赤拟谷盗成虫对不同质量浓度小麦粉挥发物的触角电位和行为反应

董 震，伍 祎，毕文雅，聂立岭，文秋蓉，曹 阳，汪中明*

1.吉林工商学院 粮食学院，吉林 长春 130507

2.国家粮食和物资储备局科学研究院，北京 100037

趋化性是昆虫的一种重要行为反应[1]。昆虫趋化性的具体表现：不同的昆虫对寻找和取食特定植物或植物的特定部位有不同的表现，并有一定的特异性。昆虫通过触角等嗅觉器官对植物等散发出的气味进行识别，被识别的气味或化学信息对该昆虫的行为产生影响，使昆虫能够寻找到寄主植物[2]。昆虫的气味趋性是趋化性的一部分。植物气味物质在昆虫寄主定向选择中能够诱导昆虫产生聚集等行为，这为储粮害虫监测和防治提供了新的思路[3]，符合对害虫可持续控制和绿色储粮的目标[4]。

已有的研究表明，碎麦提取物对赤拟谷盗 (Triboliumcastaneum(Herbst)) 等储粮害虫有较强的引诱作用[4]，小麦细麸皮对赤拟谷盗的诱集率为60.5%[5]；小麦粉挥发物正己醇对赤拟谷盗成虫和幼虫表现出显著的引诱作用，最高选择系数分别为75.0%和76.6%[6]；长头谷盗(Latheticus0ryzaeWaterhouse)对6种寄主谷物粉屑中全麦粉的反应效果最为明显，表现为趋向性，正己醇、正己醛和反式-2-4-癸二烯醛分别在200～800、400～800和400～800 μL/mL时，对其具有引诱作用[7]；小麦中含有的油酸和亚油酸可氧化生成具有挥发性的戊醛[8]，而一定浓度的戊醛能引起杂拟谷盗(TriboliumconfusumJac.du Val)产生聚集[9]。

赤拟谷盗是重要的仓储害虫，对多种谷物及油料均可造成严重危害[10-12]，小麦粉对赤拟谷盗也有一定的引诱效果，是其最常见的寄主[13]。小麦粉挥发物种类繁多，但是并不是每一种挥发物对赤拟谷盗都有生理活性[14]。目前，小麦粉挥发物中对赤拟谷盗有生理活性的物质并不明确。董震等[15]对赤拟谷盗触角电位的测试方法进行了优化，并对赤拟谷盗对14种小麦粉挥发物的触角电位反应进行了初步测试。赤拟谷盗对不同种类小麦粉挥发物的触角电位反应存在差异，戊醛、壬醛、2-辛烯醛、2-戊基呋喃等能引发赤拟谷盗成虫产生较高的触角电位。本研究在此基础上，考虑挥发物成分不同质量浓度对于触角电位的反应，并通过昆虫嗅觉行为进行测试验证，为寻找高效植物源性诱集物质提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试昆虫为赤拟谷盗成虫，人工气候室饲养，饲养条件及试虫挑选条件参见文献[15]。

所用试剂及来源参见文献[15]。

1.2 仪器与设备

触角电位仪：荷兰Syntech公司；法拉第笼：自制；QT-WII01型昆虫四臂嗅觉仪：上海点将精密仪器有限公司；QP-01型无油真空泵：天津市旗美科技有限公司；0.5～10 μL、5～50 μL 移液枪：美国赛默飞公司。

1.3 触角电位测试方法

通过实验室内预试验并参考已发表的小麦粉挥发物的种类[15-17 ]，选取烃类、醛酮类、醇类、呋喃类等14种小麦粉挥发物，测试赤拟谷盗对14种不同剂量的小麦粉挥发物的触角电位反应，每种浓度挥发物测试重复5次，挥发物质量浓度分别为0.005、0.05、0.5、5、50 μg/μL。具体测试方法参见文献[15]。

1.4 行为测试方法

测试前，将待测试的赤拟谷盗从培养瓶中挑至培养皿中进行饥饿处理，饥饿处理时间为5 h，每个培养皿30头。连接好测定装置，调节气流速度为540 mL/min[18]。任意选择其中的一个臂作为对照，其余的3个臂作为处理区。用移液枪取20 μL质量浓度为0.005、0.5、50 μg/μL的样品试剂滴到20 mm×5 mm的干净滤纸上，并将滤纸放入处理区的气味源瓶中，将等面积的干净滤纸放在对照臂气味源瓶中，通气1～2 min。用冰袋对赤拟谷盗进行约1 min的冷冻处理，以减缓赤拟谷盗被放入嗅觉仪后还未接上抽气管之前在嗅觉仪中的活动。冷冻处理后，用漏斗迅速将试虫倒入嗅觉仪中心释放口，立即接上抽气管，用真空泵抽气[19]。测试5 min后，统计各诱集瓶内和不同连接管的进口处的试虫数量。每次测试后，改变对照臂的方向，以减少光线、方位等测试造成的干扰。每种质量浓度样品测试3次，每完成1次，用95%的乙醇把嗅觉仪洗干净，晾干后继续使用。

