綠盲蝽對(duì)寄主植物花器揮發(fā)性成分的電生理和風(fēng)洞行為反應(yīng)

李耀發(fā)，黨志紅，安靜杰，高占林，苑子夜，劉佳，袁文龍，潘文亮*

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所，河北省農(nóng)業(yè)有害生物綜合防治工程技術(shù)研究中心，農(nóng)業(yè)部華北北部作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北保定071000；2.河北省植保植檢站，河北石家莊050011）

綠盲蝽對(duì)寄主植物花器揮發(fā)性成分的電生理和風(fēng)洞行為反應(yīng)

李耀發(fā)1，黨志紅1，安靜杰1，高占林1，苑子夜1，劉佳1，袁文龍2，潘文亮1*

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所，河北省農(nóng)業(yè)有害生物綜合防治工程技術(shù)研究中心，農(nóng)業(yè)部華北北部作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北保定071000；2.河北省植保植檢站，河北石家莊050011）

為了揭示綠盲蝽與寄主植物間的化學(xué)通訊機(jī)制，采用觸角電位（EAG）和風(fēng)洞技術(shù)，測(cè)定了綠盲蝽雌、雄成蟲(chóng)對(duì)寄主植物花器揮發(fā)物的電生理和風(fēng)洞行為反應(yīng)。結(jié)果表明：除間二甲苯外，綠盲蝽雌、雄成蟲(chóng)對(duì)a-蒎烯、乙酸葉醇酯和松油烯均產(chǎn)生明顯的EAG反應(yīng)；風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果表明，綠盲蝽雌、雄成蟲(chóng)對(duì)乙酸葉醇酯的定向行為反應(yīng)均較強(qiáng)，且與對(duì)照化合物苯乙酮和順-3-己烯醇無(wú)顯著差異。乙酸葉醇酯等植物花器揮發(fā)性成分可能在綠盲蝽寄主定位過(guò)程中起著重要作用。

綠盲蝽；花器；揮發(fā)性成分；觸角電位反應(yīng)；風(fēng)洞

盲蝽象屬半翅目盲蝽科，長(zhǎng)期以來(lái)在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中屬于次要害蟲(chóng)[1]。直到21世紀(jì)抗蟲(chóng)棉的大面積推廣種植，使得棉田生態(tài)位空缺、化學(xué)農(nóng)藥用量大幅度下降等，造成盲蝽象種群數(shù)量快速上升，由次要害蟲(chóng)演變成主要害蟲(chóng)[2，3]。盲蝽象寄主植物種類(lèi)多、成蟲(chóng)飛行擴(kuò)散能力強(qiáng)，因此，其為害從棉田逐漸波及到同一種植區(qū)內(nèi)的多種果樹(shù)和蔬菜作物上[3～6]。盲蝽象種類(lèi)眾多，在河北省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中以綠盲蝽（Apolygus lucorum）為主[6]。目前，對(duì)于綠盲蝽的田間種群控制仍以化學(xué)措施為主[7]。因此，深入研究綠盲蝽的生物學(xué)習(xí)性，尋找其新的治理途徑，提高田間防治效果，是當(dāng)前綠盲蝽治理研究工作中的主要內(nèi)容[8～10]。

利用昆蟲(chóng)與植物的關(guān)系，深入研究寄主植物化學(xué)指紋圖在昆蟲(chóng)寄主定位過(guò)程中的作用，已成為當(dāng)前害

蟲(chóng)治理研究的熱點(diǎn)[11]。研究表明，綠盲蝽在選擇寄主時(shí)具有明顯的趨花習(xí)性，其能跟隨寄主植物的開(kāi)花順序依次轉(zhuǎn)移[5，6]。岳忠興[12]利用趨花習(xí)性，將春播油葵作為誘集植物進(jìn)行了綠盲蝽誘殺技術(shù)研究。黨志紅等[13]在室內(nèi)條件下初步探討了綠盲蝽成蟲(chóng)對(duì)不同形狀、不同顏色植物花器的趨性差異。張立娟[14]從棉花等植物中鑒定出了1種引誘綠盲蝽雌蟲(chóng)寄主選擇的信息物質(zhì)。李耀發(fā)等[15]從綠盲蝽主要寄主植物花器中篩選到了對(duì)綠盲蝽雌、雄成蟲(chóng)具有較強(qiáng)引誘作用的揮發(fā)性成分，并利用Y型嗅覺(jué)儀明確了其引誘作用。

