E-β-法尼烯對(duì)十一星瓢蟲和龜紋瓢蟲嗅覺選擇行為及取食率的影響

蘇 悅，汪 娟，馬 雪，熊仁次，姚永生

(塔里木大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院/南疆農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,新疆阿拉爾 843300)

0 引 言

【研究意義】棉蚜(AphisgossypiiGlover)具有孤雌生殖和兩性生殖的特點(diǎn)，易爆發(fā)成災(zāi)，是我國棉花、瓜類等作物的重要害蟲[1-2]。對(duì)棉蚜的防治主要采用化學(xué)方法，隨著棉田棉蚜抗藥性不斷增加，防治越來越困難[3-6]。EβF是一種倍半萜類化合物，釋放到體外具有揮發(fā)性，是絕大多數(shù)蚜蟲類型報(bào)警信息素的主要甚至唯一成分，可使蚜蟲產(chǎn)生騷動(dòng)而從植株上脫落，也是蚜蟲天敵尋找寄主或獵物的化學(xué)線索[7-11]。十一星瓢蟲(Coccinellaundecimpunctata)是新疆南疆農(nóng)田多種蚜蟲的優(yōu)勢(shì)天敵種群，繁殖速度快，對(duì)控制蚜蟲的發(fā)生起了重要的作用，具有良好的開發(fā)利用前景[12-13]。龜紋瓢蟲(Propylaeajaponica)是重要的捕食性天敵昆蟲，其幼蟲和成蟲均能捕食多種蚜蟲，是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要組成部分[14-15]。以新疆南疆棉田主要天敵十一星瓢蟲和龜紋瓢蟲在釋放EβF后對(duì)棉蚜的行為反應(yīng)為研究?jī)?nèi)容，研究EβF和天敵瓢蟲之間的關(guān)系，對(duì)防控棉蚜有重要意義。【前人研究進(jìn)展】EβF在調(diào)控植物-蚜蟲-天敵多級(jí)營養(yǎng)層互作關(guān)系中有重要作用[9-10]。Hatano等[16]研究表明,蚜蟲報(bào)警信息素有利于捕食性和寄生性天敵對(duì)被捕食者進(jìn)行定位，并激發(fā)天敵的產(chǎn)卵行為。Kunert 和Podjasek等[17-18]研究EβF能夠提高有翅蚜產(chǎn)生的比率，并使蚜蟲主動(dòng)離開寄主植物。Su 等[19]研究EβF能產(chǎn)生類似保幼激素Ⅲ的作用，影響蚜蟲生長發(fā)育和形態(tài)類型。目前已有大量室內(nèi)或田間研究工作表明，釋放EβF可吸引瓢甲類并提高植株上瓢蟲的數(shù)量[20-23]。【本研究切入點(diǎn)】十一星瓢蟲等是新疆棉田重要捕食性天敵昆蟲，釋放外源EβF后對(duì)其捕食棉蚜的行為反應(yīng)影響尚不明確。研究E-β-法尼烯對(duì)十一星瓢蟲和龜紋瓢蟲嗅覺選擇行為及取食率的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】以棉田十一星瓢蟲和龜紋瓢蟲為研究對(duì)象，研究2種天敵在釋放EβF后的行為反應(yīng)，為棉蚜的綠色防控提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材 料

十一星瓢蟲和龜紋瓢蟲采自新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師9團(tuán)10連棉田，棉花品種為新陸中68號(hào)。在室內(nèi)溫度(25±1)℃、相對(duì)濕度(70±5)%、光周期L∶D=14∶10的人工氣候箱(RXZ-320 L)中以室內(nèi)飼養(yǎng)的棉蚜作為食物飼養(yǎng)。棉蚜在室內(nèi)盆栽棉苗(棉花品種為新陸中68號(hào))上飼養(yǎng)，溫度為(25±1)℃、相對(duì)濕度(70±5)%、光周期L∶D=16∶8的人工氣候箱中飼養(yǎng)。供試[反]-β-法尼烯(日本神戶天然物化學(xué)株式會(huì)社生產(chǎn))，所用溶劑為石蠟油(上海江萊生物科技有限公司生產(chǎn))。

