桃蛀螟性诱剂的筛选及其在黄淮海夏玉米区种群动态监测中的应用

2022-02-10陈万斌杨宸黄晓丹何康来王振营

植物保护 2022年1期

陈万斌杨宸黄晓丹何康来王振营

摘要

桃蛀螟Conogethes punctiferalis （Guenée）是我國黄淮海夏玉米区的主要玉米穗部害虫，幼虫取食玉米果穗不但直接影响玉米产量，而且严重降低玉米品质。为了更好地利用性诱剂监测玉米田桃蛀螟种群动态和有效防控桃蛀螟为害，比较了桃蛀螟性信息素成分顺10十六碳烯醛[（Z）10hexadecenal，Z16：Ald]和反10十六碳烯醛[（E）10hexadecenal，E16：Ald]在不同配比和不同剂量下的诱蛾效果;利用筛选出的诱集效果最佳的桃蛀螟性诱剂对黄淮海夏玉米田桃蛀螟的发生动态进行了监测。结果表明，桃蛀螟性信息素成分顺反比Z ∶E为1 ∶9、剂量100 μg的诱芯对桃蛀螟雄蛾的诱蛾效果最好，2017年和2018年的总诱蛾量分别为140头/诱芯和186.3头/诱芯。2018年和2019年在黄淮海夏玉米区不同地点的监测结果发现，黄淮海夏玉米穗期桃蛀螟在8月下旬-9月上旬出现发生高峰，但高峰出现的时间和发生量因地域不同而存在差异。该配方可在生产中用于黄淮海夏玉米田桃蛀螟种群监测，为桃蛀螟的绿色防控提供技术支撑。

关键词

桃蛀螟;性信息素;黄淮海夏玉米产区;发生动态

中图分类号：

S475.1

文献标识码：A

DOI：10.16688/j.zwbh.2020585

Screening of the sex pheromones formulation and application for

population dynamics monitoring of Conogethes punctiferalis

（Guenée） in HuangHuaiHai summer corn region in China

CHEN Wanbin，YANG Chen，HUANG Xiaodan，HE Kanglai，WANG Zhenying*

（State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests， Institute of Plant

Protection， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing100193， China）

Abstract

Yellow peach moth， Conogethes punctiferalis （Guenée）， is one of major insect pests infesting on corn ear in HuangHuaiHai summer corn region in China. Corn ear was fed by larvae which can directly affect the kernel quality as well as seriously reduce yield. In order to exploit the sex pheromone for monitoring and managing the C.punctiferalis， we compared the trapping efficiency of different formulations with various ratios and dosages of （Z）10hexadecenal （Z） and （E）10hexadecenal （E）. Meanwhile， we monitored the population dynamic of C.punctiferalis in summer corn fields by using the selected best formulation of sex pheromone in HuangHuaiHai summer corn region. The results indicated that trapping efficiency of Z ∶E=1 ∶9 at the dosage of 100 μg was highest with the number of 140 and 186.3 moth/trap in 2017 and 2018， respectively. The peak of C.punctiferalis adult population dynamics in HuangHuaiHai summer corn region was from late August to early September， but the specific frequency and amount differed depending on different locations and years. Briefly， this formulation of Z ∶E=1 ∶9 at the dosage of 100 μg can be used to monitor and control of C.punctiferalis in HuangHuaiHai summer corn region by trapping the male moths.

Key words

Conogethes punctiferalis;sex pheromone;HuangHuaiHai summer corn region in China;population dynamic

玉米是我国重要的粮食作物，更是重要的饲料作物，广泛应用于畜牧业、医药和化工等领域，对我国的粮食安全以及畜牧和水产业的发展具有重要的战略意义[1]。2012年玉米跃居为我国第一大粮食作物[2]。近些年来，随着我国农作物种植结构以及耕作模式等方面的调整和转变，一些影响玉米生产的病虫害问题也随之而来。例如，在局部和大范围地域一些次要害虫的为害越来越严重，甚至上升为主要害虫[2]。其中，玉米生产中重要的蛀穗害虫桃蛀螟Conogethes punctiferalis （Guenée）的为害呈现出逐渐加重的态势，在一些地区或某些年份对玉米造成的危害甚至超过了玉米生产中的第一大害虫亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis （Guenée）[3]。桃蛀螟对玉米果穗的为害，不仅会严重影响玉米产量，还会引起或加重穗腐病的发生，导致玉米品质严重下降[4 -6]，该虫已经成为黄淮海和西南山地夏玉米产区的重要穗期害虫[7- 8]。

