云斑白條天牛對核桃、桉樹的趨向性和EAG反應(yīng)

徐 蕾，吳 廣，楊振德,2*，李貝娜，韋善方，黃嘉誠

(1．廣西大學(xué)林學(xué)院，南寧 530004；2．廣西森林生態(tài)與保育重點實驗室，南寧 530004；3．巴馬瑤族自治縣核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展局，廣西巴馬 547500)

云斑白條天牛Batoceralineolata隸屬于鞘翅目Coleoptera天?？艭erambycidae，是一種適應(yīng)性很強的多寄主蛀干害蟲，生活史較為復(fù)雜，成蟲和幼蟲均可造成危害，在我國主要分布于湖北、湖南、廣東、廣西、貴州、四川、云南等16個省區(qū)(自治區(qū))(肖剛?cè)幔?992)，其分布接近國土面積的20%(李建慶等，2008)。據(jù)記載，2005年在廣西桂林約有26 hm215年生中徑材桉樹林受云斑天牛危害，受害株率達(dá)20%以上，并導(dǎo)致桉樹大量死亡(奚福生等，2007)；調(diào)查發(fā)現(xiàn)，廣西河池市鳳山縣、天峨縣、南丹縣成片核桃林發(fā)生云斑天牛蟲害(韓俊嚴(yán)等，2014)。Y型嗅覺儀可以用來測定昆蟲對宿主的選擇行為，而觸角電位技術(shù)(Electroantennography，EAG)是從一系列化學(xué)物質(zhì)中篩選出對昆蟲有生理反應(yīng)的部分化合物，在探討昆蟲性信息素、對植物揮發(fā)物的反應(yīng)以及感知植物氣味的機理方面發(fā)揮著重要的作用(田厚軍等，2011)。

近年來，不少學(xué)者運用Y型嗅覺儀和EAG技術(shù)對天牛與寄主的相互關(guān)系進行了研究。Yang等(2013)采用Y型嗅覺儀結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)法分析了未受云斑白條天牛侵害和受到云斑白條天牛侵害的冬青屬植物Dipsacaesadoxaceae揮發(fā)物對未交配雌、雄成蟲的觸角電位和行為反應(yīng)，得出受害的植物會產(chǎn)生特異揮發(fā)物對天牛產(chǎn)生更大的刺激作用，使天牛對寄主的EAG反應(yīng)更強。王紫薇等(2016)研究發(fā)現(xiàn)，光肩星天牛對金絲垂柳Salixbabylonica、意大利楊樹Populuseuramevicana、苦楝Meliaazedarach等的選擇差異與寄主植物揮發(fā)物中的萜烯類化合物有關(guān)。星天牛對砂糖橘Citrusreticulatacv.Shiyueju和苦楝Meliaazedarach枝葉浸提物的8種組分產(chǎn)生不同程度的EAG反應(yīng)(錢明惠等，2018)；光肩星天牛雌、雄成蟲觸角對復(fù)葉槭Acernegundo10種揮發(fā)物的EAG反應(yīng)差異顯著(李碩等，2016)。

寄主的不同部位和揮發(fā)物不同比例和濃度對天牛的行為和EAG反應(yīng)也存在一定影響。卓志航等(2016)研究發(fā)現(xiàn)云斑白條天牛對核桃的樹皮和樹葉揮發(fā)物產(chǎn)生不同的EAG反應(yīng)；進一步分析表明核桃樹皮中揮發(fā)性成分含量最高的3種物質(zhì)依次是：醇類桉葉油醇、萜烯類左旋-萜烯蒎烯和芳香族化合物p-傘花烴，核桃樹葉中，揮發(fā)性成分含量最高的3種物質(zhì)依次是：萜烯類1-石竹烯、萜烯類β烯蒎烯和萜烯類。王保新等(2014)研究云斑天牛成蟲對光皮樺Betulaluminifera、法國冬青Viburnumawabuki及核桃等植物中10種主要揮發(fā)物的EAG反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)揮發(fā)物濃度為100 μg/μL時，云斑白條天牛成蟲對所測試的植物揮發(fā)物的EAG反應(yīng)最強。馬艷等(2019)研究表明多斑白條天牛Batocerahorsfieldi對山核桃不同受害狀態(tài)下釋放的揮發(fā)物產(chǎn)生顯著不同的電生理反應(yīng)，推測這種差異是由于不同受害狀態(tài)下山核桃揮發(fā)物的成分、比例和濃度不同導(dǎo)致。

