核桃葉粗提物對馬鈴薯塊莖蛾產(chǎn)卵選擇以及幼蟲鉆蛀性的影響

王春婭,胡純?nèi)A,劉 燕,王 靜,戚敬威,唐國文,肖 春**

(1.云南農(nóng)業(yè)大學 植物保護學院,云南 昆明 650201;2.云南農(nóng)業(yè)大學 職業(yè)與繼續(xù)教育學院,云南 昆明 650201)

在與寄主植物的協(xié)同進化過程中,蛾類昆蟲能利用植物產(chǎn)生的化學信息區(qū)分寄主/非寄主植物,以便高效選擇合適的取食、產(chǎn)卵場所,為后代種群的繁衍奠定基礎。而在非寄主植物中通常含有抑制植食性昆蟲取食或產(chǎn)卵的化學物質,這些物質的存在既是植物抵御害蟲為害的重要手段,也是用于研發(fā)新型害蟲防治技術的重要化學信息來源。因此,植物尤其是非寄主植物產(chǎn)生的化學信息物質可用于調控植食性昆蟲的產(chǎn)卵行為以達到控制害蟲為害的目的[1-2]。

馬鈴薯塊莖蛾(Phthorimaeaoperculella)是一種寡食性昆蟲,其寄主范圍狹窄,僅限于茄科植物[3]；該蟲在自然狀態(tài)下尤其喜好在馬鈴薯(Solanumtuberosum)塊莖的芽眼和傷口上產(chǎn)卵,當卵孵化后,幼蟲蛀入塊莖、葉片和莖的組織中取食為害，形成彎曲的蟲道,蛀孔外有深褐色糞便排出[4-5]；在4齡期結束后鉆到土里化蛹[6]；其整個過程給害蟲防治帶來極大的困難,是馬鈴薯貯存期的最重要害蟲[7]。據(jù)有關報道,自然貯存半年以上的馬鈴薯塊莖被害率可達100%[1]。因此,尋找安全、高效的方法控制馬鈴薯塊莖蛾為害具有重要的意義。

核桃(Juglansregia)屬于胡桃科胡桃屬,是馬鈴薯塊莖蛾的非寄主植物之一,在云南多地均有種植[8]。研究表明,許多核桃科植物除了果仁部分具有豐富的營養(yǎng)價值和藥用價值外,植物本身還具有化感、殺蟲等生物活性,是一類潛在的生物農(nóng)藥資源[9-11]。而在核桃中是否存在著影響植食性昆蟲行為的化學信息物質目前知之甚少。因此，我們研究了核桃葉提取物對馬鈴薯塊莖蛾產(chǎn)卵行為以及幼蟲鉆蛀性的影響。

1　材料與方法

1.1　供試蟲源

馬鈴薯塊莖蛾幼蟲用馬鈴薯塊莖(品種為合作88)飼養(yǎng),成蟲羽化后喂以10%蜂蜜水。選取活性較強的初孵幼蟲作為供試幼蟲。室內(nèi)飼養(yǎng)環(huán)境條件為溫度(27±2)℃,光照比(L∶D)=14∶10,相對濕度為50%～70%。

1.2　供試材料

新鮮核桃葉片采自云南農(nóng)業(yè)大學校園；無水乙醇(純度>99%)和二氯甲烷(純度>99.5%)均購置于市場。

新鮮核桃葉片提取物的制備:稱取適量的新鮮核桃葉片，用粉碎機粉碎，然后分別置于無水乙醇和二氯甲烷中浸泡6 h,配制成濃度分別為2、6、18、54、162 gE/L的粗提物溶液，備用。

1.3　核桃葉粗提物對馬鈴薯塊莖蛾產(chǎn)卵選擇以及交配率的影響

先將新鮮的馬鈴薯塊莖洗凈，然后在粗提物溶液中浸泡5 s后取出、晾干。取3個大小相近的經(jīng)粗提液浸泡的塊莖(約100 g)置于長方形塑料容器(40 cm×32 cm×18 cm)內(nèi)底部一側作為處理；將另外3個經(jīng)相應純?nèi)軇┙莸膲K莖置于容器底部另一側作為對照,處理塊莖與對照塊莖相距8.0 cm。容器上端開口用鐵絲網(wǎng)(400目)封住,之后向容器中接入5對1日齡成蟲，放入10%蜂蜜水為成蟲提供營養(yǎng)。實驗4次重復,環(huán)境條件同上。3 d后檢查處理組和對照組的馬鈴薯塊莖表皮上的總落卵量；之后解剖雌成蟲,通過檢查貯精囊內(nèi)有無精苞以確認雌成蟲是否已交配,并統(tǒng)計交配率。

