褐梗天牛对油松挥发物的EAG和行为反应1)

张霖 张连生 张永福 许志春

(林木有害生物防治北京市重点实验室(北京林业大学)，北京，100083) (建平县林业局) (北京市十三陵林场) (北京林业大学)



褐梗天牛对油松挥发物的EAG和行为反应1)

张霖 张连生 张永福 许志春

(林木有害生物防治北京市重点实验室(北京林业大学)，北京，100083) (建平县林业局) (北京市十三陵林场) (北京林业大学)

为了研究褐梗天牛(Arhopalusrusticus)的植物源引诱剂，分别测定了褐梗天牛成虫对5种油松挥发物和18种混配物的触角电位反应，并对18种混配物进行了嗅觉行为测定，选出10种配方进行了野外诱捕试验。结果表明：褐梗天牛成虫对5种挥发物单体和18种混配物都有一定的触角电位反应，以α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯和γ-萜品烯为主要成分的混配物L2引起褐梗天牛的EAG反应最强。在嗅觉行为试验中，褐梗天牛对混配物L2表现的选择性最强。野外诱捕结果显示，主要成分为α-蒎烯和3-蒈烯的引诱剂M3平均诱捕量最高，与其他配方相比有显著差异(p<0.05)。

引诱剂；褐梗天牛；EAG；行为反应；诱捕

In order to study the effective attractant ofArhopalusrusticusLinn., we measured the EAG responses of adult beetles with five volatile compounds ofPinustabuliformisCarr. and 18 mixtures. Meanwhile, we tested their olfactory responses to 18 mixtures and chose the effective samples for field trapping test. The volatile compounds and mixtures elicited EAG responses. Among them, L2, which includedα-pinene,β-pinene, 3-caren andγ-terpinene, elicited the strongest EAG response. The results of olfactory behavioral responses indicated thatArhopalusrusticusLinn. had the best performance of selectivity for L2. By the field trapping test, the best attractant toArhopalusrusticusLinn. was M3 containingα-pinene and 3-caren (p<0.05).

褐梗天牛(Arhopalusrusticus)隶属鞘翅目(Coleoptera)、叶甲总科(Chrysomeloidae)、天牛科(Cerambycidae)、幽天牛亚科(Aseminae)、梗天牛属(Arhopalus)，是一种林木钻蛀性害虫，主要危害针叶树的衰弱木，对火灾后的立木也能造成危害[1]。寄主广泛，主要有马尾松(Pinusmassoniana)、油松(Pinustabuliformis)、华山松(Pinusarmandii)、白皮松(Pinusbungeana)、赤松(Pinusdensiflora)、侧柏(Platycladusorientalis)、圆柏(Sabinachinensis)、柳杉(Cryptomeriafortunei)、栎(Quercusacutissima)等树种，分布于欧洲、北非、亚洲、澳大利亚、新西兰[2-3]，在我国部分地区也有分布。据相关文献报道，褐梗天牛具有较强的携带拟松材线虫等非病原线虫的能力[4]，该虫在危害寄主植物的同时，还能通过原木、木质包装等运输进行远距离传播，我国多个口岸都曾截获过该虫[5-8]。

由于褐梗天牛幼虫的蛀干特性，现有防控措施很难取得满意效果。随着昆虫化学生态学的发展，利用寄主植物挥发性物质引诱成虫已成为钻蛀性害虫防控的主要研究方向[9]，寄主植物挥发物对昆虫的引诱作用表现为昆虫根据其对寄主植物进行远程定位[10]，利用寄主植物挥发物中对昆虫具有引诱作用的物质诱杀成虫，具有高效、无公害、不易产生抗性等优点[11]。目前国内关于褐梗天牛成虫的引诱技术的研究较少，曹露凡利用松墨天牛引诱剂M99、A-3对褐梗天牛发生规律进行了监测[12]，泽桑梓研究了反-2-己烯醛对褐梗天牛引诱剂的作用效率[13]。笔者研究了褐梗天牛成虫对寄主植物挥发物单体和混配物的触角电位和嗅觉试验反应，并选取了几种混配物进行了野外诱捕试验，以期获得有效的褐梗天牛植物源引诱剂，为褐梗天牛的监测诱捕技术奠定基础。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫和样地

在辽宁省建平县青松岭林场油松林内，解析褐梗天牛受害木，获得幼虫，使用自制褐梗天牛半人工饲料于室内自然光照下单头饲养，室内温度为(28±2)℃，湿度为50%～60%，将羽化后的成虫置于干净、经过透气处理的塑料盒中饲养，作为供试昆虫，并放入一小块湿润脱脂棉提供水分。野外诱捕试验的样地选在辽宁省建平县青松岭林场的油松林，该地为褐梗天牛历年危害区域。

