7种非悬铃木方翅网蝽寄主植物叶片粗提物对其成虫的生物活性*

战 鑫 庄 敏 李国华 尹淑艳,3

(1.山东农业大学植物保护学院 泰安 271018； 2.泰安市泰山林业科学研究院 泰安 271000； 3.山东省林业有害生物防控工程技术研究中心 泰安 271018)

准确定位和选择寄主植物对于植食性昆虫满足其营养要求并找到合适的产卵地点至关重要(Bruceetal.， 2005； Websteretal.， 2017)。昆虫定位和选择寄主的过程几乎涉及昆虫所有的感觉机制，包括嗅觉、视觉、味觉和触觉，在某些昆虫物种中也有听觉(Beyaertetal.， 2014)。在接触植物前的定向、降落运动阶段，主要受植物的光学和气味特点的影响，因此其视觉和嗅觉起着主导作用(Visser, 1986； de Bruyneetal.， 2008； Balkeniusetal.， 2009； Reeves， 2011)； 当昆虫接触到寄主植物时，昆虫利用触角、足、口器、产卵器等部位上的接触性感受器对植物表面的形态结构和化学性质等进行评价，最后对植物做出取舍决定(陆宴辉等， 2008)。大多数生物并不是生活在一个同质的环境中，而是必须应对时空变化的复杂性。植物与植食性昆虫之间的相互作用在寄主植物和非寄主植物形成的复杂且异质的化学环境中发展(Meiners， 2015)。了解昆虫与植物的相互作用不仅对理解昆虫与植物间的协同进化有意义，而且对于开发新的植物保护策略也有重要意义 (Bruceetal.， 2005)。

悬铃木方翅网蝽(Corythuchaciliata)(半翅目Hemiptera： 网蝽科Tingidae)是一种外来入侵害虫，对我国园林绿化树种悬铃木属(Platanus)树木造成严重危害。自2002年在我国湖南长沙发现以来，目前已扩散至华东、华中、西南等多个地区(Wuetal.， 2016)。鉴于该害虫的快速入侵和传播，国内外学者对其生物学、危害特性、扩散规律、化学生态学、环境适应性及其防治方法等方面开展了一系列研究工作(李峰奇等， 2018)。大多数生物生活在一个异质的环境中(Meiners， 2015)，悬铃木方翅网蝽也不例外。悬铃木方翅网蝽为寡食性昆虫，仅取食悬铃木属植物才能完成整个世代(鞠瑞亭等， 2010)，与寄主范围广的多食性昆虫相比，其在定位和选择寄主植物的过程中会面临更多非寄主植物的干扰。目前，悬铃木方翅网蝽化学生态学方面的研究仅有悬铃木方翅网蝽与其寄主植物间相互作用的研究(付宁宁， 2017； 李峰奇等， 2017； Lietal.， 2019)和报警信息素的研究(Lietal.， 2018)，而非寄主植物对悬铃木方翅网蝽影响的研究还未见报道。

前期通过嗅觉仪生物测定发现，水杉(Metasequoiaglyptostroboides)、枫香(Liquidambarformosana)、构树(Broussonetiapapyrifera)、毛白杨(Populustomentosa)、木瓜(Chaenomelessinensis)、鹅掌楸(Liriodendronchinense)、白蜡(Fraxinuschinensis)等7种非寄主植物叶片的挥发物同寄主植物二球悬铃木(Platanusacerifolia)叶片挥发物一样对悬铃木方翅网蝽成虫具有显著的引诱作用，但悬铃木方翅网蝽为何不选择这些植物取食？这些植物叶片中是否含有对悬铃木方翅网蝽有驱避作用或有毒的非挥发性物质，导致悬铃木方翅网蝽虽能被气味吸引到这些植物体上，但通过触觉、味觉等的判断而放弃取食和不在这些树种上危害？搞清楚这些问题，不仅能在一定程度上揭示悬铃木方翅网蝽的寄主选择机制，也可为通过树种搭配防治悬铃木方翅网蝽提供依据，以及在防治该害虫上发现新的环境友好型资源。

