Q型煙粉虱對不同煙草品種及其揮發(fā)物的行為反應(yīng)

李茂業(yè),　陳德鑫,2,　李世廣,　劉　蘇,　林華峰*

(1. 安徽農(nóng)業(yè)大學植物保護學院, 合肥　230036; 2. 中國煙草總公司青州煙草研究所, 青島　266001)

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Q型煙粉虱對不同煙草品種及其揮發(fā)物的行為反應(yīng)

李茂業(yè)1,陳德鑫1,2,李世廣1,劉蘇1,林華峰1*

(1. 安徽農(nóng)業(yè)大學植物保護學院, 合肥230036; 2. 中國煙草總公司青州煙草研究所, 青島266001)

為明確煙草不同品種對Q型煙粉虱[Bemisiatabaci(Gennadius)]抗性水平的差異,在(25±1)℃、RH=80%、L∥D=16 h∥8 h條件下,研究了Q型煙粉虱成蟲對20個煙草品種的取食和產(chǎn)卵選擇性。結(jié)果表明,接蟲72 h,‘YY203’和‘K326’兩個煙草品種的成蟲數(shù)和產(chǎn)卵量最少,平均每株有成蟲分別為8.25、9.25頭,卵分別為31.50、40.75粒,但兩個品種間成蟲數(shù)和產(chǎn)卵量差異均不顯著;‘CF226’品種的成蟲數(shù)和產(chǎn)卵量最多,平均每株有成蟲41.25頭，卵406.48粒。進一步利用Y形嗅覺儀,測定了Q型煙粉虱對 3 個品種(‘YY203’、‘K326’和‘CF226’)煙草葉片氣味及其提取物的嗅覺行為反應(yīng),結(jié)果表明，‘CF226’葉片及相應(yīng)的揮發(fā)物提取物對煙粉虱成蟲均具有顯著的引誘作用,而‘YY203’和‘K326’葉片和揮發(fā)物提取物的引誘作用均不明顯;Q型煙粉虱成蟲對煙草揮發(fā)物提取物的趨向性比單純的寄主植物葉片的趨向性強,但總的反應(yīng)趨勢相似。‘YY203’和‘K326’兩個品種煙草對Q型煙粉虱有明顯抗性。

Q型煙粉虱;煙草;揮發(fā)物;行為反應(yīng)

煙粉虱[Bemisiatabaci(Gennadius)]隸屬粉虱科(Aleyrodidae),為入侵性多食性農(nóng)業(yè)害蟲,主要分布在熱帶、亞熱帶一些溫度相對較高的地區(qū),為害的寄主植物目前已超過600種。近幾十年來,隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)代栽培技術(shù)的推廣,煙粉虱借助于苗木、花卉等的長距離運輸,已經(jīng)迅速侵入到世界各地并暴發(fā)成災(zāi)。煙粉虱生物型眾多,在我國以B型和Q 型為主。潘慧鵬[1]對20 多個省市多種作物上的煙粉虱種群進行了系統(tǒng)監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)煙粉虱入侵我國10多年后,其主要生物型已由B 型轉(zhuǎn)變?yōu)?Q 型;最新研究結(jié)果表明，在我國大部分地區(qū),如北京、河北、山東、江蘇等地,Q型煙粉虱逐漸替代了B型煙粉虱成為蔬菜、棉花等農(nóng)作物及園林花卉上的優(yōu)勢生物型[2-3]。煙粉虱成蟲、若蟲和卵均體型微小,再加上各蟲態(tài)均有普遍的形態(tài)變異現(xiàn)象,給室內(nèi)研究和野外種群鑒定造成了極大的困難。在一些作物上,Q型煙粉虱比B型煙粉虱具有更強的生殖力、更短的發(fā)育歷期以及更大危害性[4-5]。