鳞翅目雌雄成虫之间的交尾活动主要是通过雌性个体分泌的特定性信息素来引发的，雄性个体可以通过感受器识别同种的雌性释放的化合物，进而促成交尾活动的发生[9]。昆虫性信息素产品具有环境友好、人畜安全、无毒无害、专一性强以及对天敌安全等一系列特点，使其受到国内外研究者高度重视，具有广阔前景[10]。目前已有多种性诱芯用于害虫预测预报和防治工作，例如用于草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda[11]、梨小食心虫Grapholitha molesta、苹果蠹蛾Cydia pomonella[12]等的监测，并且研究了不同诱芯与不同悬挂高度、方位的诱捕器组装后的诱蛾效果，可为害虫监测工作提供有力支撑。

桃蛀螟常在玉米生育后期严重发生，此时由于玉米植株高大，再加上桃蛀螟的钻蛀为害特点使得常规的化学防治很难奏效[3]，而性信息素迷向干扰交尾过程，可大幅降低桃蛀螟交尾率进而减少其产卵量，是一种符合农业可持续发展要求的绿色防治方法。国内外已有对于桃蛀螟性信息素相关的研究報道，主要聚焦在组分鉴定以及田间试验方面[13 -16]。在主要组成成分方面已有一个基本的共识，认为反10十六碳烯醛[（E）10hexadecenal，E16：Ald]是其主要成分[13， 15， 17]，但在具体的其他组分以及配比方面尚有不同意见[18]。与此同时，桃蛀螟雌蛾释放的顺、反10十六碳烯醛的比例因地域不同而存在一定差异[19]，因而可能会出现同一诱芯对不同地域种群表现出不同诱蛾效果的现象。国外研究发现，当顺10十六碳烯醛[（Z）10hexadecenal，Z16：Ald]和反10十六碳烯醛以1 ∶9、剂量300 μg/诱芯时对果树型桃蛀螟有较好诱集效果;而在1 ∶4和1 ∶9配比下均对松树型桃蛀螟有效[13]。国内在山东的诱蛾试验中发现，十六醛（hexadecenal，16：Ald）、顺、反10十六碳烯醛以16 ∶8 ∶100或0 ∶8 ∶100配比时的诱蛾效果最好[17]。而宋卫等[15]和杜艳丽等[16]在陕西梨园和北京板栗园的田间试验发现，顺、反10十六碳烯醛在1 ∶4条件下50 μg/诱芯和400 μg/诱芯时分别表现出最好的诱蛾效果。由此可见，地域差异、试验地的寄主植物以及桃蛀螟生态型差异等均可能是影响信息素效果的因素。

鉴于上述研究差异以及重点出于对黄淮海夏玉米区桃蛀螟发生动态监测问题的考虑，本实验室通过室内风洞行为试验测定了桃蛀螟雄蛾在顺10十六碳烯醛和反10十六碳烯醛以1 ∶1、1 ∶4和1 ∶9三个配比下的行为反应，结果发现雄蛾在3个配方诱芯的刺激下均会产生反应，且反应程度存在差异[20]。因此，本文基于前期工作基础并参考上述同类研究设计了不同配方诱芯并在田间进行了诱集效果评价;在此基础上，利用筛选出的诱集效果最好的诱芯对黄淮海夏玉米区桃蛀螟的种群动态和发生量进行了监测，期望为桃蛀螟性信息素配方的优化提供数据支撑，同时为黄淮海夏玉米区桃蛀螟的种群监测和防控对策的制定提供依据。

