苹褐带卷蛾成虫对主要寄主植物挥发物的触角电位反应和行为反应

2022-09-17 00:43李广伟陈玉鑫雷怡雪陈秀琳1李伯辽1
昆虫学报 2022年8期
关键词:乙酸挥发性成虫

李广伟, 陈玉鑫, 闫 瑞, 雷怡雪, 陈秀琳1,, 李伯辽1,

(1. 陕西省红枣重点实验室(延安大学), 陕西延安 716000; 2. 延安大学生命科学学院, 陕西延安 716000)

苹褐带卷蛾Adoxophyesorana,也称苹小卷叶蛾、苹卷蛾、黄小卷叶蛾,属鳞翅目(Lepidoptera)卷蛾科(Tortricidae)褐卷蛾属Pandemis,是危害落叶果树的一种重要害虫(周建中等, 1997)。苹褐带卷蛾主要分布在亚洲、欧洲和大洋洲,如中国(Songetal., 2014)、韩国(Choetal., 2010; Choietal., 2004)、日本(Parketal., 2008)、希腊(Milonas and Savopoulou-Soultani, 2006)、捷克斯洛伐克(Kocourek and Stará, 2005)、土耳其(Pehlevan and Kovanci, 2017)、新西兰(Ankersmitetal., 2009)等国家。苹褐带卷蛾在国内分布遍及东北、华北、华中、西北、西南等地区。苹褐带卷蛾为多食性昆虫,可危害苹果Malusdomestica、桃Prunuspersica、梨Pyrusspp.、杏Armeniacaspp.、李Prunussalicina、枣Zizyphusjujuba等30余种植物(Kocourek and Stará, 2005; 孙丽娜等, 2015a; 李广伟等, 2019),由于苹褐带卷蛾发生期对寄主植物叶片啃食严重,故通常被认为是一种食叶性害虫,然而该虫除为害寄主植物叶片外,还可为害花、嫩枝和果实(Pehlevan and Kovanci, 2014; 孙丽娜等, 2015b),对果实品质造成影响继而导致严重的经济损失。随着陕西省苹果种植面积的不断扩大,苹褐带卷蛾的危害呈逐年上升趋势,对该虫预测预报、高效治理技术的研究亟待开展。目前,虽然尚未见关于苹褐带卷蛾抗药性的报道,但长期大量使用化学农药必然会引发苹褐带卷蛾幼虫的抗性问题,探索绿色、无公害的监测预警和防治技术迫在眉睫。

利用植物源引诱剂诱捕是目前监测和绿色防控害虫的一种有效手段,已在多种害虫的治理中得到广泛应用(Greggetal., 2010; Gharaeietal., 2020)。目前,对苹褐带卷蛾生物学方面的研究较多(孙丽娜等, 2015a; 李广伟等, 2019; Lietal., 2021),但有关苹褐带卷蛾嗅觉通讯机制、植物源引诱剂研发方面的研究鲜有报道。在我国北方地区,苹果、桃、梨、杏和枣是苹褐带卷蛾最主要的寄主植物,苹果、桃、西洋梨Pyruscommunis叶片挥发物以小分子量的醛、醇、酯、萜烯类物质为主,且相同的化学成分在3种果树挥发物中重叠较多(Piero and Dorn, 2009; Luetal., 2015; Strapassonetal., 2016)。1-戊烯-3-醇、反-2-己烯醇、异丁醛、棕榈酸甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、油酸甲酯和α-水芹烯是枣树挥发物中的特异性物质(阎雄飞等, 2020)。杏叶片和嫩枝挥发物中己醛、α-蒎烯、莰烯和3-蒈烯的含量较其他4种果树高(Zhuetal., 2020)。基于前人研究基础,本研究选取了苹果、桃、梨、杏和枣树叶片和嫩枝释放的51种挥发性化合物,测定了苹褐带卷蛾成虫对不同挥发性化合物的触角电位(electroantennogram, EAG)反应,利用嗅觉双向选择试验测定了对成虫具有较高EAG反应活性挥发性化合物的行为反应,筛选出对成虫具有引诱活性的挥发性化合物。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