1 材料与方法

1.1 材料 供试植物： 水杉、枫香、构树、毛白杨、木瓜、鹅掌楸、白蜡等7种非寄主植物和寄主植物二球悬铃木的叶片均采自山东农业大学校园。

供试昆虫： 悬铃木方翅网蝽若虫采自山东省泰安市校场街道路两旁的悬铃木，将其以湿润小毛笔挑至新鲜的悬铃木叶片上，用吸足水分的脱脂棉包裹叶柄保湿，将叶片放置在盒盖带有小孔的塑料养虫盒中，然后置于恒温培养箱(温度： 28 ℃±1 ℃;湿度： 80%±5%; 光周期： 16L∶8D)中饲养至1日龄成虫供试。饲养过程中根据需要及时更换叶片并保持脱脂棉湿润。

1.2 方法1) 粗提物的制备 将供试植物叶片清洗干净、晾干，各称取200 g并加入10 mL水于匀浆机中研磨，然后用2层医用纱布过滤后得到原液，并制备稀释液(设原液体积分数为100%，加水制备体积分数为75%、50%和25%的稀释液)备用。

2) 粗提物对悬铃木方翅网蝽成虫生存的影响 将0.25 g脱脂棉放入养虫盒中，分别用3.5 mL提取液原液、50%的稀释液浸湿，盒中挑入20头1日龄悬铃木方翅网蝽成虫，置于恒温培养箱(温度： 28 ℃±1 ℃;湿度： 80%±5%; 光周期： 16L∶8D)中持续饲养，每8 h观察记录1次试虫的存活情况。存活判断： 用小毛笔轻触虫体，能爬行者视为存活，否则视为死亡。每24 h更换1次养虫盒和脱脂棉，每个处理设置3次重复。以清水为对照(即养虫盒内放置吸水的脱脂棉)。

3) 粗提物对悬铃木方翅网蝽成虫的忌避活性 选取形态大小及生理状态相似的健康新鲜二球悬铃木叶片清洗干净并晾干，用毛笔蘸取植物粗提物原液或稀释液均匀地涂抹于悬铃木叶片主脉的一侧，另一侧涂抹纯净水作对照。用湿润的脱脂棉包裹叶片的叶柄以保鲜，置于养虫盒内。叶片上挑入40头1日龄悬铃木方翅网蝽成虫后置于恒温培养箱(28 ℃±1 ℃; RH： 80%±5%; 光周期： 16L∶8D)中，24 h后观察记录每侧叶片着落(不管是静止还是活动，只要观察时虫体位于哪一侧，即认为对哪一侧有选择)的悬铃木方翅网蝽成虫的数量，计算悬铃木方翅网蝽的着落率和忌避率(赵善欢等， 1983)： 着落率(%)=[A/(A+B)] ×100(处理)或[B/(A+B)]×100(对照)，忌避率(%)=[(B-A)/(B+A)] ×100(A为处理上着落虫数,B为对照上着落虫数)。每个处理设置3次重复。

1.3 数据处理 用SPSS 19.0进行数据分析，致死时间用Bliss法计算，差异显著性分析用Duncan’s多重比较法，图表均利用Excel 2017制作。

2 结果与分析

2.1 粗提物对悬铃木方翅网蝽成虫存活的影响 以寄主植物二球悬铃木叶片粗提物原液处理的试虫半致死时间、99%致死时间和平均存活时间分别为123.6、218.65和126.67 h，均极显著长于对照(纯净水)和7种非寄主植物。除水杉外，其他6种非寄主植物叶片粗提物原液处理的试虫半致死时间、99%致死时间和平均存活时间均极显著短于对照(P<0.01)，其中木瓜最为明显，半致死时间、99%致死时间和平均存活时间分别为20.74、33.99和26.00 h(表1)。即以悬铃木叶片粗提物原液处理的试虫存活状况优于对照，而对照优于非寄主植物叶片粗提物原液处理的试虫。非寄主植物木瓜叶片粗提物原液处理的试虫存活情况最差，说明非寄主植物尤其是木瓜叶片中存在不利于悬铃木方翅网蝽成虫生存的物质。

表1 不同植物粗提物原液对悬铃木方翅网蝽成虫生存的影响①Tab.1 Effects of crude extracts from different plants on the survival of C. ciliata adults

