白星花金龟成虫对10种寄主挥发物的嗅觉行为反应

王瑞笛，王少山

(新疆绿洲农业病虫害治理与植保资源利用自治区普通高校重点实验室/石河子大学农学院，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意义】白星花金龟(PotosiabrevitarsisLewis)，属鞘翅目(Coleoptera)金龟科(Scarabaeidae)花金龟亚科(Cetoniinae)，在蒙古、日本、朝鲜、俄罗斯均有分布，在我国大部分地区亦有发生[1]。白星花金龟自2001年在新疆昌吉市三工乡发现以来，目前在新疆北部的4个地州、东疆吐鲁番地区10多个县市及其下辖兵团各农牧团场的农作区和林果种植区均有分布[2-3]，且危害程度及扩散速度均呈现出加重的趋势[4,5]。对新疆农业生产，特别是新疆特色林果业生产的快速平稳发展带来了严重的威胁。白星花金龟成虫个体较大，属暴食性、多食性昆虫，可为害14科26属29种植物，对葡萄、向日葵、桃、玉米、番茄等会造成不可估量的损失[4,6]。7～8月各种农作物及果树果实大量趋于成熟，白星花金龟成虫发生量亦达到高峰，对其主要寄主玉米、鲜食葡萄、蟠桃和油葵等形成较为严重的为害，玉米受害率达50%左右，严重者可达80%，鲜食葡萄受害率达20%～40%[2]。白星花金龟直接危害果实，传统的化学防治易造成果实农药残留或超标问题，因此,寻找到具有引诱活性的植物挥发物进行植物源引诱剂的开发显得尤为重要。【前人研究进展】目前，关于金龟类植物源引诱剂的研究已有报道，主要集中在华北大黑鳃金龟Holotrichiaoblita(Faldermann)、铜绿丽金龟(AnomalacorpulentaMotschulsky)以及暗黑鳃金龟(HolotrichiaparallelaMotschulsky)。如反-2-己烯醇能够引起华北大黑鳃金龟较强的触角电位反应(EAG反应)[7]；铜绿丽金龟对甲基庚烯酮、顺-3-己烯乙酸酯、壬醛、1-辛烯-3-醇、芳樟醇和反-2-己烯醇具有较强的EAG反应[8]。暗黑鳃金龟对蓖麻叶挥发物苯甲醇有较强的嗅觉行为反应，顺-3-己烯醇是铜绿丽金龟的偏好挥发物质，而华北大黑鳃金龟则对邻苯二甲酸二丁酯和肉桂醛据有明显的选择偏好性[9]。在白星花金龟的相关研究中，乙醇与异丙醇等体积混合时能对白星花金龟具有较强的引诱活性[10]；以酚类化合物、果酯、乙酸乙酯和脂肪醇构成的8种化合物的引诱剂配方能够对甜玉米田的白星花金龟具有较强的吸引力[11]。【本研究切入点】通过GC-MS及GC-EAD技术筛选鉴定出10种寄主挥发物，在10 μg/μL的浓度下能够引起白星花金龟较强的EAG反应[12-13]。研究采用“Y”型嗅觉仪测定白星花金龟对上述10种寄主挥发物的嗅觉行为反应。【拟解决的关键问题】筛选出吸引白星花金龟的特异性挥发物，为研制白星花金龟植物源引诱剂提供理论基础，揭示该虫与寄主植物之间的化学联系，并为该害虫的防治提供技术途径。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 供试昆虫

供试白星花金龟成虫于2017年6月底采自石河子大学农学院试验站，用苹果及西瓜皮饲养于光照培养箱(T = 25℃、L∶D = 12∶12 h)中。2017年7月选取形态大小、健康状况基本一致的成虫进行行为测定实验。

1.1.2 供试挥发物及配制

所有供试挥发物均购买于美国 Sigma公司，纯度在95%以上，供试挥发物标准品信息列于表1，使用色谱纯正己烷(上海安谱科学仪器有限公司)，将表中各物质在10 mL进样瓶中分别配制成浓度10 μg/μL的溶液，保存至4℃冰箱中待用。表1

表1 用于测定白星花金龟嗅觉行为反应挥发物
Table 1 Volatiles used for testing behavioral response of Potosia brevitarsis

序号Code化合物CompoundsCAS号CAS number纯度Purity (%)来源 Source苹果Apple葡萄Grape玉米Corn1辛醛 Octanal124-13-099√2壬醛 Furfural124-19-6≥95√√√3正己醛 Hexanal66-25-198√4异佛尔酮Isophorone78-59-198√5芳樟醇Linalool78-70-6≥97√61-辛烯-3-醇 1-octen-3-ol3391-86-4≥98√√7正己醇 Hexanol111-27-3≥98√√√8反-2-己烯醇E-2-Hexenal928-95-0≥95√9顺-3-己烯醇Z-3-Hexenol928-96-1≥98√10乙酸香叶酯 Geranyl acetate105-87-398√√

