草地貪夜蛾對氧化芳樟醇的趨性

鐘永志　謝明惠　林璐璐　張光玲　徐麗娜　王振營　張金平　張峰　蘇衛華　陳浩梁

摘要 利用植物揮發物作為增效劑增加昆蟲性信息素的誘捕效果，提高生物防治效率已成為研究趨勢。本研究利用觸角電位儀以及Y形嗅覺儀研究草地貪夜蛾對3個濃度梯度氧化芳樟醇的電生理及行為反應。結果表明：草地貪夜蛾雌、雄蛾對各濃度氧化芳樟醇都具有較強的電生理反應，且雌蛾對1 μg/μL的氧化芳樟醇電生理反應值最高，為（0.40±0.051）mV，顯著高于雄蛾;行為研究結果則表明，草地貪夜蛾雌蟲對1 μg/μL的氧化芳樟醇具有明顯的選擇偏好性，而雄蛾則對濃度為10 μg/μL的氧化芳樟醇表現出明顯的排斥性。本研究為開發有效的植物源草地貪夜蛾引誘劑提供了基礎。

關鍵詞 草地貪夜蛾; 氧化芳樟醇; 植物揮發物; 增效劑

中圖分類號： S 435.132

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2020065

Orientational response of Spodoptera frugiperda （J.E.Smith） to linalool oxide

ZHONG Yongzhi1#， XIE Minghui1#， LIN Lulu1， ZHANG Guangling1， XU Lina1， WANG Zhenying2，

ZHANG Jinping3， ZHANG Feng3， SU Weihua1， CHEN Haoliang1*

（1. Institute of Plant Protection and Agro-products Safety， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei 230031，

China;? 2. Institute of Plant Protection， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100193， China;

3. MARA-CABI Joint Laboratory for Bio-safety， Beijing 100193， China）

Abstract

It has become a trend to improve the efficiency of insect sex pheromone trapping by searching for related plant volatiles. In this study， we use the electroantennography （EAG）and Y-tube to study the orientational responses of Spodoptera frugiperda to linalool oxide. The result showed that both male and female moths had an electrophysiological response to linalool oxide. The female moth showed the highest electrophysiology response value （0.40±0.051）mV to 1 μg/μL linalool oxide， which was significantly higher than that of male moth. The behavioral test showed the female moths had a significant orientation to 1 μg/μL linalool oxide， while male moths had a significant repellency to 10 μg/μL linalool oxide. This study provides a basis for the development of effective plant attractants of S.frugiperda.

Key words

Spodoptera frugiperda; linalool oxide; plant volatile; synergist

草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda（J.E.Smith）又稱秋黏蟲（fall armyworm），屬鱗翅目Lepidoptera，夜蛾科Noctuidae，起源于美洲熱帶和亞熱帶地區，具有食性雜、暴食性以及遷飛能力和繁殖能力強等特點[1-2]。其寄主有玉米、高粱、甘蔗、小麥等76屬353種植物[3]。該蟲于2016年1月入侵到非洲尼日利亞和加納[4]，2018年5月入侵到印度[5]，2018年12月入侵到緬甸[6]，2019年1月在我國云南首次發現[7]，入侵中國后，迅速向北擴散蔓延，現已在全國26個省1 538個縣（區、市）發現該蟲為害[8]。

植物揮發物在昆蟲與其寄主之間起到化學通訊作用，其中醇類和脂類在昆蟲寄主定位過程中具有十分重要的作用，大部分昆蟲都會對植物揮發物表現出不同的行為反應[9-10]。氧化芳樟醇（linalool oxide）是薰衣草、龍眼花等植物中揮發物的主要成分[11-12]，前期的研究表明，草地貪夜蛾6齡幼蟲對芳樟醇具有顯著的趨性[13]，但對其成蟲則并沒有相關研究報道，而氧化芳樟醇是芳樟醇的氧化產物，可能同樣能影響草地貪夜蛾的行為趨性。

