白星花金龜成蟲對10種寄主揮發(fā)物的嗅覺行為反應

王瑞笛，王少山

(新疆綠洲農(nóng)業(yè)病蟲害治理與植保資源利用自治區(qū)普通高校重點實驗室/石河子大學農(nóng)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)，在蒙古、日本、朝鮮、俄羅斯均有分布，在我國大部分地區(qū)亦有發(fā)生[1]。白星花金龜自2001年在新疆昌吉市三工鄉(xiāng)發(fā)現(xiàn)以來，目前在新疆北部的4個地州、東疆吐魯番地區(qū)10多個縣市及其下轄兵團各農(nóng)牧團場的農(nóng)作區(qū)和林果種植區(qū)均有分布[2-3]，且危害程度及擴散速度均呈現(xiàn)出加重的趨勢[4,5]。對新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，特別是新疆特色林果業(yè)生產(chǎn)的快速平穩(wěn)發(fā)展帶來了嚴重的威脅。白星花金龜成蟲個體較大，屬暴食性、多食性昆蟲，可為害14科26屬29種植物，對葡萄、向日葵、桃、玉米、番茄等會造成不可估量的損失[4,6]。7～8月各種農(nóng)作物及果樹果實大量趨于成熟，白星花金龜成蟲發(fā)生量亦達到高峰，對其主要寄主玉米、鮮食葡萄、蟠桃和油葵等形成較為嚴重的為害，玉米受害率達50%左右，嚴重者可達80%，鮮食葡萄受害率達20%～40%[2]。白星花金龜直接危害果實，傳統(tǒng)的化學防治易造成果實農(nóng)藥殘留或超標問題，因此,尋找到具有引誘活性的植物揮發(fā)物進行植物源引誘劑的開發(fā)顯得尤為重要?！厩叭搜芯窟M展】目前，關于金龜類植物源引誘劑的研究已有報道，主要集中在華北大黑鰓金龜Holotrichiaoblita(Faldermann)、銅綠麗金龜(AnomalacorpulentaMotschulsky)以及暗黑鰓金龜(HolotrichiaparallelaMotschulsky)。如反-2-己烯醇能夠引起華北大黑鰓金龜較強的觸角電位反應(EAG反應)[7]；銅綠麗金龜對甲基庚烯酮、順-3-己烯乙酸酯、壬醛、1-辛烯-3-醇、芳樟醇和反-2-己烯醇具有較強的EAG反應[8]。暗黑鰓金龜對蓖麻葉揮發(fā)物苯甲醇有較強的嗅覺行為反應，順-3-己烯醇是銅綠麗金龜?shù)钠脫]發(fā)物質(zhì)，而華北大黑鰓金龜則對鄰苯二甲酸二丁酯和肉桂醛據(jù)有明顯的選擇偏好性[9]。在白星花金龜?shù)南嚓P研究中，乙醇與異丙醇等體積混合時能對白星花金龜具有較強的引誘活性[10]；以酚類化合物、果酯、乙酸乙酯和脂肪醇構成的8種化合物的引誘劑配方能夠?qū)μ鹩衩滋锏陌仔腔ń瘕斁哂休^強的吸引力[11]?！颈狙芯壳腥朦c】通過GC-MS及GC-EAD技術篩選鑒定出10種寄主揮發(fā)物，在10 μg/μL的濃度下能夠引起白星花金龜較強的EAG反應[12-13]。研究采用“Y”型嗅覺儀測定白星花金龜對上述10種寄主揮發(fā)物的嗅覺行為反應?！緮M解決的關鍵問題】篩選出吸引白星花金龜?shù)奶禺愋該]發(fā)物，為研制白星花金龜植物源引誘劑提供理論基礎，揭示該蟲與寄主植物之間的化學聯(lián)系，并為該害蟲的防治提供技術途徑。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 供試昆蟲

供試白星花金龜成蟲于2017年6月底采自石河子大學農(nóng)學院試驗站，用蘋果及西瓜皮飼養(yǎng)于光照培養(yǎng)箱(T = 25℃、L∶D = 12∶12 h)中。2017年7月選取形態(tài)大小、健康狀況基本一致的成蟲進行行為測定實驗。

