李明杰，王少山

(新疆綠洲農(nóng)業(yè)病蟲害治理與植保資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)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(qiáng)、分布廣泛，在國(guó)內(nèi)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(shí)，尤其是在果實(shí)成熟期。昆蟲在尋找食物、產(chǎn)卵選擇等過(guò)程中，其觸角上的嗅覺(jué)感受器發(fā)揮著重要的作用，昆蟲利用觸角一次或多次的探測(cè)來(lái)定位寄主植物，且一些特異性的揮發(fā)物能引起昆蟲特定的行為反應(yīng)[3, 4, 5]。對(duì)寄主進(jìn)行定向時(shí)，幾乎所有昆蟲都依賴于寄主釋放的化學(xué)信號(hào)來(lái)定位[6]。探索此類特異性揮發(fā)物來(lái)控制和監(jiān)測(cè)靶標(biāo)害蟲，運(yùn)用這些特異性揮發(fā)物具有專一性強(qiáng)、對(duì)天敵無(wú)害、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)[7, 8]。利用對(duì)白星花金龜有良好引誘活性的揮發(fā)物來(lái)進(jìn)行引誘劑的開發(fā)則顯得極為重要?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】龔建等[9]從玉米、蘋果、葡萄中檢測(cè)出了二甲基丁醇、乙酸戊酯等16種對(duì)白星花金龜有活性的化合物，多為醇類、酮類物質(zhì)；李為爭(zhēng)等[10]研究發(fā)現(xiàn)，從蓖麻中提取出來(lái)的鄰苯二甲酸二丁酯、肉桂醛、順-3-己烯-醇和苯甲醇等揮發(fā)物，對(duì)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(fā)現(xiàn)，山核桃揮發(fā)物α-萜品醇和壬醛對(duì)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(duì)α-萜品醇有明顯的趨避作用；王瑞笛等[12]發(fā)現(xiàn)，芳樟醇、1-辛烯-3-醇和正己醇對(duì)白星花金龜具有引誘作用；林方輝等[13]表明，肉桂醛對(duì)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(diǎn)】糖醋液作為一種傳統(tǒng)型的防治措施，在農(nóng)林害蟲的防治中應(yīng)用廣泛[14]。白星花金龜有聚集為害寄主植物的現(xiàn)象，對(duì)糖醋液有良好的趨性[15, 16]。這與糖醋液揮發(fā)成分是否有關(guān)，亟需利用9種糖醋液揮發(fā)物進(jìn)行白星花金龜觸角電位和行為反應(yīng)測(cè)定?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】篩選出對(duì)白星花金龜具有引誘活性的化合物，探明糖醋液揮發(fā)物對(duì)白星花金龜?shù)男袨檎{(diào)控技術(shù)，為引誘劑的開發(fā)和綠色防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 供試?yán)ハx

供試?yán)ハx為白星花金龜成蟲，于2019年6～8月采集自石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室在養(yǎng)蟲盒(45 cm×33 cm×14 cm)內(nèi)分開飼養(yǎng)。飼養(yǎng)前，在養(yǎng)蟲盒內(nèi)放入土壤，土層厚度5 cm。以新鮮蘋果喂養(yǎng)，選取健壯活躍的成蟲進(jìn)行試驗(yàn)。

1.1.2 供試揮發(fā)物

選擇供試揮發(fā)物共9種。2,3-丁二醇對(duì)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?yè)]發(fā)物。將供試揮發(fā)物分別分散于正己烷(色譜純，天津市福晨化學(xué)試劑廠)中，在10 mL進(jìn)樣瓶中配置成10 μg/μL溶液，密封保存在4℃冰箱中，以供后續(xù)觸角電位和行為反應(yīng)使用。表1

表1 用于測(cè)定白星花金龜觸角電位反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定

參照寧眺等[17]和李為爭(zhēng)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(dǎo)電膠固定在電極上。調(diào)整儀器，觀察EAG信號(hào)記錄裝置，待基線平穩(wěn)后開始測(cè)試。

將濾紙剪裁成40 mm×5 mm的方形紙條，并折疊成“V”形。測(cè)定過(guò)程中取10 μL處理?yè)]發(fā)物均勻滴加在濾紙條上，然后放進(jìn)1 mL移液槍槍頭內(nèi)，待20 s后開始試驗(yàn)，槍頭距離觸角1 cm，持續(xù)潔凈空氣流速600 mL/ min，刺激氣體流速500 mL/ min，刺激時(shí)間0.5 s，前后2次刺激時(shí)間間隔60 s。每根觸角的揮發(fā)物測(cè)定順序按標(biāo)準(zhǔn)參照物質(zhì)—對(duì)照樣品—待測(cè)揮發(fā)物—標(biāo)準(zhǔn)參照物質(zhì)的順序進(jìn)行，以抵消觸角逐漸失去活性時(shí)帶來(lái)的不良影響，待測(cè)揮發(fā)物順序隨機(jī)抽取。均以正己烷作為對(duì)照，2,3-丁二醇作為標(biāo)準(zhǔn)參照物質(zhì)，每種揮發(fā)物雌、雄成蟲各重復(fù)7次，每頭成蟲只取1根觸角。

