黑肩綠盲蝽對水稻揮發物單一組分的嗅覺行為反應

蔣娜娜，茆國鋒，李婷，莫建初

浙江大學昆蟲科學研究所//農業部農業昆蟲學重點實驗室，浙江 杭州 310058

水稻不僅是我國的主要糧食作物，也是世界一半以上人口的主糧，以稻米為生的人口每年大約增加5000萬（翟保平，2011）。稻飛虱（Delphacidae）是生長于水稻上的主要害蟲，其發生和危害范圍一直在擴大，2005—2007年間，其平均危害面積達2670余萬公頃（夏敬源，2008；翟保平，2011）。進入本世紀以來，其在我國的發生數量也不斷上升，近年來長三角嘉興稻區年平均高峰蟲量已達到上世紀最高蟲量的一倍以上（程家安等，2008；翟保平，2011）。

黑肩綠盲蝽（Cytorhinus lividipennis），屬于半翅目，盲蝽科，是田間稻飛虱和稻葉蟬（Cicadellidae）卵和若蟲的重要捕食性天敵，其對稻飛虱卵的捕食率可達 30%左右，有時甚至高達70%以上（周集中等，1986；何晶晶，2013）。有研究發現，當蝽虱數量達到一定比值時，可以有效控制褐飛虱的危害，而不需要使用化學農藥（齊會會，2014），如有研究表明室內飼養條件下黑肩綠盲蝽與褐飛虱（Nilaparvata lugens）比例在1∶1的情況下，一般可以維持數量上的平衡。當黑肩綠盲捧和褐飛虱種群密度在1∶9.4時，褐飛虱種群增長能被穩定控制（周集中等，1986）。因此，充分保護和利用稻飛虱捕食性天敵黑肩綠盲蝽，對于控制稻飛虱的發生和危害具有重要意義。

水稻在遭受植食性昆蟲的危害后，會釋放多種揮發性化合物，這些揮發性化合物可影響植食性昆蟲及其天敵的寄主搜尋、取食和產卵等行為。例如，水稻在遭受褐飛虱取食危害后，對稻虱纓小蜂（Anagrussp.）會產生一定的引誘作用（馬波等，2004），這種引誘作用來源于一些水稻揮發性化合物，包括石竹烯、芳樟醇、水楊酸甲酯、羅勒烯、α-蒎烯和反-2-己烯醛等（張宇浩等，2016）；帶有二化螟（Chilo suppressalis）幼蟲的水稻所釋放的揮發物可以引誘其寄生蜂天敵二化螟絨繭蜂（Apanteles chilonisMunakata）（陳華才，2002），例如水稻揮發性化合物石竹烯、羅勒烯和2-壬酮，可以對二化螟絨繭蜂起引誘作用（張宇浩等，2016）。研究表明，相比于危害前，水稻在遭受褐飛虱取食危害后，會對黑肩綠盲蝽產生更強的引誘作用（Lou et al.，2001），但水稻揮發物種類繁多，這些揮發性化合物在黑肩綠盲蝽寄主選擇搜尋過程中具體起到何種作用，目前相關研究還比較少。

本研究選取了 10種常見的水稻揮發性化合物單一組分，并設置一定的濃度梯度，研究黑肩綠盲蝽對不同濃度單一組分揮發物的嗅覺行為反應，尋找對黑肩綠盲蝽具有顯著引誘活性的水稻揮發物組分濃度，以開發黑肩綠盲蝽活性引誘劑，為引入天敵昆蟲黑肩綠盲蝽以防治稻飛虱的危害提供一定的科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

黑肩綠盲蝽誘捕于浙江省嘉興市農業發展投資有限公司有機農場水稻田，帶到實驗室內，用帶有稻飛虱成若蟲及褐飛虱卵的 TN1水稻苗飼養在養蟲籠內。飼養條件為溫度(26±1) ℃，光暗比14∶10，相對濕度60%。飼養過程中定期更換新鮮水稻苗，水稻苗為TN1水稻種子浸種催芽分播后育苗生長 7～10 d的稻苗，并適時添加褐飛虱雌雄成蟲產卵，為黑肩綠盲蝽提供充足的食物。飼養2～3周后，待成蟲羽化2 d左右，進行試驗。

