白星花金龟对糖醋液9种挥发物的触角电位和行为反应

李明杰，王少山

(新疆绿洲农业病虫害治理与植保资源利用重点实验室/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，成虫生活力强、分布广泛，在国内主要分布在辽宁、吉林、黑龙江、新疆、陕西、湖南、湖北等地[1]。白星花金龟以成虫为害为主，食谱非常广泛，包含14科26属29种植物，如玉米、苹果、葡萄等[2]。该虫直接为害植物果实，尤其是在果实成熟期。昆虫在寻找食物、产卵选择等过程中，其触角上的嗅觉感受器发挥着重要的作用，昆虫利用触角一次或多次的探测来定位寄主植物，且一些特异性的挥发物能引起昆虫特定的行为反应[3, 4, 5]。对寄主进行定向时，几乎所有昆虫都依赖于寄主释放的化学信号来定位[6]。探索此类特异性挥发物来控制和监测靶标害虫，运用这些特异性挥发物具有专一性强、对天敌无害、环境友好等优点[7, 8]。利用对白星花金龟有良好引诱活性的挥发物来进行引诱剂的开发则显得极为重要。【前人研究进展】龚建等[9]从玉米、苹果、葡萄中检测出了二甲基丁醇、乙酸戊酯等16种对白星花金龟有活性的化合物，多为醇类、酮类物质；李为争等[10]研究发现，从蓖麻中提取出来的邻苯二甲酸二丁酯、肉桂醛、顺-3-己烯-醇和苯甲醇等挥发物，对华北大黑鳃金龟Holotrichiaoblita、暗黑鳃金龟H．parallela和铜绿丽金龟Anomalacorpulenta具有较好的引诱作用；马艳等[11]研究发现，山核桃挥发物α-萜品醇和壬醛对云斑天牛Batocerahorsfieldi雌成虫有较好的引诱作用，而云斑天牛雄成虫对α-萜品醇有明显的趋避作用；王瑞笛等[12]发现，芳樟醇、1-辛烯-3-醇和正己醇对白星花金龟具有引诱作用；林方辉等[13]表明，肉桂醛对椰心叶甲Brontispalongissima(Gestro) 有较好的引诱作用，且不同浓度下的肉桂醛引诱作用有差异显著。【本研究切入点】糖醋液作为一种传统型的防治措施，在农林害虫的防治中应用广泛[14]。白星花金龟有聚集为害寄主植物的现象，对糖醋液有良好的趋性[15, 16]。这与糖醋液挥发成分是否有关，亟需利用9种糖醋液挥发物进行白星花金龟触角电位和行为反应测定。【拟解决的关键问题】筛选出对白星花金龟具有引诱活性的化合物，探明糖醋液挥发物对白星花金龟的行为调控技术，为引诱剂的开发和绿色防治提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 供试昆虫

供试昆虫为白星花金龟成虫，于2019年6～8月采集自石河子大学农学院实验站葡萄园(86°3′24″E，44°18′45″N)，将采集的成虫鉴定雌、雄后带回实验室在养虫盒(45 cm×33 cm×14 cm)内分开饲养。饲养前，在养虫盒内放入土壤，土层厚度5 cm。以新鲜苹果喂养，选取健壮活跃的成虫进行试验。

1.1.2 供试挥发物

选择供试挥发物共9种。2,3-丁二醇对白星花金龟具有较好触角电位活性，因此，研究将2,3-丁二醇作为触角电位的参照化合物，其余8种为处理挥发物。将供试挥发物分别分散于正己烷(色谱纯，天津市福晨化学试剂厂)中，在10 mL进样瓶中配置成10 μg/μL溶液，密封保存在4℃冰箱中，以供后续触角电位和行为反应使用。表1

表1 用于测定白星花金龟触角电位反应的标准化合物Table 1 Standard compounds used to determine the Electroantennogram response of the Potosia brevitarsis Lewis

1.2 方 法

1.2.1 触角电位测定

参照宁眺等[17]和李为争等[10]的方法，选取健康活跃的白星花金龟成虫，取1根触角，沿着触角基部切下，切除触角尖端少许，然后将切下触角立即用导电胶固定在电极上。调整仪器，观察EAG信号记录装置，待基线平稳后开始测试。

