雙斑長跗螢葉甲成蟲對α-紅沒藥醇等棉花和玉米揮發物的嗅覺行為反應

張志虎，陳 靜，唐思瓊，張 靜，李 倫

(石河子大學農學院/新疆綠洲農業病蟲害治理與植保資源利用自治區普通高校重點實驗室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】雙斑長跗螢葉甲Monoleptahieroglyphica(Motschulsky)又名雙斑螢葉甲鞘翅目(Coleoptera)葉甲總科(Chrysomeloidea)葉甲科(Chrysomelidae)螢葉甲亞科(Galerucinae)，是一種我國分布很廣的多食性害蟲[1]。主要為害棉花、玉米、谷子等糧食作物，大豆、向日葵等經濟作物，筒篙、胡蘿卜等十字花科蔬菜，同時還取食多種雜草、果樹及園林植物，是一種多食性害蟲[2-4]。成蟲具有聚集特性，中午天熱時常躲藏在近地面花穗和葉背中。主要危害上部寄主植物葉片，取食上表皮及葉肉，危害部位由原先的綠色逐漸變為黃褐色，最后變成花葉。危害嚴重時，形成葉片缺刻、空洞，或僅殘留網狀葉脈，嚴重影響葉片及植株的生長發育，導致植株營養缺失，易形成枯苗、弱苗等，阻礙寄主植物的正常生長發育[5]。植食性昆蟲與寄主植物之間經過長期的協同進化逐漸形成了特定的營養關系，植物次生物質是寄主植物與昆蟲之間相互作用的化學信息通道，主要影響植食性昆蟲對寄主的選擇和取食行為[6-8]。植食性昆蟲對寄主植物的選擇機制，一方面是遠距離定位尋找，另一方面是找到植物后的識別，是否可以作為寄主的近距離適應性反應[9]。寄主植物釋放的揮發物為植食性昆蟲提供了識別和定位其寄主的重要信息[10]。揮發性物質可以是活體植物、揮發性物質粗提物、揮發性物質單體等[11]。昆蟲對揮發性物質的行為反應主要利用嗅覺行為反應來測定[12]。昆蟲在接受揮發性物質的刺激后，并對不同的揮發性物質做出選擇[13]?！厩叭搜芯窟M展】葉醇、香葉醇和α-蒎烯對雙斑長跗螢葉甲有較強的引誘作用，也可以引入郭丹丹的文章，薄荷精油和松節油對雙斑長跗螢葉甲有趨避作用[14]；α-蒎烯影響松墨天牛成蟲需找合適的寄主植物[15]；月桂烯、檸檬烯、水芹烯、乙酸芳樟酯對花椒窄吉丁蟲具有引誘作用，α-蒎烯、β-蒎烯和石竹烯對花椒窄吉丁蟲有趨避作用。【本研究切入點】試驗在電生理反應的基礎上，選用雙斑長跗螢葉甲成蟲對EAG反應較大的揮發物：α-紅沒藥醇、α-蒎烯、α-長葉蒎烯、3-蒈烯、月桂烯，通過“Y”型嗅覺儀進行嗅覺行為反應，進一步篩選對雙斑長跗螢葉甲有明顯吸引或趨避的化合物。【擬解決的關鍵問題】通過研究雙斑長跗螢葉甲對寄主揮發物的選擇性差異，篩選對雙斑長跗螢葉甲有趨性的關鍵揮發物，進一步利用寄主揮發物，研發新型無污染植物引誘劑，為應用引誘劑進行田間監測和控制雙斑長跗螢葉甲的危害提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 供試昆蟲

雙斑長跗螢葉甲：采自石河子大學實驗站棉花地，和瑪納斯蘭州灣附近玉米地，分別用棉花和玉米葉片飼養。試驗前將供試昆蟲饑餓24 h，然后進行嗅覺行為反應試驗。

1.1.2 供試化合物

在電生理反應的基礎上，選用對雙斑長跗螢葉甲均有明顯反應的揮發物作為嗅覺行為反應的供試化合物，其中月桂烯、3-蒈烯、α-蒎烯來自棉花葉片中揮發物：α-長葉蒎烯、α-紅沒藥醇來自棉花和玉米葉片共有的揮發物。表1

表1 試驗中標準化合物

Table 1 The standard chemical samples in the experiment

揮發物volatilesCAS號CAS number純度Purity (%)來源Producerα-長葉蒎烯 Tricyclo5989-08-299Sigama公司α-蒎烯 α-Pinene80-56-898江西環球天然香料有限公司α-紅沒藥醇 Dragosantol515-69-595Alfa3-蒈烯 3-Carene13466-78-998TCI月桂烯 Myrcene123-35-370TCI正己烷 n-Hexane110-54-399天津市光復精細化工研究所