1.1.3 仪器

“Y”型嗅觉仪(北京欣维尔玻璃仪器有限公司，北京)，大气采样仪(北京市劳动保护科学研究所，北京)，医用硅胶管(内径0.6 cm、外径1 cm)，气体干燥塔(蜀玻有限公司，四川)，洗气瓶(蜀玻有限公司，四川)，吹风机(500 W)，LED台灯(5 W)。

1.2 方 法

采用“Y”形嗅觉仪测定白星花金龟对10种待测寄主挥发物嗅觉行为反应，每种待测样品对应白星花金龟成虫10头(雌雄比1∶1)。在“Y”形嗅觉仪上方30 cm处放置一个5 W LED光源，保持嗅觉仪各部位受光均匀。测定时每次用移液枪取不同待测样品20 μL滴到滤纸条上，放置于侧臂的一端作为味源；另一端放置滴加相同体积正己烷(色谱纯)的滤纸条作为对照味源。气流速率调节500 mL/min。在主臂一端放入一头经24 h饥饿处理的白星花金龟成虫，每头白星花金龟成虫连续观察5 min，若进入任意一臂内并停留1 min以上则看作其做出有效选择，若停留在主臂内则记为无效选择。白星花金龟雌、雄成虫交替进行测试，1雌+1雄为一个小组，每个小组测完之后调换味源臂和对照臂的位置。每2组白星花金龟测试之后用95%乙醇对嗅觉仪内部及外部进行清洁，热风干燥后继续进行试验。每个样品重复5次。

白星花金龟雌、雄成虫对不同待测寄主挥发物的嗅觉反应率、选择反应率、选择系数参照按下列公式进行计算[14]：

反应率= [(选择味源臂虫数+选择对照臂虫数)/总虫数]×100%。

选择反应率=[选择味源臂虫数/(选择味源臂虫数+选择对照臂虫数)]×100%。

选择系数=(选择味源臂虫数-选择对照臂虫数)/(选择味源臂虫数+选择对照臂虫数)。

1.3 数据处理

使用SPSS 19.0对数据进行分析，采用Duncan新复极差进行白星花金龟对不同寄主挥发物嗅觉行为反应差异性的比较。

2 结果与分析

2.1 白星花金龟雌成虫对10种寄主挥发物的嗅觉行为反应

除辛醛和异佛尔酮两种化合物外，白星花金龟雌成虫对其它供测试挥发物的反应率均在80%以上。白星花金龟雌成虫对壬醛、芳樟醇、1-辛烯-3-醇、乙酸香叶酯、正己醇以及反-2-己烯醇等化合物具有较好的嗅觉行为反应，其中以对正己醇选择率最高，达(73±13)%。白星花金龟对上述6种挥发物的趋性大小为：正己醇(0.46 ± 0.25) > 壬醛(0.26 ± 0.14)> 芳樟醇(0.11 ± 0.14)> 1-辛烯-3-醇(0.00 ± 0.17)> 反-2-己烯醇(-0.08 ± 0.20)>乙酸香叶酯(-0.18 ± 0.24) ，仅反-2-己烯醇及乙酸香叶酯的选择系数为负数，其他均为正数，说明白星花金龟雌成虫对反-2-己烯醇及乙酸香叶酯呈负趋性，对其他4种挥发物呈正趋性，且反应系数数值越大趋性越强。表2

表2 白星花金龟雌成虫对10种寄主挥发物的嗅觉行为反应
Table 2 The behavior response of female Potosia brevitarsis to 10 kinds of volatiles

化合物Compounds试验指标 Test index反应率Response rate(%)选择反应率Selective response rate(%)选择系数Selection coefficient辛醛 Octanal60 ± 6c38±13bcd(-)0.23±0.26bcd壬醛 Furfural96±4a63±7ab0.26±0.14ab异佛尔酮 Isophorone64±7bc67±5ab0.33±0.09ab芳樟醇 Linalool84±7ab56±7ab0.11±0.14ab1-辛烯-3-醇 1-octen-3-ol88±5a50±9abc0.00±0.17abc乙酸香叶酯 Geranyl acetate84±12ab41±12bcd(-)0.18±0.24bcd正己醇 Hexanol96±4a73±13a0.46±0.25a反-2-己烯醇 E-2-Hexenal97±4a46±10abcd(-)0.08±0.20abcd顺-3-己烯醇 Z-3-Hexenol88±8a13±5d(-)0.74±0.11d正己醛 Hexanal80±9ab24±7cd(-)0.52±0.14cd

注：表格中数据为平均数±标准误，同列数据后的不同字母表示通过Duncan新复极差法进行多重比较差异显著(P<0.05)

Note：Data in table are mean± SE, Different letters behind the same column significant difference by Duncan’s new multiple range test(P<0.05)

2.2 白星花金龟雄成虫对10种寄主挥发物的嗅觉行为反应

除辛醛、异佛尔酮和乙酸香叶酯3种挥发物外，白星花金龟雄成虫对其他7种挥发物的反应率均高于80%。白星花金龟雄成虫对壬醛、芳樟醇、1-辛烯-3-醇、正己醇、反-2-己烯醇、顺-3-己烯醇以及正己醛均具有较好的嗅觉行为反应，但在选择反应率上无显著差异。综合选择系数结果，白星花金龟雄成虫对上述7种挥发物的趋性大小为：正己醇(0.60±0.18)>反-2-己烯醇(0.32±0.12)>1-辛烯-3-醇(0.13±0.18)>芳樟醇(0.08±0.32)>正己醛(0.08±0.08)>壬醛(-0.20±0.25)>顺-3-己烯醇(-0.42±0.09)，仅对壬醛及顺-3-己烯醇具有负趋性，对其他5种挥发物具有正趋性。表3

