白星花金龜對糖醋液9種揮發物的觸角電位和行為反應

李明杰，王少山

(新疆綠洲農業病蟲害治理與植保資源利用重點實驗室/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，成蟲生活力強、分布廣泛，在國內主要分布在遼寧、吉林、黑龍江、新疆、陜西、湖南、湖北等地[1]。白星花金龜以成蟲為害為主，食譜非常廣泛，包含14科26屬29種植物，如玉米、蘋果、葡萄等[2]。該蟲直接為害植物果實，尤其是在果實成熟期。昆蟲在尋找食物、產卵選擇等過程中，其觸角上的嗅覺感受器發揮著重要的作用，昆蟲利用觸角一次或多次的探測來定位寄主植物，且一些特異性的揮發物能引起昆蟲特定的行為反應[3, 4, 5]。對寄主進行定向時，幾乎所有昆蟲都依賴于寄主釋放的化學信號來定位[6]。探索此類特異性揮發物來控制和監測靶標害蟲，運用這些特異性揮發物具有專一性強、對天敵無害、環境友好等優點[7, 8]。利用對白星花金龜有良好引誘活性的揮發物來進行引誘劑的開發則顯得極為重要。【前人研究進展】龔建等[9]從玉米、蘋果、葡萄中檢測出了二甲基丁醇、乙酸戊酯等16種對白星花金龜有活性的化合物，多為醇類、酮類物質；李為爭等[10]研究發現，從蓖麻中提取出來的鄰苯二甲酸二丁酯、肉桂醛、順-3-己烯-醇和苯甲醇等揮發物，對華北大黑鰓金龜Holotrichiaoblita、暗黑鰓金龜H．parallela和銅綠麗金龜Anomalacorpulenta具有較好的引誘作用；馬艷等[11]研究發現，山核桃揮發物α-萜品醇和壬醛對云斑天牛Batocerahorsfieldi雌成蟲有較好的引誘作用，而云斑天牛雄成蟲對α-萜品醇有明顯的趨避作用；王瑞笛等[12]發現，芳樟醇、1-辛烯-3-醇和正己醇對白星花金龜具有引誘作用；林方輝等[13]表明，肉桂醛對椰心葉甲Brontispalongissima(Gestro) 有較好的引誘作用，且不同濃度下的肉桂醛引誘作用有差異顯著?！颈狙芯壳腥朦c】糖醋液作為一種傳統型的防治措施，在農林害蟲的防治中應用廣泛[14]。白星花金龜有聚集為害寄主植物的現象，對糖醋液有良好的趨性[15, 16]。這與糖醋液揮發成分是否有關，亟需利用9種糖醋液揮發物進行白星花金龜觸角電位和行為反應測定?！緮M解決的關鍵問題】篩選出對白星花金龜具有引誘活性的化合物，探明糖醋液揮發物對白星花金龜的行為調控技術，為引誘劑的開發和綠色防治提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 供試昆蟲

供試昆蟲為白星花金龜成蟲，于2019年6～8月采集自石河子大學農學院實驗站葡萄園(86°3′24″E，44°18′45″N)，將采集的成蟲鑒定雌、雄后帶回實驗室在養蟲盒(45 cm×33 cm×14 cm)內分開飼養。飼養前，在養蟲盒內放入土壤，土層厚度5 cm。以新鮮蘋果喂養，選取健壯活躍的成蟲進行試驗。

1.1.2 供試揮發物

選擇供試揮發物共9種。2,3-丁二醇對白星花金龜具有較好觸角電位活性，因此，研究將2,3-丁二醇作為觸角電位的參照化合物，其余8種為處理揮發物。將供試揮發物分別分散于正己烷(色譜純，天津市福晨化學試劑廠)中，在10 mL進樣瓶中配置成10 μg/μL溶液，密封保存在4℃冰箱中，以供后續觸角電位和行為反應使用。表1

表1 用于測定白星花金龜觸角電位反應的標準化合物Table 1 Standard compounds used to determine the Electroantennogram response of the Potosia brevitarsis Lewis

1.2 方 法

1.2.1 觸角電位測定

參照寧眺等[17]和李為爭等[10]的方法，選取健康活躍的白星花金龜成蟲，取1根觸角，沿著觸角基部切下，切除觸角尖端少許，然后將切下觸角立即用導電膠固定在電極上。調整儀器，觀察EAG信號記錄裝置，待基線平穩后開始測試。

