針葉揮發(fā)物及營(yíng)養(yǎng)物對(duì)楚雄腮扁葉蜂產(chǎn)卵選擇的影響

劉 凌，閆大琦，毛云玲，祁榮頻，胡光輝，閆爭(zhēng)亮

(1.云南省林業(yè)科學(xué)院，云南昆明650204;2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢430070)

植食性昆蟲(chóng)對(duì)寄主植物的選擇性是指它對(duì)寄主植物的種類(lèi)、取食和產(chǎn)卵部位等均有一定的偏好性，包括取食選擇性和產(chǎn)卵選擇性[1].一般認(rèn)為，親代雌成蟲(chóng)的產(chǎn)卵選擇必須有利于后代個(gè)體的存活和生長(zhǎng)發(fā)育，即所謂“優(yōu)選—效能”理論(Preference-performance)[2].寄主植物的營(yíng)養(yǎng)、選擇壓力、天敵因素、植物氣味等均能成為植食性昆蟲(chóng)對(duì)寄主植物選擇的影響因素[3].昆蟲(chóng)產(chǎn)卵基質(zhì)能夠釋放較高濃度的揮發(fā)物，雌蟲(chóng)通過(guò)嗅覺(jué)感受這些揮發(fā)物來(lái)定向產(chǎn)卵基質(zhì)[4-7].當(dāng)接觸產(chǎn)卵基質(zhì)后，雌蟲(chóng)則依靠各種觸覺(jué)和化學(xué)感受器識(shí)別基質(zhì)表面的非揮發(fā)性的接觸信息化合物(主要是營(yíng)養(yǎng)物及其衍生物，如氨基酸及其衍生物、水溶性糖等)，決定是否產(chǎn)卵[8-10].

氨基酸是昆蟲(chóng)生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì).研究發(fā)現(xiàn)，楊樹(shù)木質(zhì)部氨基酸相對(duì)含量越高越有利于青楊脊虎天牛(Xylotrechus rusticus)幼蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育[11];楊樹(shù)游離氨基酸組成和含量與青楊天牛危害呈一定的相關(guān)性[12].野外誘集松墨天牛(Monodchamus alternatus)數(shù)量最多的黑松松枝中的氨基酸總量明顯高于馬尾松和濕地松[13].

楚雄腮扁葉蜂(Cephalica chuxiongnica Xiao)隸屬于膜翅目(Hymenoptera)扁葉蜂科(Pamphiliidae)腮扁葉蜂屬(Cephalica)，僅在中國(guó)滇中和滇東北地區(qū)有分布，是一類(lèi)重要的害蟲(chóng)[14].該蟲(chóng)主要危害松科(Pinaceae)植物，以幼蟲(chóng)取食松樹(shù)葉片，不僅因取食吐絲形成的灰白色幕巢影響觀瞻，而且會(huì)造成樹(shù)木畸形、生長(zhǎng)緩慢;同時(shí)，楚雄腮扁葉蜂為害后造成樹(shù)勢(shì)衰弱，易引發(fā)小蠹蟲(chóng)等次期性害蟲(chóng)的侵害，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致寄主死亡.野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，寄主植物云南松(Pinus yunnanensis Franch)、華山松(Pinus armandii Franch)和云南油杉(Keteleeria evelyniana Mast)中，云南松被害較重，云南油杉被害較輕，且在云南松上聚集產(chǎn)卵的雌蜂數(shù)最多.因此，本文測(cè)試楚雄腮扁葉蜂產(chǎn)卵雌蜂對(duì)針葉揮發(fā)物、帶卵針葉揮發(fā)物和產(chǎn)卵雌蜂的趨向反應(yīng)，調(diào)查其在云南松、云南油杉上的產(chǎn)卵雌蜂數(shù)，分析2種針葉中的氨基酸種類(lèi)和含量，試圖從化學(xué)生態(tài)學(xué)角度分析影響楚雄腮扁葉蜂產(chǎn)卵寄主選擇的因素.

1 材料與方法

1.1 供試蟲(chóng)源

試蟲(chóng)采集于云南省楚雄州祿豐縣和平村.在有蟲(chóng)巢的云南松樹(shù)冠下方挖開(kāi)10-20 cm土層，單頭收集剛羽化但未交尾的楚雄腮扁葉蜂成蟲(chóng)，帶回室內(nèi).將雌、雄蟲(chóng)分別放入養(yǎng)蟲(chóng)籠(40 cm×40 cm×40 cm)內(nèi)，喂以10%蔗糖水，備用。養(yǎng)蟲(chóng)室溫度為20-27℃，相對(duì)濕度(60±10)%.