比较同一种植物粗提物原液与50%稀释液处理的悬铃木方翅网蝽成虫发现，非寄主植物叶片粗提物50%稀释液处理的试虫的半致死时间、99%致死时间和平均存活时间均长于或显著长于原液处理的试虫，而寄主植物相反，二球悬铃木叶片粗提物50%稀释液处理的试虫的半致死时间、99%致死时间和平均存活时间极显著短于原液处理的试虫(图1)。此结果进一步说明水杉、枫香、构树、毛白杨、木瓜、鹅掌楸、白蜡7种非寄主植物叶片粗提物中存在不利于悬铃木方翅网蝽成虫生存的物质，原液稀释后，由于不利物质体积分数降低而使得存活时间延长。而寄主植物粗提物原液稀释后由于营养物质体积分数降低导致存活时间缩短。

图1 不同体积分数粗提物对悬铃木方翅网蝽成虫生存的影响Fig.1 Effects of different volume fraction of crude extracts on the survival of C. ciliata adults当P<0.01时，表明不同体积分数处理间存在极显著差异，记作**； 当0.010.05时，表明不同体积分数处理间不存在显著差异，记作ns，下同。When P<0.01, it indicates that there is a very significant difference between treatments with different volume fraction, which is recorded as **; when 0.010.05, it indicates that the difference is no significant, recorded as ns. The same below.

2.2 粗提物对悬铃木方翅网蝽成虫的忌避活性 悬铃木方翅网蝽1日龄成虫在水杉、枫香、构树、毛白杨、木瓜、白蜡及鹅掌楸7种非寄主植物叶片粗提物原液处理过的叶片部位的着落率均极显著低于试虫在对照部位的着落率(图2)，说明7种非寄主植物叶片的粗提物原液对悬铃木方翅网蝽的1日龄成虫均具有忌避效果，忌避率最高的是构树(74.84%)，其次是白蜡(70.74%)，枫香、木瓜、水杉、毛白杨、鹅掌楸的忌避率分别为53.90%、53.33%、51.66%、49.47%、43.19%(表2)。

图2 悬铃木方翅网蝽成虫在涂有不同非寄主植物叶片粗提物的二球悬铃木叶片上的着落率Fig.2 Landing rate of C. ciliata adults on Platanus acerifolia leaves coated with crude extracts of different non-host plantsA.水杉M. glyptostroboides； B.枫香L. formosana； C.构树B. papyrifera； D.毛白杨P. tomentosa； E.木瓜C. sinensis； F.白蜡F. chinensis； G.鹅掌楸L. chinense.

表2 7种非寄主植物叶片粗提物对悬铃木方翅网蝽成虫的忌避作用Tab.2 Repellent effects of crude extracts from leaves of seven non-host plants on C. ciliata adults

为明确非寄主植物粗提物浓度对悬铃木方翅网蝽忌避效果的影响，测试了不同体积分数下各植物粗提物对该虫忌避作用的差异性。由图3和表3可知，7种非寄主植物叶片粗提物均在体积分数为100%(即原液)时，对悬铃木方翅网蝽成虫的忌避作用最强。构树叶片粗提物从高到低4个体积分数均对悬铃木方翅网蝽成虫表现出显著的忌避作用，忌避率分别为74.84%、61.56%、29.32%、33.12%。水杉、毛白杨、木瓜、鹅掌楸4种非寄主植物叶片粗提物对悬铃木方翅网蝽成虫的忌避作用随着体积分数的降低而减弱，水杉、毛白杨、鹅掌楸的粗提物在50%、25%2个体积分数下，木瓜粗提物在25%体积分数下，不具有显著的忌避作用，25%的水杉、毛白杨粗提物甚至具有引诱作用。枫香、构树和白蜡3种非寄主植物粗提物随着体积分数降低，忌避效果并非呈单向递减趋势，枫香在粗提物体积分数为50%时对悬铃木方翅网蝽成虫无显著的忌避作用，而粗提物体积分数为25%时却表现出显著的忌避作用； 25%构树叶片粗提物的忌避率高于50%，但无显著差异； 75%白蜡叶片粗提物的忌避率低于50%，但无显著差异。

表3 7种非寄主植物的不同体积分数粗提物对悬铃木方翅网蝽成虫的忌避活性Tab.3 Repellent activity of crude extracts from seven non-host plants at different volume fraction against C. ciliata adults %

图3 悬铃木方翅网蝽成虫在涂有同种植物不同体积分数粗提物的二球悬铃木叶片上的着落率Fig.3 Landing rate of C. ciliata adults on P. acerifolia leaves coated with crude extracts from the same non-host plant at different volume fraction