1.2 标准化合物和混配样品的配制

参照相关研究[14-15]，选取油松挥发性气味物质5种，标准化合物的种类纯度来源见表1。选用液体石蜡作为溶剂，将上述5种化合物分别配制成1/1 000原液、1/100原液、1/10原液、原液4种剂量[16]；根据褐梗天牛对5种化合物单体EAG反应达到最高值的剂量对化合物单体进行稀释后混合，配制成不同成分的几种混合液，混配方案见表2。以正己烷作为对照。

表1 标准化合物的代号、名称、纯度和来源

表2 混配样品的代号、成分和比例

1.3 试验仪器和材料

EAG反应探测器(INR-II,Syntech,the Netherlands)，数据捕获控制器(IDAC-4,Syntech,the Netherlands)，刺激控制器(CS55,Syntech,the Netherlands),四臂嗅觉仪，巴斯德管(7095B-5X)，十字型诱捕器等。

1.4 褐梗天牛对标准化合物和混配样品的触角电位测定

用眼科手术剪将褐梗天牛成虫触角从基部剪下，用手术刀将鞭节最末一节顶端切去约1 mm，用导电胶把触角黏在金属电极上，将电极插入EAG反应探测器中。吸取20 μL样品，均匀地涂在2 cm×1 cm的滤纸条上，放入巴斯德管中，刺激时间设为0.5 s，2次刺激时间间隔60 s。每种样品在同一根触角上平行测定3次，每种样品连续测定5根触角，使用等量正己烷作为参照物，液体石蜡作为空白对照，以消除个体差异和触角活性变化导致的偏差。

1.5 褐梗天牛对混配样品的行为反应测定

随机选择四臂嗅觉仪的一个臂作为处理臂，其余3个为对照臂。处理臂放入滴加20 μL样品的2 cm×1 cm滤纸条，对照臂放入等量的液体石蜡。将供试褐梗天牛成虫放入中心进虫口，关闭隔离板，打开空气泵，调节空气流速，中心区真空泵抽气流速为1 600 mL·min-1，每臂空气流进速度为400 mL·min-1。气流稳定后，打开隔离板，让天牛自由活动。测试10 min，进入选择臂的天牛记为对引诱物质有选择，其余的记为无选择。共测定18个样品，每头天牛测试3次，每次测试10 min，进入选择臂的天牛表示对引诱物质有选择，记为一次，其余记为无选择，每个处理重复测定5头褐梗天牛成虫，每测定完一种样品，用酒精对嗅觉仪进行擦拭，通风20 min，对照臂和处理臂随机调换。测试时使用日光灯照明，测定室温为(28±1)℃，相对湿度为60%～70%。

1.6 褐梗天牛野外诱捕试验

试验于2015年6月褐梗天牛成虫期进行。使用十字形诱捕器诱捕，共设诱捕器33个，每两个诱捕器间隔30 m，采用随机区组设计，将诱捕器悬挂于油松树枝上，悬挂高度距离地面约1 m。选用嗅觉行为测定结果中趋性专用较强的配方为诱芯进行野外诱捕试验，设未放置诱芯的诱捕器为空白对照，每个处理重复3次。

1.7 数据处理

试验数据均采用SPSS 13.0软件中的LSD多重比较法进行分析。触角电位试验的结果用触角电位反应相对值表示。EAG反应相对值的计算公式如下[17]：

2 结果与分析

2.1 褐梗天牛成虫对不同剂量单体化合物的EAG反应

试验中发现，褐梗天牛成虫对不同单体化合物的EAG相对反应值不同，如表3，褐梗天牛成虫对β-蒎烯、α-蒎烯、3-蒈烯有较强的触角电位反应，对γ-萜品烯和莰烯的反应相对较弱。

褐梗天牛成虫触角对同一化合物的不同剂量反应强度有所不同。从表3可以看出，褐梗天牛对α-蒎烯、3-蒈烯的反应值与稀释剂量呈正相关，随着剂量增加，EAG反应强度也随之升高，原液时，EAG相对反应值最大；β-蒎烯、莰烯随着剂量增加，EAG反应强度有先降后升的趋势，原液时引起褐梗天牛触角电位的反应最强；褐梗天牛触角对γ-萜品烯的反应强度随着剂量增加而升高，剂量高于1/10后反应值降低，证明褐梗天牛对该物质的反应在1/10剂量时已达到饱和。