1.4　核桃葉粗提物對幼蟲鉆蛀性的影響

1.4.1非選擇性鉆蛀將新鮮馬鈴薯塊莖洗凈后在粗提物溶液中浸泡5 s后取出、晾干,取1個塊莖置于塑料容器(口徑15 cm×底徑10 cm×高9 cm)底部,將15頭初孵幼蟲接到塊莖上并用保鮮膜封口；7～10 d后剖開塊莖，統(tǒng)計塊莖內(nèi)的幼蟲數(shù)量；以經(jīng)相應溶劑浸泡的塊莖作為對照,并重復4次。

1.4.2選擇性鉆蛀將洗凈的馬鈴薯塊莖浸泡于粗提物中,5 s后取出晾干,取1個置于方形塑料容器(長16 cm×寬11 cm×高6 cm)底部一側作為處理,另取1個經(jīng)過溶劑浸泡的塊莖置于底部另一側作為對照,對照塊莖與處理塊莖之間相距5 cm；將15頭初孵幼蟲接于兩個塊莖的距離中心,并用保鮮膜封口；7～10 d后剖開塊莖，清點塊莖內(nèi)的幼蟲數(shù)量；實驗重復4次。

1.4.3粗提物驅避效果的持續(xù)時間分別于實驗前36、24、12 h浸泡馬鈴薯塊莖5 s,然后將浸泡過的塊莖分別置于塑料容器中,并同時接入15頭初孵幼蟲,7～10 d后剖開塊莖，清點塊莖內(nèi)的幼蟲數(shù)量；實驗以相應溶劑浸泡的塊莖作為對照；實驗重復4次。

1.5　數(shù)據(jù)分析

2　結果與分析

2.1　核桃葉粗提物對馬鈴薯塊莖蛾產(chǎn)卵選擇的影響

2.1.1核桃葉乙醇粗提物對馬鈴薯塊莖蛾產(chǎn)卵選擇的影響行為測試結果(圖1)表明,核桃葉乙醇粗提物對馬鈴薯塊莖蛾的產(chǎn)卵表現(xiàn)出極顯著的抑制效果(當濃度為2 gE/L時,df=6,2=54.346;當濃度為6 gE/L時,df=6,2=186.992;當濃度為18 gE/L時,df=6,2=53.622;當濃度為54 gE/L時,df=6,2=272.265;當濃度為162 gE/L時,df=6,2=884.525),而且隨著濃度的升高粗提物對雌蛾的產(chǎn)卵抑制作用進一步增強,例如,在粗提物濃度為2 gE/L時,處理組塊莖上的落卵量與對照組的落卵量之比為0.65,而當粗提物濃度升高至162 gE/L時,處理組塊莖上的落卵量與對照組的落卵量之比只有0.06。

圖1　核桃葉乙醇粗提物對馬鈴薯塊莖蛾產(chǎn)卵選擇的影響

2.1.2核桃葉二氯甲烷粗提物對馬鈴薯塊莖蛾產(chǎn)卵選擇的影響從實驗結果(圖2)可以看出,核桃葉二氯甲烷粗提物對馬鈴薯塊莖蛾產(chǎn)卵的抑制效果隨著其濃度的升高而逐漸增加,例如,在粗提物濃度為2 gE/L時,處理塊莖上的落卵量為(75.8±6.6)粒,而對照組的落卵量為(130.8±19.0)粒,前者極顯著低于后者，為后者的58.0%;而當粗提物濃度升高至162 gE/L時,處理塊莖上的落卵量只有對照上的9.8%(當濃度為2 gE/L時,df=6,2= 67.476;當濃度為6 gE/L時,df=6,2=12.044;當濃度為18 gE/L時,df=6,2=97.324;當濃度為54 gE/L時,df=6,2=299.093;當濃度為162 gE/L時,df=6,2=703.738)。

