枣飞象对不同枣树品种挥发物的嗅觉行为反应

张 鹏，杨 杰，阎雄飞，马信兴，张 权，史慧芳

（榆林学院生命科学学院，陕西榆林 719000）

0 引言

枣飞象(Pachyrhinus yasumatsui)别名枣月象、食芽象甲、桑飞象等，属鞘翅目象甲科飞象属，是枣树上危害枣芽的重要害虫[1-2]。该虫主要以成虫取食枣树枣芽补充营养进行为害，将刚刚萌发的枣芽全部吃光，出现枣股光秃和抽干的现象，迫使枣树消耗积累的营养进行二次萌芽，再次萌发的枣芽，由于营养不足，相邻的枣芽节间缩短，导致枣果个体变小、果肉呈黄色棉絮状、味道发苦，严重影响枣果的品质和产量[3]。

近些年，干旱频发、管理粗放、滥用农药等原因造成枣飞象在陕北枣园种群大规模暴发，尤其是在绥德、清涧、吴堡、佳县、神木等黄河沿岸的枣区，因为枣飞象长期得不到有效的监测和控制，已造成大量枣树树势衰弱，甚至出现成片死亡的现象，严重影响了陕北枣区生态环境建设和区域特色经济的发展[4-5]。

枣飞象是危害枣树的重要食芽害虫之一，在国外未见报道，在国内新疆、陕西、山西等各大红枣产区均有成灾报道[6]。前人在枣飞象形态特征[7]、触角感器[8]、生活史[9]、发生规律及危害特点[10]、化学防治技术[11-12]等方面进行了大量的研究。关于枣飞象寄主定向选择和抗性研究方面，阎雄飞等[13]利用风洞装置，研究了枣飞象成虫对6个品种枣树枣芽和枣叶挥发物的嗅觉行为反应，枣飞象雌雄成虫对‘壶瓶枣’、‘赞皇枣’和‘骏枣’3 种枣树的枣芽挥发物均有明显趋性，对枣叶挥发物无明显趋性。王晶玲等[14]研究了枣飞象对11个品种枣树挥发物的嗅觉行为反应，发现枣飞象成虫对‘木枣’、‘梨枣’、‘骏枣’、‘冬枣’、‘晋枣’和‘佳县长枣’6个品种枣树枣芽挥发物有明显趋性。两者的研究均未明确枣飞象成虫是否有取食经历，研究结果出现了不一致的情况，究竟刚刚羽化的枣飞象成虫偏好何种枣树并不清楚。鉴于此，本研究选取5种枣树的枣芽、枣叶和枣枝为供试材料，在室内采用Y型管嗅觉仪和圆盘陷阱嗅觉仪，研究刚刚羽化的枣飞象成虫对枣树不同部位挥发物的嗅觉行为反应，明确刚刚羽化的枣飞象成虫偏好的枣树品种，以期为阐明枣飞象成虫寄主定向的化学通讯机制和筛选抗性品种枣树提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 供试枣树品种

供试枣树品种共5 种，分别为‘木枣’、‘狗头枣’、‘赞皇枣’、‘酸枣’和‘骏枣’。2021年4月24日—5月16日于陕西榆林佳县王家砭镇村(38°13′36″N，110°16′50″E)，采集上述枣树品种的新鲜枣芽、枣叶和枣枝，采集前先用蒸馏水清洗采集部位，随后用枝剪进行采集，带回基地实验室，将植物材料置于4℃便携式冰箱备用。

1.2 枣飞象采集与饲养

2021年3月23—28日，用过筛法采集枣飞象蛹带回实验室，覆盖5 cm沙土埋于花盆中，置于温度为23～26℃、相对湿度为25%～40%、光照和黑暗的时间均为12 h的养虫室内，待其羽化为成虫后，按照雌雄性别分开，每头分别置于直径为3 cm、高为10 cm 的指形管内，管口上面覆盖纱布，只饲水，不饲食，挑选大小一致且健康活泼的枣飞象成虫用于试验。

1.3 Y型管嗅觉测定法

Y型管嗅觉测定参考阎雄飞等[13]的方法，测定在以空气为对照的条件下，枣飞象成虫对不同品种枣树部位的嗅觉行为反应。Y型管嗅觉测定装置包括Y型透明玻璃管（主臂1支长度20 cm，侧臂2支长度24 cm，主臂和侧臂的内径均为30 mm，外径均为34 mm，两侧臂间夹角为60°）、样品瓶、加湿瓶、活性炭干燥塔、玻璃转子仪、超静音空气泵，各部分之间用医用无味硅胶管连接。气体流过的顺序为超静音空气泵、玻璃转子仪、活性炭干燥塔、蒸馏水加湿瓶、样品瓶和Y型透明玻璃管。

