白星花金龜成蟲對10種寄主揮發物的嗅覺行為反應

王瑞笛，王少山

(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/石河子大學農學院，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】白星花金龜(PotosiabrevitarsisLewis)，屬鞘翅目(Coleoptera)金龜科(Scarabaeidae)花金龜亞科(Cetoniinae)，在蒙古、日本、朝鮮、俄羅斯均有分布，在我國大部分地區亦有發生[1]。白星花金龜自2001年在新疆昌吉市三工鄉發現以來，目前在新疆北部的4個地州、東疆吐魯番地區10多個縣市及其下轄兵團各農牧團場的農作區和林果種植區均有分布[2-3]，且危害程度及擴散速度均呈現出加重的趨勢[4,5]。對新疆農業生產，特別是新疆特色林果業生產的快速平穩發展帶來了嚴重的威脅。白星花金龜成蟲個體較大，屬暴食性、多食性昆蟲，可為害14科26屬29種植物，對葡萄、向日葵、桃、玉米、番茄等會造成不可估量的損失[4,6]。7～8月各種農作物及果樹果實大量趨于成熟，白星花金龜成蟲發生量亦達到高峰，對其主要寄主玉米、鮮食葡萄、蟠桃和油葵等形成較為嚴重的為害，玉米受害率達50%左右，嚴重者可達80%，鮮食葡萄受害率達20%～40%[2]。白星花金龜直接危害果實，傳統的化學防治易造成果實農藥殘留或超標問題，因此,尋找到具有引誘活性的植物揮發物進行植物源引誘劑的開發顯得尤為重要。【前人研究進展】目前，關于金龜類植物源引誘劑的研究已有報道，主要集中在華北大黑鰓金龜Holotrichiaoblita(Faldermann)、銅綠麗金龜(AnomalacorpulentaMotschulsky)以及暗黑鰓金龜(HolotrichiaparallelaMotschulsky)。如反-2-己烯醇能夠引起華北大黑鰓金龜較強的觸角電位反應(EAG反應)[7]；銅綠麗金龜對甲基庚烯酮、順-3-己烯乙酸酯、壬醛、1-辛烯-3-醇、芳樟醇和反-2-己烯醇具有較強的EAG反應[8]。暗黑鰓金龜對蓖麻葉揮發物苯甲醇有較強的嗅覺行為反應，順-3-己烯醇是銅綠麗金龜的偏好揮發物質，而華北大黑鰓金龜則對鄰苯二甲酸二丁酯和肉桂醛據有明顯的選擇偏好性[9]。在白星花金龜的相關研究中，乙醇與異丙醇等體積混合時能對白星花金龜具有較強的引誘活性[10]；以酚類化合物、果酯、乙酸乙酯和脂肪醇構成的8種化合物的引誘劑配方能夠對甜玉米田的白星花金龜具有較強的吸引力[11]。【本研究切入點】通過GC-MS及GC-EAD技術篩選鑒定出10種寄主揮發物，在10 μg/μL的濃度下能夠引起白星花金龜較強的EAG反應[12-13]。研究采用“Y”型嗅覺儀測定白星花金龜對上述10種寄主揮發物的嗅覺行為反應。【擬解決的關鍵問題】篩選出吸引白星花金龜的特異性揮發物，為研制白星花金龜植物源引誘劑提供理論基礎，揭示該蟲與寄主植物之間的化學聯系，并為該害蟲的防治提供技術途徑。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 供試昆蟲

供試白星花金龜成蟲于2017年6月底采自石河子大學農學院試驗站，用蘋果及西瓜皮飼養于光照培養箱(T = 25℃、L∶D = 12∶12 h)中。2017年7月選取形態大小、健康狀況基本一致的成蟲進行行為測定實驗。

1.1.2 供試揮發物及配制

所有供試揮發物均購買于美國 Sigma公司，純度在95%以上，供試揮發物標準品信息列于表1，使用色譜純正己烷(上海安譜科學儀器有限公司)，將表中各物質在10 mL進樣瓶中分別配制成濃度10 μg/μL的溶液，保存至4℃冰箱中待用。表1