在前期研究的基礎(chǔ)上，作者采用觸角電位（electroantennogram，EAG）和風(fēng)洞（wind channel）技術(shù)，測(cè)定了綠盲蝽雌雄成蟲(chóng)對(duì)寄主植物花器揮發(fā)物質(zhì)的電生理和風(fēng)洞行為反應(yīng)，以期進(jìn)一步揭示綠盲蝽與寄主植物間的化學(xué)通訊機(jī)制，為研發(fā)昆蟲(chóng)種群綠色生態(tài)調(diào)控措施提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試蟲(chóng)試蟲(chóng)為綠盲蝽，采自河北省滄州市獻(xiàn)縣棉田，在溫度（26±1）℃、相對(duì)濕度60%～80%的養(yǎng)蟲(chóng)室內(nèi)，以豇豆為飼料進(jìn)行飼養(yǎng)。試蟲(chóng)羽化后7 d，選取生理狀態(tài)一致的成蟲(chóng)進(jìn)行試驗(yàn)。

1.1.2 揮發(fā)性物質(zhì)參試的植物花器揮發(fā)性成分為間二甲苯、α-蒎烯、松油烯、乙酸葉醇酯，以已知對(duì)綠盲蝽成蟲(chóng)具有較好引誘作用的綠葉氣味物質(zhì)（Z）-3-己烯-1-醇[16]（順-3-己烯醇）作為對(duì)照，進(jìn)行觸角電位反應(yīng)測(cè)定。

選擇觸角電位反應(yīng)較強(qiáng)的揮發(fā)性成分，以及前期研究中有較好觸角電位反應(yīng)的成分苯乙酮，共同進(jìn)行風(fēng)洞行為反應(yīng)測(cè)定。將各供試揮發(fā)性物質(zhì)均以丙酮為溶劑配制成10-3（V/V）的母液，4℃冰箱低溫儲(chǔ)藏，備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 觸角電位測(cè)定方法參照張尚卿等[16]方法進(jìn)行。取羽化后7 d的雌、雄成蟲(chóng)觸角，以丙酮為空白對(duì)照，以正己烷10-3（V/V）作為標(biāo)準(zhǔn)參照刺激。每個(gè)測(cè)試樣品測(cè)試3對(duì)觸角，每對(duì)觸角刺激4次。以EAG反應(yīng)相對(duì)值，比較綠盲蝽對(duì)各種花器揮發(fā)性成分的EAG反應(yīng)。

1.2.2 風(fēng)洞行為測(cè)定方法風(fēng)洞裝置由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院自行設(shè)計(jì)，該裝置長(zhǎng)120 cm、高50 cm、寬50 cm。室內(nèi)溫度25℃左右，避免光照。在測(cè)定綠盲蝽成蟲(chóng)對(duì)參試揮發(fā)性成分風(fēng)洞行為反應(yīng)之前，先用綠盲蝽性誘劑（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供）作為誘芯進(jìn)行了風(fēng)洞反應(yīng)各條件的初步篩選，最終確定本研究的風(fēng)洞行為測(cè)定條件為風(fēng)洞反應(yīng)時(shí)間10 min、饑餓時(shí)間20 min、風(fēng)速4檔（約4 m/s左右）。

試驗(yàn)中，將試蟲(chóng)釋放處與誘芯之間的距離平均分成6個(gè)區(qū)，分別記錄試蟲(chóng)選擇著陸的區(qū)間。在此基礎(chǔ)上，每種揮發(fā)性成分共測(cè)試60頭試蟲(chóng)。以引誘指數(shù)〔∑（某區(qū)蟲(chóng)數(shù)×區(qū)號(hào)）/6/測(cè)試蟲(chóng)數(shù)〕作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，比較綠盲蝽雌、雄成蟲(chóng)對(duì)各揮發(fā)性成分的風(fēng)洞行為反應(yīng)。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析利用SPSS 17.0軟件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用Duncan’s新復(fù)極差，檢驗(yàn)成蟲(chóng)對(duì)各揮發(fā)性成分EAG反應(yīng)相對(duì)值的差異；采用t檢驗(yàn)（P＜0.05），分析雌雄成蟲(chóng)對(duì)同一樣品EAG反應(yīng)相對(duì)值的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠盲蝽對(duì)植物花器揮發(fā)性成分的EAG反應(yīng)