将Y 型透明玻璃管置于无影灯下，称取枣芽（枣叶、枣枝）5.0 g 放入样品瓶中，打开超静音空气泵，调节玻璃转子仪，使两边气流均为160 mL/min，待气体平稳3 min后，每次将枣飞象成虫1头用医用棉签引入进虫口，当枣飞象进入主臂开始计时，3 min 内进入任何一侧臂，如果在侧臂中爬行超过16 cm 或者在侧臂中停留时间超过120 s，即判为有效选择，其他任何情况均计为无选择。每种材料总共测试30 头枣飞象成虫，每10头分为一组，测定5头试虫后两侧臂互换，一组（10头）结束后先用无水乙醇清洗玻璃管件，然后用蒸馏水进行冲洗，用电吹风吹干。

1.4 圆盘陷阱嗅觉测定法

圆盘陷阱嗅觉测定法参照王晶玲等[14]的方法略有改动，用于测定枣飞象对5 种枣树部位挥发物的嗅觉选择。圆盘陷阱嗅觉测定装置由圆盘选择台（直径为25 cm 的培养皿，钻有6 个等距直径为2.5 cm 的孔洞，每个孔洞距离培养皿壁1 cm）、玻璃管和6个陷阱装置（250 mL 矿泉水瓶）。将6 根玻璃管上端于圆形培养皿孔径相接，下端各连接1个陷阱，用封口膜封好。

将5种枣树枣芽（或枣枝）各5.0 g分别放入陷阱装置中，对照为空的陷阱装置，分别放入陷阱装置中，在圆盘选择台中心，每次接入30头同一性别的枣飞象成虫，用直径为30 cm透明带孔玻璃板盖住，25 min后统计掉入每个陷阱中的枣飞象成虫数量。重复5 组，每组结束后更换陷阱装置和植物材料，清洗圆盘选择台和玻璃管件。

1.5 数据分析

Y 型管嗅觉测定法采集到的数据，枣飞象成虫在以空气为对照下的嗅觉行为测定，根据式(1)计算选择率S，使用DPS 7.5对选择味源臂和空气对照臂总成虫数量进行卡方检验差异显著水平分析。

式中，S为选择率，L为选择味源臂的总成虫数，M为选择对照臂的枣飞象总数。

圆盘嗅觉测定法采集到的数据，枣飞象成虫对不同品种枣树的嗅觉选择，根据式(2)计算选择率Si，用单因素方差分析Tukey 多重比较法，分析枣飞象对不同品种枣树挥发物选择率差异性。

式中，Si为枣飞象对某种枣树的选择率，Li为掉入某种枣树植物材料陷阱中枣飞象的数量，Ki为掉入所有陷阱中枣飞象的总数量。

2 结果与分析

2.1 空气对照下枣飞象成虫对5种枣芽挥发物的嗅觉行为反应

在空气对照下枣飞象成虫对5种枣芽挥发物的嗅觉行为反应如表1。枣飞象成虫对‘赞皇枣’、‘木枣’、‘骏枣’、‘狗头枣’和‘酸枣’5种枣芽的选择率为69.0%～79.2%，枣飞象雌雄成虫对‘木枣’芽挥发物的选择率最高分别为79.2%和75.0%。卡方检验结果表明：枣飞象成虫选择5 种枣芽味源臂的数量均显著高于对照(P＜0.05)，雌雄成虫选择‘木枣’芽味源臂成虫数量极显著高于对照(P＜0.01)。说明在空气作为对照的条件下，5种枣芽挥发物对枣飞象雌雄成虫均有明显吸引作用。‘木枣’芽挥发物对枣飞象雌雄成虫吸引作用最明显。

表1 空气对照下枣飞象成虫对5种枣芽挥发物的嗅觉行为反应

2.2 空气对照下枣飞象成虫对5种枣叶挥发物的嗅觉行为反应

在空气对照下枣飞象成虫对5种枣叶挥发物的嗅觉行为反应结果如表2。枣飞象成虫对5 种枣叶挥发物的选择率为52.2%～68.0%，其中枣飞象雌雄成虫对‘木枣’叶挥发物的选择率最高分别为68.0%和62.5%，对‘赞皇枣’叶挥发物的选择率最低分别为55.6%和52.2%。枣飞象成虫对5 种枣叶挥发物的选择率均大于50%，但卡方检验表明，枣飞象雌雄成虫选择5种枣叶味源臂的数量与选择空气对照数量差异不显著(P＞0.05)。说明在以空气为对照的条件下，5 种枣叶挥发物对枣飞象成虫无明显吸引作用。