本试验所用试虫为继代饲养的苹褐带卷蛾室内种群,虫源首次采自延安市甘泉县下寺湾镇的苹果园,每年6-9月用苹果叶片饲喂幼虫,10月-翌年5月改用桑叶饲喂,成虫羽化后用5%蜂蜜水补充营养,每年采集田间种群对室内种群进行复壮。饲养条件:温度25±1℃、相对湿度60%±5%、光周期15L∶9D。本试验选用试虫的方法为:待老熟幼虫化蛹后,将其单独置于一指形管中(直径12 mm、高100 mm)并用脱脂棉封口,待成虫羽化后分雌雄置于250 mL的一次性塑料杯中饲养,并饲喂5%蜂蜜水补充营养。取2日龄健康、活跃的未交配成虫作为供试昆虫。

1.2 供试挥发性化合物

参照前人对苹果(Strapassonetal., 2016)、桃(Piero and Dorn, 2009; Najar-Rodriguezetal., 2013)、梨(Luetal., 2015)、杏(Zhuetal., 2020)和枣(阎雄飞等, 2020)5种苹褐带卷蛾主要寄主植物挥发物鉴定的文献报道,结合本实验室对木枣、富士苹果叶片挥发性化合物种类的鉴定结果,在以上5种寄主植物挥发物中共选取51种化合物进行EAG反应测定,在此基础上选择能激发成虫显著EAG反应的15种挥发性化合物进行嗅觉行为选择试验。供试挥发性化合物化学合成品的名称、纯度和来源见表1,以上挥发性化合物均使用液体石蜡进行溶解和稀释,液体石蜡(CAS: 8042-47-5)购自于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

表1 供试51种寄主植物挥发性化合物信息

1.3 对固定剂量挥发性化合物的触角电位反应测定

苹褐带卷蛾对固定剂量挥发性化合物的EAG反应测定参照Topazzini等(1990)和Tian等(2018)的方法进行。首先将待测化合物用液体石蜡稀释至10 mg/mL的贮备液并置于-20℃冰箱保存待用。使用眼科剪将成虫触角从基部剪下,用锋利刀片在解剖镜下切除触角鞭节端部的鞭小节,然后使用导电胶(Signa Gel, Parker Laboratories Inc.)将触角两端分别固定在2个Syntech PR 05电极上,触角电位信号经过Syntech IDA232放大后与主机相连,通过EagPro V2.0.2软件记录触角电位反应的振幅值。将滤纸剪成长4 cm、宽0.5 cm的纸带,然后紧贴1 mL枪头内壁置入其中,向凹形的纸带中间位置滴加20 μL(化合物有效成分含量200 μg)待测贮备液,为防止化合物污染气味管,纸带上沿距离1 mL枪头开口不小于6 mm。然后调节触角与气味刺激管开口距离约1 cm,加湿的连续气体和脉冲刺激气体均由Syntech CS-55刺激气流发生器控制,连续气体的流量为450 mL/min,脉冲刺激气体流量为120 mL/min,每种化合物的刺激时间设置为0.5 s,为了消除触角连续刺激造成的系统误差,两次刺激间隔时间不小于60 s。每根触角测定69种化合物,化合物的刺激顺序随机排列,每种化合物重复测定10根以上触角的有效数据,每一试虫仅使用其中一根触角。 测定每种化合物前、后均需测定以液体石蜡为对照的EAG反应绝对值(分别记为EAGCK1和EAGCK2),成虫对不同化合物的EAG反应相对值=处理EAG反应绝对值-(EAGCK1+EAGCK2)/2。为方便阐述成虫对寄主植物挥发性化合物EAG反应的强弱,规定如果EAG反应相对值≥1 mV,表示对某种挥发性化合物具有强烈的EAG反应活性;0.5 mV≤EAG反应相对值<1 mV,则表示具有较强的EAG反应活性;0.3 mV≤EAG反应相对值<0.5 mV,则表示具有中等程度的EAG反应活性;EAG反应相对值<0.3 mV,则表示EAG反应活性较弱。