1.1.2 供試揮發(fā)物及配制

所有供試揮發(fā)物均購買于美國 Sigma公司，純度在95%以上，供試揮發(fā)物標準品信息列于表1，使用色譜純正己烷(上海安譜科學儀器有限公司)，將表中各物質(zhì)在10 mL進樣瓶中分別配制成濃度10 μg/μL的溶液，保存至4℃冰箱中待用。表1

表1 用于測定白星花金龜嗅覺行為反應揮發(fā)物
Table 1 Volatiles used for testing behavioral response of Potosia brevitarsis

序號Code化合物CompoundsCAS號CAS number純度Purity (%)來源 Source蘋果Apple葡萄Grape玉米Corn1辛醛 Octanal124-13-099√2壬醛 Furfural124-19-6≥95√√√3正己醛 Hexanal66-25-198√4異佛爾酮Isophorone78-59-198√5芳樟醇Linalool78-70-6≥97√61-辛烯-3-醇 1-octen-3-ol3391-86-4≥98√√7正己醇 Hexanol111-27-3≥98√√√8反-2-己烯醇E-2-Hexenal928-95-0≥95√9順-3-己烯醇Z-3-Hexenol928-96-1≥98√10乙酸香葉酯 Geranyl acetate105-87-398√√

1.1.3 儀器

“Y”型嗅覺儀(北京欣維爾玻璃儀器有限公司，北京)，大氣采樣儀(北京市勞動保護科學研究所，北京)，醫(yī)用硅膠管(內(nèi)徑0.6 cm、外徑1 cm)，氣體干燥塔(蜀玻有限公司，四川)，洗氣瓶(蜀玻有限公司，四川)，吹風機(500 W)，LED臺燈(5 W)。

1.2 方 法

采用“Y”形嗅覺儀測定白星花金龜對10種待測寄主揮發(fā)物嗅覺行為反應，每種待測樣品對應白星花金龜成蟲10頭(雌雄比1∶1)。在“Y”形嗅覺儀上方30 cm處放置一個5 W LED光源，保持嗅覺儀各部位受光均勻。測定時每次用移液槍取不同待測樣品20 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)的濾紙條作為對照味源。氣流速率調(diào)節(jié)500 mL/min。在主臂一端放入一頭經(jīng)24 h饑餓處理的白星花金龜成蟲，每頭白星花金龜成蟲連續(xù)觀察5 min，若進入任意一臂內(nèi)并停留1 min以上則看作其做出有效選擇，若停留在主臂內(nèi)則記為無效選擇。白星花金龜雌、雄成蟲交替進行測試，1雌+1雄為一個小組，每個小組測完之后調(diào)換味源臂和對照臂的位置。每2組白星花金龜測試之后用95%乙醇對嗅覺儀內(nèi)部及外部進行清潔，熱風干燥后繼續(xù)進行試驗。每個樣品重復5次。

白星花金龜雌、雄成蟲對不同待測寄主揮發(fā)物的嗅覺反應率、選擇反應率、選擇系數(shù)參照按下列公式進行計算[14]：

反應率= [(選擇味源臂蟲數(shù)+選擇對照臂蟲數(shù))/總蟲數(shù)]×100%。

選擇反應率=[選擇味源臂蟲數(shù)/(選擇味源臂蟲數(shù)+選擇對照臂蟲數(shù))]×100%。

選擇系數(shù)=(選擇味源臂蟲數(shù)-選擇對照臂蟲數(shù))/(選擇味源臂蟲數(shù)+選擇對照臂蟲數(shù))。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進行分析，采用Duncan新復極差進行白星花金龜對不同寄主揮發(fā)物嗅覺行為反應差異性的比較。

2 結果與分析

2.1 白星花金龜雌成蟲對10種寄主揮發(fā)物的嗅覺行為反應

除辛醛和異佛爾酮兩種化合物外，白星花金龜雌成蟲對其它供測試揮發(fā)物的反應率均在80%以上。白星花金龜雌成蟲對壬醛、芳樟醇、1-辛烯-3-醇、乙酸香葉酯、正己醇以及反-2-己烯醇等化合物具有較好的嗅覺行為反應，其中以對正己醇選擇率最高，達(73±13)%。白星花金龜對上述6種揮發(fā)物的趨性大小為：正己醇(0.46 ± 0.25) > 壬醛(0.26 ± 0.14)> 芳樟醇(0.11 ± 0.14)> 1-辛烯-3-醇(0.00 ± 0.17)> 反-2-己烯醇(-0.08 ± 0.20)>乙酸香葉酯(-0.18 ± 0.24) ，僅反-2-己烯醇及乙酸香葉酯的選擇系數(shù)為負數(shù)，其他均為正數(shù)，說明白星花金龜雌成蟲對反-2-己烯醇及乙酸香葉酯呈負趨性，對其他4種揮發(fā)物呈正趨性，且反應系數(shù)數(shù)值越大趨性越強。表2

