自主合成美國(guó)白蛾性信息素誘芯林間誘捕活性及應(yīng)用

胡天義,趙旭東,耿薏舒,張龍娃,李逢良,郝德君

(1.南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，江蘇 南京 210037； 2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園林學(xué)院，安徽 合肥 230036；3.安徽省蚌埠市五河縣林業(yè)局，安徽 五河 233300)

美國(guó)白蛾Hyphantriacunea(Drury)是世界性的檢疫害蟲(chóng)，由于其寄主廣、取食量大、繁殖力強(qiáng)、傳播速度快等特點(diǎn)，被列入全國(guó)林業(yè)危險(xiǎn)性有害生物名單[1]。自1979年首次在遼寧省丹東市發(fā)現(xiàn)美國(guó)白蛾以來(lái)，到2021年3月已擴(kuò)散至安徽、江蘇、上海等13個(gè)省(直轄市)607個(gè)縣(區(qū))[2]，危害包括林木、果樹(shù)、花卉及農(nóng)作物在內(nèi)的49科300多種植物。美國(guó)白蛾幼蟲(chóng)取食寄主植物葉片，造成樹(shù)勢(shì)衰弱；大面積暴發(fā)時(shí)，植物葉片被食光，嚴(yán)重影響林木生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致其死亡[3-4]，對(duì)我國(guó)森林資源及生態(tài)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

為控制美國(guó)白蛾擴(kuò)散和危害，對(duì)其進(jìn)行日常蟲(chóng)情監(jiān)測(cè)，是開(kāi)展防治的依據(jù)和基礎(chǔ)。性信息素具有特異性強(qiáng)、監(jiān)測(cè)靈敏準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，成為生產(chǎn)單位廣泛使用的監(jiān)測(cè)手段[5]。20世紀(jì)70年代，世界各國(guó)學(xué)者開(kāi)始研究美國(guó)白蛾性信息素，先后鑒定出(9Z,12Z)-十八碳二烯醛、(9Z,12Z,15Z)-十八碳三烯醛等5種組分，按照不同配比進(jìn)行林間試驗(yàn)顯示出較好的引誘活性[6-7]。蘇茂文 等[8]鑒定出美國(guó)白蛾中國(guó)種群的性信息素組分有4種化合物，明確了不同組分的構(gòu)成比例，證明了林間引誘活性,但由于(3Z,6Z,9S,10R)-9,10-環(huán)氧-1,3,6-二十一碳三烯等關(guān)鍵組分合成難度大，一直未能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。目前生產(chǎn)中應(yīng)用的性信息素均從國(guó)外進(jìn)口。筆者在前期美國(guó)白蛾性信息素組分人工合成的基礎(chǔ)上，擬通過(guò)林間試驗(yàn)，比較自主研發(fā)的性信息素與進(jìn)口性信息素的引誘效果和誘芯持效時(shí)間，研究自主合成性信息素誘芯在美國(guó)白蛾種群監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，以期為美國(guó)白蛾的監(jiān)測(cè)和防控提供理論依據(jù)與實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地選在安徽省蚌埠市五河縣城關(guān)鎮(zhèn)黃盆窯村(33°14′36″N，118°03′24″E)，主要樹(shù)種楊樹(shù)Populus，平均樹(shù)高30 m，平均胸徑32 cm，樹(shù)齡18 a。年均氣溫14.7 ℃，年均降雨量896.3 mm，年均日照時(shí)數(shù)2 306.7 h。

