长头谷盗对6种寄主谷粉及其挥发物的行为反应

郭 钰，曾 玲，梁广文

(华南农业大学昆虫生态研究室，广州510642)

由于储粮害虫引起的巨大经济损失，对粮仓、工厂、码头和面粉加工场等地的害虫侵染控制，是很多粮食加工商和食品生厂商最为关心的问题(Levinson and Levinson，1978)。使用化学杀虫剂是目前最广泛的控制害虫方法，但是由此带来的“3R”问题仍不容小觑。为了满足害虫控制的需要，一些不使用或最少使用杀虫剂的生物防治方法成为害虫控制管理的热点 (Phillips，1997)。信息素作为一种新兴手段来防治仓储害虫，并广泛应用于害虫种群监控和田间的直接诱杀控制(Burkholder and Ma，1985;Shani，2000)，食物也可以如信息素般作为诱饵，对仓虫种群进行监控、监测，以及对种群数量的直接控制作用 (Pinniger，1990)。另外有研究表明，比较食物和信息素发现，食物诱饵要比信息素诱剂好得多，食物可以吸引雌雄虫，而在有些种类昆虫中食物不仅可以吸引成虫，还可以吸引幼虫，这在一定程度上可以有效降低害虫种群，而且食物诱饵容易获得，相对成本较低，具有一定经济发展前景。

仓储害虫可以危害很多食品，包括收获后未加工的食品，如坚果、种子、香料等;一些半加工粮食，如谷物类和干货等;以及深加工食品，如饼干、食用油和面食等 (Seifelnasr et al．，1982;Bartelt et al．，1990b;Houseman and Thie，1993;Ge and Weston，1995)。目前，国内外关于仓储害虫对食物选择的报道有很多，Willis和Roth(1950)报道了全麦粉的挥发物对赤拟谷盗的成虫有较高的吸引，这一研究首次证实了谷盗族仓虫可以通过嗅觉反应来定位食物资源;Phillips等 (1993)和Trematerra等 (2000)分别发现，米象等初期性害虫主要危害完整的、未损伤的谷物，而赤拟谷盗等次生性害虫主要危害已经被侵害的谷物，表明了不同食物成分的气味对不同的害虫的嗅觉反应是有差异的。Strong(1970)首次将食物作为诱饵对危害谷物和其他储藏物的谷斑皮蠹进行侵染监测，并取得一定结果。在一定程度上，食物也可以如信息素般作为诱饵，对仓虫种群数量进行监测和防控。

在国内，很多研究将食物引诱剂与不同类型的诱捕器相结合，用于仓虫的诱捕、监测和防控等方面，实现了储粮害虫的绿色、安全、高效的防治 (蒋小龙，1996;李兴奎等，2005;刘道富等，2007;姜自德和张宏宇，2009)。鉴于储粮害虫对多种谷物危害的严重性，有必要对其寄主定向选择行为及其化学机制进行研究。因此，作者以次生性害虫长头谷盗 Latheticus oryzae(Waterhouse)为研究对象，将化学生态学和行为生态学相结合，比较了6种寄主谷物对长头谷盗的引诱力差异，采用固相微萃取和气质联用 (GC－MS)技术，从行为选择和挥发物分析等方面进行深入研究，以期探究和明确食物源气味在长头谷盗寄主选择中的作用，以及对长头谷盗有作用的挥发物活性成分。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试昆虫:长头谷盗来自广东省粮食科学研究所。在控温35℃和控湿RH 80%的人工气候箱，以全麦粉与酵母按9∶1配比，喂食长头谷盗，全暗期继代培养。

1.1.2 供试寄主:将全麦粉、玉米粉、荞麦粉、高粱粉、小米粉和黄豆粉共6种寄主谷物放入65℃的烘干箱处理6 h以上，之后置于真空袋内保存备用。

1.2 长头谷盗成虫对寄主的趋性行为测定

1.2.1 行为测定装置:参照Du等 (1996)的设计制作Y型嗅觉仪装置。Y型嗅觉仪由无色玻璃制成，各臂长10 cm，两测试臂夹角为90°，内径1 cm。装置组成依次为气泵、流量计、活性炭过滤装置、加湿瓶、味源瓶 (或对照瓶)、Y型管，各装置之间以硅胶管相连。