1材料与方法

1.1性诱剂配方

本试验中所用桃蛀螟性诱剂的主要化合物为顺10十六碳烯醛（以下简称Z）和反10十六碳烯醛（以下简称E），设计Z ∶E=1 ∶1、1 ∶4和1 ∶9三个体积比，每个配比下分别设50、100、200 μg和400 μg 4个剂量水平，共组成12个处理。上述12个处理在下文中将以“配比剂量”的形式进行简称，如Z ∶E=1 ∶1以50 μg为剂量时的处理简写为1 ∶1 （50 μg）。以此类推，上述处理依次用1 ∶1 （50 μg）、1 ∶1 （100 μg）、 1 ∶1 （200 μg）、1 ∶1 （400 μg）、1 ∶4 （50 μg）、1 ∶4 （100 μg）、1 ∶4 （200 μg）、1 ∶4 （400 μg）、1 ∶9 （50 μg）、1 ∶9 （100 μg）、1 ∶9 （200 μg）、1 ∶9 （400 μg）表示。诱芯以PVC软管为载体，根据上述配方将相应剂量的化合物加入100 μL正庚烷缓释剂中混合均匀后加入一端已封口的PVC软管，然后将另一端也封口即可。本试验所用性诱剂诱芯配方由中国农业科学院植物保护研究所玉米害虫研究组提供，北京中捷四方生物科技股份有限公司（以下简称中捷四方）制作。

1.2诱捕器

2017年和2018年田间试验所用诱捕器为中捷四方生产的水盆型诱捕器。在直径25 cm、深度约10 cm的塑料盆内倒入用洗衣粉和清水配制的0.5%的洗衣粉水溶液，然后将固定有诱芯的“十字形”悬浮架4个方向分别插入长宽高均为2 cm的泡沫块，最后在诱芯正上方固定一个直径5 cm的塑料盖片。其中，诱芯距离水面1 cm左右，泡沫块起悬浮作用可使载有诱芯的悬浮架随水面的波动而浮动，可保证诱芯不因水盆晃动而被洗衣粉水溶液浸透;塑料盖片可避免诱芯因阳光直射而挥发过快影响后期效果。在2017年和2018年用水盆型诱捕器调查的同时，也设置了由该公司生产的新型蛾类诱捕器用于比较两种诱捕器之间的诱捕效果，发现二种诱捕器的诱捕效果无差别。因此2019年的田间试验中采用了操作更加便捷的新型蛾类诱捕器。

1.3配方筛选

田间诱捕器分别在2017年、2018年和2019年8月初夏玉米抽雄吐丝期开始设置，开展对桃蛀螟雄蛾的诱集试验，至9月下旬玉米成熟时结束。

2017年和2018年桃蛀螟性诱剂筛选试验在中国农业科学院廊坊科研中试基地（以下简称廊坊）进行。通过比较上述12个配方的诱蛾效果后筛选出一个效果最好的配方用于2018年和2019年黄淮海夏玉米产区桃蛀螟发生动态监测。

1.4夏玉米田桃蛀螟种群动态监测

2018年监测试验在国家玉米产业技术体系河北石家庄、邯郸，河南鹤壁、洛阳，山东济宁、德州等6个综合试验站进行;2019年监测试验在2018年的基础上增加了山东潍坊、安徽宿州和河北唐山综合试验站。使用上述筛选试验中效果最好的配方用于监测试验。

1.5调查方法

田间试验时诱捕器间距大于15 m，诱芯距离地面高度为1.5 m左右，各诱捕器随机均匀布置于通风良好的玉米田周围或通风过道中，各试验地面积均大于1 hm2。每处理设置3个诱捕器，均以市售的商品桃蛀螟性诱剂诱芯（中国科学院动物研究所）作为对照。每3 d定时调查一次各诱捕器内桃蛀螟雄蛾的数量并做好相应记录。对水盆型诱捕器而言，调查后将诱捕器内的杂物清理干净，及时补充洗衣粉水溶液并校正诱捕器位置;对新型蛾类诱捕器而言，每次调查后清除桶内的虫尸，若有存活个体则将其杀灭。每20 d更换一次诱芯。

1.6数据处理

所有试验数据采用MS Excel 2010进行整理和统计，采用统计软件SPSS 19.0进行ANOVA单因素方差分析，不同处理间的差异显著性用Duncan氏新复极差法进行检验。发生量监测中两种诱芯诱集效果的比较采用t测验。

2结果与分析

2.1不同配方诱蛾效果比较

通过2017年和2018年的田间诱捕试验发现各配方的桃蛀螟性诱剂的诱蛾效果存在差异（图1、图2和表1）。2017年在Z ∶E=1 ∶1配比时，配方1 ∶1 （50 μg）、1 ∶1 （100 μg）、1 ∶1 （200 μg）和1 ∶1 （400 μg）的单个诱捕器的累计诱蛾量分别为24.3、31.7、18.7头和21.3头，均低于市售性诱剂（76.5头）。当Z ∶E=1 ∶4时，1 ∶4 （100 μg）、1 ∶4 （200 μg）配方的诱蛾量分别为100.7头和96.3头，高于市售性诱剂和其他剂量水平的配方。而配方1 ∶9 （100 μg）的诱蛾效果最好，单个诱捕器的累计诱蛾量为140头（图1和表1）。

