虫粪提取物对甜菜夜蛾成虫产卵和幼虫取食的影响

赵海燕　唐良德　梁延坡　林珠凤　秦双　吉训聪

摘 要 为了明确甜菜夜蛾（Spodoptera exigua Hübner）幼虫虫粪对其成虫产卵及幼虫取食的影响，采用非选择实验的方法，选用丙酮、甲醇和正己烷3种溶剂对甜菜夜蛾幼虫虫粪中的物质进行提取，然后分别测定3种溶剂幼虫粪便提取物对成虫产卵及幼虫取食的影响。结果表明：丙酮和甲醇幼虫粪便提取物对甜菜夜蛾成虫产卵量有显著的抑制作用，产卵忌避率分别为45.68%和33.21%；而正己烷提取物对成虫产卵的抑制作用不显著。3种溶剂粪便提取物对1龄和4龄幼虫的取食量（面积）均没有显著影响，但显著影响2龄和3龄幼虫的取食行为，其对幼虫的取食抑制率依次为丙酮>甲醇>正己烷；另外，3种溶剂粪便提取物对甜菜夜蛾幼虫的存活率无显著影响。可见，甜菜夜蛾幼虫粪便中存在对成虫产卵和幼虫取食具有抑制作用的活性物质。

关键词 甜菜夜蛾；虫粪；产卵抑制作用；拒食作用

中图分类号 S433 文献标识码 A

Abstract To understand the role of larval frass for oviposition and feeding of Spodoptera exigua Hübner， selective experiments were conducted to determine the efficacy of larval frass of S. exigua exacted by three different solvents in antifidents of the larvae and antioviposition of adults. The results demonstrated that the acetone and methanol extracts had significant antiovipositant activity in contrast to the controls， and the oviposition deterrent rates was 45.68% and 33.21%， respectively. However， the hexane extract of larval frass did not display any antiovipositant activity in comparison with the control. All the larval frass extracts had no a significant effect on the leave areas fed by the 1st and 4th instars larval of S. exigua， while they significantly affected the food consumption of the 2nd and 3rd instars larvae. The order of antifeeding effect of the three frass extracts was acetone > methanol > hexane. However， the larval frass extracts did not significantly affected the survival rate of the larvae. On the basis of these findings， the results suggested that the larval frass of S. exigua contained some active chemicals to inhibit the oviposition of adult and the feeding of larvae and consequently avoided the competition of food and space by the conspecifics.

Key words Spodoptera exigua Hübner； Larval frass； Antifeedent； Antiovipositant

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.06.021

甜菜夜蛾（Spodoptera exigua Hübner）（鳞翅目：夜蛾科）是一种世界性害虫，也是我国农牧业生产中的一种重要害虫[1]，其中以对蔬菜等经济作物为害最重。目前，甜菜夜蛾的危害已遍及20多个省、市和自治区[1-2]。由于缺乏其他有效的防治技术，我国甜菜夜蛾的防治主要依赖于化学防治。由于杀虫剂的滥用和不合理使用，甜菜夜蛾对很多种类的杀虫剂都已经产生了抗性，且带来了诸多负面影响，如食品安全（农药残留超标）、杀伤天敌和造成甜菜夜蛾的大发生等[3]。因此，基于阐明甜菜夜蛾发生为害规律和生物生态学特性的同时，研究除化学防治以外的其他有效措施，构建甜菜夜蛾综合治理策略显得十分重要和迫切。

