双斑长跗萤叶甲对13 种挥发物的触角电生理反应

杨 陈，李 伦，阿尔曼，段 鑫，张建萍，陈 静

(石河子大学农学院/新疆绿洲农业病虫害治理与植保资源利用重点实验室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意义】双斑长跗萤叶甲Monoleptahieroglyphica(Motschulsky)属鞘翅目Coleoptera，叶甲科Chrysomelidae，萤叶甲亚科Galerucinae，长跗萤叶甲属MonoleptaChevrolat，简称双斑萤叶甲。该叶甲在我国主要分布在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山西、浙江、湖南、湖北、四川、贵州等省份[1]。1998年在新疆奎屯发现为害棉花[2]，现已上升为主要害虫[3-4]。该虫主要为害棉花、玉米、谷类作物以及十字花科蔬菜，还为害田边杂草，是一种多食性害虫。幼虫主要取食植物的根，成虫以叶片为食，造成叶片缺刻、孔洞，影响光合作用，导致作物减产[5]。常以化学防治为主，易引起环境污染、抗性等问题。寻找绿色、环保、安全、有效的防治方法是亟待解决的问题。【前人研究进展】植物与植食性昆虫以植物挥发性化合物作为化学信号建立联系[6-7]。植物释放的挥发性化学物质在植食性昆虫选择取食和产卵场所时起到至关重要的作用。植物挥发物可分为两类：一类是植物自身在生长发育过程中释放的挥发性化学物质；另一类是植物受到昆虫攻击或外界机械刺激后诱导释放的化学物质[8]。植食性昆虫利用寄主植物释放的化学物质来确定自己的飞行，准确找到寄主植物[9]。在此过程中取食诱导以后产生的挥发物尤为重要，使昆虫对寄主植物更加偏好或驱避[10]。研究发现，马铃薯甲虫Leptinotarsadecemlineata取食后的马铃薯叶会聚集更多的马铃薯甲虫前来取食[11]；损伤后的兴安落叶松对落叶松毛虫Dendrolimussuperans幼虫有趋避作用[12]；虫害诱导的水稻挥发物中，低浓度的(E)-2-己烯醛和芳樟醇对褐飞虱成虫有明显的趋避作用[13]，因此，这些挥发性化合物可作为昆虫的引诱剂或驱避剂。Carroll等[14]报道发现草地贪夜蛾Spodopterafrugiperda幼虫利用其危害玉米后释放的萜类等挥发性物质来确定寄主植物的位置。Yoneya等[15]发现柳蓝叶甲Plagioderaversicolora能够利用同种昆虫危害柳树叶片后释放的挥发性物质来进行种群的再聚集反应。张志虎等[16-17]对棉花和玉米10种挥发物进行触角电位检测和嗅觉行为反应测定，结果表明，α-红没药醇对双斑长跗萤叶甲有明显的引诱作用。这些现象的发生主要是因为植食性昆虫能够利用虫害诱导植物挥发物寻找合适的食物资源或配偶，即虫害诱导植物挥发物具有聚集信息素或性信息素功能[15]。昆虫粪便亦对昆虫有一定的聚集作用[18-19]。亚洲小车蝗Oedaleusasiaticus雄成虫对雌成虫粪便挥发物均有电生理活性[20]，从东亚飞蝗Locustamigratoriamanilensis粪便挥发性化合物中选取部分化合物进行电生理和行为活性测定，发现壬醛、2,5,-二甲基吡嗪、环己醇以及苯甲醛这4种挥发物是东亚飞蝗聚集信息素的活性成分[21]。【本研究切入点】昆虫聚集信息素是由昆虫产生的聚集作用信息素，包括昆虫粪便挥发物及昆虫危害诱导植物产生挥发物等[22-24]。双斑长跗萤叶甲危害诱导棉花玉米产生的挥发物有葎草烯、β-蒎烯、反-2-己烯醛和橙花叔醇等。双斑长跗萤叶甲粪便挥发物中有壬酸、十九烷、己二酸二辛酯等[25]。双斑长跗萤叶甲危害棉花和玉米后诱导产生的挥发物及其成虫粪便中的挥发物对双斑萤叶甲是否有聚集作用，目前尚未见报道。但需要确定这些挥发物是否会引起双斑长跗萤叶甲触角电生理反应。研究通过气相色谱-质谱联用仪对双斑萤叶甲危害后棉花、玉米及成虫粪便挥发物进行成分分析，测定双斑长跗萤叶甲对这些挥发物的触角电生理反应。【拟解决的关键问题】对棉花和玉米诱导后产生的几种挥发物及双斑长跗萤叶甲成虫分粪便中的几种挥发物进行电生理测定，筛选出对双斑长跗萤叶甲有明显趋性的化合物，为研发双斑长跗萤叶甲的聚集信息素提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 供试昆虫

