黃胸薊馬對不同花卉揮發(fā)物的行為反應初探

曹 宇，孟永祿，楊 紅，李 軍，張國洲，王亞維，李 燦

(貴州省山地珍稀動物與經(jīng)濟昆蟲重點實驗室/貴陽學院 生物與環(huán)境工程學院，貴州 貴陽 550005)

黃胸薊馬 (Thripshawaiiensis，Thysanoptera:Thripidae)，又名香蕉花薊馬、夏威夷薊馬[1]，隸屬于纓翅目鋸尾亞目薊馬科，是一種重要的棲花害蟲。黃胸薊馬起源于環(huán)太平洋地區(qū)[2]，主要分布于亞洲熱帶、亞熱帶和北美南部，在日本、馬來西亞、中國等亞洲國家頻繁危害[3-5]。隨著該蟲的擴散，其在法國、西班牙、土耳其等歐洲地區(qū)也相繼被報道[6-8]。

黃胸薊馬寄主廣泛，是香蕉、芒果、蔬菜及花卉植物上的常見害蟲[9-10]，該蟲具有較強的擴散能力、適生性和繁殖力，是一種潛在的危險性害蟲[3,11]。國內(nèi)外學者圍繞該蟲的生長發(fā)育及繁殖開展一些研究[3,11-13]，發(fā)現(xiàn)其世代重疊嚴重、周期短、繁殖力強，化學防治是最有效的控制策略[14]，但該蟲抗藥性問題需要引起關注[14-16]。

目前，國內(nèi)外關于黃胸薊馬發(fā)生、危害的研究較少，花卉寄主上的相關報道更是缺乏。黃胸薊馬在貴州不同花卉植物、花期蔬菜上均有危害[17-18]，且危害程度因寄主種類而不同?；ɑ墚a(chǎn)業(yè)在我國及貴州省都具有重要的經(jīng)濟地位，其商業(yè)價值涉及貿(mào)易出口等，因此，花卉上該蟲的防治不可能依賴化學藥劑，但要實現(xiàn)花卉植物上黃胸薊馬的綠色可持續(xù)控制，需進一步掌握其基礎生物學、生態(tài)學等特性。

植物花香對薊馬的寄主選擇具有重要影響，不同植物的揮發(fā)物對不同類型薊馬的吸引力不同[19-21]。為此，以洋桔梗(Eustomagrandiflorum)、杜鵑(Rhododendronsimsii)、百合(Liliumbrownii)和菊花(Dendranthemamorifolium)4種黃胸薊馬不同嗜食性的花卉寄主為研究對象，測定了黃胸薊馬對4種花卉揮發(fā)物的行為反應，并進一步分析4種花卉揮發(fā)物的成分及含量，為探討黃胸薊馬對花卉危害不同的原因及其寄主選擇機制、薊馬引誘劑/忌避劑的研發(fā)等提供基礎數(shù)據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試蟲源

黃胸薊馬采自貴陽地區(qū)各類花卉植物上，帶回實驗室在人工氣候室以茶花粉+10%蜂蜜飼養(yǎng)3代后作為試驗蟲源[22]。昆蟲飼養(yǎng)在人工氣候箱(RXZ系列多段可編程智能人工氣候箱，RTOP-Y系列)中，試驗條件為溫度(25±1)℃、濕度(70±5)%、光周期14L∶10D。

1.2 供試寄主

洋桔梗、杜鵑、百合和菊花種植于貴陽學院生物與環(huán)境工程學院的苗圃基地，生長期間使用防蟲網(wǎng)覆蓋，避免害蟲危害，且不噴灑農(nóng)藥。選取花蕾期的植物花瓣進行試驗。

1.3 試驗方法

1.3.1 黃胸薊馬對不同花揮發(fā)物的嗅覺反應測定

1.3.1.1 Y型嗅覺儀測定 采用實驗室前期研究方法[23-24]，以海利ACO-5504空氣泵(廣東海利有限公司)為動力，空氣流經(jīng)活性炭和蒸餾水被過濾與加濕后，分為流速(300 mL/min)相同的2股氣流分別流經(jīng)待測氣味源，2股氣流匯集于主臂后進入大氣中。為了避免因周圍光強不均勻影響黃胸薊馬的選擇行為，在Y型管正上方放置 1 個熒光燈管(15 W)使兩側管臂的光強一致。味源處理：(1)4種花卉分別與空氣(CK)的對比；(2)4種花卉相互之間的對比。分別對黃胸薊馬雌、雄成蟲進行測定。