圖2　核桃葉二氯甲烷粗提物對馬鈴薯塊莖蛾產(chǎn)卵選擇的影響

2.2　核桃葉粗提物對馬鈴薯塊莖蛾雌蛾交配率的影響

從圖3可以看出,在濃度2～162 gE/L范圍內(nèi),兩種核桃葉粗提物在同一濃度下對馬鈴薯塊莖蛾交配率的影響均無顯著差異,且與對照組間的差異均沒有達到顯著性水平，這說明兩種核桃葉粗提物沒有干擾馬鈴薯塊莖蛾兩性成蟲交配行為的功效。

圖3　兩種核桃葉粗提物對馬鈴薯塊莖蛾雌蛾交配率的影響

2.3　核桃葉粗提物對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲非選擇性鉆蛀行為的影響

2.3.1核桃葉乙醇粗提物對塊莖蛾幼蟲非選擇性鉆蛀的影響實驗結果(圖4)表明,乙醇粗提物各個濃度對塊莖蛾幼蟲的鉆蛀行為都有驅避作用,當濃度為18、54、162 gE/L時處理塊莖與對照塊莖內(nèi)的幼蟲數(shù)量具有顯著差異(當濃度為18 gE/L時,F=0.231,t=3.595,df=6,P=0.011;當濃度為54 gE/L時,F=0.231,t=3.595,df=6,P=0.011;當濃度為162 gE/L時,F=0.273,t=2.275,df=6,P=0.043)，并且在濃度為162 gE/L時,處理塊莖內(nèi)的幼蟲數(shù)量為(2.8±1.5)頭,只有接入幼蟲總量的1/3左右。

圖4　核桃葉乙醇粗提物對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲非選擇性鉆蛀的影響

2.3.2核桃葉二氯甲烷粗提物對塊莖蛾幼蟲非選擇性鉆蛀的影響由圖5可見，核桃葉二氯甲烷粗提物對塊莖蛾幼蟲的鉆蛀也有驅避作用,并且隨著濃度的升高驅避作用逐漸增加,當濃度為54和162 gE/L時處理塊莖與對照塊莖內(nèi)的幼蟲數(shù)量分別表現(xiàn)出顯著和極顯著差異性(當濃度為54 gE/L時,F=0.273,t=0.620,df=6,P=0.012;當濃度為162 gE/L時,F=0.152,t=5.357,df=6,P=0.002),而且當濃度達到最高時處理塊莖內(nèi)的幼蟲數(shù)量為(0.8±0.7)頭,是接入幼蟲總數(shù)量的1/20左右。

圖5　核桃葉二氯甲烷粗提物對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲非選擇性鉆蛀的影響

2.4　核桃葉粗提物對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲選擇性鉆蛀行為的影響

2.4.1核桃葉乙醇粗提物對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲選擇性鉆蛀的影響研究結果(圖6)表明：當濃度在2～18 gE/L范圍內(nèi)時,乙醇粗提物對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲的選擇性鉆蛀表現(xiàn)出引誘作用；當濃度在54～162 gE/L范圍內(nèi)時則表現(xiàn)出強烈的驅避作用,并且當濃度為54 gE/L時處理和對照塊莖內(nèi)幼蟲數(shù)量之間表現(xiàn)出顯著性差異(df=6,2=6.349),當濃度為162 gE/L時處理和對照之間表現(xiàn)出極顯著差異(df=6,2=19.551)。

2.4.2核桃葉二氯甲烷粗提物對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲選擇性鉆蛀的影響從圖7可以看出：當濃度為2和18 gE/L時,核桃葉二氯甲烷粗提物對塊莖蛾幼蟲的選擇性鉆蛀有引誘作用,在其余濃度下則有驅避作用,并且當濃度為54 gE/L和162 gE/L時處理和對照塊莖內(nèi)幼蟲數(shù)量之間具有極顯著差異(當濃度為54 gE/L時,df=6,2=20.933;當濃度為162 gE/L時,df=6,2=26.630),而且在這兩個濃度下對照塊莖內(nèi)的幼蟲數(shù)量都是處理塊莖內(nèi)的5倍以上。

