栎黄枯叶蛾对不同植物寄主的偏好性

靳泽荣, 刘志雄, 陈旭鹏, 张金桐

(山西农业大学化学生态研究所,太谷 030801)

栎黄枯叶蛾对不同植物寄主的偏好性

靳泽荣, 刘志雄, 陈旭鹏, 张金桐*

(山西农业大学化学生态研究所,太谷 030801)

本文以栎黄枯叶蛾两种寄主植物沙棘和虎榛子作为研究对象,通过寄主偏好性与产卵选择性试验确定栎黄枯叶蛾对两种寄主植物的偏好性,并利用动态顶空吸附及GC-MS法对两种寄主植物挥发物进行初步分析鉴定,找出各自的特有组分进行行为反应试验测定以初步分析偏好性原因。结果表明:成虫对虎榛子偏好性较强,对特有组分的行为反应测定中,虎榛子中的α-法尼烯、肉桂醛引起栎黄枯叶蛾成虫产生完整行为反应的数量显著多于沙棘中的组分引起完整行为反应的数量,这可能是栎黄枯叶蛾更偏好于虎榛子的原因。本研究结果可为进一步明确植物挥发物组分与昆虫行为反应之间的关系奠定基础,为有效防治栎黄枯叶蛾提供依据。

栎黄枯叶蛾; 寄主挥发物; 成分分析; 行为反应

栎黄枯叶蛾TrabalavishnougigantinaYang,又名栗黄枯叶蛾、绿黄枯叶蛾,属鳞翅目Lepidoptera枯叶蛾科Lasiocampidae黄枯叶蛾属Trabala,广泛分布于河南、陕西、四川、浙江、山西等地。该虫自2008年在陕西吴起、山西岢岚等地出现以来为害日趋严重[1],其幼虫轻则吃光叶片仅剩枝干,致使树林如火烧一样,重则使树林成片枯死[2],严重影响树势与果实产量,对我国的农业发展和生态环境构成严重威胁。

据报道,栎黄枯叶蛾寄主范围广泛,沙棘、虎榛子、栎类、苹果等均为其寄主,但国内外尚未有关于栎黄枯叶蛾寄主偏好性方面的系统报道。近年来,该害虫在陕西吴起的沙棘林和山西岢岚的虎榛子林大规模暴发,故选择以沙棘与虎榛子作为研究对象,通过寄主偏好性与产卵选择性试验确定栎黄枯叶蛾对两种寄主植物的偏好性,并利用动态顶空吸附及GC-MS法对两种寄主植物挥发物进行初步分析鉴定,找出各自的特有组分进行行为反应测定,明确植物挥发物对昆虫行为反应的影响,为探索有效防治栎黄枯叶蛾的新方法奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试昆虫

在山西岢岚县沙棘林采集栎黄枯叶蛾虫茧,带回室内置于养虫笼(100 cm×100 cm×90 cm)中,室内光周期为L∥D=14 h∥10 h,饲养温度为(28±1)℃,相对湿度约为60%±3%。待其羽化后雌雄分开,每天以10%的蔗糖水饲养。

1.1.2 供试植物

将山西省岢岚县林区中健康的沙棘HippophaerhamnoidesLinn.和虎榛子OstryopsisdavidianaDecne的完整植株带回实验室,移栽于试验田中作为供试植物。

1.2 栎黄枯叶蛾对不同寄主植物的偏好性及产卵选择性

从沙棘和虎榛子完整植株上选取健康无虫害的新鲜枝条(约50 cm)各3枝,分别置于网罩密封的养虫笼(2 m×2 m×1.6 m)对角。在网箱中间接入2日龄栎黄枯叶蛾成虫30头,每隔12 h记录每株寄主植物上的成虫总数,72 h后分别统计两植株上的成虫及卵的数量。试验共重复3次,在温度为(28±1)℃,湿度约60%的密闭养虫室进行。养虫室在试验前进行灭菌消毒。

1.3 植物挥发物的采集与鉴定

观察发现8月中旬栎黄枯叶蛾虫害发生最为严重,故选择此时的沙棘与虎榛子进行挥发物采集。采用动态顶空吸附法收集寄主植物挥发物。用气体采集袋套住寄主植物树枝,袋口(进气端)通过连接碱洗瓶(氢氧化钠)、变色硅胶、活性炭、酸洗瓶(浓硫酸)等过滤空气中的杂质,在采集袋顶端开一小口与大气采样仪(TY-08A)抽气管连接,密封两端连接处。采用外径0.5 cm、内径0.3 cm的一端尖口的玻璃管作为吸附管,内装100 mg Porapak Q (80/100 mesh; Supelco, Bellefonte, DE, USA)作吸附剂。因栎黄枯叶蛾在23:00-2:00间行为反应最为活跃,故选取此时间段进行寄主挥发物的采集。采集时先开启大气采集仪抽气20 min,使采集袋中原有气体全部排净,然后在出气端连接吸附管继续抽气,共采集4 h[3]。

