E-β-法尼烯对十一星瓢虫和龟纹瓢虫嗅觉选择行为及取食率的影响

2020-07-02熊仁次姚永生

新疆农业科学 2020年6期

苏悦，汪娟，马雪，熊仁次，姚永生

(塔里木大学植物科学学院/南疆农业有害生物综合治理兵团重点实验室,新疆阿拉尔 843300)

0 引言

【研究意义】棉蚜(AphisgossypiiGlover)具有孤雌生殖和两性生殖的特点，易爆发成灾，是我国棉花、瓜类等作物的重要害虫[1-2]。对棉蚜的防治主要采用化学方法，随着棉田棉蚜抗药性不断增加，防治越来越困难[3-6]。EβF是一种倍半萜类化合物，释放到体外具有挥发性，是绝大多数蚜虫类型报警信息素的主要甚至唯一成分，可使蚜虫产生骚动而从植株上脱落，也是蚜虫天敌寻找寄主或猎物的化学线索[7-11]。十一星瓢虫(Coccinellaundecimpunctata)是新疆南疆农田多种蚜虫的优势天敌种群，繁殖速度快，对控制蚜虫的发生起了重要的作用，具有良好的开发利用前景[12-13]。龟纹瓢虫(Propylaeajaponica)是重要的捕食性天敌昆虫，其幼虫和成虫均能捕食多种蚜虫，是维持生态系统稳定性的重要组成部分[14-15]。以新疆南疆棉田主要天敌十一星瓢虫和龟纹瓢虫在释放EβF后对棉蚜的行为反应为研究内容，研究EβF和天敌瓢虫之间的关系，对防控棉蚜有重要意义。【前人研究进展】EβF在调控植物-蚜虫-天敌多级营养层互作关系中有重要作用[9-10]。Hatano等[16]研究表明,蚜虫报警信息素有利于捕食性和寄生性天敌对被捕食者进行定位，并激发天敌的产卵行为。Kunert 和Podjasek等[17-18]研究EβF能够提高有翅蚜产生的比率，并使蚜虫主动离开寄主植物。Su 等[19]研究EβF能产生类似保幼激素Ⅲ的作用，影响蚜虫生长发育和形态类型。目前已有大量室内或田间研究工作表明，释放EβF可吸引瓢甲类并提高植株上瓢虫的数量[20-23]。【本研究切入点】十一星瓢虫等是新疆棉田重要捕食性天敌昆虫，释放外源EβF后对其捕食棉蚜的行为反应影响尚不明确。研究E-β-法尼烯对十一星瓢虫和龟纹瓢虫嗅觉选择行为及取食率的影响。【拟解决的关键问题】以棉田十一星瓢虫和龟纹瓢虫为研究对象，研究2种天敌在释放EβF后的行为反应，为棉蚜的绿色防控提供指导。

1 材料与方法

1.1 材料

十一星瓢虫和龟纹瓢虫采自新疆生产建设兵团第一师9团10连棉田，棉花品种为新陆中68号。在室内温度(25±1)℃、相对湿度(70±5)%、光周期L∶D=14∶10的人工气候箱(RXZ-320 L)中以室内饲养的棉蚜作为食物饲养。棉蚜在室内盆栽棉苗(棉花品种为新陆中68号)上饲养，温度为(25±1)℃、相对湿度(70±5)%、光周期L∶D=16∶8的人工气候箱中饲养。供试[反]-β-法尼烯(日本神户天然物化学株式会社生产)，所用溶剂为石蜡油(上海江莱生物科技有限公司生产)。

1.2 方法

1.2.1 嗅觉行为测定

利用南京普森仪器设备有限公司生产的“Y”型三臂嗅觉仪(型号为 PSM3-200，活动室直径200 mm，臂孔径为20 mm)，测定前，EβF用石蜡油稀释成1、5、10、20、40和80 μL/mL 6个浓度，测试时滴加到2 cm2滤纸上放入体积为250 mL的味源瓶内。每处理测试40头瓢虫成虫或幼虫，测试前将瓢虫成虫或幼虫饥饿处理12 h，测试时单头放入“Y”型管基臂观察，当瓢虫越过处理或对照臂1/2处时，记为做出选择反应，每测试10头更换1次EβF，并将两臂互换位置。每进行一组浓度试验后用脱脂棉浸95%乙醇擦拭管道烘干，试验2～3次后交换气味源位置，重复5次。试验期间暗箱温度为(25±1)℃，空气流速为200 mL/min，相对湿度(70±5)%。测定时将嗅觉仪放于暗箱内，暗箱顶部放置12 W的日光灯，以确保“Y”型嗅觉仪的光线均匀，减少对瓢虫行为反应的影响。嗅觉行为反应以引诱率表示，计算公式如下：

