青楊脊虎天牛對(duì)伴生真菌的觸角電位反應(yīng)

李玲，孫凡，劉雪峰

(東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 150040)

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青楊脊虎天牛對(duì)伴生真菌的觸角電位反應(yīng)

李玲，孫凡，劉雪峰*

(東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 150040)

摘 要：為了探索伴生真菌在青楊脊虎天牛寄主選擇過(guò)程中的作用，利用觸角電位法(EAG)測(cè)試了青楊脊虎天牛對(duì)伴生的46株真菌的觸角電位反應(yīng)。結(jié)果表明：有11個(gè)菌株能夠引起青楊脊虎天牛雌成蟲明顯的EAG反應(yīng)，其中6個(gè)菌株與對(duì)照相比差異極顯著；雌成蟲對(duì)2株腐皮鐮刀菌(Fusarium solani (Mart.) Sacc.)具有較強(qiáng)的EAG反應(yīng)，EAG最高相對(duì)均值達(dá)201.67%和199.00%，約為對(duì)照的2倍，差異極顯著；有17個(gè)菌株能夠引起青楊脊虎天牛雄成蟲明顯的觸角電位反應(yīng)，其中3個(gè)菌株與對(duì)照相比差異極顯著。

關(guān) 鍵 詞：青楊脊虎天牛；腐皮鐮刀菌；觸角電位反應(yīng)

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青楊脊虎天牛(Xylotrchus rusticus L.)屬于鞘翅目天牛科[1]，是中國(guó)東北林區(qū)的主要蛀干害蟲，2004年被國(guó)家林業(yè)局列為19種檢疫性森林有害生物之一[2]，2013年仍然是14種檢疫性森林有害生物之一[3]。

青楊脊虎天牛鉆蛀危害的習(xí)性，難于早發(fā)現(xiàn)、早防治，防控難度極大[4]。昆蟲的嗅覺系統(tǒng)，具有高度靈敏性和特異性，能從周圍環(huán)境眾多化合物中辨別出必要的化學(xué)信號(hào)，即信息化學(xué)物質(zhì)。近年來(lái)，探索青楊脊虎天牛對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)的行為反應(yīng)和觸角電位反應(yīng)的研究[5–9]逐漸增多，這些研究集中在青楊脊虎天牛對(duì)其楊樹寄主含有的信息化合物的有效單體成分的篩選方面，對(duì)其寄主中氨基酸組成和含量、單寧含量及酚酸類物質(zhì)與青楊脊虎天牛危害的關(guān)系也有研究報(bào)道[10–12]，但對(duì)鞘翅目昆蟲氣味信息的研究遠(yuǎn)不如對(duì)鱗翅目昆蟲研究的深入和廣泛，有關(guān)昆蟲對(duì)真菌氣味的反應(yīng)研究鮮有報(bào)道。

筆者將從青楊脊虎天牛各蟲態(tài)及寄生物中分離出的46株真菌培養(yǎng)液作為揮發(fā)性氣味源物質(zhì)，測(cè)定青楊脊虎天牛雌、雄成蟲對(duì)它們的觸角電位反應(yīng)，以期為尋找青楊脊虎天牛敏感的真菌氣味物質(zhì)提供借鑒。

1　材料與方法

1.1供試菌株及培養(yǎng)條件

供試菌株為分別從青楊脊虎天牛蛹、死蛹、死成蟲、幼蟲、蛀道屑、健康楊樹銀中楊 (Populus alba L.×P.berolinensis Dippel)的樹皮和木質(zhì)部、被蛀楊樹小青×黑(P.pseudo-simonii Kitag.×P.nigra L.)的樹皮和木質(zhì)部中分離的46株真菌[13](表1)。用馬丁液體培養(yǎng)基[14]培養(yǎng)(培養(yǎng)條件為轉(zhuǎn)速120 r/min，25 ℃搖床中遮光)。7 d后開始分5組進(jìn)行測(cè)試。

1.2方法

將剪成2 cm×0.5 cm大小的定性濾紙折成“之”字形，作為46株真菌原液的載體，加樣量均為30 μL。以馬丁液體培養(yǎng)原液為對(duì)照。采用觸角電位測(cè)定法[5–6]，測(cè)定青楊脊虎雌、雄成蟲的觸角電位反應(yīng)。

青楊脊虎雌、雄成蟲的觸角隨機(jī)使用，不區(qū)分其背、腹面，在測(cè)試前將觸角從頭部剪下，放入觸角電位儀上，用導(dǎo)電膠固定。測(cè)試時(shí)，觸角電位儀上的氣味混合管的出氣管距離觸角1 cm。電刺激觸角時(shí)間0.5 s，2次刺激間隔30～60 s(依觸角的活性恢復(fù)而定)。各種測(cè)定重復(fù)3次。

