Morphology of Sting, Venom Duct, Venom Sac and Venom Gland of Wasps (Hymenoptera: Vespidae) Found in Northeastern Thailand

Abstract

Wasps are insects classified in the order Hymenoptera, family Vespidae. Most wasps are true social insects (eusocial insects), playing a crucial role in the ecosystem as predators, beneficial for biological control of pest insect populations. The sting of a wasp is a vital weapon, with structures varying between species. The sharp needle-like sting is used to attack enemies or preys, releasing venom that causes death or paralysis, and then brought back to the nest. Wasps can sting enemies or preys multiple times without dying. This study aims to investigate the morphological characteristics of the sting, venom gland, and venom sac of wasps in the family Vespidae, order Hymenoptera. Three wasp species were studied: Vespa affinis (Lesser banded hornet), Vespa tropica (Greater banded hornet), and Provespa barthelemyi (Nocturnal hornet). The goal is to analyze the characteristics of the sting that can be used to classify wasp species. Wasp samples were collected from 7 provinces in northeastern Thailand: Kalasin, Khon Kaen, Maha Sarakham, Yasothon, Sakon Nakhon, Sisaket, and Amnat Charoen. Sample collection consisted of 3 nests per species, with 50 individuals per nest. The samples were preserved in 80% ethyl alcohol at a temperature of -20oC. The samples were studied under a stereo microscope and a scanning electron microscope (SEM). Averages width and length of the stings were analyzed for mean and standard deviation values. The study found that V. affinis has a slightly curved stylet tip, with an average width and length of 259.42±3.93 and 3199.24±33.51 µm, respectively. V. tropica has the most curved stylet tip, with an average width and length of 320.60±3.15 and 3634.77±80.89 µm, respectively. P. barthelemyi has a very slightly curved or straight stylet tip, with an average width and length of 233.18±1.84 and 2272.74±13.27 µm, respectively. The venom gland, venom duct, and venom sac have similar characteristics but differ significantly in size, muscle bundle arrangement, and internal width of the venom duct at a confidence level of 95%. These can be used to identify wasp species.

ต่อ (wasps) เป็นแมลงที่จัดอยู่ในอันดับ Hymenoptera วงศ์ Vespidae ต่อส่วนใหญ่จัดเป็นแมลงสังคมแท้ (eusocial insect) ซึ่งมีบทบาทสําคัญในระบบนิเวศคือการทำหน้าที่ผู้ล่า (predator) ที่มีประโยชน์ในการควบคุมประชากรแมลงศัตรูพืชโดยชีววิธี (biological control) เหล็กใน (sting) ของต่อเป็นอาวุธสำคัญซึ่งมีโครงสร้างที่แตกต่างกันไปในแต่ละชนิด เหล็กในของต่อมีลักษณะเป็นเข็มแหลมที่ใช้ในการต่อยศัตรูหรือเหยื่อแล้วปล่อยพิษเข้าไปทำให้ตายหรือเป็นอัมพาตแล้วนำกลับสู่รัง และสามารถต่อยศัตรูหรือเหยื่อได้หลายครั้งโดยที่ตัวต่อไม่ตาย การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาลักษณะสัณฐานวิทยาของเหล็กใน ต่อมสร้างพิษ และถุงเก็บพิษของต่อที่อยู่ในวงศ์ Vespidae อันดับ Hymenoptera จำนวน 3 ชนิด ได้แก่ Vespa affinis (ต่อหัวเสือ), Vespa tropica (ต่อหลุม) และ Provespa barthelemyi (ต่อนอนกลางวัน) เพื่อวิเคราะห์หาลักษณะของเหล็กในที่สามารถนำมาใช้ในการจัดจำแนกชนิดของต่อได้ โดยเก็บตัวอย่างชนิดละ 3 รัง รังละ 50 ตัว จากในพื้นที่ 7 จังหวัด ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศไทย ได้แก่ จังหวัดกาฬสินธุ์ ขอนแก่น มหาสารคาม ยโสธร สกลนคร ศรีสะเกษ และ อำนาจเจริญ เก็บรักษาสภาพแมลงไว้ในเอทิลแอลกอฮอล์ที่มีความเข้มข้น 80% ที่อุณหภูมิ -20 องศาเซลเซียสเพื่อรักษาสภาพ โดยมีการศึกษาภายใต้กล้องจุลทรรศน์สเตอริโอ (stereo microscope) และการศึกษากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (scanning electron microscope: SEM) นำข้อมูลที่ได้จากการวัดค่าความกว้างและความยาวของเหล็กในมาวิเคราะห์ค่าเฉลี่ย (mean) และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (standard deviation) ผลการศึกษาพบว่า V. affinis มีรูปแบบความโค้งบริเวณส่วนปลาย stylet มีความโค้งเล็กน้อย มีความกว้าง และความยาวเฉลี่ยของ stylet มีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ 259.42±3.93 กับ 3199.24±33.51 ไมโครเมตร ตามลำดับ มีความกว้าง และความยาวเฉลี่ยของ lancet ด้านซ้าย และด้านขวาอยู่ที่ 140.14±2.15 กับ 2059.65±15.54 ไมโครเมตร และ อยู่ที่ 140.56±1.21 กับ 2061.11±17.66 ไมโครเมตร ตามลำดับ ส่วน V. tropica มีความโค้งบริเวณส่วนปลาย Stylet มากที่สุด มีความกว้างและความยาวเฉลี่ยของ stylet 320.60±3.15 และ 3634.77±80.89 ไมโครเมตร ตามลำดับ มีความกว้าง และความยาวเฉลี่ยของ lancet ด้านซ้าย และด้านขวาอยู่ที่ 154.70±2.07 กับ 3426.73±31.89 ไมโครเมตร และ 147.61±0.84 กับ 3421.90±31.12 ไมโครเมตร ตามลำดับ และ P. barthelemyi มีรูปแบบความโค้งบริเวณส่วนปลาย stylet มีความโค้งน้อยมากหรือไม่มีเลย มีความกว้าง และความยาวเฉลี่ยของ stylet มีค่าเฉลี่ยอยู่ที่ 233.18±1.84 และ 2272.74±13.27 ไมโครเมตร ตามลำดับ มีความกว้าง และความยาวเฉลี่ยของ lancet ด้านซ้าย และด้านขวาอยู่ที่ 84.41±0.96 กับ 2133.00±9.64 ไมโครเมตร ด้านขวาคือ 84.04±0.81 กับ 2093.41±11.31 ไมโครเมตร ตามลำดับ จากการวิเคราะห์ความแตกต่างทางสัณฐานวิทยาของเหล็กในระหว่างประชากรด้วยการวิเคราะห์ความแปรปรวนแบบทางเดียว (One-way ANOVA) และวิเคราะห์ Cluster Analysis เพื่อใช้ในการเพื่อจัดจำแนกกลุ่มของต่อ พบว่าจากการศึกษาสัณฐานวิทยาเหล็กในของต่อทั้ง 3 ชนิด แสดงให้เห็นว่าลักษณะของ stylet lancet รูปร่างของเงี่ยง ระยะห่างระหว่างเงี่ยง และจำนวนเงี่ยง มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ที่ระดับความเชื่อมั่นร้อยละ 95 ซึ่งสามารถใช้ในการระบุชนิดของต่อได้ ส่วนต่อมพิษ ท่อพิษ และถุงเก็บพิษ มีลักษณะที่คลายคลึงกันมาก แต่มีขนาดและเส้นแบ่งการเรียงตัวของมัดกล้ามเนื้อ รวมทั้งความกว้างภายในท่อพิษ มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ที่ระดับความเชื่อมั่นร้อยละ 95