表2 空气对照下枣飞象对5种枣叶挥发物的嗅觉行为反应

2.3 空气对照下枣飞象成虫对5种枣枝挥发物的嗅觉行为反应

在空气对照下枣飞象对5种枣枝挥发物的嗅觉行为反应结果如表3。枣飞象成虫对5 种枣枝挥发物的选择率为66.7%～75.0%，枣飞象雌虫对‘木枣’枝挥发物的选择率最高为75.0%，雄虫对‘狗头枣’枝挥发物的选择率最高为72.0%。卡方检验表明，枣飞象雌雄成虫选择‘木枣’、‘狗头枣’、‘骏枣’和‘酸枣’枝味源臂的数量均显著高于选择对照数量(P＜0.05)，枣飞象雌雄虫选择‘赞皇枣’枝味源臂数量与选择空气对照数量差异均不显著(P＞0.05)。说明在以空气为对照的条件下，‘狗头枣’、‘木枣’、‘酸枣’和‘骏枣’枝挥发物对枣飞象成虫均具有明显吸引作用，‘赞皇枣’枝挥发物对枣飞象雌雄成虫吸引作用不明显。

表3 空气对照下枣飞象对5种枣枝挥发物的嗅觉行为反应

2.4 枣飞象成虫对5种枣芽挥发物的嗅觉选择

枣飞象成虫对5种枣芽挥发物的嗅觉选择结果如图1。在5种气味源条件下，枣飞象雌雄成虫对‘木枣’芽挥发物的选择率最高分别为23.3%和21.3%，雌虫对‘木枣’芽挥发物选择率显著高于‘赞皇枣’、‘骏枣’和空气对照(P＜0.05)，枣飞象雌虫对‘赞皇枣’和‘骏枣’芽挥发物选择率较低分别为14.3%和15.7%，同对照差异不大。雄虫对‘木枣’芽挥发物的选择率显著高于‘酸枣’和对照(P＜0.05)。说明枣飞象成虫对不同品种枣芽挥发物存在明显的选择性，‘木枣’芽挥发物对枣飞象成虫吸引作用最强，‘赞皇枣’和‘骏枣’芽挥发物对枣飞象雌虫吸引较弱。

图1 枣飞象雌虫和雄虫对5种枣芽挥发物的嗅觉选择

2.5 枣飞象成虫对5种枣枝挥发物的嗅觉选择

枣飞象成虫对5 种枣枝挥发物的嗅觉选择如图2。在5种气味源共存条件下，枣飞象对枣枝挥发物的选择和枣芽挥发物得到类似的结果，枣飞象成虫对不同品种枣枝挥发物存在明显的选择性，其中对‘木枣’枝挥发物的选择率最高分别为21.3%和20.0%，枣飞象雌虫对‘赞皇枣’和‘骏枣’芽挥发物选择率较低分别为15.3%和15.4%，同对照差异不大。雄虫对‘骏枣’、‘狗头枣’、‘酸枣’和‘赞皇枣’枝挥发物的选择率与对照相比差异均不显著(P＞0.05)。

图2 枣飞象和雄虫对5种枣枝挥发物的嗅觉选择

3 结论

试验研究表明，在以空气为对照的条件下，5种枣芽挥发物对枣飞象成虫均表现出显著吸引作用，其中‘木枣’芽挥发物对枣飞象表现出极显著吸引作用；5种枣叶挥发物对枣飞象成虫无明显吸引作用；‘木枣’、‘狗头枣’、‘酸枣’和‘骏枣’的枣枝挥发物对枣飞象雌雄成虫均具有显著吸引作用，‘赞皇枣’枝挥发物对枣飞象成虫吸引作用不明显。在5 种气味源条件下，枣飞象成虫对不同品种枣芽和枣枝挥发物存在明显的选择性，枣飞象成虫对‘木枣’芽和枣枝挥发物的选择均显著高于对照，雌虫对‘赞皇枣’和‘骏枣’芽和枝的选择率均和对照相差不大。‘木枣’芽和枝条挥发物对枣飞象成虫吸引作用最强，从抗性角度来说，‘木枣’对枣飞象的抗性最弱，‘赞皇枣’和‘骏枣’对枣飞象的抗性较强。