1.2 方 法

1.2.1 嗅覺行為測(cè)定

利用南京普森儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的“Y”型三臂嗅覺儀(型號(hào)為 PSM3-200，活動(dòng)室直徑200 mm，臂孔徑為20 mm)，測(cè)定前，EβF用石蠟油稀釋成1、5、10、20、40和80 μL/mL 6個(gè)濃度，測(cè)試時(shí)滴加到2 cm2濾紙上放入體積為250 mL的味源瓶?jī)?nèi)。每處理測(cè)試40頭瓢蟲成蟲或幼蟲，測(cè)試前將瓢蟲成蟲或幼蟲饑餓處理12 h，測(cè)試時(shí)單頭放入“Y”型管基臂觀察，當(dāng)瓢蟲越過處理或?qū)φ毡?/2處時(shí)，記為做出選擇反應(yīng)，每測(cè)試10頭更換1次EβF，并將兩臂互換位置。每進(jìn)行一組濃度試驗(yàn)后用脫脂棉浸95%乙醇擦拭管道烘干，試驗(yàn)2～3次后交換氣味源位置，重復(fù)5次。試驗(yàn)期間暗箱溫度為(25±1)℃，空氣流速為200 mL/min，相對(duì)濕度(70±5)%。測(cè)定時(shí)將嗅覺儀放于暗箱內(nèi)，暗箱頂部放置12 W的日光燈，以確保“Y”型嗅覺儀的光線均勻，減少對(duì)瓢蟲行為反應(yīng)的影響。嗅覺行為反應(yīng)以引誘率表示，計(jì)算公式如下：

1.2.2 選擇性測(cè)定

試驗(yàn)在室內(nèi)人工氣候室籠罩(40 cm×40 cm×40 cm)條件下進(jìn)行。分別饑餓24 h的(十一星瓢蟲、龜紋瓢蟲)成蟲或3齡幼蟲分別接入釋放不同濃度的EβF棉花植株上，棉花品種為新陸中68號(hào)，株高25 cm左右，帶蚜量200～300頭，每株棉花上接瓢蟲1頭。測(cè)定共設(shè)1、5、10、20、40和80 μL/mL 6個(gè)系列劑量處理，十一星瓢蟲、龜紋瓢蟲接入后立即釋放EβF，將EβF滴加在濾紙上，用牙簽固定于棉苗盆中心。在瓢蟲接入后，記錄1 h內(nèi)瓢蟲棉蚜被捕食數(shù)量，重復(fù)6次。將記錄數(shù)據(jù)按下列公式計(jì)算瓢蟲對(duì)棉蚜的取食率：

棉蚜被取食率(%)=

×100。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用SPSS 19.0、Excel 2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，十一星瓢蟲和龜紋瓢蟲的嗅覺行為反應(yīng)和取食選擇性比較采用Student’s測(cè)驗(yàn)法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。不同濃度EβF處理后瓢蟲取食棉蚜采用Duncan’s氏新復(fù)極差法分析差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 十一星瓢蟲3齡幼蟲和成蟲對(duì)不同濃度EβF的嗅覺行為反應(yīng)

研究表明，EβF 1、5和80 μL/mL處理對(duì)十一星瓢蟲3齡幼蟲的嗅覺行為選擇與對(duì)照相比無顯著差異。EβF 10、20和40 μL/mL處理對(duì)十一星瓢蟲3齡幼蟲具有顯著的吸引作用(EβF 10 μL/mL處理：t=4.012，df=78，P=0.015；EβF 20 μL/mL處理：t=8.944，df=78，P=0.021；EβF 40 μL/mL處理：t=20.396，df=78，P=0.016)。十一星瓢蟲幼蟲對(duì)處理中EβF中等偏高濃度具有明顯的趨向作用。圖1

注：*表示處理間差異(P<0.05)，NS表示處理間差異不顯著(P>0.05)，下同

Note:*Shows significant difference (P<0.05), NS shows no significant difference (P> 0.05). The same as below

圖1 十一星瓢蟲3齡幼蟲對(duì)不同濃度EβF的嗅覺行為反應(yīng)
Fig.1 Odor behavioral responses of 3rd larvae ofCoccinellaundecimpunctatato different concentrations of EβF