1.3.1.2 四臂嗅覺儀測定 采用四臂嗅覺儀法[25]，四臂嗅覺儀由無色有機玻璃制成，昆蟲活動室直徑15 cm(QFM6-150，上海喬楓實業(yè)有限公司生產(chǎn))。每臂的氣流量通過氣體流量計控制在300 mL/min，測試時間為 8:00—16:00，各味源瓶分別盛放各寄主花瓣(20 g)，另一臂通入潔凈空氣作為對照(CK)。每組味源測試80頭黃胸薊馬(雌成蟲)，重復3 次。每組測試20 min，記錄成蟲對每種味源的選擇蟲數(shù)和不選擇蟲數(shù)。每測試一組后，用無水乙醇擦拭嗅覺儀內(nèi)、外，烘干后再測試下一組。同時每測試一組后，轉動嗅覺儀，與各味源瓶和對照瓶重新連接，避免味源位置影響薊馬的選擇。味源組合如表1。

表1 供試味源組合Tab.1 Different groups of odors for test

1.3.2 花卉揮發(fā)物的成分及含量分析 樣品分析在貴州省中國科學院天然產(chǎn)物化學重點實驗室進行。采用手動固相微萃取裝置進行樣品萃取，取花卉樣品約5 g，剪碎成長寬約0.5 cm大小，置于10 mL固相微萃取儀采樣瓶中，插入裝有2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex纖維頭(美國Supelco公司)的手動進樣器，在85 ℃左右頂空萃取30 min取出，快速移出萃取頭并立即插入氣相色譜儀進樣口(溫度250 ℃)中，熱解析3 min進樣。

利用HP6890/5975C GC/MS聯(lián)用儀(美國安捷倫公司)分析樣品，分析條件：色譜柱為彈性石英毛細管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)，涂覆有5%苯基、95%甲基聚硅烷醚的固定相(ZB-5MSI 5% Phenyl-95% Dimethylpolysiloxane)，柱溫40 ℃(保留2 min)，以4 ℃/min升溫至250 ℃，保持1 min；汽化室溫度250 ℃；載氣為高純He (99.999%)；柱前壓7.60 psi，載氣流量1.0 mL/min；不分流進樣；溶劑延遲時間1.3 min。離子源為EI源；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃；電子能量70 eV；發(fā)射電流34.6 μA；倍增器電壓1 321 V；接口溫度280 ℃；質量范圍20～450 amu?？傠x子流圖中的各峰經(jīng)質譜計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索及核對Nist 2008和Wiley 275標準質譜圖，確定各樣品的揮發(fā)性化學成分，用峰面積歸一化法確定各化學成分的相對含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用SPSS 18.0進行處理,Y型嗅覺測試結果采用χ2檢驗進行差異顯著性分析，四臂嗅覺測試結果采用Tukey’s多重比較檢驗進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 黃胸薊馬對花卉揮發(fā)物的嗅覺反應

2.1.1 Y型嗅覺儀測定結果 與空氣進行對比，黃胸薊馬雌蟲顯著偏好于洋桔梗(χ2=8.96,df=1,P<0.01)、杜鵑(χ2=6.00,df=1,P=0.01)、百合(χ2=5.26,df=1,P=0.02)和菊花(χ2=4.25,df=1,P=0.04)，其中對洋桔梗的偏好性達到極顯著程度(表2)。在4種花的相互對比中，黃胸薊馬雌蟲也表現(xiàn)出顯著的偏好性，其對洋桔梗的偏好強于杜鵑(χ2=4.09,df=1,P=0.04)，也強于百合(χ2=5.07,df=1,P=0.02)和菊花(χ2=5.67,df=1,P=0.02)；對杜鵑的偏好性強于百合(χ2=4.41,df=1,P=0.03)和菊花(χ2=5.12,df=1,P=0.02)；對百合的偏好性強于菊花(χ2=4.57,df=1,P=0.03)。

表2 Y型嗅覺儀測定黃胸薊馬雌蟲行為反應結果

與雌蟲類似，黃胸薊馬雄蟲對洋桔梗(χ2=5.26,df=1,P=0.02)、杜鵑(χ2=5.07,df=1,P=0.02)、百合(χ2=4.74,df=1,P=0.03)和菊花(χ2=3.95,df=1,P=0.04)揮發(fā)物的偏好性也均顯著強于空氣(表3)。然而在不同寄主的相互比較中，黃胸薊馬雄蟲未表現(xiàn)出顯著偏好性，因此，后續(xù)試驗中僅用四臂嗅覺儀測定了黃胸薊馬雌蟲的行為反應。