昆蟲主要靠嗅覺感受器感受外界寄主植物的揮發(fā)性物質(zhì)和昆蟲性外激素來覓食求偶和尋找生殖場所。煙粉虱寄主種類多,但在不同寄主植物上產(chǎn)卵數(shù)量、種群發(fā)生數(shù)量和為害程度不同。褚棟等[6]研究B型煙粉虱在我國的入侵機制時發(fā)現(xiàn),在生態(tài)環(huán)境因子中植物(煙粉虱對寄主植物嗜好性)是其成功入侵的重要影響因素。煙粉虱對植物趨性不同,可能是由寄主植物揮發(fā)性氣味的引誘作用引起的或短距離的視覺作用[7-8]。Heinz等[9]研究了B型煙粉虱對寄主植物的選擇機制,表明植物揮發(fā)性氣味顯著影響煙粉虱對其的趨性。目前,國內(nèi)外關(guān)于Q型煙粉虱對煙草品種的選擇機制方面研究較少。

本文研究了Q 型煙粉虱對20個不同煙草品種的選擇性,并利用Y形嗅覺儀測定了Q 型煙粉虱對煙草揮發(fā)物的行為反應(yīng),以期探究和明確Q 型煙粉虱對寄主選擇機制。為煙草抗性品種的篩選和煙粉虱的綜合防治提供理論基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1供試昆蟲

供試煙粉虱由中國農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所提供,經(jīng)mtDNACOI基因序列測序鑒定為Q型煙粉虱,并在安徽農(nóng)業(yè)大學植保學院智能人工氣候培養(yǎng)室內(nèi)，(25±1)℃、RH=80%、L∥D=16 h∥8 h條件下,用含5～7片展開葉的煙草苗(品種為 ‘NC95’,中國農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所提供)群體飼養(yǎng)10代以上。在行為測試前,將煙粉虱成蟲轉(zhuǎn)移到0.5 mL離心管中(10 頭/管),饑餓 5 h 備用。

1.2供試植物

將中國農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所提供的20個煙草品種(‘YY85’、‘YY97’、‘YY203’、‘CY96’、‘CY97’、‘CY98’、‘ZY14’、‘ZY98’、‘ZY102’、‘K326’、‘K346’、‘GY2’、‘GY3’、‘G80’、‘CF220’、‘CF225’、‘CF226’、‘MY7’、‘MY38’、‘MY57’)播于人工氣候室內(nèi)經(jīng)甲基硫菌靈消毒的育苗盤上,待幼苗長至2～3 片真葉時移植于直徑120 mm,高100 mm的營養(yǎng)缽中。營養(yǎng)缽內(nèi)裝配方營養(yǎng)土(泥炭、蛭石、有機肥按6∶1∶1體積比混合)，置于塑料盆中。幼苗在溫室內(nèi)培養(yǎng)至5～7片葉時,備用。

1.3Q型煙粉虱成蟲對20個煙草品種的選擇性

參考Butler等的方法[10],根據(jù)實際情況作了改進。選含5～7片真葉的供試無蟲煙苗2盆,摘除下部葉片及頂葉,只保留倒數(shù)第2～3片葉,并使每株所留葉片的葉面積大致相同,所留葉片均用無菌純水洗滌,以除去葉片上的雜質(zhì)。每個品種各1盆放入籠中(長×寬×高:2 m×2 m×0.8 m),用自制吸蟲器取供試的Q型煙粉虱成蟲400頭(雌雄各200頭)釋放到籠內(nèi)任其自由擴散。接蟲后緊閉籠門,以防成蟲逃逸。分別記錄每株植物上24、48、72 h的成蟲數(shù)量以及72 h產(chǎn)卵量。試驗重復3次。

