E-β-法尼烯對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

(塔里木大學植物科學學院/南疆農業(yè)有害生物綜合治理兵團重點實驗室,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，易爆發(fā)成災，是我國棉花、瓜類等作物的重要害蟲[1-2]。對棉蚜的防治主要采用化學方法，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)蚜蟲類型報警信息素的主要甚至唯一成分，可使蚜蟲產生騷動而從植株上脫落，也是蚜蟲天敵尋找寄主或獵物的化學線索[7-11]。十一星瓢蟲(Coccinellaundecimpunctata)是新疆南疆農田多種蚜蟲的優(yōu)勢天敵種群，繁殖速度快，對控制蚜蟲的發(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后對棉蚜的行為反應為研究內容，研究EβF和天敵瓢蟲之間的關系，對防控棉蚜有重要意義。【前人研究進展】EβF在調控植物-蚜蟲-天敵多級營養(yǎng)層互作關系中有重要作用[9-10]。Hatano等[16]研究表明,蚜蟲報警信息素有利于捕食性和寄生性天敵對被捕食者進行定位，并激發(fā)天敵的產卵行為。Kunert 和Podjasek等[17-18]研究EβF能夠提高有翅蚜產生的比率，并使蚜蟲主動離開寄主植物。Su 等[19]研究EβF能產生類似保幼激素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】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后對其捕食棉蚜的行為反應影響尚不明確。研究E-β-法尼烯對十一星瓢蟲和龜紋瓢蟲嗅覺選擇行為及取食率的影響。【擬解決的關鍵問題】以棉田十一星瓢蟲和龜紋瓢蟲為研究對象，研究2種天敵在釋放EβF后的行為反應，為棉蚜的綠色防控提供指導。

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建設兵團第一師9團10連棉田，棉花品種為新陸中68號。在室內溫度(25±1)℃、相對濕度(70±5)%、光周期L∶D=14∶10的人工氣候箱(RXZ-320 L)中以室內飼養(yǎng)的棉蚜作為食物飼養(yǎng)。棉蚜在室內盆栽棉苗(棉花品種為新陸中68號)上飼養(yǎng)，溫度為(25±1)℃、相對濕度(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株式會社生產)，所用溶劑為石蠟油(上海江萊生物科技有限公司生產)。

1.2 方 法

1.2.1 嗅覺行為測定

利用南京普森儀器設備有限公司生產的“Y”型三臂嗅覺儀(型號為 PSM3-200，活動室直徑200 mm，臂孔徑為20 mm)，測定前，EβF用石蠟油稀釋成1、5、10、20、40和80 μL/mL 6個濃度，測試時滴加到2 cm2濾紙上放入體積為250 mL的味源瓶內。每處理測試40頭瓢蟲成蟲或幼蟲，測試前將瓢蟲成蟲或幼蟲饑餓處理12 h，測試時單頭放入“Y”型管基臂觀察，當瓢蟲越過處理或對照臂1/2處時，記為做出選擇反應，每測試10頭更換1次EβF，并將兩臂互換位置。每進行一組濃度試驗后用脫脂棉浸95%乙醇擦拭管道烘干，試驗2～3次后交換氣味源位置，重復5次。試驗期間暗箱溫度為(25±1)℃，空氣流速為200 mL/min，相對濕度(70±5)%。測定時將嗅覺儀放于暗箱內，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，減少對瓢蟲行為反應的影響。嗅覺行為反應以引誘率表示，計算公式如下：

1.2.2 選擇性測定

試驗在室內人工氣候室籠罩(40 cm×40 cm×40 cm)條件下進行。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，株高25 cm左右，帶蚜量200～300頭，每株棉花上接瓢蟲1頭。測定共設1、5、10、20、40和80 μL/mL 6個系列劑量處理，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內瓢蟲棉蚜被捕食數(shù)量，重復6次。將記錄數(shù)據(jù)按下列公式計算瓢蟲對棉蚜的取食率：

棉蚜被取食率(%)=

×100。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)利用SPSS 19.0、Excel 2010進行統(tǒng)計分析，十一星瓢蟲和龜紋瓢蟲的嗅覺行為反應和取食選擇性比較采用Student’s測驗法進行差異顯著性檢驗。不同濃度EβF處理后瓢蟲取食棉蚜采用Duncan’s氏新復極差法分析差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 十一星瓢蟲3齡幼蟲和成蟲對不同濃度EβF的嗅覺行為反應