表3 Y型嗅覺儀測定黃胸薊馬雄蟲行為反應結果Tab.3 Behavioral responses of male T.hawaiiensis tested in a Y-tube olfactometer

2.1.2 四臂嗅覺儀測定結果 四臂嗅覺儀測定表明，黃胸薊馬雌蟲對4種花的揮發(fā)物具有不同的偏好性(圖1)。4組測定結果分別表明，黃胸薊馬對不同花卉揮發(fā)物的偏好性為：1)洋桔梗(36.00頭)>杜鵑(22.67頭)>百合(13.33頭)；2)洋桔梗(37.00頭)>杜鵑(24.67頭)>菊花(12.00頭)；3)洋桔梗(41.00頭)>百合(19.00頭)>菊花(11.33頭)；4)杜鵑(33.33頭)>百合(23.33頭)>菊花(15.00頭)。因此，綜合得出黃胸薊馬雌蟲對4種花卉揮發(fā)物的偏好性為洋桔梗>杜鵑>百合>菊花。

不同小寫字母表示黃胸薊馬的選擇差異達顯著水平(Tukey’s多重比較檢驗，P<0.05)

2.2 花卉揮發(fā)物的成分及含量

GC-MS分析表明，4種花卉的揮發(fā)物在化合物種類及含量上存在較大差異(表4)。洋桔梗上共檢測到38種化合物，其中2-丁烯醛含量最高，為47.06%；其次為3-己烯-1-醇(13.16%)。杜鵑上共檢測到56種化合物，其中壬醛含量最高，為15.21%；其次為1-辛烯-3-醇(12.54%)和芳樟醇(10.09%)。百合上共檢測到42種化合物，其中反-β-羅勒烯含量最高，為25.16%；其次為苯甲酸芐酯(18.89%)和L-芳樟醇(9.89%)。菊花上共檢測到44種化合物，其中菊油環(huán)酮含量最高，為30.50%。

表4 4種花揮發(fā)物的成分及含量

續(xù)表4 4種花揮發(fā)物的成分及含量

續(xù)表4 4種花揮發(fā)物的成分及含量

續(xù)表4 4種花揮發(fā)物的成分及含量

續(xù)表4 4種花揮發(fā)物的成分及含量

3 結論與討論

寄主揮發(fā)物在昆蟲寄主定位、產(chǎn)卵場所尋找的過程中有著重要作用[26-27]。因此，本研究中,在與空氣對比時，4種花卉的揮發(fā)物對黃胸薊馬具有顯著的吸引力，可能是導致黃胸薊馬偏好在寄主花朵上取食、產(chǎn)卵等的重要原因[3,9]。4種花卉相互對比時，黃胸薊馬表現(xiàn)出不同的偏好性，因此，田間不同寄主上不同的黃胸薊馬種群數(shù)量可能與寄主揮發(fā)物不同的吸引力相關，進而造成不同的危害程度[17-18]。

自然界中，植食性昆蟲能夠利用植物揮發(fā)物的差異定位較為適宜的寄主[27-28]。本研究中Y型、四壁嗅覺儀測定結果均表明，黃胸薊馬雌蟲對4種花卉的偏好性為洋桔梗>杜鵑>百合>菊花，這可能與不同花卉獨特的花香化合物有關。GC-MS測定結果表明，4種花卉揮發(fā)物的化合物種類及含量差異較大，洋桔梗上含量較高的2-丁烯醛、杜鵑上含量較高的壬醛、百合上含量較高的反-β-羅勒烯及菊花上含量較高的菊油環(huán)酮，是否是影響黃胸薊馬行為反應的生物活性物質，尚需通過觸角電位(EAG)及田間誘集測試進一步驗證。當然，昆蟲的行為反應并不一定是受單一化合物的影響，也可能由特定比例的多種化合物共同作用[29-30]。因此，根據(jù)本研究對4種花卉揮發(fā)物的成分及含量分析，篩選黃胸薊馬引誘/忌避劑用于田間防治，尚需開展較多工作。

一般認為，植食性昆蟲的雌蟲更能有效感應來自寄主釋放的化學信息，找到更適宜的寄主[31]，前期研究表明，西花薊馬雌蟲對寄主味源的敏感程度顯著強于雄蟲[23]。同樣，本研究在黃胸薊馬上也有相似的發(fā)現(xiàn)，進而在四臂嗅覺儀測定時僅觀察了雌成蟲的行為反應。另外，深入探討薊馬—寄主植物揮發(fā)物—天敵的相互吸引關系，對于建立可持續(xù)的薊馬生態(tài)控制系統(tǒng)具有深遠意義[32-33]。