1.4Q型煙粉虱成蟲對寄主植物的趨性行為測定

1.4.1行為測定裝置

Y形嗅覺儀的制作參考Honda 等[11]和曹鳳勤等[12]的方法并在設(shè)計方面有所改進。其基本組成為:真空抽氣泵—煙粉虱釋放管—Y形玻璃管—味源瓶—流量計—蒸餾水加濕裝置—空氣過濾(活性炭)裝置,各部件之間用硅膠管(聚四氟乙烯管)連接。在Y形嗅覺儀的正上方50 cm 處放置一盞15 W熒光燈(光照強度為300 lx),Y形管兩臂的氣流量控制在1.0 mL/min,室內(nèi)溫度控制在(25±1)℃,相對濕度40%。測試前,取長勢大致相同的煙草葉片 4片,用蘸無菌純水的脫脂棉包裹葉片的葉柄處,分別置于500 mL 的味源廣口瓶中,用封口膜封口。然后將真空泵電源接通,通氣10 min,使氣味均勻充滿管道,以保證測試結(jié)果準確。試驗前,將60頭煙粉虱成蟲饑餓5 h,并分為6小組,每組10頭,每次將1頭接入嗅覺儀Y形管中,觀察其 4 min(即從釋放開始計時到進入兩臂的時間) 內(nèi)的行為反應(yīng),并記錄選擇時間(成蟲越過某臂1/3 處所用時間)、所在臂氣味區(qū)域中停留的煙粉虱數(shù)量。每處理組每次測試后,用95%乙醇擦洗Y形管的內(nèi)、外壁,烘干后調(diào)換對稱的兩臂與味源瓶連接的位置(處理組中有對照瓶無需調(diào)換),以消除誤差。

1.4.2處理設(shè)置

Q 型煙粉虱對不同煙草品種葉片(為1.3篩選獲得的對Q 型煙粉虱高抗、中抗和易感品種)趨性的處理組合分別為:高抗(‘YY203’)-對照(空氣),中抗(‘K326’)-對照(空氣)和易感(‘CF226’)-對照(空氣);高抗(‘YY203’)-中抗(‘K326’),中抗(‘K346’)-易感(‘CF226’)和高抗(‘YY203’)-易感(‘CF226’)。每處理重復3次。

1.5Q型煙粉虱成蟲對寄主植物揮發(fā)物粗提物的趨性行為測定

1.5.1煙草揮發(fā)物提取

收集裝置:參考Turlings等[13]和白樹雄等[14]的方法制作,其基本組成為:空氣過濾(活性炭)裝置—加濕裝置—味源瓶—U形玻璃管的液氮罐(管內(nèi)有吸附劑)—流量計—真空抽氣泵。U形玻璃管吸附管(直徑0.5 cm,臂長8.0 cm)內(nèi)裝Super-Q吸附劑(80～100目,美國Supleco公司)150 mg。收集方法:采集煙草植株上部相同葉位的嫩葉置于1 L的三角瓶中。在真空氣泵的抽氣拉動下,空氣從進氣口進入,分別通過硅膠及活性炭柱的吸附過濾后,純凈空氣帶動供試煙草葉片組織的揮發(fā)物通過置有U形玻璃管的液氮罐,在液氮的低溫作用下,揮發(fā)性物質(zhì)在U形管內(nèi)凝結(jié)。提取時每樣品持續(xù)抽氣3～4 h,流速保持在300 mL/min。每次抽提完后用1 mL的二氯甲烷(CH2Cl2)對凝結(jié)物和吸附劑進行洗脫,洗脫液即為揮發(fā)物粗提物樣品,將其溶于液體石蠟油，置于5 mL的小玻璃瓶中,保存于-20℃冰箱備用。

1.5.2處理設(shè)置

各煙草品種揮發(fā)物粗提物與對照(二氯甲烷+液體石蠟油)的處理設(shè)置參照1.4.2。

1.5.3行為測定方法

行為測定裝置同1.4.1。每次取30 μL揮發(fā)物粗提液滴在味源瓶內(nèi)的濾紙上,每張濾紙測試時間為30 min,30 min 后更換濾紙,繼續(xù)測試直至一組處理測試完畢。

1.6數(shù)據(jù)分析

Q 型煙粉虱對不同寄主植物氣味嗅覺反應(yīng)的試驗數(shù)據(jù)用DPS系統(tǒng)軟件進行方差分析(ANOVA),并采用LSD進行多重比較和χ2檢驗。

2　結(jié)果與分析

2.1Q型煙粉虱對不同煙草品種的選擇性

煙草品種對其植株上Q型煙粉虱成蟲數(shù)量及其產(chǎn)卵量影響顯著,這表明煙粉虱成蟲對不同煙草品種存在一定的選擇趨性(F19,40=859.19,P<0.001)和產(chǎn)卵選擇性(F19,40=1 433.67,P<0.001)。

