楊 樺， 王保新， 楊 偉＊， 楊春平， 蔡 艷， 何曉華

（1．四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院四川省林業(yè)生態(tài)工程省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，雅安 625014；2．南充市林業(yè)科學(xué)研究所，南充 637000）

昆蟲(chóng)對(duì)寄主進(jìn)行定位主要是依靠寄主揮發(fā)性氣味物質(zhì)，但是視覺(jué)信號(hào)也在定位中起著重要作用［1－2］。Fukaya等［3］研究發(fā)現(xiàn)白斑星天牛［Anoplophor a mal asiaca（Tho mson）］雌蟲(chóng)和雄蟲(chóng)在互相尋找配偶的過(guò)程中依靠嗅覺(jué)和視覺(jué)進(jìn)行定位。菜粉蝶［Pieris r apae（Linnaeus）］在遠(yuǎn)距離尋找植物產(chǎn)卵時(shí)主要依靠視覺(jué)，特別對(duì)藍(lán)色和藍(lán)綠色的反應(yīng)強(qiáng)烈［4］。尹 姣 等［5］發(fā) 現(xiàn) 黏 蟲(chóng) （Mythi mna separ ata Wal ker）在選擇產(chǎn)卵場(chǎng)所時(shí)，顏色對(duì)其定位的作用明顯。溝渠龜甲（Cassida canalicul ata Laich）是草地鼠尾草（Sal via pr atensis L．）的單食性害蟲(chóng)，主要通過(guò)爬行來(lái)找到復(fù)雜的寄主棲息地，嗅覺(jué)在其找尋寄主的過(guò)程中可能不起主要作用，主要是依靠視覺(jué)來(lái)定位其寄主［6］。

云斑天牛（Batocera lineolata Chevrolat）隸屬于鞘翅目（Coleoptera）天?？疲–erambycidae），又名云斑白條天牛，是我國(guó)重要林木蛀干害蟲(chóng)，為害楊樹(shù)（Populus spp．）、核桃（Juglans regia L．）等多種樹(shù)木。其主要以幼蟲(chóng)在寄主樹(shù)干內(nèi)鉆蛀為害，樹(shù)干內(nèi)的蛀道常?？v橫交錯(cuò)，在短期內(nèi)造成整株樹(shù)木死亡或風(fēng)折，木材完全失去利用價(jià)值［7］。但是由于其生活的隱蔽性，給常用的防治措施增加難度，防治費(fèi)工且效果不佳［8］。出孔活動(dòng)的成蟲(chóng)是云斑天牛唯一裸露的蟲(chóng)態(tài)，也是有明顯行為導(dǎo)向的蟲(chóng)態(tài)［9］。本文通過(guò)云斑天牛成蟲(chóng)對(duì)不同色卡的選擇性試驗(yàn)，以及動(dòng)物行為儀分析不同處理（遮眼和正常）的雌、雄成蟲(chóng)尋偶過(guò)程，旨在探明視覺(jué)因素是否對(duì)云斑天牛成蟲(chóng)寄主顏色選擇和尋偶行為產(chǎn)生作用，為云斑天牛行為控制技術(shù)的研究提供基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1．1 供試蟲(chóng)源

2013年4月下旬，于四川省德陽(yáng)市羅江縣采集剛羽化未交配的楊樹(shù)云斑天牛成蟲(chóng)，鑒別雌雄蟲(chóng)后分別放入60 c m×60 c m×60 cm的不銹鋼網(wǎng)養(yǎng)蟲(chóng)籠內(nèi)，用水培法國(guó)冬青（Viburnum awabuki K．Koch）枝條室溫下飼養(yǎng)備用。已交配雄蟲(chóng)腹部絨毛磨損，形成明顯的交配斑；已交配雌蟲(chóng)為背部絨毛磨損，形成明顯交配斑［10］。

1．2 云斑天牛成蟲(chóng)對(duì)色卡選擇試驗(yàn)

為消除寄主氣味和外形的干擾，采用標(biāo)準(zhǔn)色卡（勞爾國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)色卡，深圳拓?fù)滟Q(mào)易有限公司）替代自然寄主。試驗(yàn)前預(yù)先用色卡比對(duì)，篩選出補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)寄主法國(guó)冬青和產(chǎn)卵寄主楊樹(shù)在云斑天牛成蟲(chóng)活動(dòng)季節(jié)里所能呈現(xiàn)的各種顏色所對(duì)應(yīng)的色卡板。

