广炮步甲防御腺形态结构、化学成分及防御行为-动物学专业论文.docxVIP

摘 摘 要 I I 摘 要 广炮步甲 Pheropsophus occipitalis 通过防御腺体喷射化学液体并瞬时产生高温对付猎敌，其防卫 方式在昆虫纲极为特别。揭示该虫防御体系形态结构、揭秘其分泌物化学成分，以及伴随其喷射防 御物质而产生的一系列行为反应，对于阐述其生命奥秘具有重要科学价值。本文分别从广炮步甲的 形态、生活习性、喷射行为，防御腺的总体及各部分形态结构，防御反应的反应物、生成物以及催 化剂、和研究展望等几个方面对广炮步甲及其防御机制进行了全面的研究分析。研究得出如下初步 结论： （1）防御体系构成 经三维数码显微镜（VHX-100，日本 KEYENCE 公司产）、扫描电镜 （TM3000，日本 HITACHI 公司产）与显微 CT（SKYSCAN 1172 ）拍摄得知广炮步甲的防御体系 由贮液囊、分泌组织和反应室三部分组成。贮液囊是薄而透明且坚韧的囊袋，中间着生 1 束由 12 根 细管组成的丛根状导管以从体内吸收或生产反应物。反应室为 1 对骨化的马蹄形结构，表面可见稠 密、大小不一和分布不甚均匀的粗瘤；其纵截面内部为复杂的蜂窝状结构并长满形态各异的枝刺， 用以加固内壁和控制和液体流向；入口处可见人字形瓣膜，是控制喷射和产生脉冲的关键部分，对 于降低反应室温度和虫体控制喷射时间有重要意义。 （2）腺体内存化学物质测定 经 GC/MS 质谱仪测定，共测得炮步甲的防御腺化学物质 6 种，主 要成分为甲基对苯二酚（Methyl on phenol）、对苯二酚（hydroquinone）、甲基对苯醌 （Methyl-p-benzoquinone）与对苯醌（p-benzoquinone）；腺体外化学物质测定：相对于贮液囊囊体的 化学成分，喷射出的化学物质多达 13 种，是反应之后苯环断裂的结果，其中除对苯醌以外还有甲酸、 乙酸等多数物质都具有刺激性和毒性，可进行有效的防御；将反应室的上清液于不同温度下进行酶 活性测定，其颜色反应吸光度在 40℃左右最高，超过 40℃之后逐渐失去活性，说明于反应室中确实 是过氧化物酶起的催化反应，而不是金属离子。 （3）广炮步甲喷射“炮弹”的防御行为是主要研究内容，实验得知炮步甲对感到有危险的方向有 独特的瞄准方式，它主要通过甲虫通摆动腹部姿势，协调足与足之间角度对喷射方向做出初步判断。 此后，再由腹部末端的上唇结构进一步对方向做出调整。其喷射持续 0.01~0.03s，0.002s 左右即有 1 脉冲波，一次喷射有 5~15 次脉冲。 河北大学理学硕士 河北大学理学硕士学位论文 II II 关键词：广炮步甲 防御腺 对苯二酚 过氧化物酶 反应室 Ab Abstract PAGE PAGE IV Abstract Pheropsophus occipitalis (Macleay, 1825) effectively resists the predators by a kind special chemical liquid secreted by defensive glands, meanwhile, with high temperature. This defense way is one of the most unique styles in class Insecta. It is quite important to expound the mystery of its life that reveal the morphological structure of defensive system, the chemical compositions of secretions, and a series of actions during the spraying. In the present paper, morphological characteristics, the living habitats and the spray behavior of the beetles were surveyed, morphological characteristics and tissue structure of defensive gland of the species were dissected and observed, and the chemical compositions of reactant, product and catalyst were analyzed, according to the above, we can infer the whole defensive mechanism of bombardier