将滤纸剪裁成40 mm×5 mm的方形纸条，并折叠成“V”形。测定过程中取10 μL处理挥发物均匀滴加在滤纸条上，然后放进1 mL移液枪枪头内，待20 s后开始试验，枪头距离触角1 cm，持续洁净空气流速600 mL/ min，刺激气体流速500 mL/ min，刺激时间0.5 s，前后2次刺激时间间隔60 s。每根触角的挥发物测定顺序按标准参照物质—对照样品—待测挥发物—标准参照物质的顺序进行，以抵消触角逐渐失去活性时带来的不良影响，待测挥发物顺序随机抽取。均以正己烷作为对照，2,3-丁二醇作为标准参照物质，每种挥发物雌、雄成虫各重复7次，每头成虫只取1根触角。

EAG反应相对值=

1.2.2 行为反应测定

参照李雪等[18]方法，用“Y”型嗅觉仪测试白星花金龟行为反应。测定时每次用移液枪取不同待测样品10 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。试验中气体流量设置为500 mL/min，从距主臂3 cm处接入待测试的雌、雄成虫，每次接入雌虫或雄虫1头，当成虫在任意侧臂中停留1 min以上，则认为其已做出趋性选择；从放入开始计时5 min内仍停留在主臂处，则认为无趋性反应。每做15头雌虫或雄虫，更换气味源与对照的位置；每做30头雌虫或雄虫，更换新Y型管。每种待测样品对应供试白星花金龟雌、雄成虫各60头，所有供试成虫皆饥饿处理24 h。

反应率、选择反应率和选择系数计算[19]：

反应率=

选择反应率=

选择系数=

1.3 数据处理

试验数据采用Excel 2010统计整理，用SPSS 20.0进行数据分析，利用单因素方差分析Duncan多重比较法分析白星花金龟雌、雄成虫对不同挥发物EAG反应相对值的差异显著性，用独立样本T检验分析白星花金龟雌、雄成虫对同种挥发物EAG反应相对值的差异显著性；用χ2检验分析白星花金龟雌、雄成虫对不同挥发物的行为选择反应。

2 结果与分析

2.1 白星花金龟对不同挥发物的触角电位反应

研究表明，雌虫对戊酸乙酯的反应相对值最高，达177.03%，其次为2,2,4,6,6-五甲基庚烷，达147.62%，两者间差异不显著，但戊酸乙酯与L-乳酸乙酯、己酸乙酯和正己酸处理的差异均达到极显著水平，2,2,4,6,6-五甲基庚烷与L-乳酸乙酯、己酸乙酯和正己酸处理的差异均达到显著水平，其余各处理间差异未达到显著水平。雄虫对戊酸乙酯的反应相对值最高，达153.08%，其次为乳酸乙酯，达139.07%，但各处理间差异均未达到显著水平。雌、雄虫平均EAG反应相对值最高的是戊酸乙酯，其次是2,2,4,6,6-五甲基庚烷。雌、雄成虫对挥发物正己酸的EAG反应相对值表现出极显著差异，其余挥发物处理的差异未达到显著水平。图1

2.2 白星花金龟对不同挥发物的行为选择反应

研究表明，供试挥发物中，乳酸乙酯和2,2,4,6,6-五甲基庚烷对白星花金龟雌、雄成虫都具有良好的引诱作用，与对照相比差异显著或极显著，选择反应率分别达65.00%、66.67%和63.16%、64.29%。雌、雄成虫对正己酸和糠醛的选择反应存在性别差异，雄虫对正己酸的选择反应与对照相比差异显著，反应率达64.41%，而雌虫对正己酸的选择反应与对照相比无显著差异；雌虫对糠醛的选择反应与对照相比差异显著，反应率达65.52%，而雄虫对糠醛的选择反应与对照相比却无显著差异。雌、雄成虫对戊酸乙酯的行为选择反应均无显著差异。图2，表2

3 讨 论

植食性昆虫与寄主植物间有着复杂的化学互作关系，昆虫能否在有限的时间内定位到寄主植物对其种群的生长发育和繁殖有着极大的影响[20, 21]。昆虫繁殖的能量来源主要是幼虫期的积累和成虫期的补充营养，成虫期的补充营养对昆虫繁殖具有非常重要的作用，许多昆虫通过在成虫期大量补充碳水化合物和糖类物质才能完成性成熟[22-24]。在农林业上常利用昆虫补充营养的这种习性悬挂糖醋液对其进行防治，有着很好的防治效果[25, 26]。研究利用触角电位技术对诱集白星花金龟的糖醋液的挥发物活性进行了测定，并通过“Y”型嗅觉仪筛选出了一些对白星花金龟具有较好引诱活性的物质。

