白星花金龜對9種植物的趨避行為

吳學三 郭峰 田翙 姜霖 楊玉婷 陳文龍

摘要 ：為明確對白星花金龜具有引誘或驅(qū)避作用的植物及醇提物，利用自制選擇行為裝置和“Y”形嗅覺儀，測定白星花金龜對9種氣味植物鮮葉及醇提物的行為反應。結(jié)果表明：白星花金龜雌、雄成蟲對植物及醇提物的嗅覺反應相似，對紫莖澤蘭、青蒿、菖蒲醇提物有極顯著負趨性（P<0.01）;雌成蟲對香樟、蒼耳醇提物具有顯著負趨性（P<0.05），對蛇床和蓖麻醇提物有極顯著正趨性（P<0.01）;幼蟲對臭牡丹、蒼耳、蓖麻醇提物表現(xiàn)為正趨性;各齡幼蟲對紫莖澤蘭、菖蒲醇提物均表現(xiàn)出負趨性，且隨著齡期的增加負趨性逐漸增大。研究結(jié)果可為白星花金龜?shù)囊T劑或驅(qū)避劑研發(fā)提供試驗依據(jù)。

關(guān)鍵詞 ：白星花金龜; 醇提物; 嗅覺反應; 趨避行為

中圖分類號：

S 433.5; S476.9

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2020485

Orientation behavior of Protaetia brevitarsis to nine plants

WU Xuesan1， GUO Feng1， TIAN Hui1， JIANG Lin1， YANG Yuting2， CHEN Wenlong1*

（1.Institute of Entomology， Guizhou University， Guizhou Provincial Key Laboratory of Plant Diseases and

Pest Management for Mountainous Agriculture; Scientific Observing and Experimental Station of Crop Pests

in Guiyang， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Guiyang 550025， China; 2.Guizhou Key Laboratory

for Breeding and Cultivation of Medicinal Plants， Guiyang 550025， China; 3. Agricultural Integrated Service

Center， Xinpu Buyi Township， Wudang District， Guiyang City， Guizhou Province， Guiyang 550021， China）

Abstract

In order to identify the plants and their ethanol extracts with attractive or repellent effects on Protaetia brevitarsis， a self-made behavioral selection device and the Y-type olfactometer were used to determine the behavioral response of P.brevitarsis to nine odorous plants and their ethanol extracts.The results showed that the olfactory responses of the female and male adults to the plants and their ethanol extracts were similar. The ethanol extracts of Ageratina adenophora， Artemisia caruifolia and Acorus calamus showed significant repellent effects （P<0.01）. The ethanol extracts of Cinnamomum camphora and Xanthium strumarium had significant repellent effects against female adults （P<0.05）， while the ethanol extracts of Ricinus communis and Cnidium monnieri were significantly attractive to female adults （P<0.01）.The ethanol extracts of Clerodendrum bungei， X. strumarium and Ricinus communis were attractive to larvae， but those of A. adenophora and A. calamus were repellent to all instars of larvae， displaying an increasing negative trend with increasing instar.The results provide an experimental basis for the development of attractant or repellent agents for P.brevitarsis.

Key words

Protaetia brevitarsis; ethanol extracts; olfactory response; orientation behavior

白星花金龜Protaetia brevitarsis，屬鞘翅目Coleoptera金龜科Scarabaeidae花金龜亞科Cetoniinae[12]。在國內(nèi)外均有分布，國外主要分布于蒙古、朝鮮、俄羅斯等國家[34]。國內(nèi)主要分布在新疆、山西、內(nèi)蒙古、黑龍江、山東、河南、四川、廣西、貴州等地，其中以新疆和山東為害較為嚴重[56]。2001年在新疆暴發(fā)成災，是一種防治困難，影響農(nóng)林經(jīng)濟作物的重要害蟲。白星花金龜1年1代，幼蟲具趨腐性，適應力強，在畜牧業(yè)發(fā)展較好的地區(qū)發(fā)生尤為嚴重。成蟲具廣食性、群集性，飛行能力強，單次取食量大，受害部位會造成酸腐現(xiàn)象，產(chǎn)生的次生病害對農(nóng)、林業(yè)的生產(chǎn)構(gòu)成嚴重威脅[78]。