在石河子大学试验站棉花地和玛纳斯凉州户乡玉米地旁杂草上采集双斑长跗萤叶甲成虫，区分雌雄后带回室内，放入自制的饲养装置中，将其放入培养箱中(GXZ-270B，温度26℃，光照L∶D =16∶8 )，用棉花叶片进行饲喂，每天更换棉花叶片。备用。

1.1.2 供试挥发物

供试挥发物购于北京偶和科技有限公司，纯度均为98%。其中棉花和玉米中共有的为橙花叔醇、葎草烯、β-蒎烯、反-2-己烯醛、叶醇；棉花中独有的为庚烯、反-2-己烯-1-醇、水芹烯；粪便中有十六烷、壬酸、十九烷、十七烷、己二酸二辛酯。表1

表1 试验中的标准化合物Table 1 The standard chemical samples

1.2 方 法

采用触角电位仪测定。触角电位仪(荷兰Syntech公司) 由数据采集器IDAC-2、EAG 探头、气流控制器CS-55和触角电位记录软件GcEad这6个部分组成，除此之外还有防干扰的法拉第笼。刺激气流设置为600 mL/min，连续气体流量为500 mL/min。

选择健壮、活跃的双斑长跗萤叶甲成虫，用眼科手术刀将其触角从基部剪下，随后剪除少许端部，用镊子夹住触角基端部固定在涂有Spectra360导电胶的EAG探头上，调试仪器，使其基线平稳。用液体石蜡对挥发物进行稀释，浓度设置为10-3、10-2、10-1、1、10 μg/mL的5个浓度梯度。取10 μL处理后的挥发物滴在5 mm×4 cm的滤纸条上，再将滤纸条放入1 mL枪头中，堵住枪头两端使挥发物挥发30 s后测定。每次刺激1 s，2次刺激间隔为30 s。以液体石蜡为对照，正己烷为参照，每个测试样6次重复，每次重复的测定顺序为：对照，参照，挥发物单品(4个样左右)，对照，参照。每个挥发物单品雌雄分别重复6次。

计算公式为：

式中：Sr为刺激样品的触角电位反应的相对值；Sc为刺激样品的触角电位反应值；CKm为刺激样品请后对照对触角电位的反应之的平均值；Rm为刺激样品触角电位前后标准化合物触角电位的平均值[26]。

1.3 数据处理

用SPSS 22.0进行方差分析和Duncan多重比较，相同浓度之间的雌雄差异用独立样本t检验。

2 结果与分析

2.1 双斑长跗萤叶甲雌虫对13种挥发物的EAG反应

研究表明，双斑长跗萤叶甲雌虫对10-2μg/mL的庚烯，10-1μg/mL的十六烷，10-1、10 μg/mL 2个浓度的橙花叔醇和反-2-己烯-1-醇，1、10 μg/mL 2个浓度的葎草烯、水芹烯、β-蒎烯、反-2-己烯醛和叶醇的EAG反应值相对较大；对壬酸、十九烷、十七烷、己二酸二辛酯的反应值相对较小。13种挥发物中，该叶甲雌虫对10 μg/mL叶醇的反应值最大，对水芹烯、反-2-己烯醛和叶醇的EAG反应值随着浓度的升高也逐渐增加。表2

2.2 双斑长跗萤叶甲雄虫对13种挥发物的EAG反应

研究表明，双斑长跗萤叶甲雄虫对10 μg/mL的庚烯，1 μg/mL的橙花叔醇和反-2-己烯-1-醇，10-1、1、10 μg/mL 3个浓度的水芹烯和β-蒎烯，10-1、10 μg/mL 2个浓度的反-2-己烯醛，，1、10 μg/mL 2个浓度的的叶醇，10-1、1、10 μg/mL 3个浓度的己二酸二辛酯的反应值相对较高；对十六烷、葎草烯、壬酸、十九烷、十七烷的EAG反应值相对较小。在这13种挥发物中，该叶甲雄虫对10 μg/mL的β-蒎烯反应值最高，对葎草烯、己二酸二辛酯的EAG反应值随浓度升高而增加。表2

2.3 双斑长跗萤叶甲雌雄虫对13种挥发物的EAG反应差异

研究表明，双斑长跗萤叶甲雌雄成虫对13种挥发物EAG反应存在不同的差异，雌雄虫之间对同一浓度的同一挥发物的EAG反应也存在一定的差异性。雄虫对10 μg/mL的β-蒎烯的EAG反应值最高，雌虫对10 μg/mL叶醇的反应值最高，且均高于其它化合物。雌虫对10-3、10-2、10-1μg/mL的庚烯，10-1μg/mL的十六烷，1μg/mL的葎草烯，10-1、1、10 μg/mL的壬酸，10-2、1 μg/mL的十六烷，10-3、1 μg/mL的反-2-己烯醛，10-1μg/mL的反-2-己烯-1-醇，10-2μg/mL的叶醇的反应显著高于雄虫；对10-1、10 μg/mL的橙花叔醇，10-3μg/mL的十六烷，10 μg/mL的葎草烯，10-2μg/mL的水芹烯，10 μg/mL的叶醇，10-3、10-2μg/mL的己二酸二辛酯反应也高于雄虫，但未达到显著差异水平。表2

