櫟黃枯葉蛾對不同植物寄主的偏好性

靳澤榮, 劉志雄, 陳旭鵬, 張金桐

(山西農業大學化學生態研究所,太谷 030801)

櫟黃枯葉蛾對不同植物寄主的偏好性

靳澤榮, 劉志雄, 陳旭鵬, 張金桐*

(山西農業大學化學生態研究所,太谷 030801)

本文以櫟黃枯葉蛾兩種寄主植物沙棘和虎榛子作為研究對象,通過寄主偏好性與產卵選擇性試驗確定櫟黃枯葉蛾對兩種寄主植物的偏好性,并利用動態頂空吸附及GC-MS法對兩種寄主植物揮發物進行初步分析鑒定,找出各自的特有組分進行行為反應試驗測定以初步分析偏好性原因。結果表明:成蟲對虎榛子偏好性較強,對特有組分的行為反應測定中,虎榛子中的α-法尼烯、肉桂醛引起櫟黃枯葉蛾成蟲產生完整行為反應的數量顯著多于沙棘中的組分引起完整行為反應的數量,這可能是櫟黃枯葉蛾更偏好于虎榛子的原因。本研究結果可為進一步明確植物揮發物組分與昆蟲行為反應之間的關系奠定基礎,為有效防治櫟黃枯葉蛾提供依據。

櫟黃枯葉蛾; 寄主揮發物; 成分分析; 行為反應

櫟黃枯葉蛾TrabalavishnougigantinaYang,又名栗黃枯葉蛾、綠黃枯葉蛾,屬鱗翅目Lepidoptera枯葉蛾科Lasiocampidae黃枯葉蛾屬Trabala,廣泛分布于河南、陜西、四川、浙江、山西等地。該蟲自2008年在陜西吳起、山西岢嵐等地出現以來為害日趨嚴重[1],其幼蟲輕則吃光葉片僅剩枝干,致使樹林如火燒一樣,重則使樹林成片枯死[2],嚴重影響樹勢與果實產量,對我國的農業發展和生態環境構成嚴重威脅。

據報道,櫟黃枯葉蛾寄主范圍廣泛,沙棘、虎榛子、櫟類、蘋果等均為其寄主,但國內外尚未有關于櫟黃枯葉蛾寄主偏好性方面的系統報道。近年來,該害蟲在陜西吳起的沙棘林和山西岢嵐的虎榛子林大規模暴發,故選擇以沙棘與虎榛子作為研究對象,通過寄主偏好性與產卵選擇性試驗確定櫟黃枯葉蛾對兩種寄主植物的偏好性,并利用動態頂空吸附及GC-MS法對兩種寄主植物揮發物進行初步分析鑒定,找出各自的特有組分進行行為反應測定,明確植物揮發物對昆蟲行為反應的影響,為探索有效防治櫟黃枯葉蛾的新方法奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試昆蟲

在山西岢嵐縣沙棘林采集櫟黃枯葉蛾蟲繭,帶回室內置于養蟲籠(100 cm×100 cm×90 cm)中,室內光周期為L∥D=14 h∥10 h,飼養溫度為(28±1)℃,相對濕度約為60%±3%。待其羽化后雌雄分開,每天以10%的蔗糖水飼養。

1.1.2 供試植物

將山西省岢嵐縣林區中健康的沙棘HippophaerhamnoidesLinn.和虎榛子OstryopsisdavidianaDecne的完整植株帶回實驗室,移栽于試驗田中作為供試植物。

1.2 櫟黃枯葉蛾對不同寄主植物的偏好性及產卵選擇性

從沙棘和虎榛子完整植株上選取健康無蟲害的新鮮枝條(約50 cm)各3枝,分別置于網罩密封的養蟲籠(2 m×2 m×1.6 m)對角。在網箱中間接入2日齡櫟黃枯葉蛾成蟲30頭,每隔12 h記錄每株寄主植物上的成蟲總數,72 h后分別統計兩植株上的成蟲及卵的數量。試驗共重復3次,在溫度為(28±1)℃,濕度約60%的密閉養蟲室進行。養蟲室在試驗前進行滅菌消毒。

