張霖 張連生 張永福 許志春
(林木有害生物防治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué)),北京,100083) (建平縣林業(yè)局) (北京市十三陵林場(chǎng)) (北京林業(yè)大學(xué))
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褐梗天牛對(duì)油松揮發(fā)物的EAG和行為反應(yīng)1)
張霖 張連生 張永福 許志春
(林木有害生物防治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué)),北京,100083) (建平縣林業(yè)局) (北京市十三陵林場(chǎng)) (北京林業(yè)大學(xué))
為了研究褐梗天牛(Arhopalusrusticus)的植物源引誘劑,分別測(cè)定了褐梗天牛成蟲(chóng)對(duì)5種油松揮發(fā)物和18種混配物的觸角電位反應(yīng),并對(duì)18種混配物進(jìn)行了嗅覺(jué)行為測(cè)定,選出10種配方進(jìn)行了野外誘捕試驗(yàn)。結(jié)果表明:褐梗天牛成蟲(chóng)對(duì)5種揮發(fā)物單體和18種混配物都有一定的觸角電位反應(yīng),以α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯和γ-萜品烯為主要成分的混配物L(fēng)2引起褐梗天牛的EAG反應(yīng)最強(qiáng)。在嗅覺(jué)行為試驗(yàn)中,褐梗天牛對(duì)混配物L(fēng)2表現(xiàn)的選擇性最強(qiáng)。野外誘捕結(jié)果顯示,主要成分為α-蒎烯和3-蒈烯的引誘劑M3平均誘捕量最高,與其他配方相比有顯著差異(p<0.05)。
引誘劑;褐梗天牛;EAG;行為反應(yīng);誘捕
In order to study the effective attractant ofArhopalusrusticusLinn., we measured the EAG responses of adult beetles with five volatile compounds ofPinustabuliformisCarr. and 18 mixtures. Meanwhile, we tested their olfactory responses to 18 mixtures and chose the effective samples for field trapping test. The volatile compounds and mixtures elicited EAG responses. Among them, L2, which includedα-pinene,β-pinene, 3-caren andγ-terpinene, elicited the strongest EAG response. The results of olfactory behavioral responses indicated thatArhopalusrusticusLinn. had the best performance of selectivity for L2. By the field trapping test, the best attractant toArhopalusrusticusLinn. was M3 containingα-pinene and 3-caren (p<0.05).
褐梗天牛(Arhopalusrusticus)隸屬鞘翅目(Coleoptera)、葉甲總科(Chrysomeloidae)、天???Cerambycidae)、幽天牛亞科(Aseminae)、梗天牛屬(Arhopalus),是一種林木鉆蛀性害蟲(chóng),主要危害針葉樹(shù)的衰弱木,對(duì)火災(zāi)后的立木也能造成危害[1]。寄主廣泛,主要有馬尾松(Pinusmassoniana)、油松(Pinustabuliformis)、華山松(Pinusarmandii)、白皮松(Pinusbungeana)、赤松(Pinusdensiflora)、側(cè)柏(Platycladusorientalis)、圓柏(Sabinachinensis)、柳杉(Cryptomeriafortunei)、櫟(Quercusacutissima)等樹(shù)種,分布于歐洲、北非、亞洲、澳大利亞、新西蘭[2-3],在我國(guó)部分地區(qū)也有分布。