由表1可以看出,20個煙草品種中 ‘CF226’ 煙草上在24、48和72 h時成蟲數(shù)量和72 h產(chǎn)卵數(shù)量均顯著高于其他品種;‘YY203’ 和 ‘K326’ 煙草上成蟲數(shù)量和產(chǎn)卵數(shù)量均顯著低于其他品種,其中以 ‘YY203’ 上成蟲數(shù)量最低。‘YY203’ 和 ‘K326’ 煙草品種表現(xiàn)出對煙粉虱的相對抗性,而 ‘CF226’ 煙草為煙粉虱相對易感品種。

2.2Q型煙粉虱成蟲對3種煙草葉片的趨性行為

從圖1可以看出,煙草品種 ‘CF226’、‘K326’ 和 ‘YY203’ 對Q型煙粉虱引誘作用與對照相比差異顯著,Q型煙粉虱對這3個煙草品種的趨性選擇強弱順序為‘CF226’>‘K326’>‘YY203’;與對照相比,Q型煙粉虱對煙草品種 ‘CF226’ 葉片表現(xiàn)明顯的趨向性,對煙草品種 ‘YY203’ 葉片趨向率最低,僅為59.6%,說明其在3個煙草品種中對Q型煙粉虱的抗性最強;Q型煙粉虱對煙草品種 ‘YY203’ 和 ‘CF226’ 葉片的趨向性差異顯著,但對 ‘YY203’ 和 ‘K326’ 煙草植株葉片的趨向性無顯著性差異。

圖1　不同煙草品種對煙粉虱成蟲的引誘作用Fig.1　Responses of Q-Bemisia tabaci adults to odor sources of tobacco varieties

從圖2 可以看出,Q型煙粉虱對3種煙草葉片與對照的選擇時間差異顯著(P=0.0036),對 ‘YY203’ 的平均選擇時間為88.6 s,除對照外明顯長于其他兩個煙草品種。Q型煙粉虱對煙草品種的選擇時間隨趨性的增強而減少(圖1、2),也說明選擇時間長,品種對其抗性也強。

表1　Q型煙粉虱成蟲對20個煙草品種的定向選擇行為1)Table 1　Directional selective behavior of Q-Bemisia tabaci adults to 20 different tobacco varieties

1) 表中數(shù)據(jù)為平均值±標準偏差;根據(jù)最小顯著差異檢測法,同列中相同小寫字母表示0.05水平上無顯著差異。

Data in the table are mean±standard error; values followed by the same letters in the same column are not significantly different according to LSD’s test (P≤0.05).

圖2　Q型煙粉虱成蟲對不同煙草品種的選擇時間Fig.2　Selecting time of Q-Bemisia tabaci adults to the odors of different tobacco varieties

2.3Q型煙粉虱成蟲對3種煙草揮發(fā)物提取物的趨性反應(yīng)

圖3顯示,3個煙草品種揮發(fā)物提取物與對照處理組合中,‘CF226’對Q型煙粉虱具有明顯的引誘作用,趨向選擇反應(yīng)率為76.3%(P=0.000 2);而Q型煙粉虱對‘YY203’揮發(fā)物提取物趨向選擇反應(yīng)率最低,為60.4%,明顯低于‘CF226’品種。對不同煙草揮發(fā)物提取物之間趨性差異的兩兩比較時,‘CF226’與‘YY203’揮發(fā)物提取物相比差異顯著(P=0.039 0)。

圖3　Q型煙粉虱成蟲對不同煙草揮發(fā)物 提取物的行為反應(yīng)Fig.3　Responses of Q-Bemisia tabaci adults to extract of volatiles from different tobacco varieties

綜合圖1和圖3可以看出,Q型煙粉虱雌成蟲對煙草的揮發(fā)物粗提物的趨向性比單純的寄主植物的趨向性強,且總的反應(yīng)趨勢相似。

3　討論

同種生物型煙粉虱在同一寄主不同品種上生物學特性存在差異。孔海龍等[15]研究Q型煙粉虱對20個茄子品種的選擇性,結(jié)果表明茄子品種對Q型煙粉虱成蟲選擇性、產(chǎn)卵趨性及卵至成蟲的發(fā)育歷期、存活率影響顯著。本試驗與上述研究結(jié)果一致,接蟲72 h,煙草品種‘CF226’ 單株平均有成蟲 41.25頭，卵406.48粒;而‘YY203’平均有成蟲8.25頭，卵31.50粒,說明20個煙草品種對Q型煙粉虱成蟲選擇性和產(chǎn)卵趨性影響顯著。