1.5 数据处理

所有数据均用Excel 2010进行处理，对赤拟谷盗对不同质量浓度气味物质和空白对照之间的选择性进行单因素方差分析和LSD多重比较。

2 结果与分析

2.1 赤拟谷盗成虫对14种不同质量浓度小麦粉挥发物的触角电位反应

赤拟谷盗成虫对14种不同质量浓度小麦粉挥发物的触角电位反应分别见图1—图4。在供试质量浓度范围内，随着几类烃类挥发物质量浓度的提高，触角电位变化不明显(P≥0.05)，触角电位在0.1～0.3 mV之间，十四烷和十六烷分别在5、0.5 μg/μL处达到饱和状态(图1)。戊醛和2-辛烯醛在较低质量浓度时即能引起赤拟谷盗较高的触角电位反应，赤拟谷盗对2-辛烯醛和3-辛烯-2-酮的触角电位最大值出现在5、0.5 μg/μL处，分别为0.89 mV、0.66 mV(图2)。在供试剂量范围内，对2-甲基-3-丁烯-1-醇则在5 μg/μL处达到饱和状态，为0.69 mV，对4-环戊烯-1，3-二醇的触角电位反应在0.5 μg/μL达到饱和状态，为0.72 mV(图3)。赤拟谷盗的触角电位随着2-戊基呋喃剂量的增加而递增，在测试质量浓度范围内未达到最大反应阈值(图4)。

图1 赤拟谷盗对不同烃类挥发物的触角电位反应

图2 赤拟谷盗对不同醛酮类挥发物的触角电位反应

图3 赤拟谷盗对不同醇类挥发物的触角电位反应

图4 赤拟谷盗对2-戊基呋喃的触角电位反应

2.2 赤拟谷盗成虫对14种小麦粉挥发物的行为反应

赤拟谷盗对不同质量浓度烃类挥发物的嗅觉行为反应结果见图5。方差分析表明，赤拟谷盗对不同质量浓度十二烷(F=0.82，P=0.52)、十四烷(F=0.68，P=0.59)、十六烷(F=0.96，P=0.46)、环戊环庚烯(F=1.63，P=0.26)、3-乙基邻二甲苯(F=0.94，P=0.46)的嗅觉行为反应间的差异无统计学意义。因此，不同质量浓度的烃类挥发物没有对赤拟谷盗成虫表现出明显的引诱或驱避作用。

图5 赤拟谷盗对不同烃类挥发物的行为反应

赤拟谷盗对不同质量浓度醛酮类挥发物的嗅觉行为反应结果见图6。方差分析表明，赤拟谷盗对不同质量浓度戊醛的嗅觉行为反应间的差异有统计学意义(F=8.25，P=0.01)。LSD多重比较发现：0.5 μg/μL、50 μg/μL与空白对照、0.005 μg/μL间存在统计学意义(P<0.05)。因此，0.5 μg/μL和50 μg/μL的戊醛对赤拟谷盗成虫表现出了明显的引诱作用，诱集率最高为36.69%。赤拟谷盗对不同质量浓度壬醛的嗅觉行为反应间的差异有统计学意义(F=4.69，P=0.04)。LSD多重比较发现：50 μg/μL与其他3个质量浓度间的差异有统计学意义(P<0.05)。因此，50 μg/μL壬醛对赤拟谷盗成虫表现出了明显的引诱作用，诱集率为37.77%。赤拟谷盗对不同质量浓度2-辛烯醛的嗅觉行为反应间的差异有统计学意义(F=5.21，P=0.03)。LSD多重比较发现：0.5 μg/μL与其他3个质量浓度间的差异有统计学意义(P<0.05)。因此，0.5 μg/μL的2-辛烯醛对赤拟谷盗成虫表现出了明显的引诱作用，诱集率为35.57%。赤拟谷盗对不同质量浓度癸醛(F=2.02，P=0.19)和3-辛烯-2-酮(F=1.29，P=0.34)的嗅觉行为反应间的差异无统计学意义。因此，不同质量浓度的癸醛和3-辛烯-2-酮均没有对赤拟谷盗成虫表现出明显的引诱或驱避作用。