圖6　核桃葉乙醇粗提物對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲選擇性鉆蛀的影響

2.5　核桃葉粗提物對塊莖蛾幼蟲鉆蛀行為的藥效持續(xù)時間

2.5.1核桃葉乙醇粗提物的藥效持續(xù)時間由表1可知：當濃度為2 gE/L和6 gE/L時,乙醇粗提物在各個時間都對塊莖蛾幼蟲具有引誘作用；當濃度為54 gE/L時,乙醇粗提物對幼蟲表現(xiàn)出驅避作用,且在24 h和36 h時處理與對照之間均具有顯著性差異(時間24 h,F=1.500,t=3.130,df=6,P=0.020;時間36 h,F=1.929,t=2.849,df=6,P=0.029)；當濃度為162 gE/L時,在12 h和36 h時處理與對照塊莖內(nèi)幼蟲數(shù)量之間均具有顯著性差異(時間12 h,F=7.500,t=3.273,df=6,P=0.017;時間36 h,F=1.800,t=3.656,df=6,P=0.011)。

圖7　核桃葉二氯甲烷粗提物對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲選擇性鉆蛀的影響

表1　經(jīng)不同濃度核桃葉乙醇粗提物浸泡后塊莖內(nèi)的塊莖蛾幼蟲數(shù)量 頭

注:“*”表示在處理和對照間差異顯著(P<0.05,t檢驗)。下同。

2.5.2核桃葉二氯甲烷粗提物的藥效持續(xù)時間由表2可知：在2～162 gE/L濃度范圍內(nèi)除18 gE/L外,其余濃度的核桃葉二氯甲烷粗提物都對塊莖蛾幼蟲具有驅避作用,且當濃度為54 gE/L、時間為36 h時,塊莖內(nèi)的幼蟲數(shù)量在處理和對照之間存在顯著性差異(F=0.904,t=3.313,df=6,P=0.016)；當濃度為162 gE/L、時間為12 h和36 h時,處理和對照之間塊莖內(nèi)幼蟲數(shù)量差異顯著(時間12 h,F=2.700,t=3.036,df=6,P=0.023;時間36 h,F=1.929,t=3.434,df=6,P=0.014)。

表2　經(jīng)不同濃度核桃葉二氯甲烷粗提物浸泡后塊莖內(nèi)的塊莖蛾幼蟲數(shù)量 頭

3　結論與討論

植食性昆蟲之所以能夠精準識別寄主與非寄主植物,是因為化學因素發(fā)揮了極為重要的作用。通過對不同植物化學信息的識別,植食性昆蟲可以選擇在合適的植株上產(chǎn)卵,以便為后代選擇合適的生存場所,從而保證自身種群的繁衍。利用植食性昆蟲與寄主/非寄主植物之間的這種化學聯(lián)系,人們可以從眾多非寄主植物中尋找出那些能夠影響害蟲產(chǎn)卵選擇性的特殊信息化合物,以發(fā)展新型的害蟲行為調控技術,進而達到安全、高效控制害蟲為害的目的[12-13]。

本實驗結果顯示,用兩種溶劑獲得的核桃葉粗提物均對馬鈴薯塊莖蛾的產(chǎn)卵表現(xiàn)出顯著的抑制效果,而且乙醇粗提物的抑制作用更強。這表明在核桃葉中存在著能夠顯著影響馬鈴薯塊莖蛾產(chǎn)卵行為的化學成分,也說明了核桃葉的活性成分更容易為乙醇所提取。這一結果為進一步從核桃葉中分析、鑒定相關活性成分奠定了基礎。

更進一步的行為觀察結果表明,在2～162 gE/L范圍內(nèi),雌蛾交配率在不同濃度粗提物處理與對照之間均無顯著差異。這說明,在非寄主植物核桃葉片中應該不存在干擾馬鈴薯塊莖蛾雌蟲交配行為的化學物質;而在影響雌蟲產(chǎn)卵選擇性方面,粗提物可能主要是通過影響雌蛾的接觸選擇性而起作用的,也就是說,雌蛾在通過產(chǎn)卵器、觸角等感受器官在接觸而非嗅到馬鈴薯塊莖表面的核桃提取物后,放棄了在其上的產(chǎn)卵。這可能是核桃提取物影響馬鈴薯塊莖蛾產(chǎn)卵選擇性的機制之一。