1.2 林間調(diào)查

調(diào)查地點(diǎn):經(jīng)緯度 E102°12'、N25°12'，海拔 1820 m，年平均氣溫16.2 ℃，年降雨量 930 mm，寄主植物為云南松、云南油杉.

于2012年9月(楚雄腮扁葉蜂的產(chǎn)卵盛期)進(jìn)行調(diào)查.共選擇2塊樣地，在第1塊樣地隨機(jī)抽查云南松、云南油杉各15株，在第2塊樣地隨機(jī)選擇云南松、云南油杉各14株.調(diào)查時(shí)，統(tǒng)計(jì)每株樹(shù)上的帶蟲(chóng)枝數(shù)及每個(gè)枝梢的產(chǎn)卵雌蜂數(shù).

1.3 寄主針葉和卵粗提物的提取

采用同時(shí)蒸餾法(SDE)[3]提取針葉揮發(fā)油.將新鮮的帶卵和無(wú)卵云南松針葉剪下后，迅速放入磨口玻璃瓶中密封，將玻璃瓶放入加有醫(yī)用冰袋的保溫瓶中.帶回實(shí)驗(yàn)室后，用醫(yī)用小刀將針葉剪為2 mm×2 mm的碎屑，各稱(chēng)取350 g放入同時(shí)蒸餾萃取裝置中，以正己烷為萃取液.同時(shí)蒸餾萃取5 h后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去大部分正己烷，將剩余萃取溶液(30 mL)用無(wú)水硫酸鈉干燥.將所得提取液放入冰箱中(-10℃)保存，備用.

1.4 楚雄腮扁葉蜂的趨向試驗(yàn)

利用“Y”形嗅覺(jué)儀法[4]測(cè)試楚雄腮扁葉蜂的趨向反應(yīng).在一個(gè)球形管內(nèi)放入滴有10 μL正己烷的濾紙條(2.0 cm×0.5 cm)作為對(duì)照，另一個(gè)球形管內(nèi)放入滴有10 μL粗提物正己烷溶液的濾紙條作為氣味源.將10頭試蟲(chóng)放入“Y”型嗅覺(jué)儀主管入口處，用黑色聚乙烯膜覆蓋整個(gè)嗅覺(jué)儀，以免由于趨光性而影響試驗(yàn)結(jié)果.啟動(dòng)真空泵，調(diào)節(jié)“Y”型嗅覺(jué)儀的主管內(nèi)氣流流量為100 L·h-1.5 min后檢查試蟲(chóng)趨向行為，如果試蟲(chóng)進(jìn)入作為氣味源的支管或梨形干燥管，記為正趨向;試蟲(chóng)進(jìn)入作為對(duì)照的支管或梨形干燥管，記為負(fù)趨向;如果試蟲(chóng)停留在“Y”型管適應(yīng)臂中則記為無(wú)選擇.用正趨向試蟲(chóng)數(shù)占試蟲(chóng)總數(shù)的百分比表示被測(cè)試樣品的活性(趨向率).試驗(yàn)設(shè)5個(gè)重復(fù).

測(cè)試試蟲(chóng)對(duì)針葉和卵的混合粗提物趨性時(shí)，以針葉粗提物為對(duì)照;測(cè)試試蟲(chóng)對(duì)產(chǎn)卵雌蜂的趨性時(shí)，將5頭抱卵雌蜂作為氣味源.

1.5 氨基酸測(cè)定

氨基酸測(cè)定按照GB/T 5009.124-2003《食品中氨基酸的測(cè)定》.

2 結(jié)果與分析

2.1 云南松和云南油杉上產(chǎn)卵雌蜂數(shù)的比較

林間調(diào)查表明，楚雄腮扁葉蜂雌蜂在云南松上的產(chǎn)卵數(shù)顯著多于云南油杉(P＜0.01).2塊樣地中，楚雄腮扁葉蜂在云南松松梢上的平均產(chǎn)卵雌蜂數(shù)分別為(12.8±7.7)、(14.7±11.7)頭·梢-1，而在云南油杉樹(shù)梢上的平均產(chǎn)卵雌蜂數(shù)分別為(2.9 ±1.7)、(4.9 ±3.4)頭·梢-1.