隨著廣西桉樹和核桃種植面積的迅速擴展，云斑白條天牛對桉樹和核桃的危害日益嚴(yán)重。在核桃林和桉樹林相鄰的情況下，核桃種群的云斑白條天牛是否更傾向于選擇原寄主核桃危害？是否存在向新寄主桉樹轉(zhuǎn)移擴散和適應(yīng)的風(fēng)險？交配狀態(tài)是否影響產(chǎn)卵寄主和產(chǎn)卵位置選擇？弄清這些問題對于云斑白條天牛的科學(xué)防控具有重要意義。本文報道云斑白條天牛對核桃和桉樹兩種寄主植物揮發(fā)物的觸角電位和行為反應(yīng)，為闡明其寄主選擇機制并利用行為控制法對其進行防控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試天牛及寄主材料

2017年11月于廣西河池市巴馬縣核桃種植基地采集被云斑白條天牛嚴(yán)重危害的核桃木段，置于50 cm×60 cm×80 cm的塑料箱中保存。次年5月上旬剛羽化出孔未交配的成蟲鑒別雌雄后分別放入50 cm×60 cm×80 cm的養(yǎng)蟲籠中用新鮮的核桃枝條飼養(yǎng)，同時到巴馬縣核桃種植基地采集成蟲，鑒別雌雄和交配狀況后分別放入養(yǎng)蟲籠中飼養(yǎng)備用。已交配雄蟲腹部絨毛磨損，形成明顯的交配斑；已交配雌蟲為背部絨毛磨損，形成明顯交配斑(嵇保中等，1996)。

寄主植物核桃和桉樹均采自廣西大學(xué)林學(xué)院教學(xué)實踐基地。其中，核桃6年生，樹高6.5 m，胸徑為16.7 cm；廣林9號桉樹3年生，樹高7.2 m，胸徑12.6 cm。上午8 ∶00在樹高1.3 m處采集樹皮、3 m處采集嫩枝和樹葉等健康無病蟲危害材料用于測試。

1.2 嗅覺行為反應(yīng)生測

參考王保新等(2014)的方法采用Y型嗅覺儀進行云斑白條天牛嗅覺行為反應(yīng)生測。Y型嗅覺儀主臂45 cm，兩側(cè)臂35 cm，臂間夾角75°。主臂和側(cè)臂內(nèi)徑均為10 cm，交叉處采用標(biāo)準(zhǔn)磨口制成。兩側(cè)臂分別用Telfon管與250 mL味源瓶相連。測試前將天牛饑餓處理12 h，稱取新剪下的桉樹和核桃樹的樹皮、嫩枝、樹葉各3.0 g，放入味源瓶中。將10 min內(nèi)進入測試臂10 cm并停留超過30 s的天牛計為有選擇，其余的計為無選擇(試驗條件：紅光，室溫23～29℃)。供測試的成蟲分為未交尾的雌蟲、雄蟲和已經(jīng)交尾過的雌蟲、雄蟲4組，每組成蟲各8頭，共32頭。每組測試3次，每次測定間隔為2 d。Y型嗅覺儀測定3次選擇行為后，交換樣品室的端口，并用無水乙醇清洗Y型管以及連接樣品室的Telfon管，用蒸餾水潤洗，并用電吹風(fēng)吹干后進行下一組的試驗。