2018年配方1 ∶1 （50 μg）、1 ∶1 （100 μg）、1 ∶1 （200 μg）和1 ∶1 （400 μg）的平均累计诱蛾量依次为6.3、16.3、23头和33.3头，均低于市售性诱剂的45.3头。当Z ∶E=1 ∶4时各剂量水平下的配方表现出更好的诱蛾效果，1 ∶4 （50 μg）、1 ∶4 （100 μg）、1 ∶4 （200 μg）和1 ∶4 （400 μg）配方的平均累计诱蛾量分别为38.3、56、91.7头和120.3头。配方1 ∶9 （100 μg）单个诱捕器的诱蛾量高达186.3头，诱蛾效果最好（图2和表1）。

2017年和2018年两年的田间诱蛾结果均表明1 ∶9（100 μg）配方的诱蛾效果最好。

2.2黄淮海夏玉米桃蛀螟发生规律

通过比较各性诱剂配方的累计诱蛾量后发现配方1 ∶9 （100 μg）的诱蛾效果最好，因此将该配方用于监测其他地区桃蛀螟的发生规律。田间诱集结果表明，2018年8月中旬和9月上中旬在河北省石家庄和邯郸均出现两次发生高峰。河南鹤壁和洛阳的发生高峰在9月初，9月2日在鹤壁的诱蛾量由8月30日的11.3头/诱芯猛增为136头/诱芯，而同期在洛阳的诱蛾量更是高达217头/诱芯。山东济宁在9月2日和9月8日的诱蛾量分别为8.3头/诱芯和10.8头/诱芯，德州则在9月6日和9月18日出现两次高峰，分别诱蛾19.2头/诱芯和40.8头/诱芯。从发生动态中可以看出，2018年黄淮海地区夏玉米桃蛀螟的发生高峰主要集中在8月底到9月初这段时间，有些地域可能会出现多次小高峰，河南的发生量总体偏重（图3）。

在2018年的基础上，2019年监测地点增至10个。河北石家庄、邯郸和廊坊在 2019年8月20日左右出现高峰;唐山在8月下旬和9月上中旬处于短暂间断的高峰状态，但总体发生量偏低。河南鹤壁在8月21日和9月11日左右有两次高峰，持续约1周左右;桃蛀螟在洛阳的发生从8月中旬开始到9月中旬始终处于一个较高的水平，8月13日和9月12日的诱蛾量分别为60.7头/诱芯和22.7头/诱芯。山东德州在8月中下旬和9月中旬有3次高峰;济宁和潍坊的发生情况类似，发生量均在9月5日开始上升，在9月12日前后达到最高值，直至9月17日左右下降到高峰发生前的水平，发生规律呈现倒“V”形。安徽宿州在8月中旬和9月上旬有两次高峰（图4）。

2.3黄淮海夏玉米桃蛀螟的发生量

2018年桃蛀螟的发生量总体上比2019年要高。2018年，河南洛阳和鹤壁的发生量要比河北石家庄、邯郸和山东济宁、德州高。在鹤壁和洛阳的累计诱蛾量分别高达358.3头/诱芯和850.5头/诱芯。除洛阳外，其他5个试验地配方1 ∶9 （100 μg）的诱蛾效果显著高于市售性诱剂。2019年洛阳的发生量仍是最高，为345.3头/诱芯;廊坊次之，为142头/诱芯（图5）。

3讨论

随着我国在农业领域 “转方式、调结构”和“到2020年农药使用量零增长”战略行动的实施，我国在对害虫综合治理重要性的认识方面上升到了一个新的水平和高度，这对于我国粮食安全、农产品质量以及生态环境安全都将产生重要影响[21]。集高效、无公害、使用简便和专一性强等一系列优点为一体的性信息素产品在虫情预测预报、害虫大量誘捕以及迷向干扰中都有广泛的应用，是理想的绿色防控手段[22]。目前，我国已人工合成多种农林害虫的性信息素[10]。