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,褐梗天牛具有較強(qiáng)的攜帶擬松材線(xiàn)蟲(chóng)等非病原線(xiàn)蟲(chóng)的能力[4],該蟲(chóng)在危害寄主植物的同時(shí),還能通過(guò)原木、木質(zhì)包裝等運(yùn)輸進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播,我國(guó)多個(gè)口岸都曾截獲過(guò)該蟲(chóng)[5-8]。
由于褐梗天牛幼蟲(chóng)的蛀干特性,現(xiàn)有防控措施很難取得滿(mǎn)意效果。隨著昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)的發(fā)展,利用寄主植物揮發(fā)性物質(zhì)引誘成蟲(chóng)已成為鉆蛀性害蟲(chóng)防控的主要研究方向[9],寄主植物揮發(fā)物對(duì)昆蟲(chóng)的引誘作用表現(xiàn)為昆蟲(chóng)根據(jù)其對(duì)寄主植物進(jìn)行遠(yuǎn)程定位[10],利用寄主植物揮發(fā)物中對(duì)昆蟲(chóng)具有引誘作用的物質(zhì)誘殺成蟲(chóng),具有高效、無(wú)公害、不易產(chǎn)生抗性等優(yōu)點(diǎn)[11]。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于褐梗天牛成蟲(chóng)的引誘技術(shù)的研究較少,曹露凡利用松墨天牛引誘劑M99、A-3對(duì)褐梗天牛發(fā)生規(guī)律進(jìn)行了監(jiān)測(cè)[12],澤桑梓研究了反-2-己烯醛對(duì)褐梗天牛引誘劑的作用效率[13]。筆者研究了褐梗天牛成蟲(chóng)對(duì)寄主植物揮發(fā)物單體和混配物的觸角電位和嗅覺(jué)試驗(yàn)反應(yīng),并選取了幾種混配物進(jìn)行了野外誘捕試驗(yàn),以期獲得有效的褐梗天牛植物源引誘劑,為褐梗天牛的監(jiān)測(cè)誘捕技術(shù)奠定基礎(chǔ)。
1.1 供試?yán)ハx(chóng)和樣地
在遼寧省建平縣青松嶺林場(chǎng)油松林內(nèi),解析褐梗天牛受害木,獲得幼蟲(chóng),使用自制褐梗天牛半人工飼料于室內(nèi)自然光照下單頭飼養(yǎng),室內(nèi)溫度為(28±2)℃,濕度為50%~60%,將羽化后的成蟲(chóng)置于干凈、經(jīng)過(guò)透氣處理的塑料盒中飼養(yǎng),作為供試?yán)ハx(chóng),并放入一小塊濕潤(rùn)脫脂棉提供水分。野外誘捕試驗(yàn)的樣地選在遼寧省建平縣青松嶺林場(chǎng)的油松林,該地為褐梗天牛歷年危害區(qū)域。
1.2 標(biāo)準(zhǔn)化合物和混配樣品的配制
參照相關(guān)研究[14-15],選取油松揮發(fā)性氣味物質(zhì)5種,標(biāo)準(zhǔn)化合物的種類(lèi)純度來(lái)源見(jiàn)表1。選用液體石蠟作為溶劑,將上述5種化合物分別配制成1/1 000原液、1/100原液、1/10原液、原液4種劑量[16];根據(jù)褐梗天牛對(duì)5種化合物單體EAG反應(yīng)達(dá)到最高值的劑量對(duì)化合物單體進(jìn)行稀釋后混合,配制成不同成分的幾種混合液,混配方案見(jiàn)表2。以正己烷作為對(duì)照。
表1 標(biāo)準(zhǔn)化合物的代號(hào)、名稱(chēng)、純度和來(lái)源
表2 混配樣品的代號(hào)、成分和比例
1.3 試驗(yàn)儀器和材料
EAG反應(yīng)探測(cè)器(INR-II,Syntech,the Netherlands),數(shù)據(jù)捕獲控制器(IDAC-4,Syntech,the Netherlands),刺激控制器(CS55,Syntech,the Netherlands),四臂嗅覺(jué)儀,巴斯德管(7095B-5X),十字型誘捕器等。
1.4 褐梗天牛對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化合物和混配樣品的觸角電位測(cè)定