表2 双斑长跗萤叶甲对13种化合物的EAG相对反应值Table 2 Relative EAG response of Monoleptahieroglyphica of 13 kind of compounds

续表2 双斑长跗萤叶甲对13种化合物的EAG相对反应值Table 2 Relative EAG response of Monoleptahieroglyphica of 13 kind of compounds

续表2 双斑长跗萤叶甲对13种化合物的EAG相对反应值Table 2 Relative EAG response of Monoleptahieroglyphica of 13 kind of compounds

3 讨 论

对双斑长跗萤叶甲成虫取食为害棉花和玉米诱导后产生的及其粪便中的13种挥发物进行触角电生理测定，结果表明，双斑长跗萤叶甲雌、雄虫对水芹烯、β-蒎烯、反-2-己烯醛、叶醇的反应值均相对较高，其中对β-蒎烯和叶醇的反应值最大，这与光肩星天牛Anoplophoraglabripennis、松墨天牛Monochamusalternatus、铜绿丽金龟Anomalacorpulenta、红脂大小蠹Dendroctonusvalens[27-32]研究结果相似。在这13种化合物中，双斑长跗萤叶甲对烷烃化合物反应大都不显著，而对烯烃化合物及醛类化合物反应较显著，表明该叶甲对不同类型的化合物有不同的敏感性和选择性。

同一种昆虫的不同性别对同一种化合物的反应有所不同。双斑长跗萤叶甲雌虫对低浓度庚烯的反应显著高于高浓度，相反雄虫对高浓度庚烯的反应显著高于低浓度。这种现象不仅存在于双斑长跗萤叶甲中，在甘薯蚁象Cylasformicarius(Fabricius)[33]、花椒窄吉丁Agriluszanthoxylumi[34]、牧草盲蝽Lyguspmtensis[35]中也存在雌雄虫对同一化合物有不同反应的现象。

大多数昆虫对挥发物的敏感程度与挥发物浓度有关。双斑长跗萤叶甲雌虫对水芹烯、β-蒎烯、反-2-己烯醛、叶醇的反应值随浓度的增加而增加，雄虫对葎草烯、β-蒎烯、己二酸二辛酯的EAG相对反应值随浓度增加而增加。这与光肩星天牛、松墨天牛、花椒窄吉丁、枣飞象ScythropusyasumatsuiKono结果一致[27,29,34,36]。

双斑长跗萤叶甲在取食寄主植物时，会诱导寄主植物产生特殊的挥发性化学物质，这些挥发性化学物质对双斑长跗萤叶甲是否继续取食起着重要作用。昆虫粪便中也含有聚集活性的化学物质，其中以鞘翅目居多[22]。实验仅测定了双斑长跗萤叶甲对13种挥发物单品的EAG反应，还需进行嗅觉行为反应的测定，才能筛选出对双斑长跗萤叶甲有趋性的物质。同时植物和粪便释放的气味是由多种微浓度的挥发次生物质组成的复杂混合物[37]，昆虫对气味的反应受到多种挥发物的协调作用，由于挥发物单品数目的局限性，后续仍需大量筛选，对挥发物单品进行组合，并与性信息素进行组合，选择出对双斑长跗萤叶甲有较好趋性的物质，为田间使用聚集信息素防治双斑长跗萤叶甲提供理论依据。试验仅研究了双斑长跗萤叶甲对13种挥发物单品的触角电位反应，还需要对其行为反应进行测定，确定对双斑长跗萤叶甲有趋性的信息化合物，为田间引诱剂的研发提供基础依据。

4 结 论

双斑长跗萤叶甲对13种挥发物均有EAG反应，且雌雄成虫对同种化合物的同一浓度的反应值有些差异。双斑长跗萤叶甲雌、雄成虫均对水芹烯、β-蒎烯、反-2-己烯醛、叶醇的反应值较高，对壬酸、十九烷、十七烷的反应值较低。雌虫对10 μg/mL的叶醇反应值最大，对10 μg/mL的橙花叔醇、葎草烯、水芹烯、β-蒎烯、反-2-己烯醛、反-2-己烯-1-醇的反应值也相对较大；雄虫对10 μg/mL的β-蒎烯反应值最大，对10 μg/mL的庚烯、水芹烯、反-2-己烯醛、叶醇、己二酸二辛酯反应值也相对较大，雌、雄虫均对这些物质较为敏感。双斑长跗萤叶甲雌虫对葎草烯、水芹烯、反-2-己烯醛、叶醇的反应值随浓度升高而升高；雄虫对葎草烯、己二酸二辛酯的反应值随浓度升高而升高。水芹烯、β-蒎烯、反-2-己烯醛、叶醇这4种物质有可能成为双斑萤叶甲聚集素的主要成分。