1.3 觸角電位(EAG)測定

采用荷蘭Syntech公司生產(chǎn)的觸角電位儀測定云斑白條天牛對寄主揮發(fā)物的EAG反應(yīng)值。測試前先將天牛饑餓處理12 h，選用成蟲觸角的鞭節(jié)最末1節(jié)測定EAG反應(yīng)值，測定前用解剖刀將其切下，并切除尖端1 mm。將制后觸角橫搭在事先沾有導(dǎo)電膠的電極上，確保觸角兩端浸沒在導(dǎo)電膠內(nèi)，將電極插入EAG探頭中進行信號采集、放大和轉(zhuǎn)換分析。以寄主植物嫰枝、樹皮和樹葉的揮發(fā)物作為刺激源，刺激源為人工采集的原材料，沒有采用任何試劑提取，僅通過人工收集裝入到密封袋或色譜瓶中?？諝庾鳛閷φ?CK)，每次取1.0 g樣品放入樣品管中，每個氣味源樣品重復(fù)刺激同一個成蟲2根觸角，每根觸角重復(fù)測定3次，共6次。刺激順序為：對照(空氣)→樣品→對照(空氣)。每個氣味源樣品測試雌成蟲和雄成蟲各3頭，測試共36次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2010進行處理，用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析。云斑天牛對不同寄主揮發(fā)物的趨向率及對不同部位揮發(fā)物的EAG反應(yīng)差異分析采用了卡方檢驗，當(dāng)P<0.05時，差異達(dá)顯著水平，進行多重比較。通過以下公式來計算趨向率和EAG反應(yīng)值：

EAG反應(yīng)值=EAGA-EAGB

EAGA：寄主樣品EAG測量值；EAGB：對照EAG測量值。

2 結(jié)果與分析

2.1 云斑白條天牛對核桃、桉樹揮發(fā)物的選擇趨向性

核桃種群的云斑白條天牛對核桃和桉樹各部位揮發(fā)物都存在一定的趨性，說明核桃和桉樹的嫰枝、樹葉、樹皮都存在引起核桃云斑白條天牛產(chǎn)生行為反應(yīng)的揮發(fā)物，其中云斑白條天牛對核桃各部位揮發(fā)物的趨向率均高于對桉樹各部位揮發(fā)物的趨向率，且最高趨向率達(dá)85.71%(表1)。

表1 云斑白條天牛對核桃、桉樹各部位揮發(fā)物的趨向率Table 1 Selection rate of Batocera lineolata to Juglans regia and Eucalyptus grandis×E.urophylla’s volatiles

未交尾的云斑白條天牛對桉樹樹葉和桉樹樹皮的揮發(fā)物在性別間存在顯著差異(P<0.05)，雄性云斑天牛對桉樹樹葉和桉樹樹皮的趨向率高于雌性對桉樹樹葉和桉樹樹皮的趨向率；已交尾云斑天牛對桉樹樹葉和桉樹樹皮的揮發(fā)物在性別間也存在顯著差異(P<0.05)，交尾后云斑天牛雌蟲對桉樹樹葉的趨向率顯著高于雄性天牛對桉樹樹葉揮發(fā)物的趨向率，對桉樹樹皮揮發(fā)物的趨向率顯著低于雄性云斑天牛對桉樹樹皮的趨向率。未交尾的云斑白條天牛對核桃樹各部位揮發(fā)物的趨向率在性別間無顯著差異(P>0.05)，但在交尾后雌性天牛對核桃樹皮揮發(fā)物的趨向率顯著高于雄性對樹皮揮發(fā)物的趨向率(P<0.05)，而對嫩枝和樹葉揮發(fā)物在雌雄間沒有顯著差異(圖1)。

圖1 云斑白條天牛對核桃、桉樹各部位揮發(fā)物趨向率的性別差異Fig.1 Sex influence on the selection rate of Batocera lineolata to Juglans regia and Eucalyptus grandis×E.urophylla’s volatiles注：A，C，未交尾成蟲；B，D，已交尾成蟲；WM，未交尾雄蟲；WF，未交尾雌蟲；YM，已交尾雄蟲；YF，已交尾雌蟲；ET，桉樹嫩枝；EL，桉樹樹葉；EB，桉樹樹皮；JT，核桃嫩枝；JL，核桃樹葉；JB，核桃樹皮；“*”表示不同類型天牛成蟲對同一揮發(fā)物的趨向率間差異顯著(P<0.05) ，“ns”表示不同類型天牛成蟲對同一揮發(fā)物的趨向率間差異不顯著(P>0.05)，下同。Notes: A, C, unmated adult; B, D, mated adult; WM, unmated male adult; WF, unmated female adult; YM, mated male adult; YF, mated female adult; ET, E.grandis×E.urophylla Twig; EL, E.grandis×E.urophylla Leaf; EB, E.grandis×E.urophylla;Bark; JT, J.regia Twig; JL, J.regia Leaf; JB, J.regia Bark; “*” represents the difference was significant between the selection rates of different types of adult B. lineolata to the same volatiles (P<0.05),“ns” represents the difference was not significant between the selection rates of different types of adult B. lineolata to the same volatiles (P>0.05), the same as below.