1.2 方 法

1.2.1 測定指標

Y形嗅覺儀的兩臂及直管均長15.0 cm，內徑0.7 cm，兩臂夾角75°。Y形嗅覺儀上方放置兩盞30 W臺燈，裝置連接順序：大氣采樣儀-活性炭過濾器-蒸餾水加濕器-氣味源裝置-氣體流量計-Y形嗅覺儀。先滴加20 μL樣品于濾紙(2×2) cm上，樣品濃度為10 μg/mL，再滴加20 μL石蠟濾紙(2×2) cm上作對照，再將濾紙放置于氣味源瓶底，處理臂氣體流量為500 mL/min，每次測定一只雙斑長跗螢葉甲，觀察其在兩臂間的選擇性。選擇標準如下：當雙斑長跗螢葉甲成蟲爬至超過測定臂1/3處，記為該蟲對該臂處理有選擇性，如果超過3 min 后，不作出選擇，則記錄為無選擇。每頭成蟲測定1次，每處理分別測定80頭成蟲，每測10頭后用95%乙醇清晰1次裝置，烘干后調換兩臂與不同處理的連接位置，以消除可能存在的兩臂不對稱造成的誤差。測試時間為10:00～01:00，04:00～07:00，溫度(25±2)℃，濕度(75±5)%。

1.2.2 配方

將供試化合物按不同組合形成不同配方，共形成6個配方。每組配方中各化合物以等比例組合，濃度均為10 μg/mL。配方1：α-蒎烯、3-蒈烯、月桂烯；配方2：α-蒎烯、3-蒈烯、α-紅沒藥醇；配方3：α-長葉蒎烯、月桂烯、3-蒈烯；配方4：α-長葉蒎烯、3-蒈烯、α-紅沒藥醇；配方5：α-蒎烯、α-長葉蒎烯；配方6：α-蒎烯、α-長葉蒎烯、月桂烯、3-蒈烯、α-紅沒藥醇。

1.3 數據處理

數據分析使用SPSS 20.0進行χ2分析檢驗，并且計算出χ2值和相應的顯著性水平P值。

2 結果與分析

2.1 雙斑長跗螢葉甲雄成蟲對5種揮發物的嗅覺行為反應

雙斑長跗螢葉甲雄成蟲對5種揮發物的偏好性從大到小依次為α-紅沒藥醇(χ2= 15.21，P< 0.001，n=80)>α-蒎烯(χ2=7.39，P<0.001，n=80)>月桂烯(χ2=2.20，P>0.05，n=80)>α-長葉蒎烯(χ2=0.82，P>0.05，n=80)>3-蒈烯(χ2=0.20，P>0.05，n=80)。其中對α-紅沒藥醇和α-蒎烯的嗅覺行為反應顯著高于其他三種揮發物。圖1

圖1 雙斑長跗螢葉甲雄成蟲對5種揮發物單品的嗅覺行為反應

Fig.1 Behavior response of Monolepta hieroglyphica of male adults to the volatiles from five kinds

2.2 雙斑長跗螢葉甲雌成蟲對5種揮發物的嗅覺行為反應

雙斑長跗螢葉甲雌成蟲對五種揮發物的偏好性從大到小依次為α-紅沒藥醇(χ2=7.91，P<0.001，n=80)>α-蒎烯(χ2=3.74，P<0.05，n=80)>α-長葉蒎烯(χ2=1.03，P>0.05，n=80)>月桂烯(χ2=0.47，P>0.05，n=80)>3-蒈烯(χ2=0.01，P>0.05，n=80)。其中對α-紅沒藥醇和α-蒎烯的嗅覺行為反應顯著高于其他三種揮發物。圖2

圖2 雙斑長跗螢葉甲雌成蟲對5種揮發物單品的嗅覺行為反應

Fig.2 Behavior response of Monolepta hieroglyphica of female adults to the volatiles from five kinds

2.3 雙斑長跗螢葉甲雄成蟲對6種揮發物配方的嗅覺行為反應

雙斑長跗螢葉甲雄成蟲對六種揮發物配方的偏好性從大到小依次為配方6(χ2=8.12，P<0.001，n=80)>配方2(χ2=6.87，P<0.001，n=80)>配方1(χ2=4.15，P<0.05，n=80)>配方4(χ2=1.28，P>0.05，n=80)>配方3(χ2=0.11，P>0.05，n=80)>配方5(χ2=0.05，P>0.05，n=80)。其中對配方1、2、6的嗅覺行為反應顯著高于其他三種配方。圖3

圖3 雙斑長跗螢葉甲雄蟲對6種單品配方的嗅覺行為反應

Fig.3 Behavior response of Monolepta hieroglyphica of male adults to the volatiles from six kinds of formulas

