棉大卷葉螟對(duì)棉花和苘麻2種寄主的偏好性及化感物測(cè)定

陳文斌，陳 玲，2，王琳麗，蘇宏華，楊益眾

(1.揚(yáng)州大學(xué)園藝與植物保護(hù)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225009; 2.上海都市生活企業(yè)發(fā)展有限公司，上海 200050;3.北京海關(guān)技術(shù)中心，北京 100026)

0 引 言

【研究意義】棉大卷葉螟SyleptaderogataFabricius屬鱗翅目螟蛾科，別名棉卷葉野螟、棉卷葉蟲，是一種分布范圍廣且寄主種類多的多食性昆蟲。在棉花上，該蟲以低齡幼蟲在受害植株葉片背部取食葉肉，最后僅留表皮；高齡幼蟲喜將取食的葉片卷曲呈筒狀，并躲藏在卷葉內(nèi)取食。該蟲曾是棉花種植史上的重要害蟲，大發(fā)生時(shí)會(huì)導(dǎo)致棉花植株棉葉殘缺不全，影響植物光合作用，造成棉籽和纖維不能充分成熟，影響纖維品質(zhì)。受害嚴(yán)重時(shí)甚至使棉株不能開(kāi)花結(jié)鈴，影響棉花產(chǎn)量，造成經(jīng)濟(jì)損失。棉大卷葉螟幼蟲活動(dòng)能力差，因此其成蟲的選擇性對(duì)幼蟲的存活有重要作用。隨著轉(zhuǎn)基因棉花的廣泛種植，棉大卷葉螟SyleptaderogataFabricius在我國(guó)部分棉區(qū)為害日漸嚴(yán)重，已成為長(zhǎng)江流域棉區(qū)的重要食葉性害蟲。研究棉大卷葉螟成蟲選擇，為開(kāi)發(fā)棉大卷葉螟的引誘劑和誘集植物奠定理論基礎(chǔ)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】昆蟲和植物作為地球上起源很早的生物類群，億萬(wàn)年來(lái)因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)、繁殖、保護(hù)、防衛(wèi)、擴(kuò)散等需要而發(fā)生了密切的聯(lián)系[1，2]，歷經(jīng)長(zhǎng)期的相互作用、相互選擇、相互適應(yīng)，形成了各種各樣的密切關(guān)系，其中植食性昆蟲對(duì)寄主植物的選擇是諸多復(fù)雜關(guān)系中最基本的生態(tài)關(guān)系[3-6]。在植食性昆蟲與植物的長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化過(guò)程中，形成了特定的寄主植物范圍，植食性昆蟲的某一蟲態(tài)或幾個(gè)蟲態(tài)取食或產(chǎn)卵于寄主植物的特定組織和器官[7]，所以植食性昆蟲只有選擇了適宜的寄主，以避免在非寄主植物上的中毒和營(yíng)養(yǎng)不良，才能獲取足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從而才能保證種群的生存和繁衍。在植物的生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多種揮發(fā)性物質(zhì)，這些物質(zhì)成分對(duì)植物本身的生長(zhǎng)和新陳代謝來(lái)說(shuō)意義并不是十分明確，但是對(duì)許多取食植物的植食性昆蟲而言卻是至關(guān)重要的。因?yàn)橹彩承岳ハx在尋找寄主植物的過(guò)程中，植物氣味起著重要的導(dǎo)向作用[8]。有研究表明，在棉花和大豆的整個(gè)生長(zhǎng)期間，苘麻對(duì)B 型煙粉虱均有極顯著的誘集作用，但不同播期苘麻的誘集效果差異明顯。在苘麻和棉花的配置中，煙粉虱對(duì)苘麻表現(xiàn)出較強(qiáng)的選擇性，選擇率達(dá)到了57.1%[9，10]。【本研究切入點(diǎn)】不同的植食性昆蟲選擇或偏嗜不同的寄主植物以維持生存和建立種群，在植食性昆蟲不同的發(fā)育期表現(xiàn)為昆蟲幼蟲的取食偏好行為和雌成蟲的產(chǎn)卵偏好行為。因此，植食性昆蟲選擇適宜的產(chǎn)卵寄主植物對(duì)其生存至關(guān)重要，也是植食性昆蟲與寄主建立關(guān)系和種群繁衍的關(guān)鍵。棉大卷葉螟成蟲飛行能力強(qiáng)，能自由地選擇寄主植物，而幼蟲的活動(dòng)能力差，因此，棉大卷葉螟雌成蟲對(duì)于產(chǎn)卵寄主的選擇對(duì)其后代存活和增殖起著重要作用。鑒于棉大卷葉螟近些年在長(zhǎng)江流域棉區(qū)發(fā)生為害越來(lái)越嚴(yán)重[11]，而有關(guān)棉大卷葉螟寄主選擇性及其機(jī)理的研究還是空白。研究棉大卷葉螟對(duì)棉花和苘麻2種寄主的偏好性及測(cè)定化感物?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】研究棉大卷葉螟對(duì)寄主苘麻的選擇偏好，分析對(duì)該蟲具選擇行為的棉花相關(guān)揮發(fā)物，為研究棉大卷葉螟寄主選擇機(jī)理提供理論基礎(chǔ)，也為棉田害蟲的綠色防控提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 供試蟲源