表3 褐梗天牛成虫对不同剂量化合物单体的EAG相对反应值

注：表中数据为平均值±标准误。同列数据后字母不同表示差异具有统计学意义(p<0.05)。

2.2 褐梗天牛成虫对18种混配物的EAG反应

由表4可以看出，褐梗天牛对配方L2的EAG反应相对值最高，其余依次是L1、L3、M1、M2、M7、S、N1、M3、N6、N7、N3、M5、M4、N5、N2、N4、M6。LSD结果表明，褐梗天牛对配方L2的EAG相对反应值与N7、N3、M5、M4、N5、N2、N4、M6相比，具有显著差异(p<0.05)；褐梗天牛对配方L1、L3、M1、M2、M7、S、N1、M3、N6的EAG相对反应值较高，配方彼此间的差距无统计学意义(p>0.05)；对配方M6的EAG相对反应值最低，与配方L1、L2、L3相比，具有显著差异(p<0.05)。

2.3 褐梗天牛成虫对18种混配物的嗅觉行为反应

褐梗天牛成虫对18种混配物在四臂嗅觉仪的行为测定结果如表4所示。在测定中，褐梗天牛对不同混配物的行为反应有所不同，其中成虫进入L2选择臂的次数最多，与M4、M5、M6、M7、N5、N6、N7、L3相比，具有显著差异(p<0.05)；成虫进入M1、M2、M3、N1、N2、N3、N4、L1、L3、S选择臂次数较多，几种配方彼此间的差距无统计学意义(p>0.05)；成虫对M5、M6的嗅觉行为反应结果较差，与其余配方相比，达到了显著差异(p<0.05)；成虫对配方L2的选择性最强，与其他相比，达到了显著差异(p<0.05)，这与触角电位试验的结果相一致；配方L1、M7的触角电位反应和嗅觉行为反应结果一致性相对较差。根据嗅觉行为反应结果，初步选取效果较好的M1、M2、M3、N1、N2、N3、N4、L2、L3、S配方进行野外诱捕试验。

2.4 野外诱捕褐梗天牛成虫试验

由表5可见，使用M3诱捕褐梗天牛，平均诱捕量最高，与其他配方相比，差异显著(p<0.05)；L3、N4、N3、N1、M2、M1对褐梗天牛的引诱效果不明显，与空白对照相比无显著差异(p>0.05)。

表4 褐梗天牛成虫对不同混配物的EAG及嗅觉行为反应

注：表中数据为平均值±标准误。同列数据后不同小写字母表示差异具有统计学意义(p<0.05)。

3 结论与讨论

试验中褐梗天牛成虫对5种单体化合物都有触角电位反应，对β-蒎烯、α-蒎烯、3-蒈烯有较强的触角电位反应，对γ-萜品烯和莰烯的反应相对较弱。在一定剂量范围内，EAG反应强度随挥发物剂量的增大而增大，低剂量下成虫对单体化合物的EAG反应不明显。混配物触角电位测定和成虫嗅觉行为反应试验结果显示，18种混配物均能引起褐梗天牛一定的触角电位反应和行为反应，成虫对L2的EAG相对反应值和嗅觉行为反应值均为最高，与其他配方相比有显著差异(p<0.05)，但是褐梗天牛对混配物的EAG相对反应值和嗅觉行为反应值的趋势未完全对应，这可能是因为成虫在选择寄主植物时不仅仅凭单一的关键刺激，而需要接收更复杂的感觉信息来产生神经信号才能引起行为反应[18]。

表5 野外诱捕褐梗天牛成虫试验结果

注：表中数据为平均值±标准误。同列数据后不同小写字母表示差异具有统计学意义(p<0.05)。

试验结果显示，引诱剂M3对褐梗天牛成虫的平均诱捕量最高，作用最为显著(p<0.05)，引诱剂S、L2、N2的引诱作用较好，平均诱捕量都显著高于空白对照(p<0.05)，均可有效地诱捕褐梗天牛成虫。试验中发现，褐梗天牛对于L2的EAG相对反应值和嗅觉行为反应值都是最高的，但其野外诱捕效果却低于M3和S，这可能是由于野外环境与室内环境的差异造成的，也有可能是受虫口密度和引诱剂释放速率的影响[19]，具体原因还需进一步分析。

油松挥发物的成分比较复杂，本研究只选取了其中5种进行一系列试验，虽然结果证明所用的几种单体和它们的复配物对褐梗天牛成虫均有一定引诱效果，但引诱剂的有效成分仍需进一步研究；泽桑梓等曾研究了反-2-己烯醛对褐梗天牛成虫引诱剂的作用效率[13]，发现其对褐梗天牛引诱剂并无明显增强或抑制效果，在现有基础上进一步探寻影响引诱剂作用效率的因子也是今后重点研究方向。

[1] 黄萍.梗天牛属的3种重要林业害虫[J].植物检疫,2008,22(4):234-235.