有研究表明,非寄主植物滇楊(Populusyunnanenesis)和桉樹(Eucalyptusrobusta)的葉片提取物對馬鈴薯塊莖蛾的產(chǎn)卵行為表現(xiàn)出顯著的驅避作用[12,14]。但從行為生測結果來看,這兩種非寄主植物的葉片粗提物對馬鈴薯塊莖蛾的產(chǎn)卵抑制效果遠不及核桃葉粗提物產(chǎn)生的效果。這顯示核桃葉片中的化學物質在馬鈴薯塊莖蛾產(chǎn)卵行為的調控中具有較大的應用潛力。

幼蟲主要通過口器以及足上的感受器來判斷、區(qū)分寄主與非寄主植物,所以當幼蟲接觸沾有粗提物的馬鈴薯塊莖時首先是四處爬行以尋找芽眼[15]等容易鉆蛀的地方,其次是通過感受粗提物的性質及濃度等來判斷能否直接鉆蛀。所以在本選擇性實驗的低濃度2～18 gE/L范圍內(nèi),粗提物對塊莖蛾幼蟲的鉆蛀的驅避作用沒有隨著濃度的增加而增強,這可能是因為塊莖表面的粗提物較少,幼蟲能夠忍受并蛀食。

室內(nèi)研究表明初孵的馬鈴薯塊莖蛾幼蟲能夠存活36 h左右,也就意味著幼蟲自接觸塊莖起就一直爬行并嘗試鉆蛀,所以粗提物能否阻止幼蟲蛀食,主要依靠藥效持續(xù)時間。由表1～表2可知,兩種粗提物不同濃度都對塊莖蛾幼蟲的鉆蛀有驅避作用,并且處理和對照間的顯著性差異大多數(shù)出現(xiàn)在36 h,也就是說藥效并未隨著時間的推移而減退,這表明粗提物中具有驅避作用的化學成分可能來源于低揮發(fā)性物質,也進一步說明即使幼蟲在36 h后仍然在嘗試鉆蛀，粗提物仍能在一定程度上阻止幼蟲蛀食。

當今對馬鈴薯塊莖蛾的防治仍然以化學藥劑防治為主,例如：朱國慶等研究表明用80%敵敵畏乳劑350～400 mL/m2熏蒸96 h,對1～3日齡馬鈴薯塊莖蛾幼蟲的致死率達95%～100%,對其蛹、成蟲的致死率達80%左右[16]；錢念曾等用溴甲烷熏蒸3 d，每天熏蒸2 h,可殺死各種蟲態(tài)的塊莖蛾[17]。雖然化學藥劑防治效果顯著,但仍未徹底解決塊莖蛾為害的問題,反而導致害蟲抗性以及3R問題的產(chǎn)生。因此生物防治將成為防控馬鈴薯塊莖蛾的主要方法。現(xiàn)在對馬鈴薯塊莖蛾,大都采用非寄主植物的氣味、粗提物進行產(chǎn)卵驅避,有研究表明山胡椒的20 g壓碎果實對塊莖蛾的產(chǎn)卵驅避作用達到93.7%[18]；當細辛的濃度增加至1.38 g/L時對馬鈴薯塊莖蛾的產(chǎn)卵抑制作用顯著增強,抑制率達84.5%[19]。但是上述產(chǎn)卵驅避劑的應用并不能完全阻止塊莖蛾的產(chǎn)卵與為害。本研究采用核桃葉粗提物對馬鈴薯塊莖蛾成蟲進行產(chǎn)卵驅避,驅避率高達86%,且對幼蟲鉆蛀的驅避率高達90%,這表明利用核桃葉粗提物對成蟲和幼蟲進行驅避,其效果比單純驅避成蟲要更好。

云南省核桃種植面積大,核桃葉取材方便，價格便宜；核桃葉粗提物對環(huán)境沒有污染，也不會引起害蟲的抗藥性,這表明核桃葉粗提物在防控馬鈴薯塊莖蛾上具有較好的應用前景；加之其藥效持久,為以后的田間防治帶來方便,更為生物農(nóng)藥的廣泛使用打下基礎。

參考文獻:

[1] Ma Y F, Xiao C. Push-pull effects of three plant secondary metabolites on oviposition of the potato tuber moth,Phthorimaeaoperculella[J]. Journal of Insect Science, 2013, 13(128): 1-7.