棉大卷葉螟采自于揚(yáng)州大學(xué)文匯路校區(qū)試驗(yàn)田，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)以新鮮苘麻葉片飼養(yǎng)至成蟲，以此為蟲源。成蟲以10%蜂蜜水飼養(yǎng)，飼養(yǎng)條件為培養(yǎng)箱溫度27℃、相對(duì)濕度70%、光周期為14L∶10D。

1.1.2 供試植物

棉花品種泗棉3號(hào)：由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供，野生寄主苘麻采種于揚(yáng)州大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)牧場(chǎng)。

將播種在長(zhǎng)40 cm、寬25 cm穴盤中的2種供試植物放置于溫度(30±5)℃、相對(duì)濕度70%～90%、光周期為14L∶10D的培養(yǎng)箱中，出苗后移栽至塑料盆(30 cm×30 cm× 30 cm)中，每盆1株，置于自然條件下，罩籠，自然光照，不施藥，常規(guī)管理。

1.1.3 儀 器

Y型嗅覺(jué)儀：主要部分Y型無(wú)色透明玻璃管，三臂均長(zhǎng)30 cm，A、B兩臂夾角60°，管內(nèi)徑2 cm；QC-2大氣采樣儀采購(gòu)于北京勞動(dòng)保護(hù)研究所。

1.2 方 法

1.2.1 棉大卷葉螟雌性成蟲的趨性測(cè)定

參照余月書[12](2004)方法。利用“Y”嗅覺(jué)儀比較棉大卷葉螟雌性成蟲對(duì)泗棉3號(hào)和苘麻的趨性行為。用QC-2大氣采樣儀作為氣流動(dòng)力系統(tǒng)，吹出的氣流經(jīng)過(guò)活性碳、氣流表和味源進(jìn)入到Y(jié)型管的2個(gè)側(cè)臂，每個(gè)側(cè)臂的流速均為 600 mL/min，所有裝置都通過(guò)硅膠管相連接[12]。

以交配24 h后的棉大卷葉螟雌性成蟲作為試蟲，將聚乙烯保鮮袋套在現(xiàn)蕾前期的泗棉3號(hào)和開(kāi)花前期的苘麻健康植株上，然后分別連接到Y(jié)型玻璃管的兩側(cè)作為味源。將試蟲接入到Y(jié)型玻璃管主臂C管口后開(kāi)始記時(shí)10 min。在此時(shí)間段內(nèi)，如果試蟲在主臂C中向味源方向的行走距離短于臂長(zhǎng)1/2 的不納入記錄；當(dāng)試蟲進(jìn)入到側(cè)臂距離大于臂長(zhǎng)1/2，并且停留時(shí)間超過(guò)1 min 的記為選擇了與該側(cè)臂相連的味源；在主臂C中的移動(dòng)距離超過(guò)臂長(zhǎng)1/2，但是沒(méi)有選擇任何一個(gè)味源時(shí)記為不選擇。每測(cè)完 5 頭棉大卷葉螟雌成蟲后調(diào)換2個(gè)側(cè)臂味源的位置，以消除位置對(duì)測(cè)試蟲的影響。每組測(cè)試30頭雌性成蟲，試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.2 棉大卷葉螟成蟲產(chǎn)卵偏好性測(cè)定

