青杨脊虎天牛对伴生真菌的触角电位反应

李玲，孙凡，刘雪峰

(东北林业大学林学院， 黑龙江 哈尔滨 150040)



青杨脊虎天牛对伴生真菌的触角电位反应

李玲，孙凡，刘雪峰*

(东北林业大学林学院， 黑龙江 哈尔滨 150040)

摘 要：为了探索伴生真菌在青杨脊虎天牛寄主选择过程中的作用，利用触角电位法(EAG)测试了青杨脊虎天牛对伴生的46株真菌的触角电位反应。结果表明：有11个菌株能够引起青杨脊虎天牛雌成虫明显的EAG反应，其中6个菌株与对照相比差异极显著；雌成虫对2株腐皮镰刀菌(Fusarium solani (Mart.) Sacc.)具有较强的EAG反应，EAG最高相对均值达201.67%和199.00%，约为对照的2倍，差异极显著；有17个菌株能够引起青杨脊虎天牛雄成虫明显的触角电位反应，其中3个菌株与对照相比差异极显著。

关 键 词：青杨脊虎天牛；腐皮镰刀菌；触角电位反应

投稿网址：http://xb.ijournal.cn

青杨脊虎天牛(Xylotrchus rusticus L.)属于鞘翅目天牛科[1]，是中国东北林区的主要蛀干害虫，2004年被国家林业局列为19种检疫性森林有害生物之一[2]，2013年仍然是14种检疫性森林有害生物之一[3]。

青杨脊虎天牛钻蛀危害的习性，难于早发现、早防治，防控难度极大[4]。昆虫的嗅觉系统，具有高度灵敏性和特异性，能从周围环境众多化合物中辨别出必要的化学信号，即信息化学物质。近年来，探索青杨脊虎天牛对挥发性物质的行为反应和触角电位反应的研究[5–9]逐渐增多，这些研究集中在青杨脊虎天牛对其杨树寄主含有的信息化合物的有效单体成分的筛选方面，对其寄主中氨基酸组成和含量、单宁含量及酚酸类物质与青杨脊虎天牛危害的关系也有研究报道[10–12]，但对鞘翅目昆虫气味信息的研究远不如对鳞翅目昆虫研究的深入和广泛，有关昆虫对真菌气味的反应研究鲜有报道。

笔者将从青杨脊虎天牛各虫态及寄生物中分离出的46株真菌培养液作为挥发性气味源物质，测定青杨脊虎天牛雌、雄成虫对它们的触角电位反应，以期为寻找青杨脊虎天牛敏感的真菌气味物质提供借鉴。

1　材料与方法

1.1供试菌株及培养条件

供试菌株为分别从青杨脊虎天牛蛹、死蛹、死成虫、幼虫、蛀道屑、健康杨树银中杨 (Populus alba L.×P.berolinensis Dippel)的树皮和木质部、被蛀杨树小青×黑(P.pseudo-simonii Kitag.×P.nigra L.)的树皮和木质部中分离的46株真菌[13](表1)。用马丁液体培养基[14]培养(培养条件为转速120 r/min，25 ℃摇床中遮光)。7 d后开始分5组进行测试。

1.2方法

将剪成2 cm×0.5 cm大小的定性滤纸折成“之”字形，作为46株真菌原液的载体，加样量均为30 μL。以马丁液体培养原液为对照。采用触角电位测定法[5–6]，测定青杨脊虎雌、雄成虫的触角电位反应。

青杨脊虎雌、雄成虫的触角随机使用，不区分其背、腹面，在测试前将触角从头部剪下，放入触角电位仪上，用导电胶固定。测试时，触角电位仪上的气味混合管的出气管距离触角1 cm。电刺激触角时间0.5 s，2次刺激间隔30～60 s(依触角的活性恢复而定)。各种测定重复3次。

1.3数据分析

46株真菌分5批测试。为了统一比较，每批均以对照值为基准100，把EAG的测定值换算成EAG相对值。EAG测定数据利用Tukey多重分析法进行分析，比较青杨脊虎天牛雌、雄成虫对所测定46株真菌挥发物质反应的差异，用方差分析检验其显著性。用SPSS 17.0统计软件对所测定数据进行方差分析和多重比较。

2　结果与分析

2.1青杨脊虎天牛成虫对伴生真菌的触角电位反应

经测试，有11个菌株(06、08、14、15、21、24、40、42、32、44和45号)能够引起青杨脊虎天牛雌成虫明显的触角电位反应(表1)，雌成虫对其中6株(08、21、32、40、42、44号)的触角电位与对照相比，差异极显著。这11个菌株中，除14号菌株未确定属外，06号为根霉，08号为毛茎点霉，15号为拟青霉，21号为头孢霉，24号为毛霉，44号为青霉，32、40、42和45号均为腐皮镰刀菌，可见，腐皮镰刀菌是引起青杨脊虎天牛雌成虫触角电位反应的优势菌株。