色卡選擇試驗(yàn)參照王健敏等［11］的方法。試驗(yàn)將預(yù)先選好的色板均勻等距地放入圓柱形容器（d＝90 c m）內(nèi)壁，在容器中央放置一個(gè)上下端敞口的小圓筒（d＝6 c m），每次向筒中放入1頭成蟲(chóng)，待天牛安靜后將圓筒移開(kāi)，記錄其對(duì)容器內(nèi)不同顏色色板的選擇趨向。試驗(yàn)以云斑天牛爬向某種顏色的色板位置并于該色板上停留超過(guò)10 s以上記為對(duì)該顏色作出選擇。試驗(yàn)分別在自然光（09：00－12：00）和人造光（40 W 冷白日光色熒光燈，波長(zhǎng)360 nm）（20：00－23：00）下各進(jìn)行一次。試驗(yàn)分未交配雌、雄成蟲(chóng)和已交配雌蟲(chóng)3種處理，每種處理各60頭，試驗(yàn)重復(fù)3次。

1．3 視覺(jué)對(duì)云斑天牛尋偶行為的影響

1．3．1 試驗(yàn)區(qū)域設(shè)置

選取直徑為90 c m的圓柱形容器作為一個(gè)試驗(yàn)區(qū)域，并在試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)劃分不同處理的云斑天牛成蟲(chóng)投放區(qū)，如圖1所示：

圖1 試驗(yàn)區(qū)域設(shè)置Fig．1 The setting of test area

1．3．2 行為儀分析

試驗(yàn)所用天牛設(shè)雌蟲(chóng)遮眼和正常、雄蟲(chóng)遮眼和正常4個(gè)處理，用石蠟封住復(fù)眼，將不同處理的云斑天牛成蟲(chóng)兩兩放入投放區(qū)，使用Etho Vision 3．1行為儀（荷蘭Noldus Infor mation Technology公司）分析處理，記錄成蟲(chóng)的活動(dòng)情況，包括移動(dòng)速度變化、搜索路線、搜索時(shí)間、活躍程度等。每組試驗(yàn)重復(fù)6次，每頭成蟲(chóng)只使用1次，視頻記錄時(shí)間以雌、雄成蟲(chóng)體軀接觸為止。

1．4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS18．0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。云斑天牛成蟲(chóng)色卡選擇試驗(yàn)和行為儀分析所得數(shù)據(jù)采用Duncan’s多重分析法比較。

2 結(jié)果與分析

2．1 云斑天牛未交配雌蟲(chóng)對(duì)寄主顏色的選擇率

在自然光和人造光下云斑天牛未交配雌蟲(chóng)對(duì)寄主顏色的視覺(jué)選擇率見(jiàn)表1?？v向比較結(jié)果表明，未交配雌蟲(chóng)對(duì)寄主不同顏色的選擇率差異明顯，在自然光下未交配雌蟲(chóng)對(duì)玄武石灰色的選擇率（18．89%）最高，其次是橄欖綠色（15%），對(duì)米灰色和石英灰色的選擇率最低；在人造光下未交配雌蟲(chóng)對(duì)褐齊墩果色的選擇率（16．11%）最高，對(duì)米灰色和石英灰色的選擇率最低。經(jīng)配對(duì)T檢驗(yàn)表明，未交配雌蟲(chóng)對(duì)自然光與人造光下的橄欖綠色、珍珠綠色和玄武石灰色選擇率有顯著差異（P＜0．05），對(duì)其余10種顏色的選擇率差異不顯著（P＞0．05）。

表1 云斑天牛未交配雌蟲(chóng)對(duì)寄主不同顏色的視覺(jué)選擇率1）Table 1 Visual selection rate of unmated B．lineol ata females to different host colors