通過(guò)罩籠選擇性產(chǎn)卵試驗(yàn)，比較棉大卷葉螟在棉花品種泗棉3號(hào)和野生苘麻上的落卵量。

參照劉芳[11](2008)的方法，將處于現(xiàn)蕾前期的泗棉3號(hào)健康植株和處于開(kāi)花前期的苘麻植株各一盆放置于100 cm×100 cm× 100 cm罩籠中的相對(duì)角。每個(gè)罩籠中放入3對(duì)剛羽化的棉大卷葉螟成蟲，72 h后開(kāi)始檢查產(chǎn)卵量，直至成蟲產(chǎn)卵結(jié)束。試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.3 棉花和苘麻植株揮發(fā)物1.2.3.1 標(biāo)樣及濃度配制

試驗(yàn)所用揮發(fā)物標(biāo)準(zhǔn)樣品5種，均由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供。化合物均用正己烷(色譜純)溶解。將每種標(biāo)準(zhǔn)樣品與溶劑充分混合，分別配成濃度為10、100、1 000和10 000 μg/L的溶液。

1.2.3.2 主要測(cè)定儀器

QC-2大氣采樣儀采購(gòu)于北京勞動(dòng)保護(hù)研究所；氣譜(HP-TRACE)—質(zhì)譜(HP-DSQ)聯(lián)用儀由揚(yáng)州大學(xué)測(cè)試中心提供；觸角電位儀IDAC-232采購(gòu)于荷蘭Syntech公司。

1.2.3.3 揮發(fā)物的收集

參照于惠林[13](2007)方法：以處于現(xiàn)蕾期的泗棉3號(hào)和處于開(kāi)花前期的苘麻健康植株作為供試材料，用聚乙烯保鮮袋套在所需植株的頂端，保鮮袋的下開(kāi)口插入進(jìn)氣硅膠管1根，用膠布纏繞固定在植株上，袋的上部插入出氣管1根，用膠帶扎緊，進(jìn)、出氣硅膠管均連接到大氣采樣儀上，進(jìn)氣硅膠管的空氣通過(guò)活性炭過(guò)濾后進(jìn)入保鮮袋中。帶有泗棉3號(hào)或苘麻揮發(fā)性氣體的空氣被吸附柱中的40 mg吸附劑(porapak?Type Q 80-100 Mesh(Bulk Packing Material，Altech Assoc. USA))吸附后回流入大氣采樣儀。氣體流量為1 L/min，連續(xù)收集4 h。

抽氣完畢后，將吸附柱取下，兩端用錫箔紙和封口膜進(jìn)行密封，帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。先吸取200 μL二氯甲烷(色譜純)注入吸附柱，然后再吸取200 μL二氯甲烷(色譜純)到吸附柱中，分2次淋洗吸附柱中收集到的植物揮發(fā)物。淋洗液貯存在1.5 mL樣品瓶中，用封口膜封好后置于4℃冰箱中。

1.2.3.4 揮發(fā)物的定性

收集到的揮發(fā)物組分分離、鑒定采用氣譜(HP-TRACE)—質(zhì)譜(HP-DSQ)聯(lián)用儀。用微量進(jìn)樣器將收集到的淋洗液1 μL在不分流模式下注入氣相色譜儀，進(jìn)樣口溫度為250℃。色譜柱為TR-5MX毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm ID，膜厚0.25 μm)。

利用動(dòng)態(tài)頂空技術(shù)采集吸附泗棉3號(hào)現(xiàn)蕾期和苘麻開(kāi)花前期的揮發(fā)性物質(zhì)，并經(jīng)正己烷洗脫和GC-MS分析。

升溫程序參照于惠林[13](2007)。40℃保持1 min，以6℃/min升到100℃保持1 min，以5℃/min升溫至150℃保持1 min，然后15℃/min升溫至280℃保持1 min。揮發(fā)物各組分通過(guò)核對(duì)譜庫(kù)(NIST2001)來(lái)進(jìn)行定性分析。