目前，白星花金龜以農(nóng)業(yè)防治、物理防治以及生物防治為主[9]。農(nóng)業(yè)防治主要采用深耕清園的方式，人工成本較高，但卻達不到理想的防治效果;物理防治主要利用成蟲的假死性及誘殺的方式進行捕捉，受氣候和季節(jié)的影響較大、防治效果也不明顯;生物防治主要采取生物殺蟲劑或生防菌進行防治，雖然防治效果明顯，但不同發(fā)生地區(qū)的施用量和施用方式存在差異;而利用非寄主植物揮發(fā)物或提取物作為植物源殺蟲劑對白星花金龜進行防治的研究報道較少。因此，本文探究了白星花金龜對9種氣味植物鮮葉及其醇提物的選擇行為及嗅覺反應，為篩選出田間防治白星花金龜?shù)闹参锾崛∥锛把邪l(fā)植物源活性物質(zhì)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試昆蟲

2018年10月在貴陽市修文縣谷堡鎮(zhèn)貴陽大宏黔生態(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司獼猴桃園（26°47′N，106°27′E）采集白星花金龜幼蟲，在人工氣候箱內(nèi)飼養(yǎng)，飼養(yǎng)條件為溫度（26±1）℃、RH=（75±5）%、光周期L∥D=14 h∥10 h繁育備用，并挑選各個蟲態(tài)健康個體作為供試昆蟲。

1.1.2 供試植物

選擇具有芳香或刺激氣味的非寄主植物，蓖麻Ricinus communis、蛇床Cnidium monnieri、香樟Cinnamomum camphora、紫莖澤蘭Ageratina adenophora、蒼耳Xanthium strumarium、臭牡丹Clerodendrum bungei、青蒿Artemisia caruifolia、臭椿Ailanthus altissima、菖蒲Acorus calamus 9種植物。植物鮮葉均采集于貴陽市花溪區(qū)。

1.1.3 植物乙醇提取物的制備

取供試植物鮮葉，洗凈、干燥、粉碎后過40目篩，取20 g 粉末于具塞三角瓶中，加入100 mL 95%乙醇室溫下浸泡12 h，用超聲輔助提取60 min（超聲頻率30 Hz，提取溫度25℃）。提取結(jié)束后過濾，將過濾殘渣倒回三角瓶中，按上述方法再次提取，合并濾液得到浸提物（料液比1∶10）。采用減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至黏稠狀，放置于45℃恒溫干燥箱內(nèi)烘干，于4℃冰箱中保存?zhèn)溆?。使用前在提取物中加入乙?0 mL，渦旋振蕩。

1.2 試驗方法

1.2.1 白星花金龜成蟲對9種氣味植物鮮葉的趨避性測定方法

自制昆蟲選擇行為測試裝置（圖1），參考徐蕾等[10]使用的四臂嗅覺儀原理制作而成。該裝置高12 cm、占地面積2.25 m2 （150 cm×150 cm），各個區(qū)域內(nèi)壁透明，裝置中央為透明塑料的昆蟲釋放區(qū)，周圍平均分布有3個處理區(qū)及1個對照區(qū)，試驗過程中處理區(qū)和對照區(qū)交叉設(shè)置，釋放區(qū)沿4個區(qū)設(shè)有活動通道（d=2.0 cm）。由遠及近連接活性炭、加濕器、氣流計，中央昆蟲釋放區(qū)頂端有一開口，連接抽氣泵。

試驗設(shè)3組共9個處理，紫莖澤蘭、青蒿、蒼耳為第一組，蓖麻、蛇床、臭牡丹為第二組，香樟、菖蒲、臭椿為第三組，以空氣作為對照。挑選足量的白星花金龜于養(yǎng)蟲籠中饑餓12 h。取待測植物鮮葉置于3個處理區(qū)。打開抽氣泵，氣流量為100 mL/min，通氣5 min后，將饑餓處理后的白星花金龜引入釋放區(qū)，每組設(shè)置30次重復，每次重復測試20頭（♂∶♀=1∶1），記錄20 min 內(nèi)做出最終選擇時停留在每個處理室的蟲數(shù)。如果釋放區(qū)蟲數(shù)多于5頭，視為無效試驗，重新進行測定。為避免殘留氣味對試驗進行干擾，每次測定結(jié)束后，用75%乙醇對裝置內(nèi)壁進行擦拭，并進行氣味驅(qū)散3 min，進行下一次測定。為防止光線對白星花金龜趨性產(chǎn)生影響，測試環(huán)境選擇在光照均勻的室內(nèi)進行。

1.2.2 白星花金龜成蟲及幼蟲對9種植物醇提物的嗅覺行為反應測定

嗅覺行為采用“Y”形嗅覺儀測試。該裝置由透明玻璃管制成，有兩側(cè)臂和一主臂，兩側(cè)臂夾角約70°，主臂長約35 cm、兩側(cè)臂等長12 cm，內(nèi)徑為2 cm，主臂端連接抽氣泵，兩側(cè)臂由近及遠依次連接植物醇提物（或?qū)φ瘴铮┑娜萘科俊⒘魉儆?、加濕器、活性炭?/p>