目前已知植食性昆虫中广泛存在着一种产卵抑制信息素（Oviposition deterring pheromone， ODP）的化学物质。通过对其结构的鉴定，表明它是性信息素大家族中的一员[4]。产卵抑制信息素主要存在于昆虫卵表面和幼虫粪便中，可以对同种其他成虫个体产卵行为起到抑制作用[5]。自首次从粉纹夜蛾（Trichoplusia ni Hubner）幼虫粪便中分离到产卵抑制信息素[6-7]以来，相继有在玉米螟（Ostrinia nubilalis）[8]、棉铃虫（Helicoverpa armigera）[9]和马铃薯块茎蛾（Phthorimaea operculella）[10]等鳞翅类幼虫以及一些叶甲类害虫[11]和烟草甲[Lasioderma serricorne（Fabricius）][4]粪便中发现了产卵抑制素。并且部分产卵抑制素已被开发成产品，成功用于一些害虫种类的防治[12]。但是，甜菜夜蛾幼虫粪便中是否存在着抑制成虫产卵和幼虫取食的活性物质尚未见报道。為了明确该害虫幼虫粪便中是否存在着抑制成虫产卵和幼虫取食的物质，进而探索更为有效的非化学防治措施控制甜菜夜蛾的为害，本研究选取了3种溶剂对其粪便中的物质进行了提取，测定了不同溶剂提取物对其成虫产卵和幼虫取食的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

甜菜夜蛾试验种群采自海南儋州芦笋地。幼虫以豇豆叶片饲养于养虫盒内（25 cm×15 cm×10 cm），幼虫停食后让其在纸巾中化蛹。成虫羽化后将其置于直径25 cm×25 cm×30 cm的笼内饲养，以10%的蜂蜜水作为补充营养。试验时将一对蛹（区别雌雄）单独置于玻璃管内待其羽化，备用。试验与饲养温度为（26±1）℃，相对湿度（70±5）%，光照14L ∶ 10D。

1.2 方法

1.2.1 幼虫粪便提取物的获取 豇豆叶片喂食甜菜夜蛾幼虫，每天收集2～4龄幼虫当天虫粪并用锡纸包装密封，放入-18 ℃冰箱中备用。每次取5 g幼虫粪便，加入适量溶剂，并用玻璃棒搅拌，浸泡60 min后用滤纸过滤。重复3次。然后将3次滤液混合得到幼虫粪便粗提物。最后用相应的溶剂将粗提物定容为5 g/100 mL。

1.2.2 虫粪提取物对甜菜夜蛾产卵趋避活性的测定

将滤纸剪成直径约为9 cm大小的圆形和30 cm×15 cm的长方形，然后分别对折，一分为二。将一半滤纸浸入溶剂（甲醇、正己烷和丙酮）虫粪提取液中，另一半浸入相应的溶剂中（对照），各5 s，做好标记。待滤纸中的溶剂挥发后，将圆形滤纸置于圆柱形塑料罩（直径9 cm，高15 cm）底部，长方形滤纸紧贴罩子内壁，顶端用纱布遮盖并用橡皮筋固定。将羽化48 h后的一对处女雌雄虫引入罩子中，提供10%的蜂蜜水作为成虫的营养补充。24 h后将成虫移出，记录滤纸上的卵粒数。每个处理10次重复。各溶剂提取物对成虫的产卵忌避率按下面公式计算：

产卵忌避率（Oviposition deterring rate， ODR）=（对照卵粒数-处理卵粒数）/（对照卵粒数+处理卵粒数）×100%；

干扰作用控制指数（IIPC）参照庞雄飞等[13]的方法，其计算公式为：

IIPC=NTr/NCK

式中NTr为处理滤纸落卵量，NCK为对照滤纸上的落卵量。

IIPC值能够反映作用因子对目标害虫的干扰作用，用于评价对成虫的产卵驱避效果。当IIPC<1时，表明处理区的落卵量低于对照区落卵量。IIPC值越小，即处理区的落卵量越低，表明供试提取物对成虫产卵忌避作用越明显。