未交尾雄蟲對桉樹樹葉和桉樹樹皮的趨向率顯著高于已交尾雄蟲對桉樹樹葉和桉樹樹皮揮發(fā)物的趨向率，已交尾雄蟲對桉樹嫩枝揮發(fā)物的趨向率顯著高于未交尾雄蟲對桉樹嫩枝揮發(fā)物的趨向率；已交尾雌蟲對桉樹嫩枝和桉樹樹皮揮發(fā)物的趨向率顯著高于交尾前雌蟲對桉樹嫩枝和桉樹樹皮的趨向率，交尾前后雌蟲對桉樹樹葉揮發(fā)物的趨向率差異不顯著。未交尾雄蟲對核桃樹皮揮發(fā)物的趨向率顯著高于已交尾雄蟲對核桃樹皮揮發(fā)物的趨向率；已交尾雌蟲對核桃樹樹皮揮發(fā)物的趨向率顯著高于未交尾雌蟲對樹皮揮發(fā)物的趨向率(圖2)。

圖2 云斑白條天牛交尾與否對核桃、桉樹各部位揮發(fā)物趨向率的影響Fig.2 Mating statuses influence the selection rate of Batocera lineolata to Juglans regia and Eucalyptus grandis×E.urophylla’s volatiles注：A，C，雄成蟲；B，D，雌成蟲；Notes: A, C, male adult; B, D, female adult.

2.2 云斑白條天牛對核桃、桉樹不同部位揮發(fā)物的EAG反應(yīng)

云斑天牛成蟲對核桃和桉樹的樹皮、嫰枝和樹葉揮發(fā)物均有明顯的EAG反應(yīng)(圖3)。其中，云斑天牛雌成蟲對核桃樹皮揮發(fā)物的EAG反應(yīng)值顯著高于雄性成蟲(P<0.05)，而天牛成蟲對嫰枝和樹葉揮發(fā)物的EAG反應(yīng)值在性別間無顯著差異(P>0.05)，表明核桃樹皮可能存在對天牛雌成蟲具有較強特異性刺激作用的揮發(fā)物。云斑白條天牛未交尾雄蟲對核桃嫰枝揮發(fā)物的EAG反應(yīng)值顯著低于對桉樹嫰枝揮發(fā)物的EAG反應(yīng)值(P<0.05)，說明桉樹嫰枝揮發(fā)物對未交尾天牛雄蟲具有更大刺激作用，可能對未交尾云斑天牛核桃種群雄蟲具有較大的趨避或引誘作用。云斑白條天牛核桃種群已交尾雌蟲對核桃樹葉揮發(fā)物的EAG反應(yīng)值顯著高于對桉樹葉揮發(fā)物的EAG反應(yīng)值(P<0.05)，說明核桃樹葉對已交尾雌蟲的刺激作用大于桉樹樹葉，核桃種群的云斑白條天牛更傾向于選擇核桃樹作為其產(chǎn)卵目標(biāo)寄主。

圖3 云斑白條天牛對核桃和桉樹各部位揮發(fā)物的EAG反應(yīng)Fig.3 EAG response of adult Batocera lineolata to Juglans regia and Eucalyptus grandis×E.urophylla’s volatiles注：不同大寫字母表示不同類型天牛試蟲對同一種揮發(fā)物源的EAG反應(yīng)間有顯著差異(P<0.05)；不同小寫字母表示同一種類型試蟲對不同揮發(fā)物源的EAG反應(yīng)間有顯著差異(P<0.05)。Note: Different capital letters indicate significant difference between EAG response of different types of B.lineolata to the same volatiles (P<0.05). The different lowercase letters indicate significant difference between EAG response of the same types of B.lineolata to the different volatiles (P<0.05) .