图6 赤拟谷盗对不同醛酮类挥发物的行为反应

赤拟谷盗对不同质量浓度醇类挥发物的嗅觉行为反应结果见图7。方差分析表明，赤拟谷盗对不同质量浓度4-环戊烯-1，3-二醇(F=0.67，P=0.60)、丙醇(F=1.49，P=0.29)、2-甲基-3-丁烯-1-醇(F=0.16，P=0.92)的嗅觉行为反应间的差异无统计学意义。因此，不同质量浓度的4-环戊烯-1，3-二醇、丙醇、2-甲基-3-丁烯-1-醇均没有对赤拟谷盗成虫表现出明显的引诱或驱避作用。

图7 赤拟谷盗对不同醇类挥发物的行为反应

赤拟谷盗对不同质量浓度的2-戊基呋喃的嗅觉行为反应结果见图8。方差分析表明，赤拟谷盗对不同质量浓度2-戊基呋喃的嗅觉行为反应间的差异无统计学意义(F=2.36，P=0.15)。因此，不同质量浓度的2-戊基呋喃均没有对赤拟谷盗成虫表现出明显的引诱或驱避作用。

图8 赤拟谷盗对2-戊基呋喃挥发物的行为反应

3 讨论与结论

本研究中，触角电位的剂量反应趋势因刺激物的不同而存在差异，其中对2-辛烯醛和3-辛烯-2-酮的触角电位最大值出现在5、0.5 μg/μL处，对2-甲基-3-丁烯-1-醇则在5 μg/μL处达到饱和状态，对4-环戊烯-1，3-二醇的触角电位反应在0.5 μg/μL处达到饱和状态。行为学测试中，戊醛、壬醛和2-辛烯醛对赤拟谷盗成虫表现出了明显的引诱作用(P<0.05)，赤拟谷盗表现出了对这3种醛类的偏好。

Turrilazzi等[20]报道烷类能作为某些社会昆虫的性信息素成分，调节种群个体之间的信息交流。但本次测试的烃类化合物对赤拟谷盗成虫没有表现出明显的作用，且与触角电位测试中烃类物质引起赤拟谷盗触角电位较小变化的结果一致，提示烃类化合物可能对赤拟谷盗的小麦粉寄主搜索等行为不起作用。

醛类物质在许多鞘翅目昆虫定向寄主的过程中发挥着重要作用。比如，己醛对绿豆象成虫表现出明显的驱避作用[21]；己醛、辛醛等也分别对一些农业或林业害虫有一定的引诱或驱避作用[22-23]。在赤拟谷盗对戊醛等5种醛酮类小麦粉挥发物的嗅觉行为反应测试中，戊醛、壬醛、2-辛烯醛3种醛表现出了对赤拟谷盗的引诱效果，这与触角电位反应测试结果一致。小麦破碎后，氧化生成戊醛的速度加快，这可能是小麦粉等能够引诱害虫的主要机理之一[8-9]。除此之外，在触角电位测试中能引起赤拟谷盗明显触角电位反应的癸醛、3-辛烯-2-酮在行为测试中没有引起对赤拟谷盗明显的行为反应。那么，对赤拟谷盗有引诱效果的戊醛、壬醛、2-辛烯醛是否需要多种挥发物协同参与，戊醛、壬醛、2-辛烯醛混合或这几种物质与小麦粉其他挥发物的混合是否会提高对赤拟谷盗的引诱能力，还需进一步探索。

3种醇对赤拟谷盗均没有表现出明显的引诱或驱避作用，这与触角电位测试中3种醇类物质引起的赤拟谷盗较高的触角电位反应不一致。在触角电位测试中，2-戊基呋喃引起了赤拟谷盗较强的触角电位反应，但在嗅觉行为反应测试中却没有相似的结果，2-戊基呋喃在赤拟谷盗与小麦粉挥发物之间的作用，仍需进一步研究。

本研究只是初步对单体挥发物进行了相关测试，触角电位测试中表现出较高活性的挥发物成分是潜在的引诱剂或驱避剂的候选组分，有必要对几种触角电位和行为反应较为强烈的挥发性物质开展不同挥发物混合比例行为反应验证工作，并且在实际环境中进行试验。