表1 用于測定白星花金龜嗅覺行為反應揮發物
Table 1 Volatiles used for testing behavioral response of Potosia brevitarsis

序號Code化合物CompoundsCAS號CAS number純度Purity (%)來源 Source蘋果Apple葡萄Grape玉米Corn1辛醛 Octanal124-13-099√2壬醛 Furfural124-19-6≥95√√√3正己醛 Hexanal66-25-198√4異佛爾酮Isophorone78-59-198√5芳樟醇Linalool78-70-6≥97√61-辛烯-3-醇 1-octen-3-ol3391-86-4≥98√√7正己醇 Hexanol111-27-3≥98√√√8反-2-己烯醇E-2-Hexenal928-95-0≥95√9順-3-己烯醇Z-3-Hexenol928-96-1≥98√10乙酸香葉酯 Geranyl acetate105-87-398√√

1.1.3 儀器

“Y”型嗅覺儀(北京欣維爾玻璃儀器有限公司，北京)，大氣采樣儀(北京市勞動保護科學研究所，北京)，醫用硅膠管(內徑0.6 cm、外徑1 cm)，氣體干燥塔(蜀玻有限公司，四川)，洗氣瓶(蜀玻有限公司，四川)，吹風機(500 W)，LED臺燈(5 W)。

1.2 方 法

采用“Y”形嗅覺儀測定白星花金龜對10種待測寄主揮發物嗅覺行為反應，每種待測樣品對應白星花金龜成蟲10頭(雌雄比1∶1)。在“Y”形嗅覺儀上方30 cm處放置一個5 W LED光源，保持嗅覺儀各部位受光均勻。測定時每次用移液槍取不同待測樣品20 μL滴到濾紙條上，放置于側臂的一端作為味源；另一端放置滴加相同體積正己烷(色譜純)的濾紙條作為對照味源。氣流速率調節500 mL/min。在主臂一端放入一頭經24 h饑餓處理的白星花金龜成蟲，每頭白星花金龜成蟲連續觀察5 min，若進入任意一臂內并停留1 min以上則看作其做出有效選擇，若停留在主臂內則記為無效選擇。白星花金龜雌、雄成蟲交替進行測試，1雌+1雄為一個小組，每個小組測完之后調換味源臂和對照臂的位置。每2組白星花金龜測試之后用95%乙醇對嗅覺儀內部及外部進行清潔，熱風干燥后繼續進行試驗。每個樣品重復5次。

白星花金龜雌、雄成蟲對不同待測寄主揮發物的嗅覺反應率、選擇反應率、選擇系數參照按下列公式進行計算[14]：

反應率= [(選擇味源臂蟲數+選擇對照臂蟲數)/總蟲數]×100%。

選擇反應率=[選擇味源臂蟲數/(選擇味源臂蟲數+選擇對照臂蟲數)]×100%。

選擇系數=(選擇味源臂蟲數-選擇對照臂蟲數)/(選擇味源臂蟲數+選擇對照臂蟲數)。

1.3 數據處理

使用SPSS 19.0對數據進行分析，采用Duncan新復極差進行白星花金龜對不同寄主揮發物嗅覺行為反應差異性的比較。

2 結果與分析

2.1 白星花金龜雌成蟲對10種寄主揮發物的嗅覺行為反應

除辛醛和異佛爾酮兩種化合物外，白星花金龜雌成蟲對其它供測試揮發物的反應率均在80%以上。白星花金龜雌成蟲對壬醛、芳樟醇、1-辛烯-3-醇、乙酸香葉酯、正己醇以及反-2-己烯醇等化合物具有較好的嗅覺行為反應，其中以對正己醇選擇率最高，達(73±13)%。白星花金龜對上述6種揮發物的趨性大小為：正己醇(0.46 ± 0.25) > 壬醛(0.26 ± 0.14)> 芳樟醇(0.11 ± 0.14)> 1-辛烯-3-醇(0.00 ± 0.17)> 反-2-己烯醇(-0.08 ± 0.20)>乙酸香葉酯(-0.18 ± 0.24) ，僅反-2-己烯醇及乙酸香葉酯的選擇系數為負數，其他均為正數，說明白星花金龜雌成蟲對反-2-己烯醇及乙酸香葉酯呈負趨性，對其他4種揮發物呈正趨性，且反應系數數值越大趨性越強。表2