觸角電位（electroantennogram， EAG）技術是檢測昆蟲對化學信號是否有電生理反應的方法。EAG具有試驗時間短，操作簡單等優點。Y形管是用于測定昆蟲趨性行為的一種玻璃三叉管，具有成本低，操作簡單等優點。本研究在前期揮發物篩選的基礎上，通過觸角電位和行為分析研究草地貪夜蛾對氧化芳樟醇的趨性，為開發植物源引誘劑和增效劑提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

草地貪夜蛾于2019年7月23日在安徽省池州市東至縣勝利鎮阜康村玉米田（116.92°E，30.35°N）采集，在室內飼養建立試驗種群。飼養條件為溫度（25±1）℃，相對濕度（70±5）%，光周期L∥D=16 h∥8 h。1齡和2齡幼蟲用玉米葉片飼養，3～5齡用飼料喂養。飼料配方主要以玉米粉為主。幼蟲飼養于6孔板中（d=4 cm），成蟲喂養在帳篷式養蟲籠中（40 cm×40 cm×40 cm），每日供給20%蜂蜜水。選羽化1日內的成蟲用于試驗。

1.2 草地貪夜蛾成蟲對不同濃度氧化芳樟醇的觸角電位反應

利用EAG（Syntech，德國）測定草地貪夜蛾雌雄成蟲對不同濃度氧化芳樟醇的電生理反應。將草地貪夜蛾成蟲的觸角從基部切下，并將觸角端部一小部分（約1 mm）切除，觸角兩端分別使用導電膠粘到叉式電極上。用Syntech軟件記錄產生的電生理信號。將氧化芳樟醇用正己烷配制成0.1、1 μg/μL和10 μg/μL 3個濃度梯度，以正己烷為對照，每次取10 μL樣品滴在濾紙上，放入樣品管中。調節連續氣流量為5 mL/s;刺激氣體流量為1 mL/s;刺激時間為0.5 s。同一劑量的氧化芳樟醇在一根觸角上刺激1次，每個濃度重復10次。

1.3 草地貪夜蛾成蟲對不同濃度氧化芳樟醇的行為反應

試驗在室溫（24±1）℃，相對濕度（40±5）%，自然光環境下進行。Y形管為玻璃材質，兩側臂夾角60°，分別長20 cm，直臂長25 cm，三條臂直徑均為4 cm。兩側臂的開口處分別用中間插有膠管的橡膠塞塞住。試驗前先將Y形管的玻璃器件用丙酮和正己烷清洗。氧化芳樟醇用正己烷配制成0.1、1 μg/μL和10 μg/μL 3個濃度梯度，以正己烷為對照。分別取10 μL樣品和正己烷滴在濾紙上，將濾紙分別放入Y形管兩側臂的氣味源裝置瓶中，打開大氣采樣儀并將流速調整為0.5 L/min。將羽化1 d內的草地貪夜蛾成蟲放入釋放管中，觀察5 min，草地貪夜蛾首次選擇一臂超過5 cm且持續時間超過30 s則認為對該氣味源做出了選擇。每頭試蟲只用1次，每處理至少30頭，每測5頭進行清洗和換臂（氣味源和對照的兩臂進行調換），以消除Y形管兩臂不對稱或方位產生的誤差。

1.4 數據統計與分析

觸角電位相對值=待測樣品的反應值-對照反應值。運用SPSS 16.0統計軟件對數據進行統計分析。草地貪夜蛾成蟲對不同濃度的氧化芳樟醇電生理反應差異顯著性采用t-test比較法，草地貪夜蛾成蟲對不同濃度的氧化芳樟醇Y形嗅覺儀反應差異顯著性采用二項式檢驗， *為P<0.05，**為P<0.01。