2.2 楚雄腮扁葉蜂對(duì)寄主揮發(fā)物的趨向反應(yīng)

楚雄腮扁葉蜂抱卵雌蜂對(duì)針葉粗提物、卵和松針的混合粗提物及產(chǎn)卵雌蜂都表現(xiàn)出明顯的趨向反應(yīng)(表1).松針粗提物與卵和松針混合粗提物相比，抱卵雌蜂更愿意選擇后者，二者趨向率分別為(14.0±20.7)%和(70 ±15.8)%.抱卵雌蜂對(duì)產(chǎn)卵雌蜂的趨向率達(dá)(60.0 ±14.1)%，與空白對(duì)照差異顯著(P ＜0.05).

表1 楚雄腮扁葉蜂抱卵雌蜂對(duì)不同氣味源的趨向反應(yīng)(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)1)Table 1 Taxis responses of female C.chuxiongnica to different odor sources(mean±SD)

楚雄腮扁葉蜂雄蜂對(duì)云南松針葉粗提物表現(xiàn)出趨向反應(yīng)，趨向率為(56.0±11.4)%，與空白對(duì)照差異顯著(P＜0.05);但對(duì)卵和松針混合粗提物及產(chǎn)卵雌蜂未表現(xiàn)出明顯的趨向反應(yīng)(表2).

表2 楚雄腮扁葉蜂雄蜂對(duì)不同氣味源的趨向反應(yīng)(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)1)Table 2 Taxis responses of male C.chuxiongnica to different odor sources(mean±SD)

2.3 云南松、云南油杉針葉的氨基酸含量

從2種針葉內(nèi)共檢測(cè)出17種氨基酸.其中，以谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸和亮氨酸含量較高.與云南油杉相比，云南松中各種氨基酸含量和氨基酸總含量都較高(表3).

表3 云南松、云南油杉針葉氨基酸組成和占干重的百分含量Table 3 The composition and contents of amino acid in dry needles of P.yunnanensis and K.evelyniana

3 結(jié)論與討論

寄主揮發(fā)物是植食性害蟲(chóng)尋找適宜寄主的主要化學(xué)信號(hào).如歐洲赤松葉蜂(Diprion pini)抱卵雌蜂偏好選擇歐洲赤松(Pinus sylvestris)、歐洲黑松(Pinus nigra)為產(chǎn)卵寄主;β-蒎烯、檸檬烯和月桂烯是歐洲赤松葉蜂抱卵雌蜂決定產(chǎn)卵寄主的主要依據(jù)[15].此外，歐洲新松葉蜂(Neodiprion sertifer)幼蟲(chóng)偏好取食歐洲赤松和歐洲黑松，對(duì)意大利五針?biāo)?Pinus pinea)則為害很少，其抱卵雌蜂也不選擇在意大利五針?biāo)缮袭a(chǎn)卵;意大利五針?biāo)舍樔~揮發(fā)物含較高比例的檸檬烯，而歐洲赤松針葉揮發(fā)物則含較高比例的月桂烯;較高濃度的檸檬烯對(duì)歐洲新松葉蜂具有驅(qū)避作用，但較低濃度時(shí)則具有引誘作用[16].本研究表明，楚雄腮扁葉蜂抱卵雌蜂對(duì)云南松針葉粗提物、云南松針葉和新卵的混合粗提物、楚雄腮扁葉蜂抱卵雌蜂都表現(xiàn)明顯的趨向反應(yīng)，說(shuō)明這些物質(zhì)對(duì)待產(chǎn)卵的楚雄腮扁葉蜂雌蜂具有一定的引誘作用.云南松針葉及新卵的混合粗提物對(duì)楚雄腮扁葉蜂雌蜂的引誘作用大于云南松針葉粗提物，說(shuō)明初產(chǎn)新卵的揮發(fā)物也具有引誘作用.

楚雄腮扁葉蜂雄蜂只對(duì)松針粗提物表現(xiàn)趨向反應(yīng)，而對(duì)針葉和卵的混合粗提物及產(chǎn)卵雌蜂未表現(xiàn)趨向反應(yīng).這可能是因?yàn)槠湓趯ふ医晃矊?duì)象時(shí)，除了依靠雌蜂釋放的性信息素外，松樹(shù)針葉揮發(fā)物也起著一定作用.本研究還發(fā)現(xiàn)，與云南油杉相比，云南松針葉中氨基酸含量較高.因此，楚雄腮扁葉蜂嗜食云南松，而對(duì)云南油杉危害較輕，且降落于云南松上產(chǎn)卵的楚雄腮扁葉蜂遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于云南油杉.

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