表2 白星花金龜雌成蟲對10種寄主揮發物的嗅覺行為反應
Table 2 The behavior response of female Potosia brevitarsis to 10 kinds of volatiles

化合物Compounds試驗指標 Test index反應率Response rate(%)選擇反應率Selective response rate(%)選擇系數Selection coefficient辛醛 Octanal60 ± 6c38±13bcd(-)0.23±0.26bcd壬醛 Furfural96±4a63±7ab0.26±0.14ab異佛爾酮 Isophorone64±7bc67±5ab0.33±0.09ab芳樟醇 Linalool84±7ab56±7ab0.11±0.14ab1-辛烯-3-醇 1-octen-3-ol88±5a50±9abc0.00±0.17abc乙酸香葉酯 Geranyl acetate84±12ab41±12bcd(-)0.18±0.24bcd正己醇 Hexanol96±4a73±13a0.46±0.25a反-2-己烯醇 E-2-Hexenal97±4a46±10abcd(-)0.08±0.20abcd順-3-己烯醇 Z-3-Hexenol88±8a13±5d(-)0.74±0.11d正己醛 Hexanal80±9ab24±7cd(-)0.52±0.14cd

注：表格中數據為平均數±標準誤，同列數據后的不同字母表示通過Duncan新復極差法進行多重比較差異顯著(P<0.05)

Note：Data in table are mean± SE, Different letters behind the same column significant difference by Duncan’s new multiple range test(P<0.05)

2.2 白星花金龜雄成蟲對10種寄主揮發物的嗅覺行為反應

除辛醛、異佛爾酮和乙酸香葉酯3種揮發物外，白星花金龜雄成蟲對其他7種揮發物的反應率均高于80%。白星花金龜雄成蟲對壬醛、芳樟醇、1-辛烯-3-醇、正己醇、反-2-己烯醇、順-3-己烯醇以及正己醛均具有較好的嗅覺行為反應，但在選擇反應率上無顯著差異。綜合選擇系數結果，白星花金龜雄成蟲對上述7種揮發物的趨性大小為：正己醇(0.60±0.18)>反-2-己烯醇(0.32±0.12)>1-辛烯-3-醇(0.13±0.18)>芳樟醇(0.08±0.32)>正己醛(0.08±0.08)>壬醛(-0.20±0.25)>順-3-己烯醇(-0.42±0.09)，僅對壬醛及順-3-己烯醇具有負趨性，對其他5種揮發物具有正趨性。表3

表3 白星花金龜雄成蟲對10種寄主揮發物的嗅覺行為反應
Table 3 The behavior response of male Potosia brevitarsis to 10 kinds of volatiles

化合物Compounds試驗指標 Test index反應率Response rate(%)選擇反應率Selective response rate(%)選擇系數Selection coefficient辛醛 Octanal56±10b60±24a0.20±0.49ab壬醛 Furfural96±4a40±13ab(-)0.20±0.25ab異佛爾酮 Isophorone40±6b40±19ab(-)0.20±0.37ab芳樟醇 Linalool92±5a54±16ab0.08±0.32ab1-辛烯-3-醇 1-octen-3-ol84±7a56±9ab0.13±0.18ab乙酸香葉酯 Geranyl acetate8±5c20±20b0.00±0.32ab正己醇 Hexanol96±4a80±9a0.60±0.18a反-2-己烯醇 E-2-Hexenal96±4a66±6ab0.32±0.12ab順-3-己烯醇 Z-3-Hexenol96±4a29±5ab(-)0.42±0.09b正己醛 Hexanal88±12a54±4ab0.08±0.08ab