1.3數(shù)據(jù)分析

46株真菌分5批測(cè)試。為了統(tǒng)一比較，每批均以對(duì)照值為基準(zhǔn)100，把EAG的測(cè)定值換算成EAG相對(duì)值。EAG測(cè)定數(shù)據(jù)利用Tukey多重分析法進(jìn)行分析，比較青楊脊虎天牛雌、雄成蟲對(duì)所測(cè)定46株真菌揮發(fā)物質(zhì)反應(yīng)的差異，用方差分析檢驗(yàn)其顯著性。用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)所測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和多重比較。

2　結(jié)果與分析

2.1青楊脊虎天牛成蟲對(duì)伴生真菌的觸角電位反應(yīng)

經(jīng)測(cè)試，有11個(gè)菌株(06、08、14、15、21、24、40、42、32、44和45號(hào))能夠引起青楊脊虎天牛雌成蟲明顯的觸角電位反應(yīng)(表1)，雌成蟲對(duì)其中6株(08、21、32、40、42、44號(hào))的觸角電位與對(duì)照相比，差異極顯著。這11個(gè)菌株中，除14號(hào)菌株未確定屬外，06號(hào)為根霉，08號(hào)為毛莖點(diǎn)霉，15號(hào)為擬青霉，21號(hào)為頭孢霉，24號(hào)為毛霉，44號(hào)為青霉，32、40、42和45號(hào)均為腐皮鐮刀菌，可見，腐皮鐮刀菌是引起青楊脊虎天牛雌成蟲觸角電位反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)菌株。

有17個(gè)菌株(06、08、09、12、14、15、19、20、21、26、28、32、36、39、40、44和45號(hào))能夠引起青楊脊虎天牛雄成蟲明顯的觸角電位反應(yīng)，雄成蟲對(duì)3株(08、32和44號(hào))的觸角電位與對(duì)照比較，差異極顯著(P＜0.01)。14號(hào)菌株種類未定，06 和19號(hào)為根霉，15號(hào)為擬青霉，08號(hào)為毛莖點(diǎn)霉，20號(hào)為毛霉，21號(hào)為頭孢霉，09號(hào)為盾殼霉，12號(hào)為鏈格孢，44號(hào)為青霉，28、32、36、39、40 和45號(hào)均為腐皮鐮刀菌。腐皮鐮刀菌也是引起雄性青楊脊虎天牛雄成蟲觸角電位反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)菌株。

從表1結(jié)果還可看出，青楊脊虎天牛雌、雄成蟲對(duì)真菌培養(yǎng)液的反應(yīng)強(qiáng)度不同，雄成蟲的EAG相對(duì)值偏小。

表1　青楊脊虎天牛成蟲對(duì)伴生真菌的EAG反應(yīng)的相對(duì)值Table 1　The relative magnitude of EAD responses of X. rusticus L. to its associated fungi

表1(續(xù))

2.2青楊脊虎天牛成蟲對(duì)不同來(lái)源真菌的EAG反應(yīng)

分離伴生真菌所用的材料可分為3組，即健康樹皮和被蛀樹皮；健康木質(zhì)部和被蛀木質(zhì)部；蛹和死亡的蛹。

從健康樹皮中分離出12株真菌。青楊脊虎天牛雌、雄成蟲對(duì)08號(hào)毛莖點(diǎn)霉培養(yǎng)液的EAG值，與對(duì)照相比均差異極顯著；青楊脊虎天牛雌、雄成蟲對(duì)06號(hào)根霉培養(yǎng)液的EAG值，與對(duì)照相比均差異顯著；青楊脊虎天牛雄蟲對(duì)09號(hào)盾殼霉和12號(hào)鏈格孢的培養(yǎng)液的EAG值，與對(duì)照相比均差異顯著。雄蟲對(duì)26和28號(hào)腐皮鐮刀菌的培養(yǎng)液EAG值，與對(duì)照相比均差異顯著。

從健康木質(zhì)部分離出2株真菌。青楊脊虎天牛雌、雄成蟲對(duì)14號(hào)未定名真菌培養(yǎng)液的EAG反應(yīng)，與對(duì)照相比均差異顯著。從蛀害木質(zhì)部中分離出2株擬青霉，青楊脊虎天牛雌、雄成蟲對(duì)15號(hào)擬青霉培養(yǎng)液的EAG反應(yīng)，與對(duì)照相比均差異顯著。