3 讨论

以二球悬铃木叶片粗提物饲喂的悬铃木方翅网蝽成虫的存活状况优于对照饲喂的，而以水杉、枫香、构树、毛白杨、木瓜、鹅掌楸、白蜡等7种非寄主植物粗提物饲喂成虫的存活状况均比对照饲喂的差，说明这7种非寄主植物叶片的粗提物可能含有对悬铃木方翅网蝽成虫有毒的物质，但因7种非寄主植物叶片的粗提物对悬铃木方翅网蝽成虫均有忌避作用，用非寄主植物粗提物饲喂时，成虫的死亡也可能是因粗提物的忌避作用导致饥饿而死。为明确其成虫的死亡原因，还需进一步研究。不管是毒杀作用还是忌避作用，明确的是这7种非寄主植物叶片的粗提物均不利于悬铃木方翅网蝽成虫的存活。这一研究结果不仅在一定程度上解释了“为什么水杉、枫香、构树、毛白杨、木瓜、鹅掌楸以及白蜡等7种植物叶片的挥发物对悬铃木方翅网蝽成虫具有引诱作用，却没能成为该虫的寄主植物？”，也为控制悬铃木方翅网蝽发现了新资源。下一步有必要进一步研究确定这些非寄主植物叶片中的活性成分，并优化提取方法，为研制新型植物源杀虫剂防治悬铃木方翅网蝽奠定基础。

研究发现，随着植物叶片粗提物体积分数的变化忌避作用的变化不同，水杉、毛白杨、木瓜、鹅掌楸4种植物叶片粗提物对悬铃木方翅网蝽成虫的忌避作用随着体积分数的降低而降低，而枫香、构树、白蜡叶片粗提物对试虫的忌避作用随着体积分数的降低并非呈现单调递减的效果。生物活性的变化与活性物质含量的变化不一致的现象在昆虫引诱剂和驱避剂中是常见现象，如： 在100～5 000 mg·L-1质量浓度范围内，肉桂(Cinnamomumzeylanicum)油对褐飞虱(Nilaparvatalugens)雌成虫的驱避指数先升高再降低再升高，鱼腥草(Houttuyniacordata)油的驱避指数是先降低再升高，而丁香(Syzygiumaromaticum)花蕾油的驱避指数是一直降低(茆国锋等， 2018)； 灰茶尺蠖(Ectropisgrisescens)成虫随着土荆芥(Chenopodiumambrosioides)、留兰香(Menthaspicata)和黄花蒿(Artemisiaannua)3 种非寄主植物精油质量浓度(0.1～10 000 mg·L-1)的升高，触角电位呈现先升高后下降的趋势(张方梅等， 2018)； 0.1 mol·L-1和1 mg·L-1的芸香草(Cymbopogondistans)精油对稻虱缨小蜂(Anagrusnilaparvatae)有显著的引诱作用，而质量浓度为10 mg·L-1和100 mg·L-1时，无引诱作用(Maoetal.， 2018)； 0.1 mol·L-1的寄主植物挥发物——芳樟醇对中华弧丽金龟甲(Popilliaquadriguttata)雌成虫无引诱作用，而浓度为0.001 mol·L-1和0.000 01 mol·L-1时，具有显著的引诱作用(徐伟等， 2018)； 落叶松(Larixgmelinii)挥发物 (R)-α-蒎烯在浓度为4×10-1mol·L-1时对松瘿小卷蛾(Cydiazebeana)雌成虫表现为显著的驱避作用，而在4×10-4mol·L-1时表现为显著的引诱作用(狄贵秋等， 2019)。因此，在应用植物源引诱剂或驱避剂的时候，一定要考虑浓度对其生物活性及作用效果的影响。

4 结论

水杉、枫香、构树、毛白杨、木瓜、鹅掌楸、白蜡等7种非悬铃木方翅网蝽寄主植物叶片挥发物对悬铃木方翅网蝽成虫有吸引作用，但这些植物叶片粗提物中含有对悬铃木方翅网蝽成虫有毒杀作用或(和)忌避作用的物质，可能是这些植物未能被悬铃木方翅网蝽利用的原因之一。7种植物中，构树提取物对悬铃木方翅网蝽的忌避作用最强，木瓜提取物对网蝽的毒杀作用最大，可进一步研究二者在悬铃木方翅网蝽防控中的可能应用。