赤拟谷盗、锯谷盗及锈赤扁谷盗幼虫对不同气味源的行为选择研究

吕建华,杨晓柯,陈益锋,唐培安

1.河南工业大学 粮油食品学院,粮食储藏安全河南省协同创新中心,河南 郑州 450001

2.南京财经大学 食品科学与工程学院,江苏 南京 210023

粮食在储藏期间极易遭受昆虫、螨类及霉菌危害。据相关调查显示,全国每年因储粮害虫危害导致粮食损失约为5%[1-2]。赤拟谷盗(Triboliumcastaneum)、锯谷盗(Oryzaephilussurinamensis)及锈赤扁谷盗(Cryptolestesferrugineus)常发生于小麦及稻谷储藏、加工场所,其初孵幼虫取食破损粮粒,幼虫老熟时常爬到面粉表面化蛹。赤拟谷盗成虫分泌物含有苯醌,严重影响面粉品质甚至致癌[3-5]。当前,国内外对储粮害虫的防治手段仍然以化学防治为主,但化学药剂的大量使用引起的害虫抗性、农药残留等问题已受到人们高度关注[6-8]。近年来,随着“绿色储粮”概念的提出,寻求更加安全、高效、可持续的害虫防治手段已迫在眉睫。

设置食物引诱剂是利用害虫对挥发性信息化合物的趋向性诱捕害虫的常用手段[9]。食物引诱剂具有原材料易获取、不杀伤天敌、不产生抗药性、持效期长等优点[10],在实际运用中不仅可直接使用[11-13],也可对昆虫信息素诱集害虫起增效作用[14-16],或者与杀虫剂结合开发特定诱杀产品[17]。目前,关于食物引诱剂研究已有较多报道。Dissanayaka等[18]将椰子油与赤拟谷盗成虫信息素提取物以适当剂量混合,发现对赤拟谷盗成虫引诱效果与其信息素诱芯引诱作用相当。麦迪乃·萨比尔等[19]将燕麦、红糖和无花果等6种物质进行正交组合试验,发现特定组合样品(0.25 g燕麦、1.40 g 山楂、1.80 g小米、2.40 g红糖、1.40 g腰果、0.35 g无花果)在实仓环境中对锈赤扁谷盗最高诱虫率达75.56%。熟豆油、菜籽油等油料富含昆虫生长发育必需的脂肪酸[20],而某些脂肪酸酯对昆虫引诱效果较好。李心田[21]对粮食中存在的化合物进行单一组分生测,发现油酸对赤拟谷盗引诱效果最佳,硬脂酸对锯谷盗有较好的引诱效果。诱集物组合成分相同时,组分配比也会对昆虫产生不同的诱集效果。鲁玉杰等[22]在对嗜虫书虱的两种食物引诱剂的筛选研究中发现,不同浓度挥发物对嗜虫书虱的引诱作用存在剂量反应曲线,在特定浓度下引诱作用随剂量的升高而增强,超过此浓度后引诱效果随剂量的升高而降低。姚梦霜等[23]的试验结果表明,顺式-3-己烯-1-醇、苯甲醛引起斜纹夜蛾触角电位(EAG)反应值随浓度的增加先升高后下降。

及时检测(监测)害虫的发生是科学、高效进行害虫防治的关键[24]。目前国内外监测储粮害虫仍然是以性信息素为主要技术手段,该策略一般情况下只能诱捕到储粮害虫雄性成虫,而幼虫也是储粮害虫产生危害的重要时期。在此背景下,作者在实验室条件下测试10种食物和2种化合物气味源对3种重要储粮害虫(赤拟谷盗、锯谷盗及锈赤扁谷盗)幼虫的诱集效果,以期筛选出最佳的食物组配方案,为研发高效食物引诱剂、科学实施储粮害虫综合治理提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试虫赤拟谷盗(T.castaneum)、锯谷盗(O.surinamensis)及锈赤扁谷盗(C.ferrugineus)从郑州某粮库采集,已在河南工业大学储粮害虫防治实验室纯化饲养多代。培养条件为温度29～31 ℃、相对湿度70%～80%,全黑暗环境。以全麦粉与酵母(质量比为9∶1)混合后饲养赤拟谷盗,以燕麦片与碎小麦(质量比为5∶1)混合后饲养锯谷盗和锈赤扁谷盗。供试昆虫为3龄幼虫。