以順-3-己烯醇作為對(duì)照，分別測(cè)定了綠盲蝽雌、雄成蟲(chóng)對(duì)4種植物花器揮發(fā)性物質(zhì)的EAG反應(yīng)。結(jié)果（圖1）顯示，綠盲蝽雌成蟲(chóng)對(duì)參試揮發(fā)性物質(zhì)的EAG反應(yīng)均顯著＜對(duì)照化合物順-3-己烯醇，其中，對(duì)乙酸葉醇酯的EAG反應(yīng)明顯＞其他3種參試物質(zhì)，對(duì)間二甲苯的EAG反應(yīng)最低；雄成蟲(chóng)對(duì)乙酸葉醇酯的EAG反應(yīng)最高，明顯＞對(duì)照化合物順-3-己烯醇和其他3種參試物質(zhì)，對(duì)間二甲苯的EAG反應(yīng)最低。

綠盲蝽雌蟲(chóng)對(duì)各揮發(fā)性物質(zhì)的EAG反應(yīng)均＞雄蟲(chóng)，t檢驗(yàn)結(jié)果顯示，雌雄之間除對(duì)間二甲苯的EAG反應(yīng)差異不顯著外，對(duì)其他揮發(fā)性物質(zhì)的反應(yīng)差異均達(dá)到了顯著水平。

圖1 綠盲蝽成蟲(chóng)對(duì)不同植物花器揮發(fā)性成分的EAG反應(yīng)Fig.1 EAG responses of Apolygus lucorum adults to different volatiles of host plant flowers

2.2 綠盲蝽對(duì)植物花器揮發(fā)性成分的風(fēng)洞行為反應(yīng)

風(fēng)洞行為反應(yīng)試驗(yàn)中，去掉了對(duì)綠盲蝽成蟲(chóng)觸角電位反應(yīng)較低的間二甲苯，增加了前期研究[16]中具有較好引誘作用的苯乙酮。以丙酮為對(duì)照，用引誘指數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，測(cè)定了順-3-己烯醇、乙酸葉醇酯、松油烯、α-蒎烯和苯乙酮對(duì)綠盲蝽雌雄成蟲(chóng)風(fēng)洞行為的反應(yīng)。結(jié)果（圖2）顯示，綠盲蝽雌成蟲(chóng)對(duì)乙酸葉醇酯的定向行為反應(yīng)較強(qiáng)，其引誘指數(shù)為0.65，與對(duì)照化合物苯乙酮（0.71）和順-3-己烯醇（0.70）無(wú)顯著差異，而對(duì)松油烯和α-蒎烯的定向行為反應(yīng)較差；雄成蟲(chóng)對(duì)乙酸葉醇酯和松油烯的定向行為反應(yīng)均較強(qiáng)，與對(duì)照化合物苯乙酮和順-3-己烯醇無(wú)顯著差異，均明顯強(qiáng)于α-蒎烯。

綠盲蝽雄蟲(chóng)對(duì)多數(shù)供試揮發(fā)性成分的定向行為反應(yīng)＜雌蟲(chóng)，t檢驗(yàn)結(jié)果顯示，雌、雄成蟲(chóng)對(duì)α-蒎烯的反應(yīng)基本相當(dāng)，而雄成蟲(chóng)對(duì)松油烯的定向行為高于雌成蟲(chóng)。

圖2 綠盲蝽成蟲(chóng)對(duì)不同植物花器揮發(fā)性成分的風(fēng)洞行為反應(yīng)Fig.2 Wind tunnel respones of Apolygus lucorum adults to different volatiles of plant flowers