注：表格中數據為平均數±標準誤，同列數據后的不同字母表示通過Duncan新復極差法進行多重比較差異顯著(P<0.05)

Note：Data in table are mean± SE, Different letters behind the same column significant difference by Duncan’s new multiple range test(P<0.05)

3 討 論

植食性昆蟲是否能夠在合適的時間段內尋找到其寄主植物，關乎著其種群的生存與繁衍[15]。在植物-昆蟲二級營養關系中，植物揮發物是起著關鍵作用的信息物質，白星花金龜雌、雄成蟲均對芳樟醇，1-辛烯-3-醇和正己醇具有正趨性，且對正己醇的正趨性要顯著高于其他揮發物，可能成為白星花金龜植物源引誘劑的重要組成部分。總的來看，白星花金龜雌、雄成蟲對均對芳樟醇，1-辛烯-3-醇和正己醇具有較為明顯的正趨性，這與白星花金龜對這些揮發物的EAG反應結果相吻合[12-13]，但并非所有EAG反應值高的揮發物均能使試蟲對其呈現正趨性。其中白星花金龜雌成蟲對辛醛無明顯趨性，且對EAG反應值并未顯著高于其他揮發物的1-辛烯-3-醇和正己醇顯現出正趨性；同樣的，雄成蟲對壬醛呈現出負趨性，且對反-2-己烯醇、1-辛烯-3-醇、正己醇以及正己醛呈現出正趨性。這種現象說明EAG反應與嗅覺行為反應的結果存在著一定的差異[16]，這種差異可能與昆蟲體內的信息傳遞、中樞神經的信息評判以及大腦的行為調控密切相關[17]。這是一個復雜的多元化的過程，可能受多種因素的干擾。

在白星花金龜雌、雄成蟲對同種揮發物的嗅覺行為反應對比中可以發現，白星花金龜雌、雄成蟲對同一種揮發物的嗅覺行為反應有所差異。白星花金龜雌成蟲對壬醛具有正趨性，而白星花金龜雄成蟲則對壬醛具有負趨性；白星花金龜雄成蟲對反-2-己烯醇具有正趨性，而雌成蟲則對其具有負趨性。這說明不同性別的同種昆蟲對同一種植物揮發物的反應也會有差異[18]，且在銅綠麗金龜對植物揮發物的行為反應研究上也有體現[19]，這種雌雄成蟲間對同種揮發物呈現出的差異性可能與其繁殖具有相關性[20],也可能與雌雄成蟲觸角感器的類型及數量的差異有關。

有研究表明，植物揮發物與昆蟲信息素具有增效作用[21]，植物揮發物與馬鈴薯甲蟲聚集信息素的組合對馬鈴薯甲蟲有最佳的引誘效果[22]。那么，白星花金龜是否也能夠對揮發物與信息素的組合具有同樣的反應有待進一步研究。試驗篩選出白星花金龜具有較強嗅覺行為反應的植物揮發物質，能夠為開發綠色植物源引誘劑提供一定的理論依據，但是這些物質在田間是否對白星花金龜有引誘效果、配比、載體等相關問題亦有待于進一步研究闡明。

4 結 論

研究通過“Y”型嗅覺儀測定對白星花金龜對10種寄主揮發物的嗅覺行為反應，白星花金龜對不同揮發物的嗅覺行為反應具有明顯差異，雌、雄成蟲均對正己醇、1-辛烯-3-醇和芳樟醇具有較為明顯的正趨性，且正己醇最強。雌成蟲對反2-己烯醇具有負趨性；雄成蟲對壬醛及順3-己烯醇呈現出負趨性。正己醇、1-辛烯-3-醇和芳樟醇可作為白星花金龜植物源引誘劑的組成部分。