1.4 对不同剂量挥发性化合物刺激的触角电位反应测定

在测定苹褐带卷蛾成虫对固定剂量挥发性化合物EAG反应强度的基础上,选择能够激发雌虫或雄虫产生最大EAG反应的15种挥发性化合物进行剂量梯度刺激的触角电位反应试验。将待测化合物用液体石蜡配制成0.001, 0.01, 0.1, 1.0, 10.0和100.0 mg/mL 6种不同浓度的刺激物贮备液。按照与1.3节中相同的方法制备气味源,使之不同剂量梯度的气味源载有化合物有效成分的含量分别为0.02, 0.2, 2.0, 20, 200和2 000 μg,同种物质不同剂量梯度刺激物的测定顺序为从低剂量到高剂量进行,测定每种剂量的刺激物前、后均需测定以液体石蜡刺激为对照的EAG反应值。一根触角测定一种化合物的剂量反应,每种剂量梯度的化合物重复测定10根触角的有效反应值。

1.5 室内行为反应测定

利用本实验室发明的小型蛾类昆虫嗅觉行为选择测试装置(ZL201821473705.5),测定苹褐带卷蛾成虫对15种具有显著EAG反应活性挥发性化合物的室内行为反应。嗅觉行为测定装置的组成构件:抽气装置、气流流量控制装置、空气净化装置、行为测试装置和光照控制装置,所有部件用四氟乙烯管连接,气流的方向依次为:微型空气泵、活性炭过滤柱、气体流量计、蒸馏水加湿装置、气味源诱集室、喇叭形连接管,最后通入试虫活动室。测试时将整个行为装置置于光照控制室内,控制室顶面、两侧面和前侧各布置3个8 W的冷光源白炽灯管,控制室外覆盖黑色布遮光。试虫感受气味物质刺激后产生行为反应:如果气味源物质对试虫有引诱作用,试虫会逆着气味流动的方向经喇叭形连接管进入气味源诱集室;如果气味源物质对试虫有驱避作用,试虫会逃避气味刺激,呈现向释放口附近聚集的现象;如果气味源物质对试虫没有作用,试虫不会表现出明显的趋避反应。具体操作方法为:待苹褐带卷蛾老熟幼虫化蛹后,将单头蛹置于指形管中并用脱脂棉封口,成虫羽化后分雌雄分别置于一次性塑料杯内饲养,并饲喂5%蜂蜜水补充营养。将2日龄成虫在20:00-22:00时段移入测试室并适应30 min,然后将1 mL 10 mg/mL(有效成分含量10 mg)的化合物贮备液加入带孔的内填有脱脂棉的小瓶内,然后将其置于气味源室。用液体石蜡刺激作为对照。将行为测试装置紧密连接,确保无漏气发生。然后开通气泵,调节流量计的气流速度至700 mL/min。第2日8:00分别记录进入气味源室、对照室的成虫数量。每种化合物重复测定3次,每次30头试虫。每组试验结束后使用无水乙醇清洗所有玻璃管件和四氟乙烯管,然后置于60℃烘箱烘干待用。根据公式:选择率(%)=选择味源室总虫数/(选择味源室总虫数+选择对照室总虫数)×100%计算试虫的选择率。

1.6 数据分析

利用SPSS 23.0软件对试验数据进行统计分析。利用单因素方差分析结合S-N-K法多重比较检验苹褐带卷蛾成虫对同种类型不同挥发性化合物之间EAG反应相对值的差异显著性以及同一物质不同剂量梯度之间的EAG反应的差异显著性。利用独立样本t检验分析雌、雄虫对同种挥发性化合物EAG反应的差异显著性,成对样本t检验分析成虫选择气味源室和空白对照气味源室的选择率的差异显著性。