將濾紙剪裁成40 mm×5 mm的方形紙條，并折疊成“V”形。測定過程中取10 μL處理揮發物均勻滴加在濾紙條上，然后放進1 mL移液槍槍頭內，待20 s后開始試驗，槍頭距離觸角1 cm，持續潔凈空氣流速600 mL/ min，刺激氣體流速500 mL/ min，刺激時間0.5 s，前后2次刺激時間間隔60 s。每根觸角的揮發物測定順序按標準參照物質—對照樣品—待測揮發物—標準參照物質的順序進行，以抵消觸角逐漸失去活性時帶來的不良影響，待測揮發物順序隨機抽取。均以正己烷作為對照，2,3-丁二醇作為標準參照物質，每種揮發物雌、雄成蟲各重復7次，每頭成蟲只取1根觸角。

EAG反應相對值=

1.2.2 行為反應測定

參照李雪等[18]方法，用“Y”型嗅覺儀測試白星花金龜行為反應。測定時每次用移液槍取不同待測樣品10 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。試驗中氣體流量設置為500 mL/min，從距主臂3 cm處接入待測試的雌、雄成蟲，每次接入雌蟲或雄蟲1頭，當成蟲在任意側臂中停留1 min以上，則認為其已做出趨性選擇；從放入開始計時5 min內仍停留在主臂處，則認為無趨性反應。每做15頭雌蟲或雄蟲，更換氣味源與對照的位置；每做30頭雌蟲或雄蟲，更換新Y型管。每種待測樣品對應供試白星花金龜雌、雄成蟲各60頭，所有供試成蟲皆饑餓處理24 h。

反應率、選擇反應率和選擇系數計算[19]：

反應率=

選擇反應率=

選擇系數=

1.3 數據處理

試驗數據采用Excel 2010統計整理，用SPSS 20.0進行數據分析，利用單因素方差分析Duncan多重比較法分析白星花金龜雌、雄成蟲對不同揮發物EAG反應相對值的差異顯著性，用獨立樣本T檢驗分析白星花金龜雌、雄成蟲對同種揮發物EAG反應相對值的差異顯著性；用χ2檢驗分析白星花金龜雌、雄成蟲對不同揮發物的行為選擇反應。

2 結果與分析

2.1 白星花金龜對不同揮發物的觸角電位反應

研究表明，雌蟲對戊酸乙酯的反應相對值最高，達177.03%，其次為2,2,4,6,6-五甲基庚烷，達147.62%，兩者間差異不顯著，但戊酸乙酯與L-乳酸乙酯、己酸乙酯和正己酸處理的差異均達到極顯著水平，2,2,4,6,6-五甲基庚烷與L-乳酸乙酯、己酸乙酯和正己酸處理的差異均達到顯著水平，其余各處理間差異未達到顯著水平。雄蟲對戊酸乙酯的反應相對值最高，達153.08%，其次為乳酸乙酯，達139.07%，但各處理間差異均未達到顯著水平。雌、雄蟲平均EAG反應相對值最高的是戊酸乙酯，其次是2,2,4,6,6-五甲基庚烷。雌、雄成蟲對揮發物正己酸的EAG反應相對值表現出極顯著差異，其余揮發物處理的差異未達到顯著水平。圖1

2.2 白星花金龜對不同揮發物的行為選擇反應

研究表明，供試揮發物中，乳酸乙酯和2,2,4,6,6-五甲基庚烷對白星花金龜雌、雄成蟲都具有良好的引誘作用，與對照相比差異顯著或極顯著，選擇反應率分別達65.00%、66.67%和63.16%、64.29%。雌、雄成蟲對正己酸和糠醛的選擇反應存在性別差異，雄蟲對正己酸的選擇反應與對照相比差異顯著，反應率達64.41%，而雌蟲對正己酸的選擇反應與對照相比無顯著差異；雌蟲對糠醛的選擇反應與對照相比差異顯著，反應率達65.52%，而雄蟲對糠醛的選擇反應與對照相比卻無顯著差異。雌、雄成蟲對戊酸乙酯的行為選擇反應均無顯著差異。圖2，表2