2．2 云斑天牛未交配雄蟲(chóng)對(duì)寄主顏色的選擇率

在自然光和人造光下云斑天牛未交配雄蟲(chóng)對(duì)寄主顏色的視覺(jué)選擇率見(jiàn)表2?？v向比較結(jié)果表明，在自然光下未交配雄蟲(chóng)對(duì)深黃色（14．44%）和米灰色（13．89%）的選擇率顯著高于其他的顏色（P＜0．05），對(duì)戈亞紅色的選擇率（1．11%）最低；在人造光下未交配雄蟲(chóng)對(duì)深黃色的選擇率（14．44%）顯著高于其他顏色（P＜0．05），而對(duì)玉米黃色、米褐色和褐齊墩果色的選擇率（3．87%）顯著低于其他顏色（P＜0．05）。經(jīng)配對(duì)T 檢驗(yàn)表明，未交配雄蟲(chóng)對(duì)自然光與人造光下的橄欖綠色、褐齊墩果色、銀灰色和米灰色選擇率有顯著差異（P＜0．05），對(duì)其余9種顏色的選擇率差異不顯著（P＞0．05）。

表2 云斑天牛未交配雄蟲(chóng)對(duì)寄主不同顏色的視覺(jué)選擇率1）Table 2 Visual selection rate of un mated B．lineol ata males to different host colors

2．3 云斑天牛已交配雌蟲(chóng)對(duì)寄主顏色的選擇率

在自然光和人造光下云斑天牛已交配雌蟲(chóng)對(duì)寄主顏色的視覺(jué)選擇率見(jiàn)表3。縱向比較結(jié)果表明，在自然光下，已交配雌蟲(chóng)對(duì)綠松石綠色（15．56%）和深黃色（13．89%）的選擇率顯著高于其他顏色（P＜0．05），對(duì)玄武石灰色的選擇率（2．78%）最低；在人造光下已交配雌蟲(chóng)對(duì)綠松石綠色的選擇率（14．44%）最高，對(duì)褐齊墩果色 （2．78%）的選擇顯著低于其他顏色（P＜0．05）。經(jīng)配對(duì)T檢驗(yàn)表明，已交配雌蟲(chóng)對(duì)自然光與人造光下的橄欖綠色、瓶綠色、珍珠綠色和玄武石灰色選擇率有顯著差異（P＜0．05），對(duì)其余9種顏色的選擇率差異不顯著（P＞0．05）。

表3 云斑天牛已交配雌蟲(chóng)對(duì)寄主不同顏色的視覺(jué)選擇率Table 3 Visual selection rate of mated B．lineolata females to different host colors

2．4 視覺(jué)對(duì)云斑天牛尋偶行為的影響

不同處理的云斑天牛成蟲(chóng)尋偶行為的軌跡見(jiàn)圖2。從圖可以看出，雌、雄成蟲(chóng)在都正常的情況下尋偶軌跡很短。當(dāng)天牛放入釋放區(qū)后，雄蟲(chóng)很快就搜索到雌蟲(chóng)；當(dāng)雌、雄成蟲(chóng)都被遮眼后，搜尋軌跡和時(shí)間變長(zhǎng)；而當(dāng)雌蟲(chóng)或雄蟲(chóng)其中一只被遮眼后，相應(yīng)一只的搜尋軌跡延長(zhǎng)。

圖2 不同處理的云斑天牛成蟲(chóng)尋偶軌跡圖Fig．2 Different treat ments of mating trajectory of B．lineolata adults

通過(guò)Etho Vision3．1行為儀分析，4種不同處理的云斑天牛成蟲(chóng)在圖像采集區(qū)的行為指標(biāo)比較見(jiàn)表4。當(dāng)雌雄成蟲(chóng)都被遮眼后，搜尋時(shí)間（1 156．15 s）顯著長(zhǎng)于其他處理（P＜0．05），雌雄成蟲(chóng)正常情況搜尋時(shí)間最短（47．78 s）；雌雄成蟲(chóng)都被遮眼的處理中雌、雄成蟲(chóng)在移動(dòng)距離上顯著長(zhǎng)于其他處理（P＜0．05）；當(dāng)雌蟲(chóng)或雄蟲(chóng)被遮眼后，相應(yīng)的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)角度和頭部仰起次數(shù)都顯著增加。

表4 不同處理云斑天牛成蟲(chóng)行為指標(biāo)比較 （平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤）Table 4 Comparison of behavioral indexes of B．lineol ata adults（mean±SE）under different treat ments