研究表明，EβF 1、5、10和80 μL/mL處理對(duì)十一星瓢蟲成蟲的嗅覺行為選擇與對(duì)照相比均差異不明顯。EβF 20和40 μL/mL處理對(duì)十一星瓢蟲成蟲具有顯著的吸引作用(EβF 20 μL/mL處理：t=4.707，df=78，P=0.018；EβF 40 μL/mL處理：t=6.782，df=78，P=0.006)。圖2

圖2 十一星瓢蟲成蟲對(duì)不同濃度EβF的嗅覺行為反應(yīng)
Fig.2 Odor behavioral response of adults ofCoccinellaundecimpunctatato different concentrations of EβF

2.2 龜紋瓢蟲3齡幼蟲和成蟲對(duì)不同濃度EβF的嗅覺行為反應(yīng)

研究表明，EβF 1、5和80 μL/mL濃度處理對(duì)龜紋瓢蟲成蟲的嗅覺行為選擇與對(duì)照相比均明顯差異。EβF 10、20和40 μL/mL濃度處理對(duì)龜紋瓢蟲幼蟲具有顯著的吸引作用(EβF 10 μL/mL處理：t= 3.651 0，df=78，P= 0.012；EβF 20 μL/mL處理：t=10.757 0，df=78，P= 0.015；EβF 40 μL/mL處理：t=13.336，df=78，P=0.014)。龜紋瓢蟲幼蟲的嗅覺行為反應(yīng)與十一星瓢蟲幼蟲反應(yīng)一致。圖3

研究表明，EβF、5、10和80 μL/mL處理對(duì)龜紋瓢蟲成蟲的嗅覺行為選擇與對(duì)照相比均無顯著差異。EβF 20 和40 μl/mL處理對(duì)龜紋瓢蟲成蟲具有顯著的吸引作用(EβF 20 μL/mL處理：t=5.880，df=78，P=0.004；EβF 40 μL/mL處理：t=11.225，df=78，P=0.012)。龜紋瓢蟲成蟲的嗅覺選擇行為結(jié)果與十一星瓢蟲相似。圖4

圖3 龜紋瓢蟲3齡幼蟲對(duì)不同濃度EβF的嗅覺行為反應(yīng)
Fig.3 Odor behavioral responses of 3rd larvae ofPropylaeajaponicato different concentrations of EβF

圖4 龜紋瓢蟲成蟲對(duì)不同濃度EβF的嗅覺行為反應(yīng)
Fig.4 Odor behavioral response of adults ofPropylaeajaponicato different concentrations of EβF

2.3 不同濃度EβF對(duì)十一星瓢蟲取食棉蚜的影響

研究表明，隨著EβF濃度增加，十一星瓢蟲對(duì)棉蚜取食率呈先上升后下降趨勢(shì)。EβF 40 μL/mL處理能明顯促進(jìn)十一星瓢蟲3齡幼蟲對(duì)棉蚜的取食，其次是20 和10 μL/mL處理，各濃度處理表現(xiàn)出不同的促進(jìn)取食作用；EβF 40和20 μL/mL處理對(duì)瓢蟲成蟲的促進(jìn)作用顯著高于其他濃度。表1

表1 不同EβF濃度處理下十一星瓢蟲3齡幼蟲和成蟲取食棉蚜變化Table 1 Effect of different concentrations of EβF on 3rd instar larvae and adults ofCoccinella undecimpunctata fed on Aphis gossypii

注：表中數(shù)據(jù)為平均值士標(biāo)準(zhǔn)誤，同行數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同
Note: Data in the table are mean±SE. The different letters following the data in the same column indicate significant difference (P<0.05). The same as below

2.4 不同濃度EβF對(duì)龜紋瓢蟲對(duì)取食棉蚜的影響

研究表明，不同EβF處理后，隨著濃度增加，龜紋瓢蟲對(duì)棉蚜的取食率呈上升趨勢(shì)，但至EβF 80 μL/mL處理時(shí)其取食率明顯下降。EβF 40和20 μL/mL處理對(duì)龜紋瓢蟲3齡幼蟲和成蟲對(duì)棉蚜的取食促進(jìn)作用最為明顯，顯著高于其他濃度處理。不同濃度EβF處理對(duì)該瓢蟲取食棉蚜的影響有一定差異，與EβF對(duì)十一星瓢蟲取食率的影響基本一致。表2