3 討 論

植食性昆蟲與寄主植物間有著復雜的化學互作關系，昆蟲能否在有限的時間內定位到寄主植物對其種群的生長發育和繁殖有著極大的影響[20, 21]。昆蟲繁殖的能量來源主要是幼蟲期的積累和成蟲期的補充營養，成蟲期的補充營養對昆蟲繁殖具有非常重要的作用，許多昆蟲通過在成蟲期大量補充碳水化合物和糖類物質才能完成性成熟[22-24]。在農林業上常利用昆蟲補充營養的這種習性懸掛糖醋液對其進行防治，有著很好的防治效果[25, 26]。研究利用觸角電位技術對誘集白星花金龜的糖醋液的揮發物活性進行了測定，并通過“Y”型嗅覺儀篩選出了一些對白星花金龜具有較好引誘活性的物質。

觸角電生理結果表明，白星花金龜雌、雄成蟲對9種糖醋液揮發物均有EAG反應，雌、雄成蟲EAG反應相對值最高的均為戊酸乙酯，同一濃度下雌、雄成蟲對各揮發物的EAG反應值有一定差異，雄蟲對L-乳酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和正己酸的EAG反應相對值均大于雌蟲；雌、雄成蟲對同種揮發物EAG反應對比發現，正己酸處理的差異達到極顯著水平，其余揮發物處理的差異

注：圖中不同小寫字母(大寫字母)分別表示雌、雄成蟲對不同化合物在P<0.05(P<0.01)水平下差異顯著；數字表示各揮發物EAG反應相對值；**表示雌、雄成蟲對同種揮發物的EAG反應差異極顯著 (T檢驗)

注：*、**分別表示處理與對照之間經χ2檢驗在P<0.05和P<0.01水平差異顯著，ns表示χ2測驗結果差異不顯著

表2 白星花金龜雌、雄成蟲對不同揮發物的行為選擇反應率Table 2 Behavioral selective response rate of female and male adults of Potosia brevitarsis Lewis to different volatiles

未達到顯著水平。乳酸乙酯和2,2,4,6,6-五甲基庚烷對白星花金龜雌、雄成蟲均具有良好的引誘作用；在糠醛和正己酸的行為選擇上，雌、雄成蟲表現出了性別上的差異，兩性對糠醛和正己酸的偏好選擇狀況與對應EAG反應強度一致，雌蟲偏好選擇糠醛，而雄蟲偏好選擇正己酸，這種差異可能與雌、雄成蟲觸角感受器的類型、數量和大小的不同有關[27-29]。王瑞笛[30]研究發現白星花金龜觸角上有毛形感器、刺形感器、錐形感器、腔錐形感器 I 型以及B?hm氏鬃毛等5種感受器，而雌、雄成蟲在錐形感器和腔錐形感器 I 型上存在性別上的差異。錐形感器被認為是感化器，能夠感知周圍環境中的揮發性氣味，在昆蟲的取食、定位過程中發揮著重要作用[31]。對觸角電位反應相對值最高的戊酸乙酯，雌、雄成蟲反而未表現出偏好選擇性。觸角電生理結果和行為反應不一致的現象在昆蟲嗅覺行為研究過程中常有出現[32]，昆蟲對揮發物的行為選擇情況受環境因素、自身生理狀況等多方面影響，而非僅受單一活性物質影響，這可能是造成兩者結果不一致的主要原因。王惠等[33]研究發現，苯乙酮與食物一起搭配時對白星花金龜有引誘作用，單獨使用時則不具備引誘活性，可見一些揮發物的引誘作用不僅跟該物質活性相關，還與周圍環境有很大關系。雖然白星花金龜成蟲對糖醋液有著良好的趨性[15, 26]，但到底是哪種或哪些揮發物在這種引誘作用中起著主要作用，還需進一步探究。

觸角電位和行為反應測試是研究昆蟲對活性物質反應的常用方法，觸角電位測定昆蟲觸角對揮發物刺激的電生理反應，但并不能判斷活性物質是趨避還是引誘，需依據嗅覺行為反應測試來加以判斷[34]。篩選出的揮發物，將這些物質進行混配，不同配方田間引誘效果還需進一步研究。

4 結 論

在參試的9種揮發物中，雌蟲對戊酸乙酯、2,2,4,6,6-五甲基庚烷、乳酸乙酯和糠醛有較高的EAG反應，除戊酸乙酯外對其余3種揮發物均有趨向作用；雄蟲對戊酸乙酯、2,2,4,6,6-五甲基庚烷、乳酸乙酯和正己酸有較高的EAG反應，除戊酸乙酯外對其余3種揮發物均有趨向作用。2,2,4,6,6-五甲基庚烷、乳酸乙酯、糠醛和正己酸等4種揮發物可作為白星花金龜引誘劑配方的組成成分。