用眼科手術(shù)剪將褐梗天牛成蟲(chóng)觸角從基部剪下,用手術(shù)刀將鞭節(jié)最末一節(jié)頂端切去約1 mm,用導(dǎo)電膠把觸角黏在金屬電極上,將電極插入EAG反應(yīng)探測(cè)器中。吸取20 μL樣品,均勻地涂在2 cm×1 cm的濾紙條上,放入巴斯德管中,刺激時(shí)間設(shè)為0.5 s,2次刺激時(shí)間間隔60 s。每種樣品在同一根觸角上平行測(cè)定3次,每種樣品連續(xù)測(cè)定5根觸角,使用等量正己烷作為參照物,液體石蠟作為空白對(duì)照,以消除個(gè)體差異和觸角活性變化導(dǎo)致的偏差。
1.5 褐梗天牛對(duì)混配樣品的行為反應(yīng)測(cè)定
隨機(jī)選擇四臂嗅覺(jué)儀的一個(gè)臂作為處理臂,其余3個(gè)為對(duì)照臂。處理臂放入滴加20 μL樣品的2 cm×1 cm濾紙條,對(duì)照臂放入等量的液體石蠟。將供試褐梗天牛成蟲(chóng)放入中心進(jìn)蟲(chóng)口,關(guān)閉隔離板,打開(kāi)空氣泵,調(diào)節(jié)空氣流速,中心區(qū)真空泵抽氣流速為1 600 mL·min-1,每臂空氣流進(jìn)速度為400 mL·min-1。氣流穩(wěn)定后,打開(kāi)隔離板,讓天牛自由活動(dòng)。測(cè)試10 min,進(jìn)入選擇臂的天牛記為對(duì)引誘物質(zhì)有選擇,其余的記為無(wú)選擇。共測(cè)定18個(gè)樣品,每頭天牛測(cè)試3次,每次測(cè)試10 min,進(jìn)入選擇臂的天牛表示對(duì)引誘物質(zhì)有選擇,記為一次,其余記為無(wú)選擇,每個(gè)處理重復(fù)測(cè)定5頭褐梗天牛成蟲(chóng),每測(cè)定完一種樣品,用酒精對(duì)嗅覺(jué)儀進(jìn)行擦拭,通風(fēng)20 min,對(duì)照臂和處理臂隨機(jī)調(diào)換。測(cè)試時(shí)使用日光燈照明,測(cè)定室溫為(28±1)℃,相對(duì)濕度為60%~70%。
1.6 褐梗天牛野外誘捕試驗(yàn)
試驗(yàn)于2015年6月褐梗天牛成蟲(chóng)期進(jìn)行。使用十字形誘捕器誘捕,共設(shè)誘捕器33個(gè),每?jī)蓚€(gè)誘捕器間隔30 m,采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),將誘捕器懸掛于油松樹(shù)枝上,懸掛高度距離地面約1 m。選用嗅覺(jué)行為測(cè)定結(jié)果中趨性專(zhuān)用較強(qiáng)的配方為誘芯進(jìn)行野外誘捕試驗(yàn),設(shè)未放置誘芯的誘捕器為空白對(duì)照,每個(gè)處理重復(fù)3次。
1.7 數(shù)據(jù)處理
試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用SPSS 13.0軟件中的LSD多重比較法進(jìn)行分析。觸角電位試驗(yàn)的結(jié)果用觸角電位反應(yīng)相對(duì)值表示。EAG反應(yīng)相對(duì)值的計(jì)算公式如下[17]:
2.1 褐梗天牛成蟲(chóng)對(duì)不同劑量單體化合物的EAG反應(yīng)
試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),褐梗天牛成蟲(chóng)對(duì)不同單體化合物的EAG相對(duì)反應(yīng)值不同,如表3,褐梗天牛成蟲(chóng)對(duì)β-蒎烯、α-蒎烯、3-蒈烯有較強(qiáng)的觸角電位反應(yīng),對(duì)γ-萜品烯和莰烯的反應(yīng)相對(duì)較弱。
褐梗天牛成蟲(chóng)觸角對(duì)同一化合物的不同劑量反應(yīng)強(qiáng)度有所不同。從表3可以看出,褐梗天牛對(duì)α-蒎烯、3-蒈烯的反應(yīng)值與稀釋劑量呈正相關(guān),隨著劑量增加,EAG反應(yīng)強(qiáng)度也隨之升高,原液時(shí),EAG相對(duì)反應(yīng)值最大;β-蒎烯、莰烯隨著劑量增加,EAG反應(yīng)強(qiáng)度有先降后升的趨勢(shì),原液時(shí)引起褐梗天牛觸角電位的反應(yīng)最強(qiáng);褐梗天牛觸角對(duì)γ-萜品烯的反應(yīng)強(qiáng)度隨著劑量增加而升高,劑量高于1/10后反應(yīng)值降低,證明褐梗天牛對(duì)該物質(zhì)的反應(yīng)在1/10劑量時(shí)已達(dá)到飽和。