1.3 植物揮發物的采集與鑒定

觀察發現8月中旬櫟黃枯葉蛾蟲害發生最為嚴重,故選擇此時的沙棘與虎榛子進行揮發物采集。采用動態頂空吸附法收集寄主植物揮發物。用氣體采集袋套住寄主植物樹枝,袋口(進氣端)通過連接堿洗瓶(氫氧化鈉)、變色硅膠、活性炭、酸洗瓶(濃硫酸)等過濾空氣中的雜質,在采集袋頂端開一小口與大氣采樣儀(TY-08A)抽氣管連接,密封兩端連接處。采用外徑0.5 cm、內徑0.3 cm的一端尖口的玻璃管作為吸附管,內裝100 mg Porapak Q (80/100 mesh; Supelco, Bellefonte, DE, USA)作吸附劑。因櫟黃枯葉蛾在23:00-2:00間行為反應最為活躍,故選取此時間段進行寄主揮發物的采集。采集時先開啟大氣采集儀抽氣20 min,使采集袋中原有氣體全部排凈,然后在出氣端連接吸附管繼續抽氣,共采集4 h[3]。

采集結束后立即用2 mL二氯甲烷循環洗脫3次至1.5 mL氣相色譜進樣瓶(安捷倫)中,并置于冰箱中冷藏保存。進樣前首先用50 mL/min高純氮氣流濃縮至100 μL,然后取5 μL樣品溶液進行氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)分析。色譜柱為TG-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm,5%苯基-95%甲基聚硅氧烷)毛細管柱,色譜升溫程序設定為80℃保持2 min,然后以4℃/min的升溫速率升至180℃,再以10℃/min的升溫速率升至240℃,恒溫5 min;進樣口和檢測器溫度設為250℃[4-5,9-10]。質譜電離方式為EI,電子能量為 70 eV,掃描質量范圍 30～500 m/z,速度0.2 s/scan,傳輸線溫度280℃,四級桿溫度150℃,離子源溫度280℃。質譜圖采用NIST(MS Search 2.0)標準譜庫系統進行全掃式掃描,用計算機檢索定性質譜圖中各色譜峰對應的物質,根據相似度給出可能的物質分子結構[4-10].

1.4 風洞行為反應試驗

1.4.1 風洞裝置

試驗所用的風洞長2.5 m,寬和高各1 m,頂層及四周由透明的有機玻璃制成,以鋁合金框架支撐,其內溫度為(28±1)℃,濕度約60%。風源采用標準型凈化工作臺作為供風裝置,包括風扇和過濾器,風速為0.3 m/s。風洞下端裝有排氣扇將帶有化合物的氣流排出室外。風洞內使用紅色燈泡作為光源,光強度為0.3 lx。

1.4.2 行為測試

將2～3日齡的櫟黃枯葉蛾單頭置于10 cm×10 cm×10 cm的紗籠中,移入風洞適應30 min,然后放在風洞中距下風端25 cm處的支架上。將配制好的濃度為0.1 mol/L的揮發物誘芯放置在誘芯支架上,并打開紅光燈,觀察雌雄成蟲的行為反應,判斷櫟黃枯葉蛾對其的反應等級。觀察時將雌雄成蟲置于釋放支架上,使其反應2 min,若毫無反應則換下一頭;若起飛但沿氣流方向飛行或停留在壁上超過5 s,則視為試驗結束換另一頭成蟲繼續試驗。每個處理重復3次,每次重復20頭。因櫟黃枯葉蛾在23:00-2:00間行為反應最為活躍,故本試驗僅在此時間段內進行。

櫟黃枯葉蛾對刺激物的反應等級可分為:(1)興奮:觸角豎起、擺動,振翅,前足不斷地梳理觸角,爬行;(2)起飛:搜尋氣跡,沿氣跡方向作鋸齒形逆風飛行;(3)定向:定向飛行,沿氣跡方向定向飛行且距離達到風洞長度的1/2;(4)停落:接近誘芯,飛至誘芯附近上下左右來回飛行或降落[11-13]。

1.5 數據處理

用SPSS(19.0)統計軟件對數據進行分析處理,采用單因素方差分析(ANOVA),Duncan多重比較法檢驗差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 櫟黃枯葉蛾對兩種寄主植物的偏好性與產卵選擇性

在兩種寄主中,櫟黃枯葉蛾成蟲在虎榛子上的分布量較大,平均每株寄主植物達到了14頭。沙棘只分布有少量成蟲(平均每株6頭),可見櫟黃枯葉蛾更偏愛虎榛子。同時,在產卵選擇試驗中,櫟黃枯葉蛾成蟲在虎榛子上的產卵量也更大(458粒/株),說明櫟黃枯葉蛾的寄主偏好與產卵選擇具有一致性。

圖1 櫟黃枯葉蛾對兩種寄主植物的偏好性及產卵選擇性Fig.1 Feeding and oviposition preferences of Trabala vishnou gigantina to the two host plants