2 结果

2.1 对固定剂量寄主植物挥发性化合物的EAG反应

苹褐带卷蛾成虫对51种寄主植物挥发性化合物的触角电位反应结果见图1。雌成虫(F=29.63;df=12, 165;P<0.0001)和雄成虫(F=15.28;df=12, 152;P<0.0001)对13种醇类化合物的EAG反应活性存在明显差异,雌虫对1-己醇的EAG反应相对值最大(0.572±0.050 mV),显著高于对其他同类物质的EAG反应值(P<0.05);对顺-3-己烯-1-醇、反-2-己烯-1醇、1-庚醇、异辛醇的EAG反应活性呈中等水平(EAG反应相对值介于0.366~0.478 mV之间),对1-癸醇、正十四醇、正十六醇、橙花叔醇的反应最弱(EAG反应相对值小于0.14 mV);雄虫对3-甲基-1-丁醇、1-戊烯-3-醇、顺-3-己烯-1-醇、反-2-己烯醇、1-己醇和1-庚醇的反应较强(EAG反应相对值均大于0.50 mV),对正十六醇和橙花叔醇的反应最弱(EAG反应相对值均小于0.02 mV)(图1: A)。雌雄成虫对同种醇类物质的反应存在差异,如雄虫对3-甲基-1-丁醇(t=-3.317,df=21,P=0.003)、1-癸醇(t=-3.546,df=24,P=0.002)和正十四醇(t=-3.969,df=24,P=0.001)的EAG反应相对值极显著强于雌虫,雄虫对1-戊烯-3-醇(t=-2.958,df=22,P=0.015)、顺-3-己烯-1-醇(t=-2.427,df=21,P=0.024)和芳樟醇(t=-2.494,df=24,P=0.020)的EAG反应相对值显著强于雌虫(图1: A)。与对其他种类化合物的EAG反应相比,苹褐带卷蛾成虫对醛类物质的EAG反应相对值整体最高,雌雄虫对己醛、庚醛、辛醛和反-2-己烯醛的EAG反应相对值介于0.75~1.30 mV之间,属51种化合物中反应最为强烈的化合物。雄虫对己醛(t=-2.299,df=19,P=0.033)、庚醛(t=-2.752,df=19,P=0.013)、苯甲醛(t=-3.117,df=19,P=0.006)、癸醛(t=-2.468,df=19,P=0.023)、十二醛(t=-5.376,df=19,P<0.0001)的EAG反应显著强于雌虫(图1: B)。在待测的18种酯类物质中,雌虫对乙酸丁酯、丙酸丁酯、乙酸异戊酯、乙酸-顺-3-己烯酯、丁酸丁酯、水杨酸甲酯的EAG反应相对值中等大小,介于0.32~0.49 mV之间;雄虫对乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸丁酯、乙酸-顺-3-己烯酯、丁酸丁酯、己酸乙酯、异戊酸-顺-3-己烯酯、三甲基巴豆酸乙酯的EAG反应相对值较大,介于0.52~0.71 mV之间(图1: C)。除雌、雄虫对丁酸丁酯(t=-1.676,df=18,P=0.111)、梨酯(t=0.760,df=18,P=0.414)、水杨酸甲酯(t=-0.776,df=18,P=0.448)、邻苯二甲酸二丁酯(t=2.841,df=18,P=0.111)、油酸甲酯(t=-1.249,df=18,P=0.228)和棕榈酸甲酯(t=-2.216,df=18,P=0.826)的EAG反应相对值无显著差异外,雄虫对其他12种酯类物质的EAG反应显著强于雌虫(图1: C)。苹褐带卷蛾雌、雄成虫对萜烯类化合物的EAG反应均较弱,对α-罗勒烯、α-蒎烯、β-石竹烯、3-蒈烯、(-)-α-水芹烯、β-月桂烯、角鲨烯和莰烯8种化合物的EAG反应相对值均小于0.30 mV。雌成虫对(-)-α-水芹烯(t=2.227,df=18,P=0.039)和莰烯(t=3.431,df=18,P=0.003)的EAG反应相对值显著强于雄虫(图1: D)。在待测的2种腈类和1种烯烃化合物中,雄虫对苯甲腈(t=-6.696,df=18,P<0.0001)和柠檬腈(t=-5.669,df=18,P<0.0001)的EAG反应较强(EAG反应相对值分别为0.699±0.064和0.730±0.057 mV),且显著强于雌虫(EAG反应相对值分别为0.247±0.022和0.356±0.034 mV),雌雄虫对2-甲基-1-苯基丙烯的反应均较弱,且两者之间无显著差异(t=1.698,df=18,P=0.107)(图1: E)。

