成细长的咀嚼式口器，食道为一狭长的直管，由前向后逐渐变粗(图 4)；嗉囊是食道之后的膨大部位，体视镜下为棕色(图 4D).嗉囊和前胃是前肠的较宽处，整体葫芦状.前胃是成虫整个消化道中最硬的部位，为深褐色球状，横切面呈发射状八角星(图 5B)，外面包裹着发达的肌肉组织.纵切发现前胃内腔中8个骨化的“V”形前胃板整齐排列成环形，前胃板上密生刚毛状角质齿(图 5C)，称咀嚼刷[17].前胃末端为贲门瓣，由前肠末端的肠壁向中肠前端内褶形成，无色透明，呈圆形漏斗状(图 5A).
成虫中肠据外观形状特征分为2个节段：较粗的前段和狭长的后段.中肠前段肠壁外表面密生绒毛(图 6A)，长度约占中肠总长的2/3；中肠后段约占中肠总长的1/3，直径变小，呈透明状，肠壁外表面绒毛排列较稀疏(图 6B).
后肠和中肠以马氏管的着生处为界，分回肠、结肠、直肠.马氏管呈透明状，数量为6根，共两束，3根一束，韧性较差，易断裂.后肠表面黏附很多气管与马氏管，回肠位于马氏管着生处之后，外表面有不规则褶皱，结肠在虫体腹部回折两次，直肠直连肛门.
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为进一步了解长足大竹象各个消化器官的内部结构，分别对成虫嗉囊、前胃、贲门瓣、成虫及幼虫的中肠结构进行了扫描电镜观察.
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解剖发现幼虫食道末端无明显的膨大结构，电镜下观察到其食道末端内壁表面光滑，有褶皱(图 7A).成虫食道末端的膨大处，其纵切面呈上小下大的葫芦形，有一个明显的对称轴，中轴两边各有约呈45度角斜行脊(图 7B)，内壁覆盖绒毛，放大发现这些绒毛基部呈片状，末端分裂，整体向后倾斜平铺在整个内表面(图 7C，D).
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成虫前胃内部由8个骨质化的基板组成，分上下两部分，基部有横齿线(图 8A).每个基板延伸出2条纵刷，下部分为片状(图 8C)，表面光滑，在尖端处开始分裂成毛刷状(图 8B)，且从两边开始易断裂，从分叉处断裂或从中间断裂，相邻排列之间的间隔距离不同，间隙间或表面有类似食物残渣.前胃外部着生丰富的横纹肌(图 9B).
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贲门瓣在成虫时期发育形成，紧接前胃，电镜下呈十字花环状(图 9A)，内表面形成环状内褶，其上着生有突起的小刺，数目较多且分布不均匀(图 9C，D)，协助食物研磨并阻止食物倒流.
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幼虫和成虫中肠前段均膨大呈圆柱形的管状结构(图 10A、B)，成虫中肠前段外表面密生排列规则向外突起的棒状绒毛(图 10C)，幼虫中肠前段外表面呈块状，排列整齐(图 10D).成虫中肠膨大部位的内壁排列规整，层次明显(图 11B)，内壁有柱状的乳突，顶端内褶成裂缝；幼虫中肠膨大部位内表面较为紊乱，内腔有颗粒状的食物残渣(图 11D)，分层不清晰，隐约可见类似成虫的柱状乳突，顶端裂缝成孔洞(图 11A).在幼虫中肠内还观察到含有类似无机盐沉淀的结晶状物质(图 11C).
2.1. 消化道解剖形态
2.1.1. 幼虫消化道解剖结构
2.1.2. 成虫消化道解剖结构
2.2. 消化道扫描电镜结构
2.2.1. 嗉囊
2.2.2. 前胃
2.2.3. 贲门瓣
2.2.4. 中肠
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本文系系统研究长足大竹象的消化道结构，其幼虫和成虫结构相似，雌雄差异不明显，消化道细长，由前、中、后肠3部分组成，中肠内均具有围食膜，中后肠交界处着生6根马氏管，3根为一束.幼虫和成虫的消化道也存在差异性.幼虫消化道前肠很短，占消化道总长的3%左右，仅作为食物的通道；中肠高度发达，约占消化道总长的56%；马氏管粗且韧性较强，不易断.成虫前肠结构完整，具有明显的嗉囊及硬而发达的前胃，约占消化道总长14%；中肠占消化道总长的40%左右；马氏管较幼虫细且易断，后肠最长，占消化道总长的51%~54%.
本文研究结果与同类研究存在异同.陈雅媛研究发现，象甲科钻蛀性昆虫沟眶象和臭椿沟眶象成虫马氏管分别为一组2根和一组4根，且发现雌性臭椿沟象马氏管出现两种形态，雌雄之间也有差异[17].而长足大竹象成虫马氏管均分为2组，每组3根，雌雄间未观察到明显差异.尹新明研究发现嗉囊和前胃不明显，且成虫时期未出现前胃和贲门瓣，整个生长发育史都有发达的咀嚼式口器，可以充分的磨碎固体食物[14].而长足大竹象幼虫口器十分发达，前胃发育不明显，到成虫时期发育完整，成虫口器特化为细长的咀嚼式口器，成虫时期发育形成贲门瓣，其内壁着生许多小刺.Duporte[23]认为前胃参与研磨食物，调节进入前胃板区域的食物量，也起到搅拌和过滤食物的作用.刘玉素等[24]报道贲门瓣主要功能是防止食物由中肠倒流回前肠或控制食物流量.闻鸣等[25]研究认为贲门瓣还具有协助研磨食物的功能.
本研究表明长足大竹象从幼虫到成虫，其消化道结构变化与其取食习性紧密相关，不同的结构适应不同时期的取食行为.幼虫生活在竹笋内部，取食细嫩笋梢，食物充足，无需储存食物，发达的咀嚼式口器可以直接嚼碎食物，在结构上表现出幼虫无嗉囊和前胃.幼虫时期生长迅速，食物需求量大，结构上表现为中肠十分发达，消化吸收较快，亦不需贲门瓣进行引流或防止食物倒流.成虫口器特化为细长的咀嚼式口器，对食物的咀嚼能力下降，但其前胃发达，外附强大的肌肉层，当食物残渣流经前胃时会在肌肉的带动下通过胃齿对食物进行研磨，再通过贲门瓣到达中肠消化吸收.
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