纯正压榨菜籽油、熟豆油:一级,益海嘉里粮油食品工业有限公司;葵花籽油、玉米油、椰子油、花生油:一级,山西鑫晋商生物科技有限公司;全麦粉:特制一等粉,平顶山市宏扬面业有限公司;刺槐豆粉:食品级,山西莱克生物科技有限公司;酒曲:山东徐旭酒曲有限公司;壬醛、棕榈酸甲酯、四氯化碳:分析纯,麦克林生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

“Y”型嗅觉仪:陕西鑫昌实验仪器设备有限公司;250B生化培养箱:金坛市华峰仪器有限公司;101B电热鼓风干燥箱:北京市永光明医疗仪器;AUY120电子天平:科衡电子有限公司;750T万能粉碎机:永康市石柱铂欧五金厂。

1.3 试验方法

1.3.1 单一食物或化学成分对试虫诱集作用研究

采用“陷阱”双向选择法[25]测定试虫对单种气味源的行为选择。单种气味源为10种食物和2种化合物(壬醛和棕榈酸甲酯)。试验装置一侧管放置2.0 mL植物油或0.5 g固体食物成分,另一侧管放置0.5 g面粉(小麦)作对照。然后将20头试虫在试验装置的正中央释放,快速盖上盖子。陷阱装置端正放于底部直径为52.5 cm塑料盆中,以锡纸覆盖盆面,使试验处于黑暗状态,试验温度29～31 ℃、相对湿度55%～65%,48 h后观察、记录两塑料管中试虫的数量,并计算不同气味源对试虫的诱集系数。重复5次。

诱集系数=(A-B)/(A+B)×100%,

式中:A为试验组物质引诱的虫数;B为对照组物质引诱的虫数。

诱集系数>0,表示该物质对试虫有引诱性,数值越大,表示引诱性越强,最大值为1。

1.3.2 组合成分及不同配比对试虫诱集作用研究

本研究所用混合食物组分组成及其所测试昆虫见表1。

以常规面粉为对照,用“Y”型嗅觉仪测定成分组合对试虫的诱集效果。“Y”型嗅觉仪两侧臂及直臂均为长10 cm、内径1 cm、直臂夹角75°;两侧臂磨砂口连接“Y”型嗅觉仪三角形味源瓶,一味源瓶盛放2.0 mL植物油或0.5 g固体食物成分的组合,另一味源瓶盛放0.5 g面粉(小麦)。用硅胶管依次连接气体过滤装置(纸芯滤器、变色硅胶滤器、脱脂棉)、气泵、流量计、味源瓶,控制试验温度(28±2) ℃,气体流量计的气体流量240 mL/min,试验于黑暗条件下进行。

生测行为参照雷剑等[26]的方法。将试虫从引虫口单头引入,在10 min内若试虫进入处理臂或对照臂3 cm,并保持1 min,则判定试虫选择了该气味源,否则视为试虫无选择反应。每组气味源物质共测试21头幼虫,每7头为1个重复,设3个重复。每测试完7头幼虫,互换味源瓶位置,测试完1组,用无水乙醇清洗嗅觉仪内部并用蒸馏水冲洗后烘干。

1.4 数据处理

用SPSS 22.0对试验数据进行单因素方差分析,并采用Duncan新复极差法对行为选择系数进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 单一食物或化学成分对试虫的诱集作用