有17个菌株(06、08、09、12、14、15、19、20、21、26、28、32、36、39、40、44和45号)能够引起青杨脊虎天牛雄成虫明显的触角电位反应，雄成虫对3株(08、32和44号)的触角电位与对照比较，差异极显著(P＜0.01)。14号菌株种类未定，06 和19号为根霉，15号为拟青霉，08号为毛茎点霉，20号为毛霉，21号为头孢霉，09号为盾壳霉，12号为链格孢，44号为青霉，28、32、36、39、40 和45号均为腐皮镰刀菌。腐皮镰刀菌也是引起雄性青杨脊虎天牛雄成虫触角电位反应的优势菌株。

从表1结果还可看出，青杨脊虎天牛雌、雄成虫对真菌培养液的反应强度不同，雄成虫的EAG相对值偏小。

表1　青杨脊虎天牛成虫对伴生真菌的EAG反应的相对值Table 1　The relative magnitude of EAD responses of X. rusticus L. to its associated fungi

表1(续)

2.2青杨脊虎天牛成虫对不同来源真菌的EAG反应

分离伴生真菌所用的材料可分为3组，即健康树皮和被蛀树皮；健康木质部和被蛀木质部；蛹和死亡的蛹。

从健康树皮中分离出12株真菌。青杨脊虎天牛雌、雄成虫对08号毛茎点霉培养液的EAG值，与对照相比均差异极显著；青杨脊虎天牛雌、雄成虫对06号根霉培养液的EAG值，与对照相比均差异显著；青杨脊虎天牛雄虫对09号盾壳霉和12号链格孢的培养液的EAG值，与对照相比均差异显著。雄虫对26和28号腐皮镰刀菌的培养液EAG值，与对照相比均差异显著。

从健康木质部分离出2株真菌。青杨脊虎天牛雌、雄成虫对14号未定名真菌培养液的EAG反应，与对照相比均差异显著。从蛀害木质部中分离出2株拟青霉，青杨脊虎天牛雌、雄成虫对15号拟青霉培养液的EAG反应，与对照相比均差异显著。

从蛹中分离出7株真菌。青杨脊虎天牛雌、雄成虫对32号腐皮镰刀菌培养液有强烈的EAG反应；青杨脊虎天牛雄虫对36号腐皮镰刀菌培养液EAG反应，与对照相比均差异显著。从死蛹中分离出5株真菌。青杨脊虎天牛雌成虫对40和42号2株腐皮镰刀菌培养液有强烈的EAG反应；青杨脊虎天牛雄成虫对39和40号腐皮镰刀菌培养液的EAG反应，与对照相比均差异显著。

对比伴生真菌的来源可知，青杨脊虎天牛雌、雄成虫对真菌培养液的EAG反应与分离菌株的来源并没有明显的相关性。

2.3 青杨脊虎天牛成虫对18株腐皮镰刀菌培养液的EAG反应

鉴于腐皮镰刀菌的优势和其对青杨脊虎天牛寄主杨树枝条的致病性[13]，进一步比较青杨脊虎天牛雌、雄成虫对18株腐皮镰刀菌触角电位反应的差异。

从表1可见，雌、雄成虫对同株腐皮镰刀菌培养液的EAG反应值不同。与对照相比，雌成虫对42号(分离来源于死蛹)和45号(来源于幼虫)腐皮镰刀菌培养液的EAG反应显著；对32号和40号腐皮镰刀菌培养液的EAG反应更强，差异极显著，反应的相对均值分别达到201.67 %和199.00 %，即约为对照的2倍。雄成虫对26、28、36、39、40、45号腐皮镰刀菌培养液的EAG反应显著，对32号腐皮镰刀菌培养液的EAG反应最强，差异极显著。据此推测，32号和40号腐皮镰刀菌培养液中应含有引起青杨脊虎天牛成虫气味反应的特殊物质。

3　结论与讨论

分离的46个青杨脊虎天牛伴生真菌，有11个能够引起青杨脊虎天牛雌成虫明显的触角电位反应，其中6株与对照相比，差异极显著；有17个菌株能够引起青杨脊虎天牛雄成虫明显的触角电位反应，其中3株与对照相比差异极显著。

在18株腐皮镰刀菌菌株中，青杨脊虎天牛雌成虫对32号和40号腐皮镰刀菌培养液的EAG反应最强，与对照差异极显著；青杨脊虎天牛雄成虫对32号腐皮镰刀菌培养液的EAG反应最强，与对照差异极显著。