1.2.3.5 揮發(fā)物單組分的電生理反應(yīng)測(cè)定—觸角電位(EAG)測(cè)定

測(cè)定方法參照郝德君等[14](2006)。測(cè)定前首先在長(zhǎng)×寬為5 cm×0.5 cm的濾紙條正反面均勻滴加各10 μL/L揮發(fā)物溶液(以滴加20 μL/L色譜純正己烷為空白對(duì)照)，將濾紙條嵌入一個(gè)具磨口的玻璃刺激管，然后把玻璃刺激管放入塑料管，密閉后置于冰柜中待用。然后用醫(yī)用手術(shù)刀將棉大卷葉螟觸角自基部切下，切除末端1 mm，用SpectraR360導(dǎo)電膠將其固定在PR電極上，再把玻璃刺激管的磨口端接入氣流系統(tǒng)，出口正對(duì)觸角約1～2 cm，由真空泵提供氣流，流量1 L/min，待基線穩(wěn)定后給予刺激，每次刺激時(shí)間0.5 s，刺激間隔為30 s。每樣品測(cè)試雌蛾觸角各3根，每次連續(xù)刺激3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。棉大卷葉螟雌蟲的寄主選擇差異性比較采用χ2檢驗(yàn)，少數(shù)未選擇的蟲量不計(jì)入統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中。罩籠產(chǎn)卵偏好試驗(yàn)，先將產(chǎn)卵量平方根轉(zhuǎn)化處理，然后用配對(duì)t檢驗(yàn)分析選擇性試驗(yàn)中產(chǎn)卵量在泗棉3號(hào)和苘麻間的差異性。EAG測(cè)定數(shù)據(jù)處理，以刺激樣品的觸角電位反應(yīng)的測(cè)定值表示，用Duncan測(cè)驗(yàn)法檢驗(yàn)棉大卷葉螟雌性成蟲對(duì)5種化學(xué)物質(zhì)各濃度與對(duì)照正己烷的觸角電位差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉大卷葉螟雌性成蟲對(duì)2種寄主的趨性行為反應(yīng)

研究表明，在棉大卷葉螟雌性成蟲的行為反應(yīng)試驗(yàn)中，已交配的棉大卷葉螟雌性成蟲對(duì)野生苘麻有明顯的趨性。經(jīng)卡方檢驗(yàn)，達(dá)到顯著差異(χ2=11.02，P=0.04)。苘麻對(duì)棉大卷葉螟有較強(qiáng)的吸引力。圖1

注：*有顯著性差異
Note：*Indicated a significant difference
圖1 棉大卷葉螟雌蟲對(duì)2種寄主的選擇偏好性
Fig.1 The spawning preference ofS.derogatabetween Simian 3 and A.theophrasti

2.2 棉大卷葉螟成蟲的產(chǎn)卵偏好性

研究表明，棉花上和野生苘麻上的落卵量分別是6.78粒/♀、11.53粒/♀，后者是前者的1.7倍，2種不同寄主上的落卵量存在顯著差異(t=4.30，df=2，P=0.017)。相對(duì)于棉花品種泗棉3號(hào)，棉大卷葉螟成蟲更喜歡選擇苘麻作為產(chǎn)卵寄主。圖2

注：不同小寫字母示差異達(dá)到顯著(P<0.05)
Note：The asterisk indicates significant differences between cotton and A.theophrastiin the same trial (P<0.05)
圖2 棉大卷葉螟在泗棉3號(hào)和苘麻上的產(chǎn)卵量
Fig.2 Mean number of eggs laid on Simian 3 and A.theophrastiplants

2.3 棉花和苘麻揮發(fā)物的定性

研究表明，在泗棉3號(hào)的揮發(fā)物中鑒定出23種化學(xué)成分，苘麻的揮發(fā)物中鑒定出24中化學(xué)成分，其中2-乙基苯乙酮、3-乙基庚烷、癸烷、氰基乙酸、2-甲基哌嗪是2種寄主植物之間具有特異性的化學(xué)組分。表1

2.4 EAG電生理反應(yīng)

研究表明，棉大卷葉螟雌性成蟲對(duì)不同濃度的2-乙基苯乙酮和3-乙基庚烷有明顯反應(yīng)，且反應(yīng)值高于對(duì)照組。2-乙基苯乙酮，在10、100和10 000 μg/L不同濃度下，隨著濃度的增高，反應(yīng)差異越大；而對(duì)于3-乙基庚烷，棉大卷葉螟雌性成蟲的EAG電生理反應(yīng)值僅在對(duì)照與各種濃度間有差異，而不同濃度間差異不顯著。棉大卷葉螟雌性成蟲對(duì)癸烷、氰基乙酸、2-甲基哌嗪這3種特異性組分在不同濃度間以及處理與對(duì)照間電生理反應(yīng)差異均不顯著。圖3

注：不同小寫字母表示經(jīng)過(guò)Duncan法比較后差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)
Note：The asterisk indicates significant differences (P<0.05)
圖3 棉大卷葉螟雌性成蟲對(duì)5種氣味物質(zhì)的EAG反應(yīng)
Fig. 3 EAG responses of female adults ofS.derogata

表1 泗棉3 號(hào)和苘麻揮發(fā)物成分比較Table 1 VOCs compared of Simian 3 and A.theophrasti

注：+表示可以檢測(cè)到，空白表示未檢測(cè)到
Note：+Indicate can be detected，blank indicate no detected