采集结束后立即用2 mL二氯甲烷循环洗脱3次至1.5 mL气相色谱进样瓶(安捷伦)中,并置于冰箱中冷藏保存。进样前首先用50 mL/min高纯氮气流浓缩至100 μL,然后取5 μL样品溶液进行气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析。色谱柱为TG-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm,5%苯基-95%甲基聚硅氧烷)毛细管柱,色谱升温程序设定为80℃保持2 min,然后以4℃/min的升温速率升至180℃,再以10℃/min的升温速率升至240℃,恒温5 min;进样口和检测器温度设为250℃[4-5,9-10]。质谱电离方式为EI,电子能量为 70 eV,扫描质量范围 30～500 m/z,速度0.2 s/scan,传输线温度280℃,四级杆温度150℃,离子源温度280℃。质谱图采用NIST(MS Search 2.0)标准谱库系统进行全扫式扫描,用计算机检索定性质谱图中各色谱峰对应的物质,根据相似度给出可能的物质分子结构[4-10].

1.4 风洞行为反应试验

1.4.1 风洞装置

试验所用的风洞长2.5 m,宽和高各1 m,顶层及四周由透明的有机玻璃制成,以铝合金框架支撑,其内温度为(28±1)℃,湿度约60%。风源采用标准型净化工作台作为供风装置,包括风扇和过滤器,风速为0.3 m/s。风洞下端装有排气扇将带有化合物的气流排出室外。风洞内使用红色灯泡作为光源,光强度为0.3 lx。

1.4.2 行为测试

将2～3日龄的栎黄枯叶蛾单头置于10 cm×10 cm×10 cm的纱笼中,移入风洞适应30 min,然后放在风洞中距下风端25 cm处的支架上。将配制好的浓度为0.1 mol/L的挥发物诱芯放置在诱芯支架上,并打开红光灯,观察雌雄成虫的行为反应,判断栎黄枯叶蛾对其的反应等级。观察时将雌雄成虫置于释放支架上,使其反应2 min,若毫无反应则换下一头;若起飞但沿气流方向飞行或停留在壁上超过5 s,则视为试验结束换另一头成虫继续试验。每个处理重复3次,每次重复20头。因栎黄枯叶蛾在23:00-2:00间行为反应最为活跃,故本试验仅在此时间段内进行。

栎黄枯叶蛾对刺激物的反应等级可分为:(1)兴奋:触角竖起、摆动,振翅,前足不断地梳理触角,爬行;(2)起飞:搜寻气迹,沿气迹方向作锯齿形逆风飞行;(3)定向:定向飞行,沿气迹方向定向飞行且距离达到风洞长度的1/2;(4)停落:接近诱芯,飞至诱芯附近上下左右来回飞行或降落[11-13]。

1.5 数据处理

用SPSS(19.0)统计软件对数据进行分析处理,采用单因素方差分析(ANOVA),Duncan多重比较法检验差异显著性。

2 结果与分析

2.1 栎黄枯叶蛾对两种寄主植物的偏好性与产卵选择性

在两种寄主中,栎黄枯叶蛾成虫在虎榛子上的分布量较大,平均每株寄主植物达到了14头。沙棘只分布有少量成虫(平均每株6头),可见栎黄枯叶蛾更偏爱虎榛子。同时,在产卵选择试验中,栎黄枯叶蛾成虫在虎榛子上的产卵量也更大(458粒/株),说明栎黄枯叶蛾的寄主偏好与产卵选择具有一致性。

图1 栎黄枯叶蛾对两种寄主植物的偏好性及产卵选择性Fig.1 Feeding and oviposition preferences of Trabala vishnou gigantina to the two host plants