供試水稻揮發性化合物10種（表1），苯乙醛、2-庚酮、α-蒎烯、芳樟醇、反-2-己烯醛、葉醇、羅勒烯、水楊酸甲酯均購置于上海阿拉丁生化科技股份有限公司（Aladdin）；橙花叔醇購置于國藥集團化學試劑有限公司；石竹烯購置于TCI（東京化成工業株式會社）。化合物純品用op-10乳化劑（烷基酚聚氧乙烯醚）和二甲亞砜溶解，加純凈水配成1000 mg·L-1的母液，然后依次稀釋10倍，配成100、10、1、0.1 mg·L-14 個濃度供試。

表1 供試的水稻揮發物Table1 Rice volatile compounds for this test

所選的10種水稻揮發物單一組分，為水稻揮發物相關研究中比較常見的組分，它包含了綠葉氣體反-2-己烯醛和葉醇，它們一般不經蟲害誘導，在健康植株中就存在（弋峰等，2011）；蟲害誘導產生比較多的萜烯類（呂小紅等，2006），如α-蒎烯、橙花叔醇、羅勒烯、石竹烯以及褐飛虱和斜紋夜蛾（Spodoptera litura）危害誘導產生的芳樟醇（徐濤等，2002）；另外還有其他類化合物如水楊酸甲酯、苯乙醛和2-庚酮。已有研究證明，稻飛虱危害后的水稻苗對黑肩綠盲蝽有顯著的引誘作用（劉芳等，2002），有關稻苗被害后水稻揮發物的變化也有一些研究報道（徐濤等，2002；閆鋒等，2010; 周強等，2003），但相關水稻揮發物對黑肩綠盲蝽寄主定位影響的研究還很少，仍有待進一步探索。

1.2 試驗裝置

黑肩綠盲蝽嗅覺行為測試所用的裝置為 T形管，橫臂長20 cm，縱臂長10 cm，管臂內徑2.5 cm，橫臂兩端各連接一個味源瓶，氣泵鼓出的氣流經活性炭、洗氣瓶和流量計，然后經過味源瓶進入T形管，最后在縱臂匯聚經出口流出，除T形管和味源瓶之間外，各部件之間由橡膠管連接（圖1）。

1.3 試驗方法

試驗在(26±1) ℃、光照均勻的房間內進行。預實驗證明含有 op和二甲亞砜的對照溶劑對黒肩綠盲蝽雌成蟲嗅覺行為無影響。味源瓶內以牙科棉棒為載體，一端滴加2 mL供試化合物，另一端滴加2 mL對照溶劑。流量計控制流速400 mL·min-1，試驗開始前打開氣泵通氣一段時間，待氣流穩定，將10頭饑餓處理12 h后的黒肩綠盲蝽雌成蟲釋放到T形管釋放臂（縱臂）內，3 h后觀察并記錄其選擇情況，判斷做出選擇的標準為爬過兩邊橫臂1/2處和被味源瓶捕獲的總蟲數。各個濃度均重復6組，每組測試10頭，共測試60頭。試驗結束后，用99%的酒精清洗T形管和味源瓶，消除本次試驗化合物氣味可能對下次試驗造成的影響，然后在 70 ℃的烘箱內烘干，供下次試驗用。

1.4 數據統計和處理

試驗所得數據采用Excel進行整理，將每組選擇數轉化成選擇百分率，計算6組平均選擇率，然后運用DPS進行卡方檢驗分析，對處理組與對照組選擇率進行差異顯著性比較。

選擇率=選擇處理組（或對照組）蟲數÷10×100%

2 結果與分析

圖1 黑肩綠盲蝽嗅覺行為試驗裝置Fig.1 The equipment for Cytorhinus lividipennis behavior experiments