1.2 試驗(yàn)材料

美國(guó)白蛾性信息素組分(3Z,6Z,9S,10R)-9,10-環(huán)氧-3,6-二十一碳二烯、(3Z,6Z,9S,10R)-9,10-環(huán)氧-1,3,6-二十一碳三烯、(9Z,12Z,15Z)-十八碳三烯醛，均自主人工合成。按質(zhì)量比例將性信息素組分溶解于100 μL重蒸二氯甲烷中，配制成溶液[9]，置于冰箱內(nèi)-20 ℃保存?zhèn)溆?。選擇袖口式橡膠塞[10-11]作為性信息素載體，并進(jìn)行改進(jìn)；誘芯制備前，將橡膠塞用無(wú)水乙醇清洗后，自然晾干，然后使用微量注射器取 20 μL性信息素溶液注入到橡膠塞的凹槽內(nèi)，制成誘芯。以進(jìn)口的美國(guó)白蛾性信息素誘芯為對(duì)照。

誘捕器為Unitrap型，江蘇功成生物科技有限公司提供。誘捕器由上蓋、誘芯籠、漏斗形連接蓋和集蟲(chóng)桶4部分組成。集蟲(chóng)桶長(zhǎng)13 cm、上部直徑17 cm、下部直徑14 cm，誘芯籠長(zhǎng)4.5 cm、口徑2 cm；漏斗形連接蓋開(kāi)口直徑9 cm。誘芯籠四周柵欄式開(kāi)口，使用時(shí)將誘芯放置于誘芯籠中并掛設(shè)林間。為防止誘捕器內(nèi)的美國(guó)白蛾逃逸，在誘集桶內(nèi)加入適量洗衣粉水。

1.3 自主合成與進(jìn)口美國(guó)白蛾性信息素誘芯的誘捕量比較

2021年4月30日，在試驗(yàn)樣地通風(fēng)條件較好處，掛設(shè)一個(gè)自主合成美國(guó)白蛾性信息素誘芯，同時(shí)以進(jìn)口的性信息素誘芯為對(duì)照，作為一個(gè)處理組，兩個(gè)誘捕器間距50 m，懸掛高度不低于2 m，共設(shè)置5個(gè)處理組重復(fù)，處理組的間距為100 m。每天檢查1次，記錄誘捕的美國(guó)白蛾雄成蟲(chóng)數(shù)量。每次檢查時(shí)調(diào)換各個(gè)處理的誘捕器位置，以減少誘捕器位置對(duì)誘捕結(jié)果的影響。于美國(guó)白蛾第1代羽化高峰期后(2021年6月25日)更換各誘捕器內(nèi)的性信息素誘芯。

1.4 性信息素誘芯發(fā)生期監(jiān)測(cè)及持效期對(duì)比

選擇自主合成和進(jìn)口的美國(guó)白蛾性信息素誘芯，每個(gè)處理重復(fù)5次，于第1代美國(guó)白蛾羽化高峰期后(2021年6月25日)在各處理內(nèi)新增掛設(shè)每種誘芯和誘捕器各1個(gè)，原誘芯不更換。新掛設(shè)誘芯誘捕數(shù)據(jù)用于監(jiān)測(cè)美國(guó)白蛾發(fā)生期，同時(shí)與原誘芯誘捕數(shù)據(jù)比較，以明確誘芯持效時(shí)間。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

林間試驗(yàn)數(shù)據(jù)用 Excel 2019 整理匯總。利用SPSS 22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析，使用Origin 2021制作圖表，由于成蟲(chóng)發(fā)生期監(jiān)測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，使用每3 d誘捕數(shù)據(jù)疊加作圖。不同類(lèi)型性信息素誘芯誘捕的美國(guó)白蛾數(shù)量的差異顯著性采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)分析比較，不同類(lèi)型誘芯的持效期用廣義線(xiàn)性模型(generalized linear model,GLM)分析，以美國(guó)白蛾種群數(shù)量為響應(yīng)變量，誘芯類(lèi)型、更換誘芯與否為解釋變量，差異顯著性的水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 美國(guó)白蛾成蟲(chóng)發(fā)生期監(jiān)測(cè)