图1 苹褐带卷蛾成虫对51种寄主植物挥发性化合物的EAG反应

2.2 对不同剂量寄主植物挥发性化合物的EAG反应

从51种挥发性化合物中选择了反-2-己烯-1-醇、顺-3-己烯-1-醇、1-己醇、反-2-己烯醛、己醛、庚醛、辛醛、壬醛、苯甲醛、乙酸丁酯、乙酸异戊酯、三甲基巴豆酸乙酯、乙酸-顺-3-己烯酯、苯甲腈和柠檬腈15种能够激发苹褐带卷蛾雌虫或雄虫最强EAG反应的化合物,测定了成虫对不同剂量化合物刺激的EAG反应。由图2可知,当化合物剂量从0.02 μg增大至2 μg时,雌、雄虫对各种化合物的EAG反应相对值无显著变化,表明2 μg的化合物并没有达到触角的反应阈值(图2: A-O);当化合物剂量达20 μg时,雌、雄虫对反-2-己烯-1-醇、顺-3-己烯-1-醇、反-2-己烯醛、己醛、辛醛、壬醛,雄虫对苯甲醛的EAG反应相对值显著增大(图2: A-E, I, M),对其他8种化合物的EAG反应强度增大不明显;当化合物剂量增大至200 μg时,雌雄虫对所有化合物的EAG反应相对值显著增强(图2: A-O);当化合物剂量达2 000 μg时,雌雄虫对反-2-己烯-1-醇、雄虫对顺-3-己烯-1-醇和苯甲醛的EAG反应相对值不再增大(图2: A, B, I, M),表明化合物的刺激量达到了饱和,雌、雄虫对其他化合物的EAG反应相对值较前一剂量的化合物相比仍显著增大,尚无法判断2 000 μg的化合物刺激量是否达到EAG最大反应值(图2: B-O)。

图2 苹褐带卷蛾成虫对15种不同剂量梯度挥发性化合物的EAG反应

2.3 对部分EAG反应活性挥发物的行为反应

选择了能激发苹褐带卷蛾雌成虫或雄成虫最强EAG反应的15种寄主植物挥发物,包括顺-3-己烯-1-醇、反-2-己烯-1-醇、1-己醇、己醛、反-2-己烯醛、庚醛、辛醛、壬醛、苯甲醛、己酸-顺-3-己烯酯、乙酸异戊酯、乙酸丁酯、三甲基巴豆酸乙酯、苯甲腈和柠檬腈,进行了行为选择试验。由图3可以看出,苹褐带卷蛾雌虫对己醛、庚醛、辛醛和乙酸-顺-3-己烯酯的选择率相对较高,分别达69.70%±1.47%, 63.80%±3.95%, 60.57%±3.65%和58.33%±3.29%。 同时成对样本t检验表明雌虫选择己醛、庚醛、辛醛和乙酸-顺-3-己烯酯气味源的总虫数显著高于选择对照组气味源的总虫数(P<0.05),表明雌虫对以上4种单体挥发物具有明显的正趋性(图3: A)。雄虫对1-己醇、庚醛、乙酸异戊酯和苯甲腈的选择率较高,分别达62.16%±3.19%, 57.28%±1.61%, 59.01%±2.06%和57.86%±2.00%,成对样本t检验亦表明雄虫选择1-己醇、庚醛、乙酸异戊酯和苯甲腈气味源的总虫数显著高于选择对照组气味源的总虫数(P<0.05),揭示以上4种挥发物对雄虫具有明显的引诱活性(图3: B)。苹褐带卷蛾成虫对其他待测单体挥发物无明显趋性。在以上15种待测挥发物中,未检测到对成虫具有驱避作用的化合物。