表2 白星花金龜雌成蟲對10種寄主揮發(fā)物的嗅覺行為反應
Table 2 The behavior response of female Potosia brevitarsis to 10 kinds of volatiles

化合物Compounds試驗指標 Test index反應率Response rate(%)選擇反應率Selective response rate(%)選擇系數(shù)Selection coefficient辛醛 Octanal60 ± 6c38±13bcd(-)0.23±0.26bcd壬醛 Furfural96±4a63±7ab0.26±0.14ab異佛爾酮 Isophorone64±7bc67±5ab0.33±0.09ab芳樟醇 Linalool84±7ab56±7ab0.11±0.14ab1-辛烯-3-醇 1-octen-3-ol88±5a50±9abc0.00±0.17abc乙酸香葉酯 Geranyl acetate84±12ab41±12bcd(-)0.18±0.24bcd正己醇 Hexanol96±4a73±13a0.46±0.25a反-2-己烯醇 E-2-Hexenal97±4a46±10abcd(-)0.08±0.20abcd順-3-己烯醇 Z-3-Hexenol88±8a13±5d(-)0.74±0.11d正己醛 Hexanal80±9ab24±7cd(-)0.52±0.14cd

注：表格中數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標準誤，同列數(shù)據(jù)后的不同字母表示通過Duncan新復極差法進行多重比較差異顯著(P<0.05)

Note：Data in table are mean± SE, Different letters behind the same column significant difference by Duncan’s new multiple range test(P<0.05)

2.2 白星花金龜雄成蟲對10種寄主揮發(fā)物的嗅覺行為反應

除辛醛、異佛爾酮和乙酸香葉酯3種揮發(fā)物外，白星花金龜雄成蟲對其他7種揮發(fā)物的反應率均高于80%。白星花金龜雄成蟲對壬醛、芳樟醇、1-辛烯-3-醇、正己醇、反-2-己烯醇、順-3-己烯醇以及正己醛均具有較好的嗅覺行為反應，但在選擇反應率上無顯著差異。綜合選擇系數(shù)結果，白星花金龜雄成蟲對上述7種揮發(fā)物的趨性大小為：正己醇(0.60±0.18)>反-2-己烯醇(0.32±0.12)>1-辛烯-3-醇(0.13±0.18)>芳樟醇(0.08±0.32)>正己醛(0.08±0.08)>壬醛(-0.20±0.25)>順-3-己烯醇(-0.42±0.09)，僅對壬醛及順-3-己烯醇具有負趨性，對其他5種揮發(fā)物具有正趨性。表3

表3 白星花金龜雄成蟲對10種寄主揮發(fā)物的嗅覺行為反應
Table 3 The behavior response of male Potosia brevitarsis to 10 kinds of volatiles

化合物Compounds試驗指標 Test index反應率Response rate(%)選擇反應率Selective response rate(%)選擇系數(shù)Selection coefficient辛醛 Octanal56±10b60±24a0.20±0.49ab壬醛 Furfural96±4a40±13ab(-)0.20±0.25ab異佛爾酮 Isophorone40±6b40±19ab(-)0.20±0.37ab芳樟醇 Linalool92±5a54±16ab0.08±0.32ab1-辛烯-3-醇 1-octen-3-ol84±7a56±9ab0.13±0.18ab乙酸香葉酯 Geranyl acetate8±5c20±20b0.00±0.32ab正己醇 Hexanol96±4a80±9a0.60±0.18a反-2-己烯醇 E-2-Hexenal96±4a66±6ab0.32±0.12ab順-3-己烯醇 Z-3-Hexenol96±4a29±5ab(-)0.42±0.09b正己醛 Hexanal88±12a54±4ab0.08±0.08ab