2021年5月3日，自主合成美國(guó)白蛾性信息素誘芯引誘到美國(guó)白蛾雄成蟲(chóng)，越冬代羽化高峰期為5月3日左右至5月12日，羽化末期6月5日；第1代羽化期開(kāi)始于6月23日，7月2—20日為羽化高峰期，7月26日為羽化末期，成蟲(chóng)持續(xù)期為33 d；第2代成蟲(chóng)出現(xiàn)在8月1日，8月13—16日為羽化高峰期，8月28日為羽化末期，成蟲(chóng)持續(xù)期為28 d。

進(jìn)口性信息素誘芯誘捕的美國(guó)白蛾越冬代羽化高峰期為5月3日左右至5月15日，羽化末期為5月27日；第1代羽化期開(kāi)始于6月20日，7月2—17日為羽化高峰期，7月26日為羽化末期，持續(xù)期為36 d。第2代羽化期開(kāi)始于8月7日，8月13—16日為羽化高峰期，8月31日為羽化末期，持續(xù)期為24 d。

自主合成和進(jìn)口美國(guó)白蛾性信息素誘芯的誘捕曲線(xiàn)趨勢(shì)基本一致。(圖1)

2.2 自主合成與進(jìn)口美國(guó)白蛾性信息素誘芯的誘捕量

根據(jù)誘捕動(dòng)態(tài)峰值將成蟲(chóng)分成3個(gè)世代，越冬代成蟲(chóng)發(fā)生期為2021年4月30日—6月5日，第1代6月20日—7月26日，第2代8月1—31日。自主合成與進(jìn)口性信息素誘芯對(duì)不同世代的美國(guó)白蛾誘捕量差異不顯著(越冬代t=1.100，P=0.303>0.05；第1代t=0.407，P=0.695>0.05；第2代t=1.370，P=0.208 >0.05)(表1)。

圖1 兩種性信息素誘芯監(jiān)測(cè)美國(guó)白蛾雄成蟲(chóng)發(fā)生動(dòng)態(tài)比較Fig.1 Comparison of occurrence dynamics of H.cunea male adults by two sex pheromone lures

表1 美國(guó)白蛾兩種性信息素誘芯的誘捕量Tab.1 Trapping amount of two kinds of sex pheromone lures of H.cunea 頭

2.3 美國(guó)白蛾性信息素誘芯持效期

自主合成美國(guó)白蛾性信息素新掛設(shè)誘芯和原誘芯的野外誘蛾量在8月13日開(kāi)始出現(xiàn)顯著差異(P<0.05)，原誘芯在野外懸掛105 d時(shí)，與新掛誘芯的野外引誘效果出現(xiàn)顯著差異(P<0.05)；進(jìn)口性信息素新掛誘芯和原誘芯的野外誘蛾量在8月25日開(kāi)始出現(xiàn)顯著差異(P<0.05)，原誘芯在掛設(shè)117 d后和新掛設(shè)誘芯野外誘捕效果顯著差異(P<0.05)。(表2)

表2 兩種性信息素誘芯不同掛設(shè)時(shí)間的誘捕效果比較Tab.2 Trapping effect of two kinds of sex pheromone lures at different time

3 結(jié)論與討論

利用昆蟲(chóng)性信息素進(jìn)行害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)和防治具有高效、無(wú)毒、無(wú)污染、不傷害天敵等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為農(nóng)林害蟲(chóng)綠色防控的重要措施[12]。我國(guó)針對(duì)美國(guó)白蛾的性信息素分離鑒定與人工合成開(kāi)展了大量研究，然而，近年來(lái)監(jiān)測(cè)和誘殺美國(guó)白蛾仍然以使用進(jìn)口性信息素誘芯為主。本研究中，自主合成與進(jìn)口的美國(guó)白蛾性信息素誘芯對(duì)不同世代美國(guó)白蛾的誘捕量之間無(wú)顯著差異，且自主合成性信息素誘芯對(duì)越冬代和第1代成蟲(chóng)的誘捕總量均高于進(jìn)口的。因此，自主合成的性信息素誘芯可以用于生產(chǎn)中美國(guó)白蛾的監(jiān)測(cè)和誘殺。