表3 褐梗天牛成蟲(chóng)對(duì)不同劑量化合物單體的EAG相對(duì)反應(yīng)值
注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。同列數(shù)據(jù)后字母不同表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.05)。
2.2 褐梗天牛成蟲(chóng)對(duì)18種混配物的EAG反應(yīng)
由表4可以看出,褐梗天牛對(duì)配方L2的EAG反應(yīng)相對(duì)值最高,其余依次是L1、L3、M1、M2、M7、S、N1、M3、N6、N7、N3、M5、M4、N5、N2、N4、M6。LSD結(jié)果表明,褐梗天牛對(duì)配方L2的EAG相對(duì)反應(yīng)值與N7、N3、M5、M4、N5、N2、N4、M6相比,具有顯著差異(p<0.05);褐梗天牛對(duì)配方L1、L3、M1、M2、M7、S、N1、M3、N6的EAG相對(duì)反應(yīng)值較高,配方彼此間的差距無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p>0.05);對(duì)配方M6的EAG相對(duì)反應(yīng)值最低,與配方L1、L2、L3相比,具有顯著差異(p<0.05)。
2.3 褐梗天牛成蟲(chóng)對(duì)18種混配物的嗅覺(jué)行為反應(yīng)
褐梗天牛成蟲(chóng)對(duì)18種混配物在四臂嗅覺(jué)儀的行為測(cè)定結(jié)果如表4所示。在測(cè)定中,褐梗天牛對(duì)不同混配物的行為反應(yīng)有所不同,其中成蟲(chóng)進(jìn)入L2選擇臂的次數(shù)最多,與M4、M5、M6、M7、N5、N6、N7、L3相比,具有顯著差異(p<0.05);成蟲(chóng)進(jìn)入M1、M2、M3、N1、N2、N3、N4、L1、L3、S選擇臂次數(shù)較多,幾種配方彼此間的差距無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p>0.05);成蟲(chóng)對(duì)M5、M6的嗅覺(jué)行為反應(yīng)結(jié)果較差,與其余配方相比,達(dá)到了顯著差異(p<0.05);成蟲(chóng)對(duì)配方L2的選擇性最強(qiáng),與其他相比,達(dá)到了顯著差異(p<0.05),這與觸角電位試驗(yàn)的結(jié)果相一致;配方L1、M7的觸角電位反應(yīng)和嗅覺(jué)行為反應(yīng)結(jié)果一致性相對(duì)較差。根據(jù)嗅覺(jué)行為反應(yīng)結(jié)果,初步選取效果較好的M1、M2、M3、N1、N2、N3、N4、L2、L3、S配方進(jìn)行野外誘捕試驗(yàn)。
2.4 野外誘捕褐梗天牛成蟲(chóng)試驗(yàn)
由表5可見(jiàn),使用M3誘捕褐梗天牛,平均誘捕量最高,與其他配方相比,差異顯著(p<0.05);L3、N4、N3、N1、M2、M1對(duì)褐梗天牛的引誘效果不明顯,與空白對(duì)照相比無(wú)顯著差異(p>0.05)。
表4 褐梗天牛成蟲(chóng)對(duì)不同混配物的EAG及嗅覺(jué)行為反應(yīng)
注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.05)。
試驗(yàn)中褐梗天牛成蟲(chóng)對(duì)5種單體化合物都有觸角電位反應(yīng),對(duì)β-蒎烯、α-蒎烯、3-蒈烯有較強(qiáng)的觸角電位反應(yīng),對(duì)γ-萜品烯和莰烯的反應(yīng)相對(duì)較弱。