表3 白星花金龟雄成虫对10种寄主挥发物的嗅觉行为反应
Table 3 The behavior response of male Potosia brevitarsis to 10 kinds of volatiles

化合物Compounds试验指标 Test index反应率Response rate(%)选择反应率Selective response rate(%)选择系数Selection coefficient辛醛 Octanal56±10b60±24a0.20±0.49ab壬醛 Furfural96±4a40±13ab(-)0.20±0.25ab异佛尔酮 Isophorone40±6b40±19ab(-)0.20±0.37ab芳樟醇 Linalool92±5a54±16ab0.08±0.32ab1-辛烯-3-醇 1-octen-3-ol84±7a56±9ab0.13±0.18ab乙酸香叶酯 Geranyl acetate8±5c20±20b0.00±0.32ab正己醇 Hexanol96±4a80±9a0.60±0.18a反-2-己烯醇 E-2-Hexenal96±4a66±6ab0.32±0.12ab顺-3-己烯醇 Z-3-Hexenol96±4a29±5ab(-)0.42±0.09b正己醛 Hexanal88±12a54±4ab0.08±0.08ab

注：表格中数据为平均数±标准误，同列数据后的不同字母表示通过Duncan新复极差法进行多重比较差异显著(P<0.05)

Note：Data in table are mean± SE, Different letters behind the same column significant difference by Duncan’s new multiple range test(P<0.05)

3 讨 论

植食性昆虫是否能够在合适的时间段内寻找到其寄主植物，关乎着其种群的生存与繁衍[15]。在植物-昆虫二级营养关系中，植物挥发物是起着关键作用的信息物质，白星花金龟雌、雄成虫均对芳樟醇，1-辛烯-3-醇和正己醇具有正趋性，且对正己醇的正趋性要显著高于其他挥发物，可能成为白星花金龟植物源引诱剂的重要组成部分。总的来看，白星花金龟雌、雄成虫对均对芳樟醇，1-辛烯-3-醇和正己醇具有较为明显的正趋性，这与白星花金龟对这些挥发物的EAG反应结果相吻合[12-13]，但并非所有EAG反应值高的挥发物均能使试虫对其呈现正趋性。其中白星花金龟雌成虫对辛醛无明显趋性，且对EAG反应值并未显著高于其他挥发物的1-辛烯-3-醇和正己醇显现出正趋性；同样的，雄成虫对壬醛呈现出负趋性，且对反-2-己烯醇、1-辛烯-3-醇、正己醇以及正己醛呈现出正趋性。这种现象说明EAG反应与嗅觉行为反应的结果存在着一定的差异[16]，这种差异可能与昆虫体内的信息传递、中枢神经的信息评判以及大脑的行为调控密切相关[17]。这是一个复杂的多元化的过程，可能受多种因素的干扰。

在白星花金龟雌、雄成虫对同种挥发物的嗅觉行为反应对比中可以发现，白星花金龟雌、雄成虫对同一种挥发物的嗅觉行为反应有所差异。白星花金龟雌成虫对壬醛具有正趋性，而白星花金龟雄成虫则对壬醛具有负趋性；白星花金龟雄成虫对反-2-己烯醇具有正趋性，而雌成虫则对其具有负趋性。这说明不同性别的同种昆虫对同一种植物挥发物的反应也会有差异[18]，且在铜绿丽金龟对植物挥发物的行为反应研究上也有体现[19]，这种雌雄成虫间对同种挥发物呈现出的差异性可能与其繁殖具有相关性[20],也可能与雌雄成虫触角感器的类型及数量的差异有关。

有研究表明，植物挥发物与昆虫信息素具有增效作用[21]，植物挥发物与马铃薯甲虫聚集信息素的组合对马铃薯甲虫有最佳的引诱效果[22]。那么，白星花金龟是否也能够对挥发物与信息素的组合具有同样的反应有待进一步研究。试验筛选出白星花金龟具有较强嗅觉行为反应的植物挥发物质，能够为开发绿色植物源引诱剂提供一定的理论依据，但是这些物质在田间是否对白星花金龟有引诱效果、配比、载体等相关问题亦有待于进一步研究阐明。

4 结 论

研究通过“Y”型嗅觉仪测定对白星花金龟对10种寄主挥发物的嗅觉行为反应，白星花金龟对不同挥发物的嗅觉行为反应具有明显差异，雌、雄成虫均对正己醇、1-辛烯-3-醇和芳樟醇具有较为明显的正趋性，且正己醇最强。雌成虫对反2-己烯醇具有负趋性；雄成虫对壬醛及顺3-己烯醇呈现出负趋性。正己醇、1-辛烯-3-醇和芳樟醇可作为白星花金龟植物源引诱剂的组成部分。