1.2.3 甜菜夜蛾幼虫拒食活性的测定 试验时将豇豆叶片剪为4 cm2大小，在正反两面均匀涂抹幼虫粪便提取物，对照叶片涂对应的溶剂。待溶剂挥发后，将叶片放入底部垫有湿润滤纸的培养皿（直径9 cm）内，每个培养皿放置4片叶片，然后再将幼虫接入，用保鲜膜封口，保鲜膜上用00#昆虫针扎孔通气。考虑到不同虫龄幼虫取食的差异，因此分别测试了不同溶剂提取物对1～4龄幼虫的取食量。为了获得可观察得到的取食面积，每个培养皿分别放1和2龄幼虫20头，3龄幼虫6头，4龄幼虫4头。测试前将幼虫先饥饿3 h，幼虫取食24 h后用九宫格纸计算出取食总面积，再将总面积除以供试幼虫数量，获得单头幼虫的取食量（面积）。每个培养皿为1个处理，每处理20次重复。同时，记录试验过程中幼虫死亡的情况，明确各种溶剂提取物对幼虫存活率的影响。幼虫取食抑制率按照下列公式计算：

幼虫取食抑制率=（对照取食面积-处理取食面积）/对照取食面积×100%

1.3 数据分析

每种提取物与对照之间的差异显著性用独立样品t检验进行分析。不同溶剂提取物对幼虫取食量的影响之间的差异显著性采用单因素方差分析中的Duncan多重比较法统计各种处理间的差异显著性。数据分析软件为SPPS 17.0。

2 结果与分析

2.1 幼虫粪便提取物对成虫产卵量的影响

甜菜夜蛾幼虫粪便不同溶剂提取物显著影响成虫的产卵量（表1）。其中以丙酮提取物的抑制作用最强，产卵忌避率为（45.68±0.81）%（F=6.830，df=18，P=0.018），干扰作用控制指数为0.37±0.08；其次为甲醇提取物，产卵忌避率为（33.21±1.39）%（F=5.613，df=18，P=0.029），干扰作用控制指数为0.51±0.15；正己烷幼虫粪便提取物对成虫产卵无显著的抑制作用，产卵的忌避率仅为（6.67±2.52）%（F=0.704，df=18，P=0.412），干扰作用控制指数为0.93±0.25。

2.2 幼虫粪便提取物对甜菜夜蛾幼虫取食量的影响

幼虫粪便提取物对甜菜夜蛾幼虫取食量的影响如表2所示。结果表明，所有供试溶剂幼虫粪便提取物对甜菜夜蛾1龄和4龄幼虫的取食量均无显著影响（1龄：F=0.432，df=3，76，P=0.730；4龄：F=0.094，df=3，76，P=0.063），但丙酮提取物顯著影响2和3龄幼虫的取食量（2龄：F=34.011，df=3，76，P=0.00；3龄：F=474.717，df=3，76，P=0.00）。

幼虫粪便提取物对甜菜夜蛾幼虫的取食抑制率依龄期和溶剂的不同而异（表3）。所有供试溶剂对1龄和4龄幼虫的取食抑制作用不显著，而对2和3龄幼虫有显著的取食抑制作用。其中以丙酮提取物对幼虫的取食抑制作用最明显，甲醇提取物的次之，而正己烷提取物对幼虫取食抑制作用最小。虫粪不同溶剂提取物对甜菜夜蛾幼虫存活率的影响中，1～4龄幼虫的存活率与对照相比均无显著差异。