EAG反應(yīng)相對(duì)值=

1.2.2 行為反應(yīng)測(cè)定

參照李雪等[18]方法，用“Y”型嗅覺(jué)儀測(cè)試白星花金龜行為反應(yīng)。測(cè)定時(shí)每次用移液槍取不同待測(cè)樣品10 μL滴到濾紙條上，放置于側(cè)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(duì)照。試驗(yàn)中氣體流量設(shè)置為500 mL/min，從距主臂3 cm處接入待測(cè)試的雌、雄成蟲，每次接入雌蟲或雄蟲1頭，當(dāng)成蟲在任意側(cè)臂中停留1 min以上，則認(rèn)為其已做出趨性選擇；從放入開始計(jì)時(shí)5 min內(nèi)仍停留在主臂處，則認(rèn)為無(wú)趨性反應(yīng)。每做15頭雌蟲或雄蟲，更換氣味源與對(duì)照的位置；每做30頭雌蟲或雄蟲，更換新Y型管。每種待測(cè)樣品對(duì)應(yīng)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(yīng)率、選擇反應(yīng)率和選擇系數(shù)計(jì)算[19]：

反應(yīng)率=

選擇反應(yīng)率=

選擇系數(shù)=

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010統(tǒng)計(jì)整理，用SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)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(duì)不同揮發(fā)物EAG反應(yīng)相對(duì)值的差異顯著性，用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)分析白星花金龜雌、雄成蟲對(duì)同種揮發(fā)物EAG反應(yīng)相對(duì)值的差異顯著性；用χ2檢驗(yàn)分析白星花金龜雌、雄成蟲對(duì)不同揮發(fā)物的行為選擇反應(yīng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 白星花金龜對(duì)不同揮發(fā)物的觸角電位反應(yīng)

研究表明，雌蟲對(duì)戊酸乙酯的反應(yīng)相對(duì)值最高，達(dá)177.03%，其次為2,2,4,6,6-五甲基庚烷，達(dá)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(dá)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(dá)到顯著水平，其余各處理間差異未達(dá)到顯著水平。雄蟲對(duì)戊酸乙酯的反應(yīng)相對(duì)值最高，達(dá)153.08%，其次為乳酸乙酯，達(dá)139.07%，但各處理間差異均未達(dá)到顯著水平。雌、雄蟲平均EAG反應(yīng)相對(duì)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(duì)揮發(fā)物正己酸的EAG反應(yīng)相對(duì)值表現(xiàn)出極顯著差異，其余揮發(fā)物處理的差異未達(dá)到顯著水平。圖1

2.2 白星花金龜對(duì)不同揮發(fā)物的行為選擇反應(yīng)

研究表明，供試揮發(fā)物中，乳酸乙酯和2,2,4,6,6-五甲基庚烷對(duì)白星花金龜雌、雄成蟲都具有良好的引誘作用，與對(duì)照相比差異顯著或極顯著，選擇反應(yīng)率分別達(dá)65.00%、66.67%和63.16%、64.29%。雌、雄成蟲對(duì)正己酸和糠醛的選擇反應(yīng)存在性別差異，雄蟲對(duì)正己酸的選擇反應(yīng)與對(duì)照相比差異顯著，反應(yīng)率達(dá)64.41%，而雌蟲對(duì)正己酸的選擇反應(yīng)與對(duì)照相比無(wú)顯著差異；雌蟲對(duì)糠醛的選擇反應(yīng)與對(duì)照相比差異顯著，反應(yīng)率達(dá)65.52%，而雄蟲對(duì)糠醛的選擇反應(yīng)與對(duì)照相比卻無(wú)顯著差異。雌、雄成蟲對(duì)戊酸乙酯的行為選擇反應(yīng)均無(wú)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(fù)雜的化學(xué)互作關(guān)系，昆蟲能否在有限的時(shí)間內(nèi)定位到寄主植物對(duì)其種群的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖有著極大的影響[20, 21]。昆蟲繁殖的能量來(lái)源主要是幼蟲期的積累和成蟲期的補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)，成蟲期的補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)對(duì)昆蟲繁殖具有非常重要的作用，許多昆蟲通過(guò)在成蟲期大量補(bǔ)充碳水化合物和糖類物質(zhì)才能完成性成熟[22-24]。在農(nóng)林業(yè)上常利用昆蟲補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)的這種習(xí)性懸掛糖醋液對(duì)其進(jìn)行防治，有著很好的防治效果[25, 26]。研究利用觸角電位技術(shù)對(duì)誘集白星花金龜?shù)奶谴滓旱膿]發(fā)物活性進(jìn)行了測(cè)定，并通過(guò)“Y”型嗅覺(jué)儀篩選出了一些對(duì)白星花金龜具有較好引誘活性的物質(zhì)。