3 討論與結(jié)論

云斑白條天牛在寄主選擇時具有優(yōu)先選擇原寄主的特點。閻雄飛(2008)研究發(fā)現(xiàn)，光肩星天牛Anplophoraauriculata對原寄主樹種枝條揮發(fā)物氣味表現(xiàn)出正趨性反應(yīng)。王峰等(2007)研究光肩星天牛在不同寄主樹種上的取食、交配、產(chǎn)卵等情況，發(fā)現(xiàn)光肩星天牛成蟲在進行寄主選擇時，對原寄主具有一定“記憶效應(yīng)”。光肩星天牛成蟲在其原寄主植物上刻槽和產(chǎn)卵的比率最高，“記憶效應(yīng)”表現(xiàn)得十分明顯。本研究結(jié)果表明，核桃種群云斑白條天牛對原寄主核桃的選擇趨性高于對新寄主桉樹的選擇趨性，推測核桃種群云斑白條天牛同樣也存在對原寄主的“記憶效應(yīng)”。但核桃種群云斑天牛對新寄主桉樹也具有一定的選擇趨向性，推測云斑白條天牛在危害原寄主核桃的同時還存在向新寄主桉樹轉(zhuǎn)移擴散和適應(yīng)的趨勢，說明云斑白條天牛具有行為可塑性，在應(yīng)對復(fù)雜多變環(huán)境時具有快速適應(yīng)環(huán)境的能力而產(chǎn)生對新寄主的適應(yīng)機制。

不同地理種群的云斑白條天牛偏好取食不同的寄主。楊洋(2017)在研究楊樹云斑白條天牛對補充營養(yǎng)寄主桉樹和核桃的選擇時發(fā)現(xiàn)云斑白條天牛雌成蟲主要選擇取食桉樹而選擇取食核桃不明顯，但是本研究結(jié)果表明核桃云斑白條天牛成蟲在寄主選擇上雌雄成蟲均嗜好核桃樹而非桉樹。造成試驗結(jié)果不一致的原因主要是云斑白條天牛的原生寄主不同：四川省羅青縣的云斑白條天牛原寄主為楊樹，而本研究的云斑白條天牛原寄主為廣西巴馬瑤族自治縣的核桃樹。推測四川楊樹云斑白條天牛種群和廣西核桃云斑白條天牛種群發(fā)生了分化，從而導(dǎo)致寄主選擇行為的改變，這需要進一步的研究驗證。

交尾后的云斑白條天牛對原寄主樹皮揮發(fā)物具有較強的趨向性。陳建民等(2018)研究表明，咖啡脊虎天牛Xylotrechusquadripes在產(chǎn)卵寄主選擇階段能夠明顯區(qū)分金銀花、泡桐和榆樹，大量卵產(chǎn)于金銀花枝條縫隙內(nèi)。本試驗分別對不同寄主的樹皮、嫩枝和樹葉部位進行趨向性測試和EAG反應(yīng)測試，發(fā)現(xiàn)交尾后的云斑白條天牛雌成蟲對核桃樹皮揮發(fā)物的趨向率顯著高于雄成蟲和交尾前的雌成蟲對樹皮揮發(fā)物的趨向率，說明雌蟲在產(chǎn)卵時對核桃樹皮的位置有更大的趨向性。這與交尾后的云斑白條天牛雌成蟲選擇樹皮作為產(chǎn)卵位置的產(chǎn)卵選擇行為一致(李建慶等，2018)，也提示核桃樹皮中存在引誘雌蟲天牛前來產(chǎn)卵的活性物質(zhì)。這為從寄主樹皮中提取調(diào)控云斑白條天牛產(chǎn)卵位置選擇的活性物質(zhì)提供思路。

天牛對寄主植物的定向選擇是一個非常復(fù)雜的過程。本研究發(fā)現(xiàn)核桃種群云斑天牛成蟲對寄主核桃和桉樹的樹皮、嫩枝、樹葉的揮發(fā)物具有一定的趨向性和EAG反應(yīng)，雌成蟲對核桃樹皮的趨向性和EAG反應(yīng)最強，但核桃和桉樹揮發(fā)物中究竟是何種物質(zhì)對云斑天牛雌雄蟲產(chǎn)生定向作用有待進一步研究。