图3 苹褐带卷蛾雌(A)和雄(B)成虫对15种寄主植物挥发物的行为反应

3 讨论

昆虫触角电位技术通过电位信号放大系统可直接记录昆虫对挥发性信息化学物质的电生理反应,具有很高的选择性和灵敏性,能对不同种类、不同浓度的挥发物刺激做出反应,是目前筛选性信息素及其类似物、寄主植物挥发物活性物质的重要手段(闫凤鸣, 2011)。本研究发现苹褐带卷蛾成虫对供试51种寄主植物挥发物中的29种挥发物的EAG反应具明显性别差异。雌虫仅对(-)-α-水芹烯和莰烯的EAG反应显著高于雄虫,对剩余27种挥发性化合物的EAG反应均显著低于雄虫(图1: A-E)。这表明苹褐带卷蛾雄成虫对寄主植物挥发物的刺激响应更加灵敏。一般来讲,昆虫特别是雌性昆虫更加依赖寄主植物释放的挥发物来定位最佳的营养寄主和产卵寄主植物以完成卵的发育及子代幼虫(或若虫)的生长(Sunetal., 2014),雌虫常常对寄主植物挥发物的EAG反应振幅更大、更灵敏,如小菜蛾Plutellaxylostella雌虫对反-2-己烯醛、反-2-己烯-1-醇、庚醛、异硫氰酸-2-苯乙酯等的EAG反应明显强于雄虫(Wuetal., 2020),马铃薯麦蛾Phthorimaeaoperculella雌成虫对27种马铃薯茎和叶片挥发物中的25种化合物的EAG反应相对值显著强于雄虫(Dasetal., 2007)。然而,苹褐带卷蛾近缘种苹果褐卷蛾Epiphyaspostvittana雄成虫对29种寄主植物挥发物中的大部分化合物其EAG反应值强于雌虫(Sucklingetal., 1996);苹果蠹蛾Cydiapomonella雄成虫对26种从苹果树(品种: Golden Smothee)不同生长时期采集鉴定到的挥发物的EAG反应相对值均强于雌虫(Casadoetal., 2006);此外,也有报道有些昆虫对寄主植物挥发物的反应没有明显的性别差异。如葡萄花翅小卷蛾Lobesiabotrana雌雄成虫对寄主植物葡萄Vitisvinifera和大戟瑞香Daphnegnidium叶片挥发物的EAG反应无显著差异(Pérez-Aparicioetal., 2019)。综上可以看出,不同种类鳞翅目昆虫的雌雄蛾对寄主挥发物的反应存在差异。