在一定劑量范圍內(nèi),EAG反應(yīng)強(qiáng)度隨揮發(fā)物劑量的增大而增大,低劑量下成蟲(chóng)對(duì)單體化合物的EAG反應(yīng)不明顯?;炫湮镉|角電位測(cè)定和成蟲(chóng)嗅覺(jué)行為反應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果顯示,18種混配物均能引起褐梗天牛一定的觸角電位反應(yīng)和行為反應(yīng),成蟲(chóng)對(duì)L2的EAG相對(duì)反應(yīng)值和嗅覺(jué)行為反應(yīng)值均為最高,與其他配方相比有顯著差異(p<0.05),但是褐梗天牛對(duì)混配物的EAG相對(duì)反應(yīng)值和嗅覺(jué)行為反應(yīng)值的趨勢(shì)未完全對(duì)應(yīng),這可能是因?yàn)槌上x(chóng)在選擇寄主植物時(shí)不僅僅憑單一的關(guān)鍵刺激,而需要接收更復(fù)雜的感覺(jué)信息來(lái)產(chǎn)生神經(jīng)信號(hào)才能引起行為反應(yīng)[18]。
表5 野外誘捕褐梗天牛成蟲(chóng)試驗(yàn)結(jié)果
注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p<0.05)。
試驗(yàn)結(jié)果顯示,引誘劑M3對(duì)褐梗天牛成蟲(chóng)的平均誘捕量最高,作用最為顯著(p<0.05),引誘劑S、L2、N2的引誘作用較好,平均誘捕量都顯著高于空白對(duì)照(p<0.05),均可有效地誘捕褐梗天牛成蟲(chóng)。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),褐梗天牛對(duì)于L2的EAG相對(duì)反應(yīng)值和嗅覺(jué)行為反應(yīng)值都是最高的,但其野外誘捕效果卻低于M3和S,這可能是由于野外環(huán)境與室內(nèi)環(huán)境的差異造成的,也有可能是受蟲(chóng)口密度和引誘劑釋放速率的影響[19],具體原因還需進(jìn)一步分析。
油松揮發(fā)物的成分比較復(fù)雜,本研究只選取了其中5種進(jìn)行一系列試驗(yàn),雖然結(jié)果證明所用的幾種單體和它們的復(fù)配物對(duì)褐梗天牛成蟲(chóng)均有一定引誘效果,但引誘劑的有效成分仍需進(jìn)一步研究;澤桑梓等曾研究了反-2-己烯醛對(duì)褐梗天牛成蟲(chóng)引誘劑的作用效率[13],發(fā)現(xiàn)其對(duì)褐梗天牛引誘劑并無(wú)明顯增強(qiáng)或抑制效果,在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)一步探尋影響引誘劑作用效率的因子也是今后重點(diǎn)研究方向。
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EAG and Behavioral Responses ofArhopalusrusticusLinn. toPinustabuliformisCarr. Volatile//
Zhang Lin(Key Laboratory for Forest Pest Control, Beijing Forestry University, Beijing 100083, P. R. China); Zhang Liansheng(Station of Forest Conservation of Jianping County); Zhang Yongfu(Beijing Ming Tombs Forest Farm); Xu Zhichun
(Beijing Forestry University)//Journal of Northeast Forestry University,2016,44(9):99-102.
Attractant;ArhopalusrusticusLinn.; EAG; Behavioral response; Trap
張霖,女,1990年11月生,林木有害生物防治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué)),碩士研究生。E-mail:zhanglin_mars@126.com。
許志春,北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院,副教授。E-mail:zhchxu@bjfu.edu.cn。
2016年1月25日。
S763.38
1)松山保護(hù)區(qū)有害生物專(zhuān)項(xiàng)調(diào)查項(xiàng)目(PXM2013-154313-000002)。
責(zé)任編輯:程 紅。