3 討 論

棉大卷葉螟成蟲罩籠產(chǎn)卵試驗(yàn)結(jié)果和“Y”型嗅覺(jué)儀試驗(yàn)數(shù)據(jù)均表明棉大卷葉螟對(duì)苘麻有強(qiáng)烈的正趨性。棉大卷葉螟在苘麻上從卵到成蟲的發(fā)育歷期顯著短于泗棉3號(hào)寄主；從卵到成蟲各蟲態(tài)的存活率也顯著高于泗棉3號(hào)，同時(shí)該蟲在苘麻上的種群增長(zhǎng)指數(shù)也高于在泗棉3號(hào)上[15]。不同寄主對(duì)棉大卷葉螟幼蟲發(fā)育、蛹重以及成蟲產(chǎn)卵量等的影響較大。取食苘麻的棉大卷葉螟與取食常規(guī)棉花相比較，取食苘麻的幼蟲發(fā)育速度更快、成蟲壽命更長(zhǎng)，且比取食轉(zhuǎn)基因棉的死亡率低[16]。苘麻對(duì)棉大卷葉螟有非常強(qiáng)的引誘作用，說(shuō)明苘麻作為棉大卷葉螟的誘集植物具有一定的理論基礎(chǔ)。

野生苘麻是棉大卷葉螟的重要寄主之一。陳建等[15]的研究指出，在江淮棉區(qū)棉大卷葉螟雖始見(jiàn)在6月中下旬，但是發(fā)生量很少，其種群主要在苘麻等寄主上，7月棉田蟲量開(kāi)始明顯增長(zhǎng)，在8月時(shí)達(dá)到蟲害高峰[15]。潘洪生等[18]研究也發(fā)現(xiàn)，棉大卷葉螟幼蟲在苘麻、蜀葵和黃秋葵上的種群數(shù)量顯著高于陸地棉，且在苘麻上出現(xiàn)時(shí)間最早。由此表明，苘麻對(duì)棉大卷葉螟成蟲的引誘性較強(qiáng)。研究結(jié)論與前人的研究結(jié)果一致；在棉田四周種植苘麻作為棉大卷葉螟的誘集植物，在棉大卷葉螟轉(zhuǎn)入棉田之前滅殺防治。

從泗棉3號(hào)植物揮發(fā)物中鑒定出24種化合物，苘麻中鑒定出23種，其中多為酯類、醛類和烷烴類等化合物，這與前人的報(bào)道相符合[19]。但是分析出的揮發(fā)物的種類少于林克劍[8]報(bào)道的棉花揮發(fā)物成分38種和苘麻的35種。這可能與植株所處的生育期不同有關(guān)。研究表明，有5種不同揮發(fā)物即2-乙基苯乙酮、3-乙基庚烷、癸烷、氰基乙酸、2-甲基哌嗪在棉花與苘麻間存在特異性，通過(guò)EAG測(cè)定發(fā)現(xiàn)，棉大卷葉螟成蟲只對(duì)2-乙基苯乙酮和3-乙基庚烷有電生理反應(yīng)，但還不能分辨是正向刺激還是反向刺激。這還需要結(jié)合嗅覺(jué)儀或風(fēng)洞技術(shù)做進(jìn)一步的行為反應(yīng)測(cè)試。同時(shí)，2-乙基苯乙酮和3-乙基庚烷2種揮發(fā)物在大田對(duì)棉大卷葉螟有沒(méi)有正向或負(fù)向引誘或拒避作用，還需要在生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)一步檢驗(yàn)。

4 結(jié) 論

棉大卷葉螟在棉花和苘麻之間更趨向苘麻，同時(shí)棉大卷葉螟成蟲更喜歡選擇苘麻作為產(chǎn)卵寄主。苘麻植物可作為棉大卷葉螟的引誘寄主。泗棉3號(hào)和苘麻通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析以及EAG電生理反應(yīng)，2種寄主之間的5種不同揮發(fā)物中有2種，即2-乙基苯乙酮和3-乙基庚烷對(duì)棉大卷葉螟雌性成蟲有刺激作用。應(yīng)合理利用苘麻對(duì)棉大卷葉螟的引誘作用，嘗試引誘劑和作誘集植物等應(yīng)用，將苘麻誘集作為棉田棉大卷葉螟綜合防治中的一項(xiàng)有效措施。