由图1可知,与面粉相比,以单一食物或化学成分为诱集物时,熟豆油、菜籽油、芝麻油、麦胚、棕榈酸甲酯、酒曲、山茶籽油、刺槐豆对赤拟谷盗的诱集系数依次为55.0%、53.3%、48.3%、33.3%、30.0%、28.3%、10.0%、6.6%,诱集效果依次减弱,葵花籽油、壬醛、椰子油和玉米油无诱虫作用。由图2可知,葵花籽油、山茶籽油、菜籽油、酒曲、棕榈酸甲酯、熟豆油、刺槐豆、椰子油、玉米油和壬醛对锯谷盗的诱集系数依次为45.0%、43.3%、33.3%、26.7%、20.0%、10.0%、10.0%、6.7%、6.7%和2.3%,诱集效果依次减弱,芝麻油和麦胚无诱虫作用。由图3可知,菜籽油、芝麻油、酒曲、熟豆油、麦胚、椰子油、葵花籽油、刺槐豆和玉米油对锈赤扁谷盗诱集系数依次为40.0%、31.0%、25.0%、18.3%、16.7%、11.7%、8.3%、6.7%和3.3%,诱集效果依次减弱,棕榈酸甲酯、壬醛、山茶籽油无诱虫作用。3种供试储粮害虫幼虫对菜籽油、酒曲均表现较强的趋向行为,菜籽油对3种供试储粮害虫幼虫的诱集系数为赤拟谷盗>锈赤扁谷盗>锯谷盗,酒曲对3种供试储粮害虫幼虫的诱集系数为赤拟谷盗>锯谷盗>锈赤扁谷盗。

注:不同字母表示差异显著(P<0.05)。图2—图6同。

图2 单一成分对锯谷盗幼虫的诱集作用

图3 单一成分对锈赤扁谷盗幼虫的诱集作用

2.2 组合成分及不同配比对试虫的诱集作用

由图4可知,A3组合(V(芝麻油)∶V(熟豆油)∶V(四氯化碳)=1∶2∶3)对赤拟谷盗幼虫的诱集作用最强,诱集系数最高可达70.0%;A3组合诱集作用强于A1、A2组合。由图5可知,E2组合对锯谷盗诱集作用最强,诱集系数最高可达45.0%,E2组合诱集作用显著强于E1组合。由图6可知,K3组合对锈赤扁谷盗诱集作用最强,诱集系数最高可达38.3%。

图4 组合成分对赤拟谷盗幼虫的诱集作用

图5 组合成分对锯谷盗幼虫的诱集作用

图6 组合成分对锈赤扁谷盗幼虫的诱集作用

与单一组分试验结果相比,多种混合食物及不同配比对3种害虫幼虫的诱集系数整体上没有出现明显增强效果。使用A3组合比单独使用熟豆油对赤拟谷盗行为反应效果更明显,单独使用菜籽油比使用C2组合对锈赤扁谷盗行为反应效果更明显,这说明两种物质组分组合后不一定比单独使用一种物质成分诱虫效果好。

3 结论

本研究结果表明,不同气味源及其组合对3种储粮害虫幼虫的趋向行为影响显著不同。熟豆油对赤拟谷盗诱集系数为55.0%,葵花籽油对锯谷盗诱集系数均为45.0%,菜籽油锈对赤扁谷盗诱集系数为40.0%。3种供试储粮害虫幼虫对菜籽油、酒曲均表现较强的趋向行为,菜籽油对3种供试储粮害虫幼虫的诱集系数为赤拟谷盗>锈赤扁谷盗>锯谷盗,酒曲对3种供试储粮害虫幼虫的诱集系数为赤拟谷盗>锯谷盗>锈赤扁谷盗。研究发现,使用A3组合比单独使用熟豆油对赤拟谷盗行为反应效果更明显,单独使用菜籽油比使用C2组合对锈赤扁谷盗行为反应效果更明显,说明两种物质组分组合后不一定比单独使用一种物质成分诱虫效果好,具体原因有待进一步研究。植物释放的挥发物成分以特定浓度协同刺激昆虫的取食和产卵,但仅有一种或几种特异性化合物发挥着作用。因此,本研究所筛选出的引诱效果较好的气味源组成成分及其对储粮害虫行为的作用机制还需进一步研究。