触角电生理结果表明，白星花金龟雌、雄成虫对9种糖醋液挥发物均有EAG反应，雌、雄成虫EAG反应相对值最高的均为戊酸乙酯，同一浓度下雌、雄成虫对各挥发物的EAG反应值有一定差异，雄虫对L-乳酸乙酯、乳酸乙酯、己酸乙酯和正己酸的EAG反应相对值均大于雌虫；雌、雄成虫对同种挥发物EAG反应对比发现，正己酸处理的差异达到极显著水平，其余挥发物处理的差异

注：图中不同小写字母(大写字母)分别表示雌、雄成虫对不同化合物在P<0.05(P<0.01)水平下差异显著；数字表示各挥发物EAG反应相对值；**表示雌、雄成虫对同种挥发物的EAG反应差异极显著 (T检验)

注：*、**分别表示处理与对照之间经χ2检验在P<0.05和P<0.01水平差异显著，ns表示χ2测验结果差异不显著

表2 白星花金龟雌、雄成虫对不同挥发物的行为选择反应率Table 2 Behavioral selective response rate of female and male adults of Potosia brevitarsis Lewis to different volatiles

未达到显著水平。乳酸乙酯和2,2,4,6,6-五甲基庚烷对白星花金龟雌、雄成虫均具有良好的引诱作用；在糠醛和正己酸的行为选择上，雌、雄成虫表现出了性别上的差异，两性对糠醛和正己酸的偏好选择状况与对应EAG反应强度一致，雌虫偏好选择糠醛，而雄虫偏好选择正己酸，这种差异可能与雌、雄成虫触角感受器的类型、数量和大小的不同有关[27-29]。王瑞笛[30]研究发现白星花金龟触角上有毛形感器、刺形感器、锥形感器、腔锥形感器 I 型以及Böhm氏鬃毛等5种感受器，而雌、雄成虫在锥形感器和腔锥形感器 I 型上存在性别上的差异。锥形感器被认为是感化器，能够感知周围环境中的挥发性气味，在昆虫的取食、定位过程中发挥着重要作用[31]。对触角电位反应相对值最高的戊酸乙酯，雌、雄成虫反而未表现出偏好选择性。触角电生理结果和行为反应不一致的现象在昆虫嗅觉行为研究过程中常有出现[32]，昆虫对挥发物的行为选择情况受环境因素、自身生理状况等多方面影响，而非仅受单一活性物质影响，这可能是造成两者结果不一致的主要原因。王惠等[33]研究发现，苯乙酮与食物一起搭配时对白星花金龟有引诱作用，单独使用时则不具备引诱活性，可见一些挥发物的引诱作用不仅跟该物质活性相关，还与周围环境有很大关系。虽然白星花金龟成虫对糖醋液有着良好的趋性[15, 26]，但到底是哪种或哪些挥发物在这种引诱作用中起着主要作用，还需进一步探究。

触角电位和行为反应测试是研究昆虫对活性物质反应的常用方法，触角电位测定昆虫触角对挥发物刺激的电生理反应，但并不能判断活性物质是趋避还是引诱，需依据嗅觉行为反应测试来加以判断[34]。筛选出的挥发物，将这些物质进行混配，不同配方田间引诱效果还需进一步研究。

4 结 论

在参试的9种挥发物中，雌虫对戊酸乙酯、2,2,4,6,6-五甲基庚烷、乳酸乙酯和糠醛有较高的EAG反应，除戊酸乙酯外对其余3种挥发物均有趋向作用；雄虫对戊酸乙酯、2,2,4,6,6-五甲基庚烷、乳酸乙酯和正己酸有较高的EAG反应，除戊酸乙酯外对其余3种挥发物均有趋向作用。2,2,4,6,6-五甲基庚烷、乳酸乙酯、糠醛和正己酸等4种挥发物可作为白星花金龟引诱剂配方的组成成分。