觸角電生理結(jié)果表明，白星花金龜雌、雄成蟲對(duì)9種糖醋液揮發(fā)物均有EAG反應(yīng)，雌、雄成蟲EAG反應(yīng)相對(duì)值最高的均為戊酸乙酯，同一濃度下雌、雄成蟲對(duì)各揮發(fā)物的EAG反應(yīng)值有一定差異，雄蟲對(duì)L-乳酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和正己酸的EAG反應(yīng)相對(duì)值均大于雌蟲；雌、雄成蟲對(duì)同種揮發(fā)物EAG反應(yīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，正己酸處理的差異達(dá)到極顯著水平，其余揮發(fā)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(duì)不同化合物在P<0.05(P<0.01)水平下差異顯著；數(shù)字表示各揮發(fā)物EAG反應(yīng)相對(duì)值；**表示雌、雄成蟲對(duì)同種揮發(fā)物的EAG反應(yīng)差異極顯著 (T檢驗(yàn))

注：*、**分別表示處理與對(duì)照之間經(jīng)χ2檢驗(yàn)在P<0.05和P<0.01水平差異顯著，ns表示χ2測(cè)驗(yàn)結(jié)果差異不顯著

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

未達(dá)到顯著水平。乳酸乙酯和2,2,4,6,6-五甲基庚烷對(duì)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(xiàn)出了性別上的差異，兩性對(duì)糠醛和正己酸的偏好選擇狀況與對(duì)應(yīng)EAG反應(yīng)強(qiáng)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(shù)量和大小的不同有關(guān)[27-29]。王瑞笛[30]研究發(fā)現(xiàn)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(rèn)為是感化器，能夠感知周圍環(huán)境中的揮發(fā)性氣味，在昆蟲的取食、定位過(guò)程中發(fā)揮著重要作用[31]。對(duì)觸角電位反應(yīng)相對(duì)值最高的戊酸乙酯，雌、雄成蟲反而未表現(xiàn)出偏好選擇性。觸角電生理結(jié)果和行為反應(yīng)不一致的現(xiàn)象在昆蟲嗅覺(jué)行為研究過(guò)程中常有出現(xiàn)[32]，昆蟲對(duì)揮發(fā)物的行為選擇情況受環(huán)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(zhì)影響，這可能是造成兩者結(jié)果不一致的主要原因。王惠等[33]研究發(fā)現(xiàn)，苯乙酮與食物一起搭配時(shí)對(duì)白星花金龜有引誘作用，單獨(dú)使用時(shí)則不具備引誘活性，可見(jiàn)一些揮發(fā)物的引誘作用不僅跟該物質(zhì)活性相關(guān)，還與周圍環(huán)境有很大關(guān)系。雖然白星花金龜成蟲對(duì)糖醋液有著良好的趨性[15, 26]，但到底是哪種或哪些揮發(fā)物在這種引誘作用中起著主要作用，還需進(jìn)一步探究。

觸角電位和行為反應(yīng)測(cè)試是研究昆蟲對(duì)活性物質(zhì)反應(yīng)的常用方法，觸角電位測(cè)定昆蟲觸角對(duì)揮發(fā)物刺激的電生理反應(yīng)，但并不能判斷活性物質(zhì)是趨避還是引誘，需依據(jù)嗅覺(jué)行為反應(yīng)測(cè)試來(lái)加以判斷[34]。篩選出的揮發(fā)物，將這些物質(zhì)進(jìn)行混配，不同配方田間引誘效果還需進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

在參試的9種揮發(fā)物中，雌蟲對(duì)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(yīng)，除戊酸乙酯外對(duì)其余3種揮發(fā)物均有趨向作用；雄蟲對(duì)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(yīng)，除戊酸乙酯外對(duì)其余3種揮發(fā)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(fā)物可作為白星花金龜引誘劑配方的組成成分。