1.2.2 选择性测定

试验在室内人工气候室笼罩(40 cm×40 cm×40 cm)条件下进行。分别饥饿24 h的(十一星瓢虫、龟纹瓢虫)成虫或3龄幼虫分别接入释放不同浓度的EβF棉花植株上，棉花品种为新陆中68号，株高25 cm左右，带蚜量200～300头，每株棉花上接瓢虫1头。测定共设1、5、10、20、40和80 μL/mL 6个系列剂量处理，十一星瓢虫、龟纹瓢虫接入后立即释放EβF，将EβF滴加在滤纸上，用牙签固定于棉苗盆中心。在瓢虫接入后，记录1 h内瓢虫棉蚜被捕食数量，重复6次。将记录数据按下列公式计算瓢虫对棉蚜的取食率：

棉蚜被取食率(%)=

×100。

1.3 数据处理

试验数据利用SPSS 19.0、Excel 2010进行统计分析，十一星瓢虫和龟纹瓢虫的嗅觉行为反应和取食选择性比较采用Student’s测验法进行差异显著性检验。不同浓度EβF处理后瓢虫取食棉蚜采用Duncan’s氏新复极差法分析差异显著性。

2 结果与分析

2.1 十一星瓢虫3龄幼虫和成虫对不同浓度EβF的嗅觉行为反应

研究表明，EβF 1、5和80 μL/mL处理对十一星瓢虫3龄幼虫的嗅觉行为选择与对照相比无显著差异。EβF 10、20和40 μL/mL处理对十一星瓢虫3龄幼虫具有显著的吸引作用(EβF 10 μL/mL处理：t=4.012，df=78，P=0.015；EβF 20 μL/mL处理：t=8.944，df=78，P=0.021；EβF 40 μL/mL处理：t=20.396，df=78，P=0.016)。十一星瓢虫幼虫对处理中EβF中等偏高浓度具有明显的趋向作用。图1

注：*表示处理间差异(P<0.05)，NS表示处理间差异不显著(P>0.05)，下同

Note:*Shows significant difference (P<0.05), NS shows no significant difference (P> 0.05). The same as below

图1 十一星瓢虫3龄幼虫对不同浓度EβF的嗅觉行为反应
Fig.1 Odor behavioral responses of 3rd larvae ofCoccinellaundecimpunctatato different concentrations of EβF

研究表明，EβF 1、5、10和80 μL/mL处理对十一星瓢虫成虫的嗅觉行为选择与对照相比均差异不明显。EβF 20和40 μL/mL处理对十一星瓢虫成虫具有显著的吸引作用(EβF 20 μL/mL处理：t=4.707，df=78，P=0.018；EβF 40 μL/mL处理：t=6.782，df=78，P=0.006)。图2

图2 十一星瓢虫成虫对不同浓度EβF的嗅觉行为反应
Fig.2 Odor behavioral response of adults ofCoccinellaundecimpunctatato different concentrations of EβF

2.2 龟纹瓢虫3龄幼虫和成虫对不同浓度EβF的嗅觉行为反应

研究表明，EβF 1、5和80 μL/mL浓度处理对龟纹瓢虫成虫的嗅觉行为选择与对照相比均明显差异。EβF 10、20和40 μL/mL浓度处理对龟纹瓢虫幼虫具有显著的吸引作用(EβF 10 μL/mL处理：t= 3.651 0，df=78，P= 0.012；EβF 20 μL/mL处理：t=10.757 0，df=78，P= 0.015；EβF 40 μL/mL处理：t=13.336，df=78，P=0.014)。龟纹瓢虫幼虫的嗅觉行为反应与十一星瓢虫幼虫反应一致。图3

研究表明，EβF、5、10和80 μL/mL处理对龟纹瓢虫成虫的嗅觉行为选择与对照相比均无显著差异。EβF 20 和40 μl/mL处理对龟纹瓢虫成虫具有显著的吸引作用(EβF 20 μL/mL处理：t=5.880，df=78，P=0.004；EβF 40 μL/mL处理：t=11.225，df=78，P=0.012)。龟纹瓢虫成虫的嗅觉选择行为结果与十一星瓢虫相似。图4

图3 龟纹瓢虫3龄幼虫对不同浓度EβF的嗅觉行为反应
Fig.3 Odor behavioral responses of 3rd larvae ofPropylaeajaponicato different concentrations of EβF