2.2 沙棘揮發物的化學成分

通過動態頂空吸附法收集沙棘揮發物并由GC-MS氣質聯用儀進行分析,結果表明:沙棘中主要含有27種揮發性物質(表1),由烷烴、烯烴、醇、醛、酮、酯、芳香烴等7類化合物組成。其中,烷烴4種,相對含量占4.48%;烯烴10種,相對含量占23.08%;醇類3種,相對含量占11.37%;醛類3種,相對含量占11.2%;酮類2種,相對含量占1.87%;酯類3種,相對含量占24.66%;芳香族化合物2種,相對含量占1.47%。在這些化合物中,順-3-己烯酯所占比例最高,其次是2-乙基-1-己醇、3-蒈烯、壬醛和長葉烯。

虎榛子中主要含有30種揮發性物質(表2),由烷烴、烯烴、醇、醛、酮、酯、芳香烴、生物堿等7類化合物組成。其中,烷烴5種,相對含量占1.51%; 烯烴7種,相對含量占4.98%;醇類2種,相對含量占0.54%;醛類5種,相對含量占6.41%;酮類1種,相對含量占0.29%;芳香族化合物9種,相對含量占41.38%;生物堿1種,相對含量占0.27%。在這些化合物中,對乙基苯乙酮所占比例最高,其次是4-乙基-苯甲醛、蒈烯醛、α-羅勒烯和3,7-二甲基-1,3,6-辛三烯。

2.3 櫟黃枯葉蛾對兩種寄主植物揮發物特有組分的風洞行為反應

分析櫟黃枯葉蛾兩種寄主沙棘和虎榛子中的揮發物組分,找出各自的特有組分進行櫟黃枯葉蛾雌雄成蟲對各組分的行為反應試驗。結果表明:沙棘的特有組分中6-甲基-5-庚烯-2-酮、3-蒈烯、1-辛醇及長葉烯能引起櫟黃枯葉蛾成蟲的定向飛行及停落;虎榛子的特有組分中苯乙烯、氧化芳樟醇、苯甲酸、肉桂酸及α-法尼烯能引起櫟黃枯葉蛾成蟲的定向飛行及停落。其中,α-法尼烯引起櫟黃枯葉蛾成蟲的反應活性最強,其次為肉桂醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮。從整體來看,相對于沙棘的特有組分,虎榛子的特有組分能夠引起較多的櫟黃枯葉蛾成蟲產生完整的行為反應。

表1 沙棘和虎榛子揮發物的化學成分及相對含量

Table 1 Volatile compounds fromHippophaerhamnoidesandOstryopsisdavidianaand their relative contents

保留時間/minRetentiontime化合物名稱Compoundname分子式Molecularformula分子量Molecularweight相對含量/%Relativecontent沙棘H.rhamnoides虎榛子O.davidiana3.10乙苯EthylbenzeneC8H10106-0.513.283-庚酮3-HeptanoneC7H14O1140.790.293.331-壬烯1-NoneneC9H181260.580.253.46庚醛HeptanalC7H14O1140.610.343.48苯乙烯StyreneC8H8104-0.294.07α-蒎烯α-PineneC10H161361.690.174.50苯甲醛BenzaldehydeC7H6O1060.630.294.876-甲基-5-庚烯-2-酮6-Methyl-5-hepten-2-oneC8H14O1261.08-4.98月桂烯MyrceneC10H161360.94-

續表1 Table 1(Continued)

保留時間/minRetentiontime化合物名稱Compoundname分子式Molecularformula分子量Molecularweight相對含量/%Relativecontent沙棘H.rhamnoides虎榛子O.davidiana5.16癸烷DecaneC10H22142-0.175.27順-3-己烯酯(Z)-3-Hexen-1-olacetateC8H14O214222.15-5.493-蒈烯3-CareneC10H161369.89-5.61萜品油烯TerpineneC10H161360.12-5.772-乙基-1-己醛2-Ethyl-1-hexenalC8H18O13010.130.296.00別羅勒烯Transá-oimeneC10H161360.65-6.263,7-二甲基-1,3,6-辛三烯3,7-Dimethyl-1,3,6-octatrieneC10H161363.051.406.30α-羅勒烯α-OcimeneC10H161360.532.386.361,3-二乙基苯1,3-Diethyl-benzeneC10H14134-0.166.751-辛醇1-OctanolC8H18O1300.59-6.78苯乙酮AcetophenoneC8H8O120-0.216.95氧化芳樟醇EpoxydihydrolinaloolC10H18O2170-0.257.57芳樟醇LinaloolC10H18O1540.59-7.58十一烷UndecaneC11H241560.550.717.70壬醛NonanalC9H18O1426.260.178.02蘆竹堿GramineC11H14N2174-0.278.96己酸-2-乙基己酯2-EthylhexylacetateC10H20O21722.97-9.16苯甲酸BenzoicacidC7H6O2122-0.159.414-乙基-苯甲醛4-Ethyl-benzaldehydeC9H10O134-18.769.95肉桂醛CinnamaldehydeC9H8O132-0.8910.45十二烷DodecaneC12H261700.810.3410.61癸醛DecanalC10H20O1564.330.1211.29對苯二甲醛1,4-PhthalaldehydeC8H6O21347.651.0111.30苯并噻唑BenzothiazoleC10H20O1564.33-11.86蒈烯醛2-Caren-10-alC10H14O150-4.8913.02對乙基苯乙酮1-(4-Ethylphenyl)-ethanoneC10H12O148-20.0013.51十三烷TridecaneC13H28184-0.1716.62十四烷TetradecaneC14H301980.390.5217.00長葉烯LongifoleneC15H242044.780.2517.43石竹烯CaryophylleneC15H242041.850.2419.95α-法尼烯α-FarneseneC15H24204-0.2920.80丁酸香葉酯GeranylisobutyrateC14H24O22240.54-22.60十六烷HexadecaneC16H342262.730.48