[2] María I G J, Katja P. Synergistic effects of repellents and attractants in potato tuber moth control [J]. Basic Appl Ecol, 2009, 10(8): 763-769.

[3] Marion A F. Bionomics of the potato tuber moth,Phthorimaeaoperculella(Lepidoptera: Gelechiidae), at Pukekohe [J]. N Z J Zool, 1979, 6(4): 623-636.

[4] 張洋.馬鈴薯塊莖蛾綜合防治技術[J].湖北植保,2015(2):31-32,25.

[5] Fenemore P G. Oviposition of potato tuber moth,PhthorimaeaoperculellaZell. (Lepidoptera: Gelechiidae); identification of host-plant factors influencing oviposition response [J]. N Z J Zool, 1980, 7(3): 435-439.

[6] Alberto A, Jose R T, Andre L L, et al. Differential attractiveness of potato tuber volatiles toPhthorimaeaoperculella(Gelechiidae) and the predatorOriusinsidiosus(Anthocoridae) [J]. J Chem Ecol, 2007, 33(10): 1845-1855.

[7] Coll M, Gavish S, Dori I. Population biology of the potato tuber moth,Phthorimaeaoperculella(Lepidoptera: Gelechiidae), in two potato cropping systems in Israel [J]. Bull Entomol Res, 2000, 90(4): 309-315.

[8] 魯素君,陸斌,武紹波,等.云南主要核桃品種堅果經(jīng)濟性狀的分析[J].北方園藝,2015(19):18-21.

[9] 翟梅枝,張鳳云,劉朝斌,等.核桃葉提取物對粘蟲和小菜蛾的拒食活性研究[J].西北林學院學報,2005(2):138-140.

[10] 翟梅枝,楊秀萍,林奇英,等.核桃葉提取物對楊毒蛾生物活性的研究[J].西北林學院學報,2003(2):65-67.

[11] 蘇秀,馬良進,李健,等.山核桃外果皮提取物的殺蟲活性[J].東北林業(yè)大學學報,2010,38(11):128-129.

[12] 康敏,任靜濤,蘇鵬娟,等.3種植物提取物對馬鈴薯塊莖蛾產(chǎn)卵的抑制作用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2007(10):2858-2859.

[13] Legaspi J C, Simmons A M. Evaluation of selected commercial oils as oviposition deterrents against the silver leaf whitefly,Bemisiaargentifolii(Hemiptera: Aleyrodidae) [J]. Subtropical Plant Science, 2012, 64: 49-53.

[14] 馬艷粉,張曉梅,李正躍,等.滇楊葉片提取物對馬鈴薯塊莖蛾產(chǎn)卵選擇性的影響[J].農(nóng)藥,2011,50(7):522-523,538.

[15] 謝春霞.馬鈴薯塊莖蛾綜合防治技術[J].中國馬鈴薯,2014,28(4):235-237.

[16] 朱國慶,李艷,王成華.西昌地區(qū)馬鈴薯塊莖蛾危害及防治[J].中國馬鈴薯,2003(6):366-367.

[17] 錢念曾,周長初,鄭文鉆,等.溴甲烷熏蒸馬鈴薯種薯防治塊莖蛾的研究[J].植物保護學報,1965(3):237-248.

[18] 馬艷粉,張曉梅,胥勇,等.山胡椒及其揮發(fā)物對馬鈴薯塊莖蛾產(chǎn)卵選擇的影響[J].應用昆蟲學報,2016,53(4):843-850.

[19] 吳梅,熊焰,何巧珍,等.細辛熏蒸對倉貯馬鈴薯塊莖蛾的防控效果[J].貴州農(nóng)業(yè)科學,2017,45(5):53-56.