昆虫对信息化合物的触角电位测定多是用信息化合物的单体来进行筛选，但是在昆虫的寄主选择、食物选择等方面，其环境物质气味都是多种混合物释放出来的，环境中的气味物质本是混合存在的。昆虫对气味物质的触角电位反应值的大小代表昆虫对其反应的强弱，反应值越大即是对这种气味越敏感，但这种反应趋性的正负还有待昆虫对气味物质的行为反应来进一步测定。虽然昆虫嗅觉系统是高度灵敏和具有特异性的，但鞘翅目昆虫的这种特异性和灵敏性是否有助于昆虫寻找寄主、或是有助于昆虫感受适宜的生活条件、或是指示有病原菌存在，并不明晰。一般认为镰刀菌属中多种真菌所产生的次生代谢产物是导致镰刀菌侵入植株后扩展蔓延的重要因子，与病原菌的致病力密切相关。引起青杨脊虎天牛雌、雄成虫触角电位反应的真菌气味物质是真菌毒素、真菌孢子还是真菌培养液中的其他微量物质有待深入研究。在测试的18株腐皮镰刀菌中，有2株引起青杨脊虎天牛极显著的触角电位反应，说明腐皮镰刀菌培养液中应含有青杨脊虎天牛敏感的气味物质。

参考文献：

[1] 邵景文．森林昆虫分类与鉴定[M]．北京：中国林业出版社，1996．

[2] 宋玉双．十九种林业检疫性有害生物简介(Ⅱ )[J]．中国森林病虫，2005，24(2)：32–37．

[3] 国家林业局2013年第4号公告．中国林业网http://www.forestpest.org/senfang/News/.2013.01.25．

[4] 李成德．森林昆虫学[M]．北京：中国林业出版社，2004．

[5] 程红．青杨脊虎天牛触角感器类型及其对植物挥发物的反应[D]．哈尔滨：东北林业大学，2006．

[6] 王广利．青杨脊虎天牛化学信息物质的研究[D]．哈尔滨：东北林业大学，2009．

[7] 张振．化学生态技术调控青杨脊虎天牛种群基础研究[D]．哈尔滨：东北林业大学，2011．

[8] 严善春，程红，杨慧，等．青杨脊虎天牛对植物源挥发物的EAG和行为反应[J]．昆虫学报，2006，49(5)：759–767．

[9] 张振，迟德富，宇佳，等．青杨脊虎天牛对13种植物挥发物的电生理及行为反应[J]．林业科学，2010，46(10)：69–75．

[10] 严善春，李金国，温爱亭，等．青杨脊虎天牛的危害与杨树氨基酸组成和含量的相关性[J]．昆虫学报，2006，49(1)：93–99．

[11] 程红，严善春，隋祥，等．黑龙江省主栽杨树品系干部单宁含量与青杨脊虎天牛危害的关系[J]．东北林业大学学报，2006，34(2)：32–34．

[12] 左彤彤，迟德富，王牧原，等．不同品系杨树酚酸类物质对青杨脊虎天牛的驱避作用[J]．植物保护学报，2008，35(2)：160–164．

[13] 李玲，马玉堃，王轶，等．青杨脊虎天牛伴生真菌的研究[J]．南京林业大学学报(自然科学版)，2014，38(6)：55–59．

[14] 周德庆．微生物学教程[M]．北京：高等教育出版社，2011．

责任编辑：罗慧敏英文编辑：罗 维

The study on EAG response of Xylotrchus rusticus to its associated fungi

Li Ling，Sun Fan，Liu Xuefeng*
(College of Forestry, Northest Forestry University, Harbin 150040, China)

Abstract:To explore the function of Xylotrchus rusticus L. (X. rusticus L.) associated fungi in the selection of its host, electroantennogram (EAG) was used to assay the antennal response of X. rusticus L. to its 46 associated fungi. The result showed that there were11 strains arousing obvious EAG response in adult X. rusticus L., among them there were 6 strains, the EAG aroused by which showed significant differences compared to the control. The female adults of X. rusticus L. showed a high EAG response to the culture medium of 2 Fusanium strains, with the highest relative average magnitude of EAG reaching 201.67% and 199.00% respectively, which is about 2 times that of the control, with very significant difference. There were 17 strains arousing obvious EAG response in male adult of X. rusticus L., among them 3 strain showed significant differences in EAG response when compared to the control.

Keywords:Xylotrchus rusticus; Fusarium solani; electroantennogram(EAG)

中图分类号：S433.5

文献标志码：A

文章编号：1007−1032(2016)02−0182−04

收稿日期：2015–06–05 修回日期：2015–11–27

基金项目：国家自然科学基金项目(30960314)

作者简介：李玲(1964—)，女，辽宁沈阳人，博士，高级工程师，主要从事森林昆虫学及森林保护学研究，liling66@126.com；*通信作者，刘雪峰，博士，研究员，从事森林病理学及真菌分类研究，liuxuefeng63@sina.com