本次試驗共測試了10種揮發性化合物在4種不同濃度下對黑肩綠盲蝽的引誘效果，試驗結果顯示（圖2），10種揮發性化合中有8種對黑肩綠盲蝽的行為有顯著影響，其中α-蒎烯（100 mg·L-1）、水楊酸甲酯（10 mg·L-1）、芳樟醇（1 mg·L-1）、羅勒烯（1 mg·L-1）、反-2-己烯醛（0.1、1、10、100 mg·L-1）和葉醇（0.1 mg·L-1）具有引誘效果，并且水楊酸甲酯（10 mg·L-1）、芳樟醇（1 mg·L-1）、羅勒烯（1 mg·L-1）和反-2-己烯醛（0.1 mg·L-1）對黑肩綠盲蝽產生了極顯著的引誘效果；4種揮發性化合物芳樟醇（10、100 mg·L-1）、葉醇（100 mg·L-1）、橙花叔醇（1、10、100 mg·L-1）、β-石竹烯（0.1、1、10、100 mg·L-1）對黑肩綠盲蝽雌成蟲產生了驅避作用。

此外，試驗結果表明，同種揮發性化合物在不同濃度下的作用效果存在一定差異，芳樟醇在 1 mg·L-1時表現為引誘效果，而在 10 mg·L-1和 100 mg·L-1時則表現為驅避；葉醇在最低濃度 0.1 mg·L-1時對黑肩綠盲蝽表現為引誘效果，在最高濃度100 mg·L-1時則產生驅避。并且，揮發物的作用效果隨濃度的變化而變化，如反-2-己烯醛的引誘效果隨濃度的增加而減弱，在最低濃度0.1 mg·L-1時具有極顯著的引誘效果，而其他3個濃度則表現為顯著引誘效果；另外，橙花叔醇驅避效果也隨濃度的增加而增強，在1 mg·L-1時表現為顯著趨避效果，濃度增加到 10 mg·L-1和 100 mg·L-1時驅避效果極顯著。

另外，不同揮發物對黑肩綠盲蝽的作用濃度也不同，6種具有引誘效果的揮發物α-蒎烯、水楊酸甲酯、芳樟醇、羅勒烯、反-2-己烯醛和葉醇對黑肩綠盲蝽的最佳作用濃度依次降低，且反-2-己烯醛在4個測試濃度下均對黑肩綠盲蝽產生引誘效果，其他5種化合物僅在一種濃度下具有引誘效果，說明化合物的作用濃度存在一定的范圍，不同的化合物作用濃度范圍也存在一定的差異。

3 討論

植物-植食性昆蟲-天敵三級營養關系是植物化學生態學的重要研究內容（弋峰等，2011），植物揮發性化合物在三級營養關系的調控中發揮著重要的作用（陳華才等，2003）。植物揮發性化合物不僅為植食性昆蟲尋找寄主取食和產卵提供有效的信息，也可以吸引植食性昆蟲天敵來控制其危害。

許多研究表明，植物揮發性化合物對植食性昆蟲及其天敵寄主的選擇行為會產生一定的影響。例如，小菜蛾（Plutella xylostella）危害后的蘿卜葉能夠極顯著地引誘其天敵小菜蛾絨繭蜂（Apanteles plutellaeKurdjumov）（楊廣等，2004）；蟲害誘導的水稻揮發物對褐飛虱具有驅避作用（周強等，2003），卻能夠引誘褐飛虱天敵稻虱纓小蜂（Anagrussp.）（婁永根等，2002）、蒼翅盲蝽（Cyrtorhinus lividipennis）（Rapusas et al.，1996）和稻虱紅螯蜂（Haplogonatopus japonicus）（李帥等，2014）等；還有研究發現，健康水稻植株和褐飛虱雌成蟲危害后的植株都能夠引誘褐飛虱捕食性天敵黑肩綠盲蝽，且受褐飛虱雌成蟲危害后的植株對黑肩綠盲蝽引誘力更強（Lou et al.，2001）。