苹褐带卷蛾成虫对不同类型挥发物的EAG反应活性存在差异,如雄虫对醛类、腈类挥发物的平均EAG反应相对值整体较高(分别为0.726和0.715 mV),对酯类和醇类挥发物的平均EAG反应相对值中等(分别为0.452和0.399 mV),对萜烯类挥发物的EAG反应相对值较低(0.178 mV)(图1: A-E)。化合物官能团是引起成虫对不同类型挥发物EAG反应强度产生差异的原因之一,如反-2-己烯-1-醇、1-己醇和1-庚醇与反-2-己烯醛、己醛和庚醛在结构组成上分别仅为官能团羟基和醛基的差异,但雄成虫对反-2-己烯醛(0.937±0.076 mV)、己醛(1.251±0.084 mV)和庚醛(1.259±0.105 mV)的EAG反应相对值分别显著高于对反-2-己烯-1-醇(0.503±0.060 mV)、1-己醇(0.630±0.078 mV)和1-庚醇的(0.551±0.052 mV)(图1: A-B)。此外,气味分子碳链长度也是影响成虫对挥发物EAG反应强弱的因素,如异丁醛、己醛(反-2-己烯醛)、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛和十二醛的碳链依次增长,雄虫对以上相同剂量挥发物刺激的EAG反应相对值呈先增大后减小的趋势[EAG反应相对值分别为0.137±0.028, 1.251±0.084(0.937±0.076), 1.259±0.105, 1.017±0.096, 0.746±0.061, 0.425±0.053和0.254±0.030 mV],碳链长度介于C6-C9的醛类物质具有较高的EAG反应相对值。气味分子的官能团和碳链长度之所以影响昆虫EAG反应的强弱,主要在于刺激昆虫触角的气味分子通过扩散作用进入位于触角感觉器的极孔后能否被触角感觉器淋巴液中的运输蛋白如气味结合蛋白(odorant-binding proteins, OBPs)或化学感受蛋白(chemosensory proteins, CSPs)结合并转运其通过触角淋巴液的疏水屏障到达嗅觉感受神经元(olfactory receptor neurons, ORNs),从而激活ORNs产生电脉冲(Pelosi and Maida, 1995; Zhouetal., 2009; Fleischeretal., 2018; Jiaetal., 2021)。OBPs和CSPs蛋白具有6个α螺旋形成的狭长结合口袋(Zhengetal., 2015; Younasetal., 2018),挥发物气味分子能否进入结合口袋并被转运主要受气味分子碳链长度以及构成官能团的某种原子与位于结合蛋白口袋开口处的关键氨基酸残基形成特殊的化学键而“锁着”气味分子(Thodeetal., 2008; Gaubertetal., 2020)。此外,昆虫触角表面分布着不同类型的感觉器,研究已证实分布在毛形感器、锥形感器和耳状感器内的ORNs可以响应不同寄主植物挥发物的刺激(Ammagarahalli and Gemeno, 2015; MacKayetal., 2015; Cuietal., 2018),由于昆虫触角上不同类型的感觉器的数量和密度存在差异,加之浸渍在每种感觉器内部的ORNs的数量也不仅相同,导致昆虫对不同类型及其同种类型不同分子量大小的寄主植物挥发物的EAG反应存在较大差异。