本试验结果发现，不同配方的诱蛾效果存在差异。随着反10十六碳烯醛在配方中占比的增大其诱蛾效果也呈现增加趋势，配方Z ∶E=1 ∶9时的诱蛾效果总体上要优于其他配方，这与前人认为的反10十六碳烯醛是桃蛀螟性信息素的主要成分的结论相一致[13， 17]。本实验室前期的风洞试验结果显示，当性信息素组分为Z ∶E=1 ∶9时，桃蛀螟雄蛾的起飞、定向飞行、半程、接近诱芯10 cm和抵达诱芯5个行为反应均优于其他两个配比的诱芯[20]，田间实际的诱蛾试验结果也与该室内结果相符。同一配比条件下，配方的剂量也是影响诱蛾效果的因素之一。本研究中，在Z ∶E=1 ∶9配比条件下100 μg/诱芯的诱蛾效果最好，50 μg/诱芯的效果最差;2017年1 ∶9（400 μg）诱芯的效果也较差。当剂量过高时，雄蛾长期处于弥漫有高浓度性信息素的环境中可能会对其触角产生一定的麻痹作用而降低引诱作用;相反，低剂量水平则会因挥发出的性信息素分子数量较低而不足以被雄蛾发现或接受，以至效果不佳[23]。同类的研究表明，在北京板栗园中Z ∶E=1 ∶4配比条件下400 μg/诱芯的诱蛾效果最好[16]，而陕西梨园中则发现同比例条件下50 μg/诱芯表现最佳，但其诱蛾量均低于在本研究中1 ∶9 （100 μg）配方的诱蛾效果。自然环境中，昆虫通常通过自身的嗅觉系统来感知外界的刺激。在长期的进化过程中，寄主植物挥发物对植食性昆虫的寄主定位、觅食、交配以及产卵等行为均有重要作用[20]。植物挥发物可通过作用于雌性昆虫神经系统来刺激性信息素的释放，对昆虫性信息素诱集效果有强烈影响[16]。因此推测试验地的寄主植物或地域差异均可能是产生这种差异的原因。

受温度、光照、寄主等多种因素的影响，桃蛀螟在我国各地的发生世代数和发生规律也不尽相同[24]。在河南中部每年有三个高峰期，5月下旬、7月上旬和9月上中旬依次为越冬代、第一代和第二代成虫高峰期[25]。本试验在2018年的调查中发现鹤壁和洛阳在9月上旬出现高峰，持续约10 d左右;2019年鹤壁在8月下旬和9月中下旬出现2次高峰，发生规律基本与本文调查结果相符。2019年8月17日-8月底在廊坊出现2次小高峰，其发生规律与本实验室在2007年落卵量调查结果基本一致[18]，呈现“M”型发生规律。2009年和2010年在唐山北部山区的监测中发现桃蛀螟在该地区年发生3代，越冬代、第一代和第二代成虫羽化高峰期分别在5月底-6月初、7月下旬和8月底-9月初[26]。本试验2019年在唐山调查发现8月中下旬和9月上旬有2次高峰。此时主要是二代成虫的高发期，可能由于世代重叠以及个体发育进度不整齐而导致高峰期持续时间较长。有研究表明，2016年-2018年在鲁西北地区的灯诱结果显示该地区桃蛀螟成虫有4个高峰期。5月下旬-6月初、7月上中旬、8月上中旬和9月中旬依次为越冬代、第一代、第二代和第三代成虫的高峰期[27]。本研究2019年在山东西北部德州夏玉米田的两次高峰恰好出现在8月中旬和9月中旬，说明此时诱到的雄蛾为第二代和第三代成虫。

本试验通过比较各配方的田间诱蛾效果进一步证实了反10十六碳烯醛是桃蛀螟性信息素的主要组成成分。与此同时，筛选出了诱蛾效果较好的1 ∶9（100 μg）配方，其效果总体要优于前人的效果，与目前市售的部分商品诱芯相当或略优，可主要用于黄淮海夏玉米区桃蛀螟发生动态的监测工作。相比于前人三组分以及高剂量的配方而言，本研究自制的两组分配方的诱集效果更好，可适度降低成本并且配制简单。此外，本实验室也开展了利用赤眼蜂防治桃蛀螟的相关研究[28-29]，可通过本研究筛选出的诱蛾效果最好的配方诱杀部分雄蛾，降低交配率，进而降低其产卵量，也可监测桃蛀螟的发生规律为田间释放赤眼蜂提供合适的时间指导和参考，以期为桃蛀螟的绿色防控提供配套的技术方法和提供充分的科学依据。

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