圖2 化合物引誘的捕食者的百分比Fig.2 Percentage of predator attracted by compounds (%)

蟲害誘導的水稻揮發物主要包括以下幾類：（1）綠葉性氣味，如反-2-己烯醛、葉醇等；（2）萜烯類化合物，如芳樟醇、羅勒烯、α-蒎烯；（3）水楊酸甲酯及其他化合物（Lou et al.，2006；徐濤等，2002；魯玉杰等，2006）。目前，關于水稻揮發物組分對稻田捕食性天敵黑肩綠盲蝽的嗅覺行為反應的影響研究較少。本次試驗選取了 10種常見水稻揮發物組分，室內測定黑肩綠盲蝽對這 10種水稻揮發物組分的嗅覺行為反應，發現α-蒎烯（100 mg·L-1）、水楊酸甲酯（10 mg·L-1）、芳樟醇（1 mg·L-1）、羅勒烯（1 mg·L-1）、反-2-己烯醛（0.1、1、10、100 mg·L-1）、葉醇（0.1 mg·L-1）6 種水稻揮發物對其具有引誘效果，而芳樟醇（10、100 mg·L-1）、葉醇（100 mg·L-1）、橙花叔醇（1、10、100 mg·L-1）、β-石竹烯（0.1、1、10、100 mg·L-1）對其產生驅避作用。已有研究發現，水稻揮發物芳樟醇、水楊酸甲酯對黑肩綠盲蝽具有引誘作用而橙花叔醇對其具有驅避作用（盧海燕，2010），這與本試驗一致，但之前的研究涉及的揮發物組分濃度范圍較窄，本試驗擴大了水稻揮發物組分供試濃度范圍，增加了供試水稻揮發物種類，新發現 4種水稻揮發物α-蒎烯、羅勒烯、反-2-己烯醛和葉醇對黑肩綠盲蝽具有引誘作用。同時試驗研究發現，同種水稻揮發物的不同濃度對黑肩綠盲蝽的作用效果不同，例如芳樟醇、葉醇在較低濃度下對黑肩綠盲蝽表現為引誘，而在高濃度下表現為驅避。反-2-己烯醛對黑肩綠盲蝽的引誘效果隨濃度的升高而減弱，而橙花叔醇的驅避效果隨濃度升高而增強，這與稻虱纓小蜂對水稻揮發物的嗅覺行為反應類似（張宇皓等，2016）。另外，試驗結果表明，對黑肩綠盲蝽嗅覺行為產生作用的化合物大部分為萜烯類物質，原因可能是萜烯類化合物是蟲害誘導產生的主要植物揮發性化合物，其在植食性昆蟲天敵寄主搜尋行為過程中起關鍵作用（Dicke et al.，1990；Turlings et al.，1995；張瑛等，1998；婁永根等，2000；周強等，2003）。

本試驗通過觀測黑肩綠盲蝽室內嗅覺行為，證明水稻揮發物可以影響黑肩綠盲蝽的寄主選擇定向行為，在調節水稻害蟲天敵黑肩綠盲蝽的寄主搜尋行為過程中具有一定的應用價值，并為開發水稻害蟲天敵黑肩綠盲蝽的引誘劑提供一定的科學依據。但本次試驗所涉及的水稻揮發物種類依然比較少，各組分混配效果不清楚，田間應用效果仍有待進一步研究驗證。

4 結論

本試驗通過室內嗅覺行為試驗測試了黑肩綠盲蝽雌成蟲對 10種已有報道的單一水稻揮發性化合物的選擇性，明確了單一水稻揮發物對天敵昆蟲黑肩綠盲蝽的嗅覺行為活性和作用濃度，為水稻揮發物在天敵昆蟲的引誘和利用研究提高了參考。

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