3 結(jié)論與討論

在昆蟲(chóng)與植物的關(guān)系中，寄主植物的化學(xué)指紋圖在昆蟲(chóng)尋找寄主過(guò)程中起著重要作用[17，18]。昆蟲(chóng)通過(guò)敏感的化學(xué)感受器，對(duì)特定的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行識(shí)別，從而做出某種行為反應(yīng)[19]。利用觸角電位儀可測(cè)定昆蟲(chóng)對(duì)某種揮發(fā)性化學(xué)成分的電生理反應(yīng)，從而明確昆蟲(chóng)對(duì)該化學(xué)成分的感知能力，但是，接下來(lái)昆蟲(chóng)的行為反應(yīng)可能是引誘，也可能是驅(qū)避。風(fēng)洞則是在室內(nèi)創(chuàng)造一種可以模擬昆蟲(chóng)田間飛行活動(dòng)空間的物理模型，能詳細(xì)地監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)氣味物質(zhì)誘導(dǎo)產(chǎn)生的飛行行為[20]。

在前期研究中，我們已經(jīng)驗(yàn)證了綠盲蝽的趨花習(xí)性[6]，并在室內(nèi)條件下明確了綠盲蝽成蟲(chóng)對(duì)不同形狀、不同顏色植物花器的趨性差異[13]。而且進(jìn)一步從綠盲蝽主要寄主植物棉花、向日葵和玉米的花器中篩選到了對(duì)綠盲蝽雌、雄成蟲(chóng)具有較強(qiáng)引誘作用的揮發(fā)性成分a-蒎烯、間二甲苯、乙酸葉醇酯和松油烯，并利用Y型嗅覺(jué)儀初步明確了其引誘作用[15]。在此基礎(chǔ)上，我們利用觸角電位儀測(cè)定了綠盲蝽雌、雄成蟲(chóng)對(duì)4種植物花器揮發(fā)性物質(zhì)的EAG反應(yīng)，結(jié)果表明，除間二甲苯外，綠盲蝽對(duì)a-蒎烯、乙酸葉醇酯和松油烯均產(chǎn)生明顯的EAG反應(yīng)。在接下來(lái)的風(fēng)洞試驗(yàn)中，雌、雄成蟲(chóng)對(duì)乙酸葉醇酯的定向行為反應(yīng)均較強(qiáng)，與對(duì)照化合物苯乙酮和順-3-己烯醇無(wú)顯著差異。本研究結(jié)果表明，乙酸葉醇酯等植物花器揮發(fā)性成分可能在綠盲蝽寄主定位過(guò)程中起著重要作用。但是，本觀點(diǎn)僅是基于室內(nèi)的初步試驗(yàn)結(jié)果得到的，其確切的引誘效果還有待于田間試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。

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Electrophysiological and Behavioral Responses of Apolygus lucorum to Volatile Components from Host Plant Flowers

LI Yao-fa1，DANG Zhi-hong1，AN Jing-jie1，GAO Zhan-lin1，YUAN Zi-ye1，LIU jia1，YUAN Wen-long2，PAN Wen-liang1*
（1.Plant Protection Institute，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，IPM Center of Hebei Province，Key Laboratory of Integrated Pest Management on Crops in Northern Region of North China，Ministry of Agriculture，P.R.China，Baoding 07100，China；2.Plant Protection and Quarantine Station of Hebei Province，Shijiazhuang 050011，China）

In order to further reveal the chemical communication mechanism between Apolygus lucorum and the host plants.The electroantennograms（EAG）and wind tunnel response of females and males of A.lucorum to the volatile components from host plant flowers were recorded.Besides 1,3-dimethyl-benzene，the females and males adults of A.lucorum showed obvious EAG responses to others volatiles，apinene，（Z）-3-hexen-1-ol acetate and terpinene.The results of wind tunnel indicated that the females and males of A.lucorum all showed obvious orientation behavioral responses to（Z）-3-hexen-1-ol acetate，which have no obvious difference with the acetophenone and（Z）-3-hexen-1-ol.The volatile components of host plant flowers，like（Z）-3-hexen-1-ol acetate，maybe the important chemicals which play a role to the orientation behavioral responses of A.lucorum.

Apolygus lucorum；Flower organ；Volatile components；Electroantennograms；Wind tunnel

S433.3

A

1008-1631（2016）04-0049-03

2016-02-03

河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（C2012301013）

李耀發(fā)（1977-），男，河北高碑店人，副研究員，博士，主要從事農(nóng)業(yè)昆蟲(chóng)與害蟲(chóng)防治研究。

潘文亮（1958-），男，河北霸州人，研究員，博士，主要從事農(nóng)業(yè)昆蟲(chóng)與害蟲(chóng)防治研究。