挑選足量白星花金龜3個齡期的幼蟲，在飼養(yǎng)盒（d=20 cm，h=12 cm）中饑餓12 h。在脫脂棉上噴灑提取物放入一個容量瓶中作為味源瓶，另一個容量瓶放入噴灑95%乙醇的脫脂棉作為對照，室溫下使乙醇揮發(fā)。連接抽氣泵后開始抽氣30 s，氣流量100 mL/min，將饑餓處理后的幼蟲逐個引入主臂，幼蟲進入任意側(cè)臂并停留超過1 min，表示選擇有效，如果連續(xù)觀察5 min，繼續(xù)停留在主臂通道則視為未選擇[11]。每個處理6個重復，每個重復測試10頭。每測完2頭幼蟲后，用75%乙醇對Y形管內(nèi)壁進行清洗并調(diào)換味源側(cè)臂和對照物側(cè)臂位置，經(jīng)干燥后繼續(xù)試驗;雌、雄成蟲嗅覺反應測定方法與幼蟲測定方法相同，每個處理15個重復，每個重復測試10頭。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用WPS Office 2019統(tǒng)計，用IBM SPSS 26.0完成數(shù)據(jù)計算，結(jié)果用平均值±標準誤表示。用Duncan氏新復極差法進行差異顯著性分析，顯著水平設(shè)為α=0.05，使用Origin 2018軟件作圖。計算公式如下：

反應率=[（處理區(qū)蟲數(shù)+對照區(qū)蟲數(shù)）/總蟲數(shù)]×100%;

選擇反應率=[處理區(qū)蟲數(shù)/（處理區(qū)蟲數(shù)+對照區(qū)蟲數(shù)）]×100%;

選擇系數(shù)=（處理區(qū)蟲數(shù)-對照區(qū)蟲數(shù)）/（處理區(qū)蟲數(shù)+對照區(qū)蟲數(shù)）。

2 結(jié)果與分析

2.1 白星花金龜成蟲對9種植物鮮葉的趨向選擇性

白星花金龜成蟲對9種植物鮮葉趨向選擇性如圖2所示，成蟲對紫莖澤蘭、青蒿、菖蒲3種植物的選擇反應率較低，分別為30.59%、37.89%、36.73%，選擇系數(shù)為-0.39、-0.24、-0.27，彼此之間沒有顯著性差異（P>0.05），表現(xiàn)為負趨性;對蛇床、臭牡丹、蓖麻3種植物的選擇反應率較高，分別為58.15%、56.56%、57.25%，選擇系數(shù)分別為0.16、0.13、0.14，彼此間沒有顯著差異（P>0.05），表現(xiàn)為正趨性。對蒼耳、香樟、臭椿的選擇反應率分別為51.77%、45.59%、48.66%，選擇系數(shù)在±0.1之間，趨向選擇性不明顯。

2.2 白星花金龜成蟲對9種植物鮮葉醇提物的嗅覺行為反應

在9種植物鮮葉醇提物中，對白星花金龜雌成蟲具有極顯著驅(qū)避作用的為紫莖澤蘭、青蒿、菖蒲、臭椿醇提物（P<0.01），有顯著驅(qū)避作用的為香樟、蒼耳醇提物（P<0.05）;對白星花金龜雌成蟲具有極顯著引誘作用的為蓖麻、蛇床醇提物（P<0.01）;既無驅(qū)避作用也無引誘作用的為臭牡丹醇提物（圖3）。對白星花金龜雄成蟲具有極顯著驅(qū)避作用的為紫莖澤蘭、青蒿、菖蒲醇提物（P<0.01），具有顯著驅(qū)避作用的為臭椿醇提物（P<0.05）;對白星花金龜雄成蟲具有極顯著引誘作用的為蓖麻、蛇床醇提物（P<0.01）;既無驅(qū)避作用也無引誘作用的為臭牡丹、香樟、蒼耳醇提物（圖4）。雌、雄成蟲對同種植物醇提物的嗅覺行為反應差異不顯著，對蓖麻、蛇床醇提物表現(xiàn)為正趨向性;對紫莖澤蘭、青蒿、菖蒲醇提物表現(xiàn)為負趨向性;對臭牡丹醇提物不表現(xiàn)出趨向選擇性。