图4 龟纹瓢虫成虫对不同浓度EβF的嗅觉行为反应
Fig.4 Odor behavioral response of adults ofPropylaeajaponicato different concentrations of EβF

2.3 不同浓度EβF对十一星瓢虫取食棉蚜的影响

研究表明，随着EβF浓度增加，十一星瓢虫对棉蚜取食率呈先上升后下降趋势。EβF 40 μL/mL处理能明显促进十一星瓢虫3龄幼虫对棉蚜的取食，其次是20 和10 μL/mL处理，各浓度处理表现出不同的促进取食作用；EβF 40和20 μL/mL处理对瓢虫成虫的促进作用显著高于其他浓度。表1

表1 不同EβF浓度处理下十一星瓢虫3龄幼虫和成虫取食棉蚜变化Table 1 Effect of different concentrations of EβF on 3rd instar larvae and adults ofCoccinella undecimpunctata fed on Aphis gossypii

注：表中数据为平均值士标准误，同行数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同
Note: Data in the table are mean±SE. The different letters following the data in the same column indicate significant difference (P<0.05). The same as below

2.4 不同浓度EβF对龟纹瓢虫对取食棉蚜的影响

研究表明，不同EβF处理后，随着浓度增加，龟纹瓢虫对棉蚜的取食率呈上升趋势，但至EβF 80 μL/mL处理时其取食率明显下降。EβF 40和20 μL/mL处理对龟纹瓢虫3龄幼虫和成虫对棉蚜的取食促进作用最为明显，显著高于其他浓度处理。不同浓度EβF处理对该瓢虫取食棉蚜的影响有一定差异，与EβF对十一星瓢虫取食率的影响基本一致。表2

表2 不同浓度EβF处理下龟纹瓢虫3龄幼虫和成虫对取食棉蚜变化Table 2 Effect of different concentrations of EβF on 3rd instar larvae and adults ofPropylaea japonica fed on Aphis gossypii

3 讨论

近年来新疆南部棉田害虫种类组成优势结构与种群消长规律发生了明显变化，棉蚜为害日趋严重[24]。目前化学防治在生产上防治棉蚜最为普遍，而不合理的使用化学药剂使棉蚜已对有机磷类、菊酯类和新烟碱类等多种杀虫剂的抗性越来越高，防控愈加困难[25]。昆虫化学信息素具有高度的专一性和特异性，对环境及人类健康无负面影响，利用昆虫信息素或信号化合物对昆虫行为进行调控，已成为害虫防治领域的重点发展方向[26]。EβF是蚜虫报警外激素的主要组分，不仅具有引起同种或异种蚜虫个体逃散或从植株上脱落等防御行为上的报警作用，还能作为利它素而有利于蚜虫天敌寻找寄主或猎物，在调控植物-蚜虫-天敌多营养级互作关系中有重要作用，近年来成为研究较多、应用前景广泛的一类昆虫信息素[27]。

天敌可利用植食性昆虫用于通讯的外激素来进行定位。Hatano等[16]研究结果显示表明，蚜虫报警信息素EβF有利于捕食性和寄生性天敌对被捕食者进行定位，并激发天敌的产卵行为。Cui 等[10]研究结果表明，EβF可以调控天敌的行为，吸引捕食性和寄生性天敌，抑制蚜虫的种群增长。目前已有大量室内或田间研究工作表明，EβF可以吸引多种天敌，如七星瓢虫和异色瓢虫等瓢甲类[20-23]、草蛉[28]、寄生蜂[29-30]和食蚜蝇[31]。研究结果表明，20和40 μL/mL EβF浓度处理对十一星瓢虫和龟纹瓢虫3龄幼虫和成虫均具有较强的引诱活性，这与上述文献EβF对瓢虫等天敌具有引诱活性的研究结果相一致。释放20和40 μL/mL 浓度的EβF可显著提高2种瓢虫对棉蚜的取食率。通过EβF操纵棉田蚜虫天敌的行为，提高捕食率，将会有广阔的应用前景。

研究中发现EβF对十一星瓢虫和龟纹瓢虫的嗅觉行为和取食影响相一致，EβF 1和5 μL/mL处理对其取食率无明显影响，而随着EβF浓度提高，二者取食棉蚜量均明显提高，至EβF 80 μL/mL时，2种瓢虫对棉蚜的捕食量反而下降。EβF不同浓度处理对瓢虫嗅觉行为和取食率的影响差异有待进一步研究。