3 讨论与结论

自然界中，许多植食性昆虫都不在虫粪较多的植株上产卵，这一现象促使人们从虫粪中寻找和分离对植食性昆虫具有产卵抑制活性的化学物质。幼虫粪便中含有产卵抑制信息素已得到证明，如粉纹夜蛾（T. ni）[7]、玉米螟（Ostrinia nubilalis Hubner）[8]、棉铃虫（Helicoverpa armigera Hubner）[14]和马铃薯块茎蛾[（Phthorimaea operculella（Zeller）][15]等幼虫粪便中就含有该种成虫的产卵抑制信息素。据报道，幼虫虫粪中含有的产卵抑制信息素还具有抑制幼虫取食的作用，如Hilker[11]研究表明4种叶甲Gastrophysa viriduta、Phaedon cochleariae、Plagiodera vorsicolora 和Phiatora vitellinne虫粪提取物对其幼虫取食行为有显著影响。近年来，国内一些学者对虫粪提取物的关注较少，且集中在对虫粪活性物质的提取[16-17]及虫粪对天敌[18-19]的影响方面。本研究以甜菜夜蛾幼虫虫粪为对象，根据相似相溶原理选取了极性不同的溶剂作为抽提虫粪活性物质的溶剂，以求获得最大的虫粪提取信息。结果表明，3种溶剂甜菜夜蛾幼虫粪便提取物对甜菜夜蛾成虫产卵均具有一定的趋避作用，这表明甜菜夜蛾幼虫粪便中含有对其成虫产卵有抑制作用的活性成分。3者之中丙酮提取物对成虫的产卵抑制效果较好，这可能是因为幼虫虫粪中对成虫产卵影响较大的物质成分与丙酮的极性相同或相似。甜菜夜蛾幼虫取食含有不同溶剂虫粪提取物的植物叶片表现迥异，3种溶剂提取物对2～3龄幼虫取食均具有显著的拒避作用，而对1龄和4龄幼虫的取食则无显著影响。其原因可能是甜菜夜蛾1龄幼虫取食量较少，因而相应摄入对其取食有影响的物质也较少，故3种幼虫粪便提取物对1龄幼虫的取食没有显著影响。然而，对于4龄幼虫而言，其免疫系统和其他内在的防御系统比较发达，对一些不利于自身取食的物质有一定的防御能力，因此3种幼虫粪便提取物对4龄幼虫的取食量也没有显著影响。从试验结果中不难看出甜菜夜蛾幼虫粪便中存在着对其成虫产卵和幼虫取食具有抑制作用的活性物质，但这类物质还有待于进一步的分析鉴定。有证据表明，虫粪中的物质可以有效地抑制同种昆虫雌虫或生态位相近的他种个体在取食为害过的场所产卵，因而可以避免或减少同种个体在有限的食物和空间资源上的竞争[20]。虽然这些活性物质所起的作用类似，但它与已经报道过的鳞翅类昆虫产卵抑制信息素是否为同一类物质也有待进一步确定[6，21]。

在实际应用中，昆虫产卵抑制物的含量及持效期对害虫防治非常重要，一般而言，持效期越长，对害虫产卵的抑制效果越好。在活性成分分析上，已鉴定出了绿豆象[Callosobruchus chinensis（L.）]、烟草甲（L. Serricorne）、欧洲樱桃实蝇（Rhagoteris cerasi）、大菜粉蝶（Pieris brassicae L.）和欧洲玉米螟[Ostrinis nubilalis（Hübner）]等多种昆虫成虫产卵抑制物的主要成分，并进行产卵抑制物的人工合成试验[5，22]。如何将甜菜夜蛾幼虫粪便中对成虫产卵和幼虫取食具有抑制作用的活性物质分离和鉴定出来，也是值得深入探索的科学问题。

由于时间和条件限制，取食人工饲料的幼虫粪便提取物还未能测定，甜菜夜蛾幼虫粪便中对成虫产卵和幼虫取食具有抑制作用的物质是寄主植物还是幼虫本身的代谢产物还不清楚。另外，这些活性成分的化学结构以及持效期也还有待于进一步的研究。

参考文献

[1] 苏建亚. 甜菜夜蛾的迁飞及在我国的发生[J]. 昆虫知识， 1998， 35（1）： 55-58.

[2] 罗礼智， 曹雅忠， 江幸福. 甜菜夜蛾发生危害特点及其趋势分析[J]. 植物保护， 2000， 26（3）： 37-39.

[3] 林珠凤， 罗礼智， 潘贤丽. 杀虫剂使用失当是甜菜夜蛾大发生的重要原因[J]. 昆虫知识， 2007， 44（3）： 327-342.

[4] Imai T， Hirashi K. Female-produced oviposition deterrents of the cigarette beetle， Lasioderma serricorne（Coleoptera： Anobiidae）[J]. Journal of Chemical Ecology， 1990， 18（4）： 1 237-1 248.