2.4 雙斑長跗螢葉甲雌成蟲對6種揮發物配方的嗅覺行為反應

雙斑長跗螢葉甲雌成蟲對六種揮發物配方的偏好性從大到小依次為配方2(χ2=9.23，P<0.001，n=80)>配方6(χ2=5.73，P<0.05，n=80)>配方4(χ2=2.85，P>0.05，n=80)>配方1(χ2=2.20，P>0.05，n=80)>配方3(χ2=0.46，P>0.05，n=80)>配方5(χ2=0.21，P>0.05，n=80)。其中對配方2、6的嗅覺行為反應顯著高于其他四種配方。圖4

圖4 雙斑長跗螢葉甲雌蟲對6種單品配方的嗅覺行為反應

Fig.4 Behavior response of Monolepta hieroglyphica of female adults to the volatiles from six kinds of formulas

3 討 論

植物揮發物屬于植物產生的次生化學物質，是由植物表面和葉片組織中的貯存位點釋放的揮發性化合物質。這些揮發物大多是分子質量為100～200的烴、醇、醛、酮、酯和萜烯類化合物等[16]，由這些微濃度的揮發性次生物質組成的復雜混合[17]。昆蟲能利用植物釋放的特異性揮發物來準確的寄主進行遠程定位、尋找、選擇取食、產卵、交配的場所等[16, 17]。

研究表明 α-紅沒藥醇和 α-蒎烯對雙斑長跗螢葉甲雌、雄成蟲都具有引誘作用，α-蒎烯為棉花葉片中的揮發物， α-紅沒藥醇為棉花和玉米葉片中共有的揮發物。α-蒎烯對該蟲的引誘作用與劉航的研究結果相同[18]，α-蒎烯同時對華山松大小蠹[19]、綠盲蝽[20]、榆紫葉甲[14]、松墨天牛[21]也具引誘作用。蒎烯是萜中最重要的代表，萜類化合物在植物揮發物中廣泛存在，對植物的引誘和趨避作用有重要作用[22]。用萜類化合物作為植物源引誘劑中的主要成分，其引誘活性具廣譜性，同時也可以增強性引誘劑引誘活性的作用[23]。一般來說，調控植食性昆蟲對寄主定位及取食等行為的化合物并不單一，主要是由寄主植物揮發性中的多個主要活性較強或含量較高的揮發物以一定的濃度比例合成的混合揮發物，即化學指紋圖譜[19,24-26]。

當單一的揮發物不能引起雙斑長跗螢葉甲強烈的嗅覺行為反應時，選用5種EAG反應較明顯的揮發物單品進行配比，對6種配方進行了嗅覺行為反應的測定，尋找多種揮發物之間的協同作用。研究表明，配方1、2、6對雙斑長跗螢葉甲雄蟲具有引誘作用，配方2、6對雙斑長跗螢葉甲雌蟲具有引誘作用。配方1中嗅覺行為反應較強的揮發物為 α-蒎烯，配方2、6中共有嗅覺行為反應較強的揮發物為 α-蒎烯、α-紅沒藥醇。結果顯示，并未發現對嗅覺行為反應有協同作用的揮發物。

雙斑長跗螢葉甲對3-蒈烯、月桂烯、α-長葉蒎烯的嗅覺行為反應不明顯，這與觸角電生理測定結果有一定差異，這說明觸角電生理反應只能在一定程度上反應昆蟲對該化合物的敏感程度，但并不代表具有觸角電生理反應就同時具有嗅覺行為反應[19]。因此，在篩選對雙斑長跗螢葉甲有效的揮發物時需要觸角電位儀和Y型嗅覺儀相結合，從而獲得有較強引誘活性的揮發物及配方。研究中選擇的揮發物濃度較少，可通過多濃度的揮發物及配方進行嗅覺行為反應測定，摸索出最佳的誘集濃度，還可利用有引誘作用的揮發物及配方進行野外誘集試驗，進一步篩選出具引誘或趨避作用的揮發物及配方。

4 結 論

通過“Y”型嗅覺儀測定雙斑長跗螢葉甲對5種棉花和玉米揮發物的嗅覺行為反應，其中10 μg/mL的α-紅沒藥醇和α-蒎烯對雙斑長跗螢葉甲雌雄成蟲均有明顯的引誘作用。有引誘作用的配方1：α-蒎烯、3-蒈烯、月桂烯；配方2：α-蒎烯、3-蒈烯、α-紅沒藥醇；配方6：α-蒎烯、α-長葉蒎烯、月桂烯、3-蒈烯、α-紅沒藥醇。配方1、2和6中共有揮發物為α-蒎烯，配方2、6中共有揮發物為α-蒎烯和α-紅沒藥醇，表明α-蒎烯、α-紅沒藥醇對雙斑長跗螢葉甲有較強的吸引作用，可作為該葉甲引誘劑成分。