從蛹中分離出7株真菌。青楊脊虎天牛雌、雄成蟲對(duì)32號(hào)腐皮鐮刀菌培養(yǎng)液有強(qiáng)烈的EAG反應(yīng)；青楊脊虎天牛雄蟲對(duì)36號(hào)腐皮鐮刀菌培養(yǎng)液EAG反應(yīng)，與對(duì)照相比均差異顯著。從死蛹中分離出5株真菌。青楊脊虎天牛雌成蟲對(duì)40和42號(hào)2株腐皮鐮刀菌培養(yǎng)液有強(qiáng)烈的EAG反應(yīng)；青楊脊虎天牛雄成蟲對(duì)39和40號(hào)腐皮鐮刀菌培養(yǎng)液的EAG反應(yīng)，與對(duì)照相比均差異顯著。

對(duì)比伴生真菌的來(lái)源可知，青楊脊虎天牛雌、雄成蟲對(duì)真菌培養(yǎng)液的EAG反應(yīng)與分離菌株的來(lái)源并沒(méi)有明顯的相關(guān)性。

2.3 青楊脊虎天牛成蟲對(duì)18株腐皮鐮刀菌培養(yǎng)液的EAG反應(yīng)

鑒于腐皮鐮刀菌的優(yōu)勢(shì)和其對(duì)青楊脊虎天牛寄主楊樹枝條的致病性[13]，進(jìn)一步比較青楊脊虎天牛雌、雄成蟲對(duì)18株腐皮鐮刀菌觸角電位反應(yīng)的差異。

從表1可見，雌、雄成蟲對(duì)同株腐皮鐮刀菌培養(yǎng)液的EAG反應(yīng)值不同。與對(duì)照相比，雌成蟲對(duì)42號(hào)(分離來(lái)源于死蛹)和45號(hào)(來(lái)源于幼蟲)腐皮鐮刀菌培養(yǎng)液的EAG反應(yīng)顯著；對(duì)32號(hào)和40號(hào)腐皮鐮刀菌培養(yǎng)液的EAG反應(yīng)更強(qiáng)，差異極顯著，反應(yīng)的相對(duì)均值分別達(dá)到201.67 %和199.00 %，即約為對(duì)照的2倍。雄成蟲對(duì)26、28、36、39、40、45號(hào)腐皮鐮刀菌培養(yǎng)液的EAG反應(yīng)顯著，對(duì)32號(hào)腐皮鐮刀菌培養(yǎng)液的EAG反應(yīng)最強(qiáng)，差異極顯著。據(jù)此推測(cè)，32號(hào)和40號(hào)腐皮鐮刀菌培養(yǎng)液中應(yīng)含有引起青楊脊虎天牛成蟲氣味反應(yīng)的特殊物質(zhì)。

3　結(jié)論與討論

分離的46個(gè)青楊脊虎天牛伴生真菌，有11個(gè)能夠引起青楊脊虎天牛雌成蟲明顯的觸角電位反應(yīng)，其中6株與對(duì)照相比，差異極顯著；有17個(gè)菌株能夠引起青楊脊虎天牛雄成蟲明顯的觸角電位反應(yīng)，其中3株與對(duì)照相比差異極顯著。

在18株腐皮鐮刀菌菌株中，青楊脊虎天牛雌成蟲對(duì)32號(hào)和40號(hào)腐皮鐮刀菌培養(yǎng)液的EAG反應(yīng)最強(qiáng)，與對(duì)照差異極顯著；青楊脊虎天牛雄成蟲對(duì)32號(hào)腐皮鐮刀菌培養(yǎng)液的EAG反應(yīng)最強(qiáng)，與對(duì)照差異極顯著。

昆蟲對(duì)信息化合物的觸角電位測(cè)定多是用信息化合物的單體來(lái)進(jìn)行篩選，但是在昆蟲的寄主選擇、食物選擇等方面，其環(huán)境物質(zhì)氣味都是多種混合物釋放出來(lái)的，環(huán)境中的氣味物質(zhì)本是混合存在的。昆蟲對(duì)氣味物質(zhì)的觸角電位反應(yīng)值的大小代表昆蟲對(duì)其反應(yīng)的強(qiáng)弱，反應(yīng)值越大即是對(duì)這種氣味越敏感，但這種反應(yīng)趨性的正負(fù)還有待昆蟲對(duì)氣味物質(zhì)的行為反應(yīng)來(lái)進(jìn)一步測(cè)定。雖然昆蟲嗅覺系統(tǒng)是高度靈敏和具有特異性的，但鞘翅目昆蟲的這種特異性和靈敏性是否有助于昆蟲尋找寄主、或是有助于昆蟲感受適宜的生活條件、或是指示有病原菌存在，并不明晰。一般認(rèn)為鐮刀菌屬中多種真菌所產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物是導(dǎo)致鐮刀菌侵入植株后擴(kuò)展蔓延的重要因子，與病原菌的致病力密切相關(guān)。引起青楊脊虎天牛雌、雄成蟲觸角電位反應(yīng)的真菌氣味物質(zhì)是真菌毒素、真菌孢子還是真菌培養(yǎng)液中的其他微量物質(zhì)有待深入研究。在測(cè)試的18株腐皮鐮刀菌中，有2株引起青楊脊虎天牛極顯著的觸角電位反應(yīng)，說(shuō)明腐皮鐮刀菌培養(yǎng)液中應(yīng)含有青楊脊虎天牛敏感的氣味物質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 邵景文．森林昆蟲分類與鑒定[M]．北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1996．