[2] CAMPBELL J W, HANULA J L, OUTCALT K W. Effects of prescribed fire and other plant community restoration treatments on tree mortality, bark beetles, and other saproxylic Coleoptera of longleaf pine,PinuspalustrisMill., on the Coastal Plain of Alabama[J]. Forest Ecology and Management,2008,254:134-144.

[3] LINDHE A, LINDELOW A. Cut high stumps of spruce, birch, aspen and oak as breeding substrates for saproxylic beetles[J]. Forest Ecology and Management,2004,203:1-20.

[4] 赵锦年,余盛明,姚剑飞,等.黄山风景区松材线虫病危险性评估Ⅱ.松天牛携带线虫状况的监测[J].林业科学研究,2004,17(1):72-76.

[5] 林阳武,陈艳,翁瑞泉.福州口岸截获重要林木害虫：褐梗天牛[J].福建林业科技,2007,34(3):214-215.

[6] 刘淑文,嵇保中.进境木制品传带天牛的情况及危害风险分析[J].林业科技开发,2010,24(3):53-56.

[7] 严国明,黄冠中.从进口西班牙货物的木质包装中截获褐梗天牛[J].植物检疫,2002,16(6):355-356.

[8] 梁广才,王进福.韶关所截获褐梗天牛[J].植物检疫,1990,4(2):91.

[9] 韩宝瑜.昆虫化学信息物质及其在害虫治理中的应用展望[J].安徽农学通报,2002,8(1):12-13.

[10] 严善春,张丹丹,迟德富.植物挥发性物质对昆虫作用的研究进展[J].应用生态学报,2003,14(2):310-313.

[11] 李为争,胡晶晶,陈汉杰,等.挥发性植物源害虫引诱剂筛选与混配方法的新视角[J].应用昆虫学报,2015,52(5):1094-1106.

[12] 曹露凡.成山林场松褐天牛和褐梗天牛的发生规律和生物防治研究[D].泰安:山东农业大学,2011.

[13] 泽桑梓,赵宁,王大纬,等.反-2-己烯醛对褐梗天牛成虫引诱剂的作用效率[J].中国森林病虫,2013，32(3):46.

[14] 刘玲.油松挥发性化合物的分析及油松毛虫雌蛾对油松挥发物电生理反应的研究[D].保定:河北农业大学,2007.

[15] 王鸿斌,张真,孔祥波,等.油松萜烯类挥发物释放规律与红脂大小蠹危害的关系[J].北京林业大学学报,2005,27(2):75-80.

[16] 隋学良,许志春,田呈明.杏树挥发物成分的鉴定及其对杏树皱小蠹的触角电位的测定[J].应用昆虫学报,2012,49(4):980-985.

[17] 任利利.松墨天牛和天敌花绒寄甲对几种树木挥发物的电生理及行为反应[D].北京:北京林业大学,2014.

[18] 钦俊德.植食性昆虫食性的生理基础[J].昆虫学报,1980,23(1):106-122.

[19] 李祥康,黄焕华,范军祥,等.林分因子对松褐天牛引诱剂诱捕效果的影响[J].中国森林病虫,2013,32(6):21-23，26.

EAG and Behavioral Responses ofArhopalusrusticusLinn. toPinustabuliformisCarr. Volatile//

Zhang Lin(Key Laboratory for Forest Pest Control, Beijing Forestry University, Beijing 100083, P. R. China); Zhang Liansheng(Station of Forest Conservation of Jianping County); Zhang Yongfu(Beijing Ming Tombs Forest Farm); Xu Zhichun

(Beijing Forestry University)//Journal of Northeast Forestry University，2016,44(9)：99-102.

Attractant；ArhopalusrusticusLinn.； EAG； Behavioral response； Trap

张霖，女，1990年11月生，林木有害生物防治北京市重点实验室(北京林业大学)，硕士研究生。E-mail：zhanglin_mars@126.com。

许志春，北京林业大学林学院，副教授。E-mail：zhchxu@bjfu.edu.cn。

2016年1月25日。

S763.38

1)松山保护区有害生物专项调查项目(PXM2013-154313-000002)。

责任编辑：程 红。