表2 不同濃度EβF處理下龜紋瓢蟲3齡幼蟲和成蟲對(duì)取食棉蚜變化Table 2 Effect of different concentrations of EβF on 3rd instar larvae and adults ofPropylaea japonica fed on Aphis gossypii

3 討 論

近年來新疆南部棉田害蟲種類組成優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)與種群消長規(guī)律發(fā)生了明顯變化，棉蚜為害日趨嚴(yán)重[24]。目前化學(xué)防治在生產(chǎn)上防治棉蚜最為普遍，而不合理的使用化學(xué)藥劑使棉蚜已對(duì)有機(jī)磷類、菊酯類和新煙堿類等多種殺蟲劑的抗性越來越高，防控愈加困難[25]。昆蟲化學(xué)信息素具有高度的專一性和特異性，對(duì)環(huán)境及人類健康無負(fù)面影響，利用昆蟲信息素或信號(hào)化合物對(duì)昆蟲行為進(jìn)行調(diào)控，已成為害蟲防治領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向[26]。EβF是蚜蟲報(bào)警外激素的主要組分，不僅具有引起同種或異種蚜蟲個(gè)體逃散或從植株上脫落等防御行為上的報(bào)警作用，還能作為利它素而有利于蚜蟲天敵尋找寄主或獵物，在調(diào)控植物-蚜蟲-天敵多營養(yǎng)級(jí)互作關(guān)系中有重要作用，近年來成為研究較多、應(yīng)用前景廣泛的一類昆蟲信息素[27]。

天敵可利用植食性昆蟲用于通訊的外激素來進(jìn)行定位。Hatano等[16]研究結(jié)果顯示表明，蚜蟲報(bào)警信息素EβF有利于捕食性和寄生性天敵對(duì)被捕食者進(jìn)行定位，并激發(fā)天敵的產(chǎn)卵行為。Cui 等[10]研究結(jié)果表明，EβF可以調(diào)控天敵的行為，吸引捕食性和寄生性天敵，抑制蚜蟲的種群增長。目前已有大量室內(nèi)或田間研究工作表明，EβF可以吸引多種天敵，如七星瓢蟲和異色瓢蟲等瓢甲類[20-23]、草蛉[28]、寄生蜂[29-30]和食蚜蠅[31]。研究結(jié)果表明，20和40 μL/mL EβF濃度處理對(duì)十一星瓢蟲和龜紋瓢蟲3齡幼蟲和成蟲均具有較強(qiáng)的引誘活性，這與上述文獻(xiàn)EβF對(duì)瓢蟲等天敵具有引誘活性的研究結(jié)果相一致。釋放20和40 μL/mL 濃度的EβF可顯著提高2種瓢蟲對(duì)棉蚜的取食率。通過EβF操縱棉田蚜蟲天敵的行為，提高捕食率，將會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。

研究中發(fā)現(xiàn)EβF對(duì)十一星瓢蟲和龜紋瓢蟲的嗅覺行為和取食影響相一致，EβF 1和5 μL/mL處理對(duì)其取食率無明顯影響，而隨著EβF濃度提高，二者取食棉蚜量均明顯提高，至EβF 80 μL/mL時(shí)，2種瓢蟲對(duì)棉蚜的捕食量反而下降。EβF不同濃度處理對(duì)瓢蟲嗅覺行為和取食率的影響差異有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

蚜蟲報(bào)警信息素EβF適宜濃度可引起十一星瓢蟲和龜紋瓢蟲成蟲和3齡幼蟲的明顯的嗅覺選擇趨向，EβF 20和40 μL/mL濃度處理表現(xiàn)出明顯的引誘活性，且可顯著提高兩者對(duì)棉蚜的捕食率。EβF可吸引捕食性天敵，有助于天敵搜尋寄主、提高捕食率，對(duì)蚜蟲的瓢蟲類自然天敵具有良好的生態(tài)調(diào)控作用。