應(yīng)用性信息素監(jiān)測(cè)成蟲(chóng)的發(fā)生期及種群動(dòng)態(tài)已被研究證明其有效性[13-14]。筆者通過(guò)在林間長(zhǎng)期布設(shè)誘捕器監(jiān)測(cè)美國(guó)白蛾的發(fā)生期，發(fā)現(xiàn)美國(guó)白蛾在安徽省蚌埠市1 a發(fā)生3代。由于試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)間稍晚于越冬代羽化時(shí)間，推測(cè)越冬代在5月3日之前羽化；第1代和第2代羽化的時(shí)間間隔短于越冬代與第1代羽化的時(shí)間間隔，可能是由于不同世代的生物學(xué)和環(huán)境因素的影響，引起同一世代發(fā)育不同步，導(dǎo)致世代重疊現(xiàn)象[15]。本研究結(jié)果與安徽省發(fā)布的2021年美國(guó)白蛾的發(fā)生趨勢(shì)預(yù)測(cè)[16]基本吻合，表明自主合成的性信息素誘芯適用于美國(guó)白蛾種群動(dòng)態(tài)及發(fā)生期監(jiān)測(cè)。

本研究中，自主合成性信息素誘芯在美國(guó)白蛾成蟲(chóng)期的不同時(shí)間段內(nèi)均可誘捕到雄成蟲(chóng)，反映了美國(guó)白蛾的林間蟲(chóng)口數(shù)量和發(fā)生動(dòng)態(tài)，也表明自主合成的性信息素誘芯用于監(jiān)測(cè)美國(guó)白蛾發(fā)生期和發(fā)生量具有可靠性。昆蟲(chóng)性信息素誘芯的緩釋期長(zhǎng)，能夠減少誘芯更換次數(shù)，降低使用成本。但是，如果誘芯的更換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引誘數(shù)量減少，不能準(zhǔn)確反映林間的蟲(chóng)口數(shù)量，達(dá)不到精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)的目的。自主合成誘芯在掛設(shè)105 d后與新掛誘芯和進(jìn)口誘芯誘捕效果顯著差異，此時(shí)為第2代美國(guó)白蛾羽化始盛期，表明自主合成的性信息素誘芯高效持效期為105 d；進(jìn)口誘芯在掛設(shè)117 d時(shí)與新掛誘芯和自主合成新掛誘芯誘捕效果顯著差異，此時(shí)為第2代美國(guó)白蛾羽化盛末期，表明進(jìn)口性信息素誘芯高效持效期為117 d。無(wú)論是進(jìn)口性信息素誘芯還是自主合成性信息素誘芯的持效期均超過(guò)100 d，但更換后的新掛誘芯和不更換的原誘芯誘捕數(shù)量差異顯著，所以需根據(jù)美國(guó)白蛾不同世代間隔時(shí)間科學(xué)更換誘芯。此外，誘芯持效期的差異可能是由于誘芯緩釋載體的不同，因?yàn)檩d體本身的物理性質(zhì)對(duì)性信息素的釋放速率會(huì)產(chǎn)生一定影響[17]。在性信息素中加入抗氧化劑可以提高誘芯的持效期，在黃斑卷蛾Aclerisfimbriana性信息素中加入5%～10%的抗氧化劑BHT(2,6-二叔丁基對(duì)甲酚)，持效期延長(zhǎng)了6～8周[18]；在梨小食心蟲(chóng)Grapholitamolesta性信息素中添加40%的抗氧化劑BHT，持效期是單獨(dú)添加性信息素的3.8倍[19]。后續(xù)將研究添加抗氧化劑對(duì)誘芯持效期的影響，進(jìn)一步優(yōu)化誘芯相關(guān)配套使用技術(shù)，推動(dòng)自主合成的性信息素誘芯在美國(guó)白蛾種群監(jiān)測(cè)和防控中的推廣應(yīng)用。