[5] Xu H Y， Li G Q， Liu M L， et al. Oviposition deterrents in larval frass of the cotton boll worm， Helicoverpa armigera（Lepidoptera： Noctuidae）： Chemical identification and electroantennography analysis[J]. Journal of Insect Physiology， 2006， 52： 320-326.

[6] Renwick J A A， Radke C D. Host plant constituents as oviposition detenents for the cabbage looper， Trichoplusia ni[J]. Entomologia Experimentalis et Applicata， 1981， 30： 201-204.

[7] Renwick J A A， Radke C D. An oviposition deterrents associated with frass from feeding larvae of the cabbage looper Trichoplusia ni[J]. Entomologia Experimentalis et Applicata， 1981， 9： 313-332.

[8] Dittrick L E， Jones R L， Chiang H. An oviposition deterrent for the European corn borer O. nubilalis（Hbn.）Lépidoptère-Pyralidae extracted from larval frass[J]. Journal of Insect Physiology， 1983， 29： 119-121.

[9] 趙建周， 杨奇华. 棉铃虫幼虫粪对成虫产卵的拒避作用[J]. 昆虫知识， 1990， 27（3）： 139-140.

[10] 任静涛， 胡纯华， 王 旭， 等. 幼虫粪便提取物对马铃薯块茎蛾雌虫产卵的抑制作用[J]. 江西农业学报， 2007， 19（2）： 26-27.

[11] Hilker M. Interspecific effects of larval secretions on some Chrysomelids[J]. Entomologia Experimentalis et Applicata， 1989， 53（3）： 237-245.

[12] Liu M L， Yu H J， Li G Q. Oviposition deterrents from eggs of the cotton bollworm， Helicoverpa armigera（Lepidoptera： Noctuidae）： Chemical identification and analysis by electroantennogram[J]. Journal of Insect Physiology， 2008， 54： 656-662.

[13] 庞雄飞， 张茂新， 侯有明， 等. 植物保护剂防治害虫效果的评价方法[J]. 应用生态学报， 2000， 11（2）：108-110.

[14] 赵建周， 杨奇华. 棉铃虫幼虫粪对成虫产卵的拒避作用[J]. 昆虫知识， 1990， 27（3）： 139-140.

[15] 任静涛， 胡纯华， 王 旭， 等. 幼虫粪便提取物对马铃薯块茎蛾雌虫产卵的抑制作用[J]. 江西农业学报， 2007， 19（2）： 26-27.

[16]张增强. 八角尺蟆粪便及八角叶片提取物的生物活性研究[D]. 南宁： 广西大学，2011.

[17]丁保福. 光肩星天牛取食寄主后虫粪挥发性、 半挥发性物质的比较[D]. 呼和浩特： 内蒙古农业大学， 2009.

[18] Wei J R， Jiang L. Olfactory response of Dastarcus helophoroides（Coleoptera： Bothrideridae）to larval frass of Anoplophora glabripennis （Coleoptera： Cerambycidae）on different host tree species[J]. Biocontrol Science and Technology， 2011， 21（11）： 1 263-1 272.

[19]王晓红， 杨忠岐， 唐艳龙， 等. 两种肿腿蜂对锈色粒肩天牛虫粪及其寄主植物气味的学习行为[J]. 环境昆虫学， 2011， 33（3）： 357-363

[20] 孟国玲， 肖 春， 龚信文. 昆虫产卵抑制素的研究及应用[J]. 昆虫学报， 2000， 43（2）： 214-224.

[21] Renwick J A A， Radke C D. An oviposition deterrents associated with frass from feeding larvae of the cabbage looper， Trichoplusia ni[J]. Entomologia Experimentalis et Applicata， 1981， 9： 313-332.

[22] Li G， Ishikawa Y. Oviposition deterrents in larval frass of four Ostrinia species fed on an artificial diet[J]. Journal of Chemical Ecology， 2004， 30（7）： 1 445-1 456.