EAG反应强弱表明昆虫对挥发性刺激物的敏感程度,暗示这些化合物的存在可能导致昆虫产生驱避或吸引行为,嗅觉行为选择试验能够进一步明确挥发物对昆虫的具体作用(阎雄飞等, 2020)。此次选择了对苹褐带卷蛾成虫具有强烈EAG反应活性的15种挥发物进行了行为选择试验,发现仅有己醛、庚醛、辛醛和乙酸-顺-3-己烯酯4种挥发物对雌虫具有明显的室内引诱效果,1-己醇、庚醛、乙酸异戊酯和苯甲腈对雄虫表现出显著的室内吸引作用,其他具有EAG反应活性的挥发物均对雌雄虫无明显的引诱或驱避作用(图3)。绝大部分寄主植物释放的挥发物种类多,结构复杂,不同种类的挥发物以一定比例和浓度存在,构成了某种植物特有的化学气味指纹图谱(Barataetal., 2002; 马艳等, 2018)。昆虫通过感受和识别寄主植物挥发物中由若干种组分以特定比例组成的混合物来定位营养寄主和产卵寄主植物(Luetal., 2012),昆虫基于嗅觉选择行为对寄主植物的趋性反馈往往是通过辨别若干种挥发物形成的特定混合组分来实现的。如桃梢挥发物乙酸-顺-3-己烯酯、顺-3-己烯-1-醇、苯甲醛、反-2-己烯醛和苯甲腈均能够激发梨小食心虫雌成虫强烈的EAG反应,单组分化合物均对雌成虫无明显引诱作用,但当以上5种挥发物以质量比为69.74∶14.62∶13.24∶2.25∶0.15组成的混合物对雌成虫表现出与天然桃梢挥发物相同的吸引力(Pind and Dorn, 2007);烟草挥发物反-β-罗勒烯、乙酸-顺-3-己烯酯、庚醛和反-β-石竹烯以质量比为0.25∶0.06∶0.1∶0.5(mg)组成的4组分混合物对已交配烟青虫Helicoverpaassulta雌虫具有与寄主植物挥发物相当的吸引能力(Sunetal., 2012)。本试验仅仅测试了15种单体挥发性化合物对苹褐带卷蛾的引诱能力,具有EAG反应活性的挥发性化合物组成的混合物对苹褐带卷蛾成虫的引诱能力尚不清楚,有待进一步深入研究。

行为选择试验从苹褐带卷蛾雌雄蛾中分别筛选出4种化合物对其有吸引作用,但其中仅庚醛对雌雄蛾均有吸引作用,而其他挥发性化合物仅对单一性别的成虫有吸引作用,表明雌雄蛾对寄主植物挥发物的行为反应存在很大差异,同种寄主植物吸引雌雄虫的挥发物组成并不相同,开发植物源引诱剂时应针对雌雄虫分别进行活性挥发物的筛选。本试验筛选到的己醛、庚醛、辛醛、乙酸-顺-3-己烯酯、1-己醇、苯甲腈等挥发性化合物作为行为活性组分已在其他鳞翅目昆虫中得到验证(Piro and Dorn, 2007; Uefuneetal., 2017; Lietal., 2020)。乙酸异戊酯属于桃梢和果实中含量较低的挥发物,能够激发苹褐带卷蛾雌雄蛾较强烈的EAG反应,但仅对雄蛾具有引诱活性,推测乙酸异戊酯是吸引苹褐带卷蛾雄虫的特异性物质。乙酸异戊酯是西方蜜蜂Apismellifera释放的警戒信息素组分,能够刺激它们做出攻击或者防御行为(Bochetal., 1962; Boch and Shearer, 1966);金龟子Oplostomusharoldi以西方蜜蜂释放的乙酸异戊酯为嗅觉信号寻找蜂巢进而抢食幼蜂(Fombongetal., 2016)。乙酸异戊酯作为寄主植物挥发物引诱昆虫的研究尚未见报道,乙酸异戊酯为什么对苹褐带卷蛾雄蛾具有引诱作用,而对雌蛾无引诱活性,尚需要借助昆虫触角单感觉器测量系统(single sensillum recording, SSR)测定雌雄虫触角上不同感觉器对乙酸异戊酯响应的不同以及触角中嗅觉相关蛋白对该物质的识别能力的差异。

本研究利用EAG反应试验筛选了大量对苹褐带卷蛾雌雄蛾具有电生理活性的挥发性化合物,通过双向行为选择试验发现1-己醇、己醛、庚醛、辛醛、乙酸-顺-3-己烯酯、乙酸异戊酯和苯甲腈7种挥发性化合物对雌蛾或者雄蛾具有明显的室内引诱活性,是开发植物源引诱剂的潜在化合物。今后应在此工作的基础上,利用“差减”组合试验进一步筛选对苹褐带卷蛾成虫具有田间高效诱集作用的挥发物组分配方,开发植物源引诱剂尝试开展苹褐带卷蛾的绿色无公害治理。

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