[2] 宋玉雙．十九種林業(yè)檢疫性有害生物簡(jiǎn)介(Ⅱ )[J]．中國(guó)森林病蟲，2005，24(2)：32–37．

[3] 國(guó)家林業(yè)局2013年第4號(hào)公告．中國(guó)林業(yè)網(wǎng)http://www.forestpest.org/senfang/News/.2013.01.25．

[4] 李成德．森林昆蟲學(xué)[M]．北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2004．

[5] 程紅．青楊脊虎天牛觸角感器類型及其對(duì)植物揮發(fā)物的反應(yīng)[D]．哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2006．

[6] 王廣利．青楊脊虎天牛化學(xué)信息物質(zhì)的研究[D]．哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2009．

[7] 張振．化學(xué)生態(tài)技術(shù)調(diào)控青楊脊虎天牛種群基礎(chǔ)研究[D]．哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2011．

[8] 嚴(yán)善春，程紅，楊慧，等．青楊脊虎天牛對(duì)植物源揮發(fā)物的EAG和行為反應(yīng)[J]．昆蟲學(xué)報(bào)，2006，49(5)：759–767．

[9] 張振，遲德富，宇佳，等．青楊脊虎天牛對(duì)13種植物揮發(fā)物的電生理及行為反應(yīng)[J]．林業(yè)科學(xué)，2010，46(10)：69–75．

[10] 嚴(yán)善春，李金國(guó)，溫愛亭，等．青楊脊虎天牛的危害與楊樹氨基酸組成和含量的相關(guān)性[J]．昆蟲學(xué)報(bào)，2006，49(1)：93–99．

[11] 程紅，嚴(yán)善春，隋祥，等．黑龍江省主栽楊樹品系干部單寧含量與青楊脊虎天牛危害的關(guān)系[J]．東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，34(2)：32–34．

[12] 左彤彤，遲德富，王牧原，等．不同品系楊樹酚酸類物質(zhì)對(duì)青楊脊虎天牛的驅(qū)避作用[J]．植物保護(hù)學(xué)報(bào)，2008，35(2)：160–164．

[13] 李玲，馬玉堃，王軼，等．青楊脊虎天牛伴生真菌的研究[J]．南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014，38(6)：55–59．

[14] 周德慶．微生物學(xué)教程[M]．北京：高等教育出版社，2011．

責(zé)任編輯：羅慧敏英文編輯：羅 維

The study on EAG response of Xylotrchus rusticus to its associated fungi

Li Ling，Sun Fan，Liu Xuefeng*
(College of Forestry, Northest Forestry University, Harbin 150040, China)

Abstract:To explore the function of Xylotrchus rusticus L. (X. rusticus L.) associated fungi in the selection of its host, electroantennogram (EAG) was used to assay the antennal response of X. rusticus L. to its 46 associated fungi. The result showed that there were11 strains arousing obvious EAG response in adult X. rusticus L., among them there were 6 strains, the EAG aroused by which showed significant differences compared to the control. The female adults of X. rusticus L. showed a high EAG response to the culture medium of 2 Fusanium strains, with the highest relative average magnitude of EAG reaching 201.67% and 199.00% respectively, which is about 2 times that of the control, with very significant difference. There were 17 strains arousing obvious EAG response in male adult of X. rusticus L., among them 3 strain showed significant differences in EAG response when compared to the control.

Keywords:Xylotrchus rusticus; Fusarium solani; electroantennogram(EAG)

中圖分類號(hào)：S433.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007?1032(2016)02?0182?04

收稿日期：2015–06–05 修回日期：2015–11–27

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30960314)

作者簡(jiǎn)介：李玲(1964—)，女，遼寧沈陽(yáng)人，博士，高級(jí)工程師，主要從事森林昆蟲學(xué)及森林保護(hù)學(xué)研究，liling66@126.com；*通信作者，劉雪峰，博士，研究員，從事森林病理學(xué)及真菌分類研究，liuxuefeng63@sina.com