3 討論

櫟黃枯葉蛾在兩種不同寄主植物上的分布和產卵具有明顯選擇性。寄主選擇試驗中,櫟黃枯葉蛾更喜歡虎榛子;產卵選擇試驗中,在虎榛子上的產卵量多于沙棘?？梢?櫟黃枯葉蛾的寄主偏好性與產卵分布相一致。這與楊立軍等[14]報道的棗鐮翅小卷蛾成蟲在寄主木棗上的分布量和產卵量明顯多于酸棗,但對同一寄主的選擇偏好性和產卵量相一致的結論相符合。

昆蟲選擇植物首先通過嗅覺辨識植物,再通過營養和代謝以適應植物化學組分來建立種群。因此我們對兩種寄主植物的揮發物進行了鑒定,通過比較櫟黃枯葉蛾對兩種寄主揮發物的組成成分的行為反應,發現兩種植物揮發物中雖然含有相同的成分,但其主成分的類型和相對含量差異較大,沙棘中酯類物質最多,相對含量占24.66%;其次為烯類,相對含量占23.08%,這與王榮等[15]鑒定的沙棘揮發物結果相一致;虎榛子中芳香類物質最多,相對含量占41.38%;其次為烯類,相對含量占4.98%。且在風洞試驗中,櫟黃枯葉蛾成蟲對α-法尼烯的反應活性最強,顯著高于沙棘及虎榛子中的其他組分;除此之外,虎榛子中的肉桂酸的反應活性也較強烈,顯著高于沙棘中的特有組分,由此可推斷這兩種物質可能是造成櫟黃枯葉蛾成蟲更偏愛虎榛子的原因,說明寄主植物揮發物在植食性昆蟲的寄主選擇性和產卵選擇中發揮重要作用。

近來許多文獻報道, 植物揮發物對昆蟲信息素具有協同增效作用,兩者可共同調控昆蟲的行為反應,主要表現在植物揮發物刺激害蟲信息素的產生與釋放、植物揮發物驅避害蟲等方面。本試驗通過對櫟黃枯葉蛾寄主植物揮發物的研究,進一步確定了植物揮發物與昆蟲行為反應間的關系,結合本課題組對櫟黃枯葉蛾性信息素的研究,可為綜合防治櫟黃枯葉蛾打下堅實基礎。

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(責任編輯：田 喆)

Host preference ofTrabalavishnougigantinafor different plants

Jin Zerong, Liu Zhixiong, Chen Xupeng, Zhang Jintong

(InstituteofChemicalEcology,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

In this text we determined the host preference and selectivity ofTrabalavishnougigantinato two host plantsHippophaerhamnoidesLinn.andOstryopsisdavidianaDecne. We detected the volatile composition of the two plants by dynamic headspace adsorption and GC-MS and tested the behavioral responses ofT.vishnougigantinato these components. The results showed that adults ofT.vishnougigantinapreferredO.davidianatoH.rhamnoides. The results of behavioral response test showed thatα-farnesene and cinnamaldehyde inO.davidianacould elicit behavioral responses from most adults, significantly stronger than the components in the sea buckthorn; the reason might be thatO.davidianais more preferable forT.vishnougigantina. The results can further define the relationships between the plant volatile components and insect behavior, and provide the basis for effectively prevent and controlT.vishnougigantina.

Trabalavishnougigantina; host plant volatile; compounds analysis; behavioral response

2016-03-23

2016-05-30

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2012BAD19B07);高等學校博士學科點專項科研基金(20131403110004)

Q 968.1

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.01.007

* 通信作者 E-mail: zhangjintong@126.com