4 讨论

植物挥发物即植物释放出的有机化合物(VOCs)在植食性昆虫定向寄主过程中起着重要作用。每种植物、同一植物的不同品种、同一植物的不同部位释放出的有机化合物都有各自的特点，都以精确的种类和比例组成特异化学指纹谱[15-18]。植食性昆虫依靠头部的嗅觉感器精准识别寄主植物或部位的特异化学指纹谱，从而实现对寄主植物或部位的精准定向。例如菘蝽(Bagrada hilaris)依靠寄主花椰菜幼苗挥发出的有机化合物三环二萜烃定向寄主[19]，橄榄果蝇(Bactrocera oleae)成虫依靠橄榄释放的有机化合物组成特异化学指纹谱寻找寄主[20]。

植食性象甲也不例外，例如野豌豆象(Pisum sativum)成虫依靠豌豆叶片挥发出的物质远距离定位寄主[21]；绿豆象(Callosobruchus chinensin)成虫依靠绿豆豆荚释放出的挥发性有机物定向寄主[22]。本研究发现‘木枣’、‘狗头枣’、‘酸枣’、‘赞皇枣’和‘骏枣’的枣芽挥发物对刚刚羽化的枣飞象成虫均具有显著吸引作用，这同前人的报道枣飞象对‘壶瓶枣’、‘骏枣’、‘赞皇枣’，‘佳县长枣’、‘晋枣’、‘梨枣’、‘冬枣’、‘木枣’和‘骏枣’的部分研究结果一致。说明枣飞象依靠枣芽释放的挥发物进行定向。此外，本研究还发现4 种枣树（除‘赞皇枣’外）的枣枝对刚刚羽化的枣飞象具有明显吸引作用，说明刚刚羽化的枣飞象还可以通过枣枝挥发物进行定向。Y型管嗅觉试验还证实了5种枣树叶对枣飞象成虫均无明显引诱作用与阎雄飞等[13]研究结果一致。

在以空气为对照的条件下，刚刚羽化的枣飞象对5 种枣芽和4 种枣树（‘赞皇枣’除外）的枣枝均有显著趋向性。为了进一步明确刚刚羽化的枣飞象成虫偏好的枣树品种，使用圆盘陷阱嗅觉进行试验，研究在5种气味源条件下，枣飞象对5种枣芽和枣枝的嗅觉选择，发现枣飞象对‘木枣’芽和枣枝的嗅觉选择率最高，说明刚刚羽化的枣飞象的偏好枣树品种为‘木枣’，这与王晶玲等[14]报道枣飞象成虫对‘梨枣’、‘骏枣’、‘冬枣’和‘晋枣’挥发性气味有明显偏好的研究结果不一致，可能是枣飞象成虫取食经历不同造成的结果。通常，植食性昆虫会因为取食经历的不同，对气味的嗅觉选择发生变化[23]，即植食性昆虫存在学习行为。有学者报道复叶槭上羽化的光肩星天牛成虫取食旱柳后，会偏好选择旱柳的气味[24]。蔗根非耳象(Diaprepes abbreviatus)是一种杂食性昆虫，取食柑桔叶后就会表现出对柑桔叶片挥发性气味的明显偏好，取食青豆叶后，就会对青豆叶气味表现出明显的偏好[25]。

从植食性昆虫的嗅觉选择与抗性虫性关系来看，雷剑等[26]报道了甘薯小象甲对不同甘薯品种的趋性行为反应，通过甘薯小象甲对不同品种甘薯气味挥发物的嗅觉的喜好，筛选出了抗小象的甘薯品种。一般来说，枣飞象的雌虫比雄虫提前羽化2～5 d[7]，雌虫对挥发性物质反应比雄虫更为敏感，雌虫在选择寄主种比雌虫发挥着更重要的作用[5]。说明枣飞象雌虫对‘木枣’的选择率最高，其次为‘狗头枣’和‘酸枣’，‘赞皇枣’和‘骏枣’芽挥发物选择率最低同对照差异不大，‘木枣’对枣飞象抗性最弱，‘赞皇枣’和‘骏枣’对枣飞象抗性较强。

今后的研究可以将5种枣树枣芽和4种枣树（‘赞皇枣’除外）枣枝挥发的特异化学指纹谱进行比较，通过GC-MS 和生物测定法进一步筛选出具有活性的挥发性信息化合物，从而更准确掌握枣飞象成虫定向枣树的化学通讯机制，为枣飞象植物源引诱剂的开发与利用提供理论依据。从红枣产业的长期规划来看，选择一些优质、高产、抗虫性强的枣树品种并进行合理配植，有利于发展枣飞象的生态调控策略，从而实现对枣飞象的科学监测和有效控制。