参照Hou等 (1996)的设计制作四臂嗅觉仪装置。四臂嗅觉仪由无色有机玻璃制成，边长为10 cm，中心测试腔高度为1 cm，每臂依次连接味源瓶 (或对照瓶)、加湿瓶、活性炭过滤瓶和流量计，各装置之间以硅胶管相连。

1.2.2 处理设置:长头谷盗对寄主趋性的处理组合分别为:全麦粉－对照 (空气)、荞麦粉－对照(空气)、玉米粉－对照 (空气)、黄豆粉－对照(空气)、小米粉－对照 (空气)和高粱粉－对照(空气);随机对6种寄主进行分组，长头谷盗对不同寄主趋性比较的处理组合如下表1。

表1 供试寄主材料组别划分Table 1 Materials for the test group of host

1.2.3 行为测定方法:

Y型嗅觉仪:称取20 g被测寄主谷粉放入味源瓶中，对照为空气。试验期间Y型嗅觉仪选择区用纸壳箱遮光，整个实验全暗期进行。Y管两臂流量控制在200 mL/min，生测时间为8∶00～16∶00。从Y管主臂端口逐头引入长头谷盗成虫，每次观察5 min，当其爬行距离超过某臂长度的一半以上，且1 min内不返回的就记为选择了该臂，5 min内无选择的记为无行为反应。每个处理记录有行为反应的60次。每测试5头调换Y管方向一次，每测试10头用无水乙醇擦洗管的内、外壁，用吹风机吹干后使用，以消除位置误差。记录反应虫数。

四臂嗅觉仪:称取各20 g的每种谷粉于味源瓶内，对照为空气。试验期间四臂嗅觉仪各臂流量控制在 200 mL/min，生测时间为 8∶00～16∶00。抽气10 s后将长头谷盗引入嗅觉仪的测试腔。每组味源测试50头长头谷盗，重复3次。测试10 min后，记录成虫对每种味源的选择虫数和不选择虫数。每测试一组后，就用无水乙醇擦拭嗅觉仪内、外，用吹风机吹干后再测试下一组。每次重复后都要转动嗅觉仪，与各味源瓶和对照瓶重新连接。

1.3 寄主挥发物的提取、鉴定与分析

1.3.1 寄主挥发物的提取

固相微萃取法 (SPME):选取全麦粉、黄豆粉和玉米粉做萃取，各称15 g样品置于顶空进样瓶中，加入30 mL去离子水，密封后将萃取头插入样品瓶，在65℃水浴锅中保温萃取30 min，然后将萃取头(50/30μm PDMS)直接注入气相色谱仪进样口 (250℃)解析 5 min(张玉荣等，2010)。

1.3.2 寄主挥发物组分的鉴定与分析

采用气相色谱－质谱联用仪 (Agilent 6890N－5975)对挥发物组分进行分析。GC－MS分析条件:柱子为Rtx－5MS(30 m×0.25 mm×0.25μm)，柱始温45℃，保持4 min，以5℃/min程序升温至200℃，保持2 min，再以20℃/min升温至280℃，保持4 min;氦气流速为1.0 mL/min;离子源EI为70eV、350V;扫描质量为35～375 amu;进样口温度250℃，接口温度280℃。数据处理:采用NIST05标准谱库对挥发物进行定性，用挥发物的峰面积进行相对含量定量比较。

1.4 长头谷盗对寄主挥发物的趋性测定

1.4.1 挥发物标样的来源及测试样品的制备:测试的挥发物标样分别为正己醇 (Hexyl alcohol，纯度＞95%，Alladdin)、正己醛 (Hexanal，纯度≥99%，Alladdin)、二十烷 (Eicosane，纯度 ＞99%)、甲酸正己酯 (Formic acid，hexylester，纯度＞98%，Adamas)、正十四烷 (Tetradecane，纯度＞99%，Alfa Aesar)反式 －2，4－癸二烯醛(Trans，trans－2，4－Decadien－1－al，纯度 ＞95%，Aladdin)和反式－2－癸烯醛 (Trans－2－Decenal，纯度＞95%，Alladdin)。供试标样以丙酮稀释 成 100 μL/mL、200 μL/mL、400 μL/mL、800μL/mL和1600μL/mL(v/v)5个不同浓度，其中二十烷为固体，稀释浓度为100μg/mL、200μg/mL、400μg/mL、800μg/mL和1600μg/mL 5个浓度。