3 討論

植食性昆蟲(chóng)對(duì)寄主植物的定位選擇，可分為遠(yuǎn)距離的尋找和到達(dá)植物上識(shí)別是否能作為寄主的近距離反應(yīng)2個(gè)步驟［12］，在這個(gè)過(guò)程中，植食性昆蟲(chóng)利用了多重感覺(jué)的作用，有嗅覺(jué)、視覺(jué)、味覺(jué)和觸覺(jué)等多種行為模式［13］。試驗(yàn)表明，視覺(jué)信號(hào)在云斑天牛成蟲(chóng)寄主定位過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，而成蟲(chóng)對(duì)綠色系的顏色有明顯的趨向性。米灰色和石英灰色是云斑天牛產(chǎn)卵寄主楊樹(shù)樹(shù)干的相似色，在顏色選擇試驗(yàn)中，未交配雌蟲(chóng)對(duì)其選擇率顯著低于別的顏色，而已交配雌蟲(chóng)對(duì)其選擇率明顯增加。這同云斑天牛成蟲(chóng)羽化出木后主要在補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)寄主植物上活動(dòng)，而生殖期的雌成蟲(chóng)會(huì)選擇產(chǎn)卵寄主的行為是一致的［14］。不同光源下的成蟲(chóng)對(duì)寄主顏色的選擇存在著一定的差異，可能與光源、光質(zhì)的不同以及天牛視覺(jué)系統(tǒng)在不同光環(huán)境下對(duì)光的感知偏差等有關(guān)［11］，而本試驗(yàn)對(duì)于夜晚的處理是使用人造光源照射，與林間實(shí)際情況有所不同。在試驗(yàn)中所選用的色卡均為云斑天牛成蟲(chóng)活動(dòng)季節(jié)內(nèi)寄主植物的正常生理顏色，除產(chǎn)卵寄主楊樹(shù)樹(shù)干顏色差異較大外，其余顏色差異不明顯，可能是導(dǎo)致成蟲(chóng)對(duì)各種顏色選擇率不高的原因。

Etho Vision3．1是一個(gè)集自動(dòng)探測(cè)和記錄為一體的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)及行為分析系統(tǒng)，利用此系統(tǒng)可以進(jìn)行昆蟲(chóng)行為學(xué)的研究。Jones等［15］對(duì)大谷蠹［Prostephanus tr uncatus（Hor n）］及其天敵行為進(jìn)行了研究。楊樺 等［16－18］對(duì) 川 硬 皮 腫 腿 蜂 （Scleroder ma sichuanensis Xiao）搜尋行為和云斑天牛兩性相遇行為進(jìn)行了研究。本試驗(yàn)利用此系統(tǒng)記錄了視覺(jué)在云斑天牛成蟲(chóng)兩性搜尋行為中的作用，當(dāng)雌、雄成蟲(chóng)都被遮眼后，從軌跡圖和分析參數(shù)上都直觀反映出與其他3種處理的差異。頭部轉(zhuǎn)動(dòng)角度和仰起是云斑天牛主要的搜尋行為表現(xiàn)，當(dāng)雌蟲(chóng)或雄蟲(chóng)被遮眼后，相應(yīng)的這2個(gè)參數(shù)都顯著增加。

視覺(jué)信息用于行為抉擇的過(guò)程是一個(gè)極其復(fù)雜的腦信息處理過(guò)程，昆蟲(chóng)對(duì)外界環(huán)境的學(xué)習(xí)是以價(jià)值權(quán)衡控制的，并可影響其行為抉擇，以實(shí)現(xiàn)利益的最大化或避免一定的損失［19］。Todd等［20］研究發(fā)現(xiàn)，只有化學(xué)氣味刺激時(shí)，玉米黃翅葉蟬（Dalbul us maidis De Long）不離開(kāi)試驗(yàn)觀察室地面，不表現(xiàn)逆風(fēng)定向反應(yīng)，而在有視覺(jué)刺激存在時(shí)才表現(xiàn)出對(duì)氣味的反應(yīng)，表明這類昆蟲(chóng)在寄主定位過(guò)程中利用了視覺(jué)和嗅覺(jué)的相互作用。本試驗(yàn)只是通過(guò)成蟲(chóng)寄主顏色選擇和行為儀分析中，初步探明了視覺(jué)在成蟲(chóng)寄主定位和兩性搜尋行為中的作用，但是誘導(dǎo)成蟲(chóng)作出行為導(dǎo)向的因素不單單是視覺(jué)。因此，視覺(jué)與嗅覺(jué)的復(fù)合作用還有待進(jìn)一步系統(tǒng)研究。

［1］ Prokopy R J，Owens E D．Visual detection of plants by her bivorous insects［J］．Annual Review of Entomology，1983，28：337－364．