注：表格中數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標準誤，同列數(shù)據(jù)后的不同字母表示通過Duncan新復極差法進行多重比較差異顯著(P<0.05)

Note：Data in table are mean± SE, Different letters behind the same column significant difference by Duncan’s new multiple range test(P<0.05)

3 討 論

植食性昆蟲是否能夠在合適的時間段內(nèi)尋找到其寄主植物，關乎著其種群的生存與繁衍[15]。在植物-昆蟲二級營養(yǎng)關系中，植物揮發(fā)物是起著關鍵作用的信息物質(zhì)，白星花金龜雌、雄成蟲均對芳樟醇，1-辛烯-3-醇和正己醇具有正趨性，且對正己醇的正趨性要顯著高于其他揮發(fā)物，可能成為白星花金龜植物源引誘劑的重要組成部分?？偟膩砜?，白星花金龜雌、雄成蟲對均對芳樟醇，1-辛烯-3-醇和正己醇具有較為明顯的正趨性，這與白星花金龜對這些揮發(fā)物的EAG反應結果相吻合[12-13]，但并非所有EAG反應值高的揮發(fā)物均能使試蟲對其呈現(xiàn)正趨性。其中白星花金龜雌成蟲對辛醛無明顯趨性，且對EAG反應值并未顯著高于其他揮發(fā)物的1-辛烯-3-醇和正己醇顯現(xiàn)出正趨性；同樣的，雄成蟲對壬醛呈現(xiàn)出負趨性，且對反-2-己烯醇、1-辛烯-3-醇、正己醇以及正己醛呈現(xiàn)出正趨性。這種現(xiàn)象說明EAG反應與嗅覺行為反應的結果存在著一定的差異[16]，這種差異可能與昆蟲體內(nèi)的信息傳遞、中樞神經(jīng)的信息評判以及大腦的行為調(diào)控密切相關[17]。這是一個復雜的多元化的過程，可能受多種因素的干擾。

在白星花金龜雌、雄成蟲對同種揮發(fā)物的嗅覺行為反應對比中可以發(fā)現(xiàn)，白星花金龜雌、雄成蟲對同一種揮發(fā)物的嗅覺行為反應有所差異。白星花金龜雌成蟲對壬醛具有正趨性，而白星花金龜雄成蟲則對壬醛具有負趨性；白星花金龜雄成蟲對反-2-己烯醇具有正趨性，而雌成蟲則對其具有負趨性。這說明不同性別的同種昆蟲對同一種植物揮發(fā)物的反應也會有差異[18]，且在銅綠麗金龜對植物揮發(fā)物的行為反應研究上也有體現(xiàn)[19]，這種雌雄成蟲間對同種揮發(fā)物呈現(xiàn)出的差異性可能與其繁殖具有相關性[20],也可能與雌雄成蟲觸角感器的類型及數(shù)量的差異有關。

有研究表明，植物揮發(fā)物與昆蟲信息素具有增效作用[21]，植物揮發(fā)物與馬鈴薯甲蟲聚集信息素的組合對馬鈴薯甲蟲有最佳的引誘效果[22]。那么，白星花金龜是否也能夠?qū)]發(fā)物與信息素的組合具有同樣的反應有待進一步研究。試驗篩選出白星花金龜具有較強嗅覺行為反應的植物揮發(fā)物質(zhì)，能夠為開發(fā)綠色植物源引誘劑提供一定的理論依據(jù)，但是這些物質(zhì)在田間是否對白星花金龜有引誘效果、配比、載體等相關問題亦有待于進一步研究闡明。

4 結 論

研究通過“Y”型嗅覺儀測定對白星花金龜對10種寄主揮發(fā)物的嗅覺行為反應，白星花金龜對不同揮發(fā)物的嗅覺行為反應具有明顯差異，雌、雄成蟲均對正己醇、1-辛烯-3-醇和芳樟醇具有較為明顯的正趨性，且正己醇最強。雌成蟲對反2-己烯醇具有負趨性；雄成蟲對壬醛及順3-己烯醇呈現(xiàn)出負趨性。正己醇、1-辛烯-3-醇和芳樟醇可作為白星花金龜植物源引誘劑的組成部分。