1.4.2 挥发物标样的行为测定:将不同浓度挥发物标样分别与对照 (丙酮)进行组合，试验时分别取标样和作为对照的丙酮各50μL滴在等面积(4 cm×1.5 cm)的滤纸片上，待溶剂挥发后将滤纸片置于连接在Y型管两臂的味源瓶内进行试验，测定方法同1.2.3。

1.5 实验数据处理

选择系数=(寄主诱集瓶中试虫数量－空白对照诱集瓶中试虫数量)/总测试试虫数量×100%

个体反应率 (诱集率)=味源瓶或空白瓶中的虫数/总虫数×100%

行为反应趋性数据采用χ2检验进行差异显著性分析;寄主诱集率利用SPSS统计软件新复极差(Duncan's)多重比较分析不同寄主间的差异性。

2 结果与分析

2.1 长头谷盗成虫对6种寄主的趋性反应

选取6种谷物作为寄主，分别对长头谷盗的雌、雄虫进行引诱作用，结果如图1和图2。从图1可以看出，长头谷盗雄虫对6种寄主均表现出极显著的趋性。经卡方分析，雄虫对每种寄主的卡方值均大于χ20.01=6.63(P≤0.01)，即在0.01显著水平上达到极显著差异，表明6种寄主对长头谷盗雄虫均有引诱作用。由图2可以得出，6种寄主对长头谷盗雌虫均具有引诱作用。

6种寄主对长头谷盗雌雄虫之间引诱作用的差异性比较，经卡方分析，卡方值 (χ2)依次为:0.072、0.204、0.046、0.000、0.121 和 0.104，均小于χ20.05=3.84。这就说明了雌雄成虫之间对寄主的选择没有显著差异性 (P＞0.05)，因此以下实验采取随机取虫，不再比较雌雄虫差异。

图1 不同寄主对长头谷盗雄虫的引诱作用Fig.1 Responses of male adults Latheticus oryzae to different host odor sources

2.2 长头谷盗对6种寄主的行为反应

由表2所示，长头谷盗对6种寄主谷粉间选择性进行四臂嗅觉仪试验。对6种寄主分别进行组内新复极差分析比较可得出，一组:全麦粉＞玉米粉和荞麦粉;二组:黄豆粉＞小米粉＞高粱粉;三组:全麦粉＞黄豆粉＞玉米粉。从一、二、三组的结果相互对比可以得出:全麦粉＞黄豆粉＞小米粉＞高粱粉。由第四组实验数据可得出:玉米粉＞荞麦粉＞小米粉。对四组研究实验数据进行总体比较与分析可以得出结论:6种寄主中，长头谷盗成虫对全麦粉的选择性最强，对高粱粉的选择性最弱，其它4种寄主介于二者之间。由于比较每组组内寄主间的差异显著性，得出各组内3种寄主对长头谷盗的引诱作用呈显著差异，所以经比较分析得出结论，6种寄主对长头谷盗的引诱强弱依次为:全麦粉＞黄豆粉＞玉米粉＞荞麦粉＞小米粉＞高粱粉。

图2 不同寄主对长头谷盗雌虫的引诱作用Fig.2 Responses of female adults Latheticus oryzae to different host odor sources

表2 长头谷盗对不同寄主的行为选择Table 2 The behavior choice of adults Latheticus oryzae to different host odor sources