研究表明，EβF 1、5和80 μL/mL處理對十一星瓢蟲3齡幼蟲的嗅覺行為選擇與對照相比無顯著差異。EβF 10、20和40 μL/mL處理對十一星瓢蟲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齡幼蟲對不同濃度EβF的嗅覺行為反應
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處理對十一星瓢蟲成蟲的嗅覺行為選擇與對照相比均差異不明顯。EβF 20和40 μL/mL處理對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 十一星瓢蟲成蟲對不同濃度EβF的嗅覺行為反應
Fig.2 Odor behavioral response of adults ofCoccinellaundecimpunctatato different concentrations of EβF

2.2 龜紋瓢蟲3齡幼蟲和成蟲對不同濃度EβF的嗅覺行為反應

研究表明，EβF 1、5和80 μL/mL濃度處理對龜紋瓢蟲成蟲的嗅覺行為選擇與對照相比均明顯差異。EβF 10、20和40 μL/mL濃度處理對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與十一星瓢蟲幼蟲反應一致。圖3

研究表明，EβF、5、10和80 μL/mL處理對龜紋瓢蟲成蟲的嗅覺行為選擇與對照相比均無顯著差異。EβF 20 和40 μl/mL處理對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果與十一星瓢蟲相似。圖4

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

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

2.3 不同濃度EβF對十一星瓢蟲取食棉蚜的影響

研究表明，隨著EβF濃度增加，十一星瓢蟲對棉蚜取食率呈先上升后下降趨勢。EβF 40 μL/mL處理能明顯促進十一星瓢蟲3齡幼蟲對棉蚜的取食，其次是20 和10 μL/mL處理，各濃度處理表現(xiàn)出不同的促進取食作用；EβF 40和20 μL/mL處理對瓢蟲成蟲的促進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)為平均值士標準誤，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對龜紋瓢蟲對取食棉蚜的影響

研究表明，不同EβF處理后，隨著濃度增加，龜紋瓢蟲對棉蚜的取食率呈上升趨勢，但至EβF 80 μL/mL處理時其取食率明顯下降。EβF 40和20 μL/mL處理對龜紋瓢蟲3齡幼蟲和成蟲對棉蚜的取食促進作用最為明顯，顯著高于其他濃度處理。不同濃度EβF處理對該瓢蟲取食棉蚜的影響有一定差異，與EβF對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)勢結構與種群消長規(guī)律發(fā)生了明顯變化，棉蚜為害日趨嚴重[24]。目前化學防治在生產上防治棉蚜最為普遍，而不合理的使用化學藥劑使棉蚜已對有機磷類、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]。昆蟲化學信息素具有高度的專一性和特異性，對環(huán)境及人類健康無負面影響，利用昆蟲信息素或信號化合物對昆蟲行為進行調控，已成為害蟲防治領域的重點發(fā)展方向[26]。EβF是蚜蟲報警外激素的主要組分，不僅具有引起同種或異種蚜蟲個體逃散或從植株上脫落等防御行為上的報警作用，還能作為利它素而有利于蚜蟲天敵尋找寄主或獵物，在調控植物-蚜蟲-天敵多營養(yǎng)級互作關系中有重要作用，近年來成為研究較多、應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行定位。Hatano等[16]研究結果顯示表明，蚜蟲報警信息素EβF有利于捕食性和寄生性天敵對被捕食者進行定位，并激發(fā)天敵的產卵行為。Cui 等[10]研究結果表明，EβF可以調控天敵的行為，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]。研究結果表明，20和40 μL/mL EβF濃度處理對十一星瓢蟲和龜紋瓢蟲3齡幼蟲和成蟲均具有較強的引誘活性，這與上述文獻EβF對瓢蟲等天敵具有引誘活性的研究結果相一致。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，將會有廣闊的應用前景。

研究中發(fā)現(xiàn)EβF對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，2種瓢蟲對棉蚜的捕食量反而下降。EβF不同濃度處理對瓢蟲嗅覺行為和取食率的影響差異有待進一步研究。

4 結 論

蚜蟲報警信息素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，對蚜蟲的瓢蟲類自然天敵具有良好的生態(tài)調控作用。