［2］ 趙冬香，高景林，陳宗懋．植食性昆蟲(chóng)對(duì)寄主植物的定向行為研究進(jìn)展［J］．熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，24（2）：62－68．

［3］ Fukaya M，Yasui H，Yasuda T，et al．Female orientation to the male in the white－spotted longicorn beetle，Anoplophora malasiaca（Thomson）（Coleoptera：Cerambycidae）by visual and olfactory cues［J］．Applied Entomology and Zoology，2005，40（1）：63－68．

［4］ 欽俊德．昆蟲(chóng)與植物的關(guān)系－論昆蟲(chóng)與植物的相互作用及其演化［M］．北京：科學(xué)出版社，1987：1364－1365．

［5］ 尹姣，薛銀根，喬紅波，等．粘蟲(chóng)（Mythi mna separ ata Walker）選擇產(chǎn)卵場(chǎng)所的意義及顏色在定位中的作用［J］．生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，27（6）：2483－2489．

［6］ Heisswolf A，Ul mann S，Ober maier E，et al．Host plant finding in the specialized leaf beetle Cassida canalicul ata：an analysis of small－scale movement behaviour［J］．Ecological Entomology，2007，32（2）：194－200．

［7］ 李建慶，楊忠岐，梅增霞，等．云斑天牛的風(fēng)險(xiǎn)分析及其防控對(duì)策［J］．林業(yè)科學(xué)研究，2009，22（1）：148－153．

［8］ 李娟，王滿囷，張志春，等．云斑天牛成蟲(chóng)對(duì)植物氣味的行為反應(yīng)［J］．林業(yè)科學(xué)，2008，44（6）：168－170．

［9］ 梁瀟予，楊偉，楊遠(yuǎn)亮，等．云斑天牛對(duì)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)寄主的選擇性［J］．昆蟲(chóng)知識(shí)，2008，45（1）：78－82．

［10］嵇保中，錢(qián)范俊，嚴(yán)敖金．云斑天牛研究方法的改進(jìn)［J］．森林病蟲(chóng)通訊，1996（1）：45－46．

［11］王健敏，代艷梅，陳曉鳴，等．松墨天牛成蟲(chóng)對(duì)寄主顏色的視覺(jué)選擇研究［J］．環(huán)境昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)，2012，34（2）：236－239．

［12］Finch S，Collier R H．Host－plant selection by insects－a theory based on appropriate／inappropriate landings’by pest insects of cr ucifer ous plants ［J］．Ento mological Experi mental Applications，2000，96：91－102．

［13］Ko?t’ál V．Physical and chemical factors influencing landing and oviposition by the cabbage root fly on host－plant models［J］．Entomological Experi mental Applications，1993，66（2）：109－118．

［14］嚴(yán)敖金，嵇保中，錢(qián)范俊，等．云斑天牛Batocer a horsf iel di（Hope）的研究［J］．南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，21（1）：1－6．

［15］Stewart－Jones A，Hodges R J，F(xiàn)ar man D I，et al．Solvent extration of cues in the dust and frass of Prostephanus truncatus and analysis of behavioural mechanisms leading to arrest mentof the predator Teretrius nigrescens ［J］．Physiological Entomology，2006，31（1）：63－72．

［16］楊樺，楊偉，楊春平，等．學(xué)習(xí)經(jīng)歷對(duì)川硬皮腫腿蜂寄生云斑天牛幼蟲(chóng)的影響［J］．林業(yè)科學(xué)，2011，47（8）：95－101．

［17］楊樺，楊偉，楊春平，等．室內(nèi)條件下云斑天牛成蟲(chóng)相遇行為反應(yīng)［J］．昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)，2012，55（1）：70－76．

［18］楊樺，楊偉，楊春平，等．三種殺蟲(chóng)劑亞致死濃度對(duì)川硬皮腫腿蜂繁殖和搜尋行為的影響［J］．生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33（5）：1405－1412．

［19］馬奇，張立明．模擬昆蟲(chóng)視覺(jué)行為抉擇的強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型［J］．生物物理學(xué)報(bào)，2008，24（3）：211－220．

［20］Todd J L，Phelan P L，Nault L R．Interaction bet ween visual and olfactory sti muli during host－finding by leaf hopper，Dalbul us maidis（Ho moptera：Cicadellidae）［J］．Jour nal of Chemical Ecology，1990，16（7）：2121－2133．