2.3 寄主挥发物的组分鉴定及含量分析

选择对长头谷盗引诱效果较好的全麦粉、黄豆粉和玉米粉进行SPME和GC－MS分析，3种不同寄主谷粉具有不同的化学图谱，且挥发物的相对含量差异较大 (表3)。其中全麦粉共分析出13种物质，主要是烯烃类、醇类和醛类物质，相对含量为83.72%;黄豆粉共分析出13种物质，主要包括醇类、醛类、酮类和烷烃类，另外还含一些酸类和酯类物质，相对含量为96.69%;玉米粉共分析出12种物质，主要是烷烃类、醛类和酯类物质，相对含量为81.17%。比较3种寄主挥发物组分及含量，黄豆粉的挥发物总量大于全麦粉和玉米粉;从组分来看，正己醇是全麦粉和黄豆粉的相似组分，黄豆粉和玉米粉两者的相似组分是反式－2－癸烯醛、正十四烷、二十烷;而反式－2，4－癸二烯醛是全麦粉中特有的成分，且相对含量最高，为37.46%;正己醛为黄豆粉中相对含量最高的特有成分，为25.50%;甲酸正己酯是玉米粉挥发物中的特有成分，相对含量为2.17%。以上7种化合物包括醇类、醛类、烯醛类、烷烃类和酯类，因而选择其进行标样的行为趋性反应。

2.4 长头谷盗成虫对寄主挥发物的趋性反应

从表4可以看出，寄主含有的7种挥发性化合物标样均对长头谷盗有引诱或趋避作用。不同化合物的有效作用阈值不同，其中甲酸正己酯、二十烷和正十四烷对长头谷盗在不同浓度下始终具有引诱作用。正己醇、正己醛和反式－2，4－癸二烯醛分别在200～800、400～800和400～800μL/mL时，才具有引诱作用;而反式 －2－癸烯醛在1600μL/mL的高浓度体积比时，对长头谷盗具有趋避作用。

3 结论与讨论

昆虫对寄主的选择行为是昆虫行为生态学方面的研究热点，而昆虫化学生态学和行为学研究越来越多地受到国内外的关注 (陆宴辉等，2008)。本文将这两方面相结合进行研究，分析寄主挥发物的成分，并测定了不同挥发物成分标样对长头谷盗的引诱活性。本研究挥发物的采集选用固相微萃取的方法，萃取条件温和，操作简便，降低了对挥发物成分分析的影响。

表3 3种寄主挥发物主要成分分析Table 3 The analysis of the volatile component of three hosts

表4 长头谷盗对不同化合物标样在不同浓度下的行为反应Table 4 Behavioral responses of Latheticus oryzae to different volatile compounds at different concentrations

本研究发现长头谷盗对选取的6种寄主谷物均表现出不同程度的偏好性，表明寄主的种类在在某种程度上影响着长头谷盗的寄主搜索行为，这似乎是与不同种类寄主中挥发物组分和含量上的差异有关。在长头谷盗对6种谷物的行为反应中，全麦粉对长头谷盗的引诱力最强，可能与其中含有的特有成分有关。从选取的3种寄主的挥发物组成来看，烷烃类、醇类、醛类和烯醛类物质种类多且含量高。这与一些试验中对谷物分析和鉴定的结果相近(杨洁等，2010)。不同谷物的挥发物在组成和含量上有所不同，从而形成其特定的气味，因此这些特定的气味在昆虫选择寄主时具有重要的行为导向作用 (杜永均和严福顺，1994)。本研究结果表明，甲酸正己酯、二十烷和正十四烷在不同浓度下对长头谷盗的引诱效果显著，但是并非挥发物标样的浓度越高引诱率越高，这与一些前人的研究结果相似(Zettler and Arthur，1997;樊慧等，2004)。实际上，许多的昆虫都是根据一定浓度的化学气味进行寄主定位，所以化合物浓度在昆虫识别机制中至关重要(Koschier et al．，2000;Fan et al．，2003;Fan et al．，2007)。

由此可见，挥发性信息化合物的组分、含量和浓度等均对昆虫的寄主定向选择产生很大的影响。而这种寄主选择的定向作用，为我们进行害虫防治提供了新的思路，并且挥发性信息化合物的利用符合对害虫可持续控制的目标。本研究通过测定寄主谷物挥发物对长头谷盗的引诱作用，明确了其中几种挥发性化合物的引诱活性，但是尚需结合触角电位仪和实仓试验进一步确定其有效成分和含量。

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