2.2 沙棘挥发物的化学成分

通过动态顶空吸附法收集沙棘挥发物并由GC-MS气质联用仪进行分析,结果表明:沙棘中主要含有27种挥发性物质(表1),由烷烃、烯烃、醇、醛、酮、酯、芳香烃等7类化合物组成。其中,烷烃4种,相对含量占4.48%;烯烃10种,相对含量占23.08%;醇类3种,相对含量占11.37%;醛类3种,相对含量占11.2%;酮类2种,相对含量占1.87%;酯类3种,相对含量占24.66%;芳香族化合物2种,相对含量占1.47%。在这些化合物中,顺-3-己烯酯所占比例最高,其次是2-乙基-1-己醇、3-蒈烯、壬醛和长叶烯。

虎榛子中主要含有30种挥发性物质(表2),由烷烃、烯烃、醇、醛、酮、酯、芳香烃、生物碱等7类化合物组成。其中,烷烃5种,相对含量占1.51%; 烯烃7种,相对含量占4.98%;醇类2种,相对含量占0.54%;醛类5种,相对含量占6.41%;酮类1种,相对含量占0.29%;芳香族化合物9种,相对含量占41.38%;生物碱1种,相对含量占0.27%。在这些化合物中,对乙基苯乙酮所占比例最高,其次是4-乙基-苯甲醛、蒈烯醛、α-罗勒烯和3,7-二甲基-1,3,6-辛三烯。

2.3 栎黄枯叶蛾对两种寄主植物挥发物特有组分的风洞行为反应

分析栎黄枯叶蛾两种寄主沙棘和虎榛子中的挥发物组分,找出各自的特有组分进行栎黄枯叶蛾雌雄成虫对各组分的行为反应试验。结果表明:沙棘的特有组分中6-甲基-5-庚烯-2-酮、3-蒈烯、1-辛醇及长叶烯能引起栎黄枯叶蛾成虫的定向飞行及停落;虎榛子的特有组分中苯乙烯、氧化芳樟醇、苯甲酸、肉桂酸及α-法尼烯能引起栎黄枯叶蛾成虫的定向飞行及停落。其中,α-法尼烯引起栎黄枯叶蛾成虫的反应活性最强,其次为肉桂醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮。从整体来看,相对于沙棘的特有组分,虎榛子的特有组分能够引起较多的栎黄枯叶蛾成虫产生完整的行为反应。

表1 沙棘和虎榛子挥发物的化学成分及相对含量

Table 1 Volatile compounds fromHippophaerhamnoidesandOstryopsisdavidianaand their relative contents

保留时间/minRetentiontime化合物名称Compoundname分子式Molecularformula分子量Molecularweight相对含量/%Relativecontent沙棘H.rhamnoides虎榛子O.davidiana3.10乙苯EthylbenzeneC8H10106-0.513.283-庚酮3-HeptanoneC7H14O1140.790.293.331-壬烯1-NoneneC9H181260.580.253.46庚醛HeptanalC7H14O1140.610.343.48苯乙烯StyreneC8H8104-0.294.07α-蒎烯α-PineneC10H161361.690.174.50苯甲醛BenzaldehydeC7H6O1060.630.294.876-甲基-5-庚烯-2-酮6-Methyl-5-hepten-2-oneC8H14O1261.08-4.98月桂烯MyrceneC10H161360.94-

续表1 Table 1(Continued)

保留时间/minRetentiontime化合物名称Compoundname分子式Molecularformula分子量Molecularweight相对含量/%Relativecontent沙棘H.rhamnoides虎榛子O.davidiana5.16癸烷DecaneC10H22142-0.175.27顺-3-己烯酯(Z)-3-Hexen-1-olacetateC8H14O214222.15-5.493-蒈烯3-CareneC10H161369.89-5.61萜品油烯TerpineneC10H161360.12-5.772-乙基-1-己醛2-Ethyl-1-hexenalC8H18O13010.130.296.00别罗勒烯Transá-oimeneC10H161360.65-6.263,7-二甲基-1,3,6-辛三烯3,7-Dimethyl-1,3,6-octatrieneC10H161363.051.406.30α-罗勒烯α-OcimeneC10H161360.532.386.361,3-二乙基苯1,3-Diethyl-benzeneC10H14134-0.166.751-辛醇1-OctanolC8H18O1300.59-6.78苯乙酮AcetophenoneC8H8O120-0.216.95氧化芳樟醇EpoxydihydrolinaloolC10H18O2170-0.257.57芳樟醇LinaloolC10H18O1540.59-7.58十一烷UndecaneC11H241560.550.717.70壬醛NonanalC9H18O1426.260.178.02芦竹碱GramineC11H14N2174-0.278.96己酸-2-乙基己酯2-EthylhexylacetateC10H20O21722.97-9.16苯甲酸BenzoicacidC7H6O2122-0.159.414-乙基-苯甲醛4-Ethyl-benzaldehydeC9H10O134-18.769.95肉桂醛CinnamaldehydeC9H8O132-0.8910.45十二烷DodecaneC12H261700.810.3410.61癸醛DecanalC10H20O1564.330.1211.29对苯二甲醛1,4-PhthalaldehydeC8H6O21347.651.0111.30苯并噻唑BenzothiazoleC10H20O1564.33-11.86蒈烯醛2-Caren-10-alC10H14O150-4.8913.02对乙基苯乙酮1-(4-Ethylphenyl)-ethanoneC10H12O148-20.0013.51十三烷TridecaneC13H28184-0.1716.62十四烷TetradecaneC14H301980.390.5217.00长叶烯LongifoleneC15H242044.780.2517.43石竹烯CaryophylleneC15H242041.850.2419.95α-法尼烯α-FarneseneC15H24204-0.2920.80丁酸香叶酯GeranylisobutyrateC14H24O22240.54-22.60十六烷HexadecaneC16H342262.730.48