煙粉虱對寄主植物氣味有趨向性,且對不同寄主植物的選擇行為存在差異。Costa 等[7]、Heinz等[9]以及Mound[16]研究認為煙粉虱對寄主植物的識別機制是其短距離的視覺作用或是寄主植物揮發(fā)性氣味的引誘作用。曹鳳勤等[12]研究B型煙粉虱對寄主植物葉色及揮發(fā)物的行為反應(yīng)發(fā)現(xiàn),揮發(fā)性物質(zhì)在其選擇寄主植物時具有重要的行為導向作用。Jing 等[8]研究煙粉虱對不同寄主植物的定向行為,認為寄主植物氣味顯著影響煙粉虱對寄主的選擇和定位。林克劍等[17]對B型煙粉虱觸角感受器的超微結(jié)構(gòu)及對寄主植物氣味的嗅覺行為反應(yīng)進行研究,發(fā)現(xiàn)煙粉虱的觸角上有與嗅覺相關(guān)的化學感受器。這也與B型煙粉虱田間種群為害時的實際嗜好性相一致[18]。但也有學者認為植物氣味在煙粉虱的寄主定位中作用不大[19]。本試驗中,Q型煙粉虱對不同煙草品種選擇性存在差異,進一步利用Y形嗅覺儀測定了其對3個煙草品種的定向行為,結(jié)果發(fā)現(xiàn)煙草葉片氣味對Q型煙粉虱有明顯的引誘作用,且差異達顯著水平。至于揮發(fā)性氣味中具體是單種物質(zhì)還是多種物質(zhì)聯(lián)合作用還需進一步研究。

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(責任編輯：田喆)

Behavioral responses ofBemisiatabaci(Hemiptera: Aleyrodidae) to tabacco varieties and its volatiles

Li Maoye1,Chen Dexin1,2,Li Shiguang1,Liu Su1,Lin Huafeng1

(1. School of Plant Protection, Anhui Agricultural University, Hefei230036, China;2. Qingzhou Tobacco Research Institute, China National Tobacco Corporation, Qingdao266001, China)

The selectivity of foraging and oviposition of Q-Bemisiatabaciadults to 20 kinds of tobacco cultivars were investigated under the conditions of (25±1)℃, RH=80%, L∥D=16 h∥8 h to define the resistance levels of different tobacco varieties to Q-B.tabaci. The results showed that there were the least amount of adults (8.25, 9.25 adults per plant) and eggs (31.50, 40.75 eggs per plant) on the two varieties, ‘YY203’ and ‘K326’, respectively, at 72 h after treatment. However, the quantities of adults and eggs on the two varieties had no significant difference. The numbers of adults and eggs on the ‘CF226’ were largest, 41.25 adults and 406.48 eggs per plant, respectively. The behavioral responses of Q-B.tabacito three varieties (‘YY203’, ‘K326’ and ‘CF226’) were observed with a Y-tube olfactometer. The leaves and extract of ‘CF226’ had obvious attractive effects on the adults of Q-B.tabaci, but ‘YY203’and ‘K326’ had no such effects. The adults of Q-B.tabacishowed stronger propensity to tobacco leaf extract than tobacco leaves, but the trends were similar. The two varieties ‘YY203’ and ‘K326’ had obvious resistance to Q-B.tabaci.

Q-Bemisiatabaci;tobacco;volatile;behavioral response

2014-09-22

2014-11-18

中國煙草總公司科技重點項目(110201202003)；安徽省自然科學基金(1408085QC52)；煙草行業(yè)煙草病蟲害監(jiān)測與綜合治理重點實驗室項目(IPM-201411)

E-mail:hf.lin@163.com

S 435.72

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2016.01.010