2.3 白星花金龜各齡幼蟲對9種植物醇提物的嗅覺行為反應

3個齡期幼蟲對9種植物鮮葉醇提物的趨性行為反應如表1所示，除1齡幼蟲對香樟醇提物反應率為（86.67±4.22）%及3齡幼蟲對紫莖澤蘭醇提物反應率為（85.00±4.28）%外，1齡和3齡幼蟲對其他醇提物的反應率均在90%以上。1、2齡及3齡幼蟲對臭牡丹、蒼耳、蓖麻醇提物的選擇反應率大于50%，表現(xiàn)為正趨性。1齡幼蟲對蓖麻醇提物選擇反應率最高，為（56.34±5.61）%，與其對青蒿、香樟、蛇床及紫莖澤蘭醇提物的選擇反應率差異顯著（Ρ<0.05）;2齡幼蟲對蓖麻醇提物選擇反應率最高，為（67.22±5.55）%，與其對除蒼耳外的其他植物醇提物的選擇反應率差異顯著（Ρ<0.05）;3齡幼蟲對蒼耳醇提物的選擇反應率最高，為（54.95±4.15）%，與其對菖蒲、蛇床及紫莖澤蘭醇提物的選擇反應率差異顯著（Ρ<0.05）;1、2及3齡幼蟲均對紫莖澤蘭、菖蒲醇提物表現(xiàn)出負趨性，負趨性大小隨齡期的增加而增大。

3 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，白星花金龜雌、雄成蟲對植物鮮葉及其醇提物的嗅覺行為反應結(jié)果相似，對紫莖澤蘭、青蒿、菖蒲醇提物選擇反應率小于50%，表現(xiàn)為負趨性;華勁松等[12]研究了紫莖澤蘭提取物對煙青蟲Helicoverpa assulta的驅(qū)避作用，黃衍章等[13]研究了石菖蒲提取物對玉米象Sitophilus zeamais和赤擬谷盜Tribolium castaneum的驅(qū)避活性，結(jié)果與本研究相吻合。白星花金龜雌、雄成蟲對蓖麻、蛇床醇提物選擇反應率大于50%，表現(xiàn)為正趨性。與熱孜宛古麗·阿卜杜克熱木等研究華北大黑鰓金龜Holotrichia oblita對蓖麻有趨向選擇性結(jié)果相似[14]。姚英娟等關(guān)于蛇床子提取物對幾種儲糧害蟲具有驅(qū)避效應的結(jié)果[15]與本研究存在差異，可能是提取部位不同造成的。白星花金龜幼蟲對9種植物鮮葉醇提物的趨向性存在差異，3個齡期幼蟲對臭牡丹、蒼耳、蓖麻醇提物的選擇反應率大于50%，表現(xiàn)為正趨性。高軍等[16]研究表明，蓖麻葉片對斜紋夜蛾Spodoptera litura幼蟲有明顯驅(qū)避作用，結(jié)果與本研究存在差異，可能是試驗對象不同造成的。3個齡期幼蟲對紫莖澤蘭、菖蒲醇提物均表現(xiàn)出負趨性，高齡幼蟲的負趨性大于低齡幼蟲。程麗坤等[17]研究了紫莖澤蘭提取物對美洲大蠊Periplaneta americana和米蛾Corcyra cephalonica的驅(qū)避活性，結(jié)果與本研究結(jié)果類似。

昆蟲與植物在長期進化過程中存在著協(xié)同機制，植物揮發(fā)的化感物質(zhì)對植食性昆蟲具有忌避作用，是調(diào)控昆蟲行為的重要因子[1819]。植物源物質(zhì)在害蟲防治方面具有重要作用，主要表現(xiàn)為觸殺[20]、熏蒸、毒殺[21]、驅(qū)避[2223]、引誘、拒食[24]、種群抑制等方面。寄主植物在昆蟲定向?qū)ふ壹闹鬟^程中起著重要作用，昆蟲能夠利用寄主植物的揮發(fā)物尋找食物、搜尋配偶或選擇適宜的產(chǎn)卵場所[25]。非寄主植物對昆蟲的行為也有一定程度的影響，如菊花提取物可抑制小菜蛾P(guān)lutella xylostella對寄主的趨性[26]。目前，植物提取物在病蟲害防治方面的研究較多，相關(guān)報道集中在倉儲害蟲、蔬菜害蟲、煙草害蟲，對金龜子類害蟲防治研究較少。本文選取9種有氣味的非寄主植物，研究白星花金龜對其醇提物的選擇行為及嗅覺反應。試驗結(jié)果可為研發(fā)對白星花金龜雌、雄成蟲具有防控作用的引誘劑或驅(qū)避劑提供試驗依據(jù)。非寄主植物提取物的田間試驗效果、使用濃度及比例等相關(guān)問題有待進一步研究闡明。

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（責任編輯：楊明麗）