3 讨论

栎黄枯叶蛾在两种不同寄主植物上的分布和产卵具有明显选择性。寄主选择试验中,栎黄枯叶蛾更喜欢虎榛子;产卵选择试验中,在虎榛子上的产卵量多于沙棘。可见,栎黄枯叶蛾的寄主偏好性与产卵分布相一致。这与杨立军等[14]报道的枣镰翅小卷蛾成虫在寄主木枣上的分布量和产卵量明显多于酸枣,但对同一寄主的选择偏好性和产卵量相一致的结论相符合。

昆虫选择植物首先通过嗅觉辨识植物,再通过营养和代谢以适应植物化学组分来建立种群。因此我们对两种寄主植物的挥发物进行了鉴定,通过比较栎黄枯叶蛾对两种寄主挥发物的组成成分的行为反应,发现两种植物挥发物中虽然含有相同的成分,但其主成分的类型和相对含量差异较大,沙棘中酯类物质最多,相对含量占24.66%;其次为烯类,相对含量占23.08%,这与王荣等[15]鉴定的沙棘挥发物结果相一致;虎榛子中芳香类物质最多,相对含量占41.38%;其次为烯类,相对含量占4.98%。且在风洞试验中,栎黄枯叶蛾成虫对α-法尼烯的反应活性最强,显著高于沙棘及虎榛子中的其他组分;除此之外,虎榛子中的肉桂酸的反应活性也较强烈,显著高于沙棘中的特有组分,由此可推断这两种物质可能是造成栎黄枯叶蛾成虫更偏爱虎榛子的原因,说明寄主植物挥发物在植食性昆虫的寄主选择性和产卵选择中发挥重要作用。

近来许多文献报道, 植物挥发物对昆虫信息素具有协同增效作用,两者可共同调控昆虫的行为反应,主要表现在植物挥发物刺激害虫信息素的产生与释放、植物挥发物驱避害虫等方面。本试验通过对栎黄枯叶蛾寄主植物挥发物的研究,进一步确定了植物挥发物与昆虫行为反应间的关系,结合本课题组对栎黄枯叶蛾性信息素的研究,可为综合防治栎黄枯叶蛾打下坚实基础。

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(责任编辑：田 喆)

Host preference ofTrabalavishnougigantinafor different plants

Jin Zerong, Liu Zhixiong, Chen Xupeng, Zhang Jintong

(InstituteofChemicalEcology,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

In this text we determined the host preference and selectivity ofTrabalavishnougigantinato two host plantsHippophaerhamnoidesLinn.andOstryopsisdavidianaDecne. We detected the volatile composition of the two plants by dynamic headspace adsorption and GC-MS and tested the behavioral responses ofT.vishnougigantinato these components. The results showed that adults ofT.vishnougigantinapreferredO.davidianatoH.rhamnoides. The results of behavioral response test showed thatα-farnesene and cinnamaldehyde inO.davidianacould elicit behavioral responses from most adults, significantly stronger than the components in the sea buckthorn; the reason might be thatO.davidianais more preferable forT.vishnougigantina. The results can further define the relationships between the plant volatile components and insect behavior, and provide the basis for effectively prevent and controlT.vishnougigantina.

Trabalavishnougigantina; host plant volatile; compounds analysis; behavioral response

2016-03-23

2016-05-30

“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD19B07);高等学校博士学科点专项科研基金(20131403110004)

Q 968.1

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.01.007

* 通信作者 E-mail: zhangjintong@126.com