2 結果與分析

2.1 草地貪夜蛾雌雄成蟲對不同濃度氧化芳樟醇的觸角電位

草地貪夜蛾成蟲對不同濃度氧化芳樟醇的觸角電位反應如圖1。結果表明，不同濃度的氧化芳樟醇均能引起草地貪夜蛾雌雄蛾的電生理反應，且具有不同的電生理反應值。雌蛾在0.1、1 μg/μL和10 μg/μL 3種濃度下的電生理反應值（0.24 mV±0.029 mV、0.40 mV±0.051 mV、0.31 mV±0.057 mV）分別高于雄蛾（0.096 mV±0.022 mV、0.064 mV±0.016 mV、0.24 mV±0.029 mV），其中在濃度為0.1 μg/μL和1 μg/μL時，雌蛾的電生理反應值顯著高于雄蛾（濃度為0.1 μg/μL時P=0.004 1;濃度為1 μg/μL時P=0.002 4），而在10 μg/μL時雌雄蛾的電生理反應值差異不顯著（P=0.52）。在濃度為1 μg/μL時雌蛾對氧化芳樟醇的電

生理反應值最高，雄蛾則對濃度為10 μg/μL的氧化芳樟醇電生理反應值最高。

2.2 草地貪夜蛾雌雄成蟲對不同濃度氧化芳樟醇的行為反應

Y形嗅覺儀試驗結果表明，雌蛾對濃度為1 μg/μL的氧化芳樟醇較對照正己烷具有顯著的趨性（P=0.001），但對濃度為0.1 μg/μL（P=0.273）和10 μg/μL（P=0.465）的氧化芳樟醇與對照相比則不具有顯著的趨避性（圖2）。雄蛾對濃度為10 μg/μL的氧化芳樟醇較對照正己烷具有顯著的排斥性（P=0.011），而對濃度為1 μg/μL（P=0.715）和0.1 μg/μL（P=0.273）的氧化芳樟醇較對照則沒有顯著的趨避性（圖2）。結果表明一定濃度的氧化芳樟醇能夠吸引草地貪夜蛾雌成蟲，而當濃度過高時則對草地貪夜蛾雄成蟲具有排斥作用。

3 結論與討論

EAG研究結果表明，草地貪夜蛾雌蟲對1 μg/μL氧化芳樟醇的電生理反應值最高，且在3種濃度的氧化芳樟醇刺激下雌蟲的電生理反應值均高于雄蟲，雄蟲對10 μg/μL氧化芳樟醇的電生理反應值高于其他兩種濃度。此外，Y形嗅覺儀結果也表明1 μg/μL的氧化芳樟醇對雌蟲具有顯著的吸引作用，其他兩種濃度的吸引作用均不顯著，10 μg/μL氧化芳樟醇對雄蟲則具有顯著的驅避作用。以上結果表明氧化芳樟醇在1 μg/μL濃度下對草地貪夜蛾雌蟲有顯著的吸引作用，而當濃度升高至10 μg/μL時對雌蟲的吸引作用不顯著，卻對雄蟲表現出顯著的驅避作用，這其中的原因還需要后期更深層次的研究。

植物源揮發物和昆蟲信息素都是昆蟲的重要信息物質，二者協同作用調節昆蟲的行為。蔣世雄等對黏蟲性引誘劑增效劑的研究結果表明，植物揮發物苯乙醛、β-石竹烯、Z-3-己烯乙酸酯和性引誘劑組合能夠顯著提高性信息素誘捕器效率[14]。因而，探尋草地貪夜蛾的性信息素誘捕器的植物源增效劑以及田間實際應用將會作為我們后期研究的重要目標，從而為草地貪夜蛾的生物防治提供基礎。

植物氣味在昆蟲寄主定位、取食以及交配過程中都起著重要的作用[12，15]。而觸角電位反應和嗅覺行為測定是篩選信息化合物對昆蟲活性的主要方法和手段[16-17]。前人對草地貪夜蛾幼蟲與植物揮發物芳樟醇做出了相關研究，結果表明草地貪夜蛾6齡幼蟲對芳樟醇具有顯著趨性[13]。目前關于草地貪夜蛾成蟲對于植物揮發物反應的研究甚少，本研究對氧化芳樟醇的研究結果為草地貪夜蛾的生物防治提供一定的理論基礎。