红缘天牛对沙棘7种挥发物的EAG和嗅觉行为反应

红缘天牛对沙棘7种挥发物的EAG和嗅觉行为反应
曹丽娟;刘强;朱耿平;李敏;陈艳萍;陈易彤;谢晓
【摘要】为了开发防治红缘天牛(Asias halodendri)的生物诱剂,研究了红缘天牛对不同化合物的反应.选取沙棘的7种挥发物成分,以单一组分和多组分混合配方作用于红缘天牛,观测其嗅觉行为和触角电位(EAG)反应.结果表明,7种单一成分中,除了戊醛、2-甲基丁醛和壬烷3种化合物外,2,3-丁二酮、正辛烷、正十一烷和正庚烷4种化合物对雌性和雄性红缘天牛均表现出不同程度的引诱活性.而且雌、雄虫均对一定体积分数的2,3-丁二酮和正辛烷具有较强的EAG和嗅觉行为反应.多组分配方实验中,11种配方对红缘天牛均具有引诱活性.雌虫对配方G的EAG相对值最高,为1.46;其次是配方C和E,EAG相对值均超过1.35,3种配方同对照组之间的差异均具有统计学意义(p＜0.05).雄虫对配方C的EAG相对值最高,为1.45,同对照组之间的差异具有高度统计学意义(p＜0.01);其次是配方B和J,EAG相对值分别为1.37和1.40;再次是配方G、H和K,5个配方同对照组之间的差异均具有统计学意义(p＜0.05).11种配方中,配方C和G对雌、雄虫均有强烈的引诱作用.
【期刊名称】《天津师范大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2015(035)003
【总页数】5页(P84-88)
【关键词】红缘天牛;沙棘;挥发物;嗅觉行为;触角电位
【作者】曹丽娟;刘强;朱耿平;李敏;陈艳萍;陈易彤;谢晓
【作者单位】天津师范大学生命科学学院,天津300387;天津师范大学天津市动植物抗性重点实验室,天津300387
【正文语种】中文
【中图分类】Q966
红缘天牛（Asiashalodendri）隶属于鞘翅目（Coleoptera）天牛科（Cerambycidae）亚天牛属（Asias semenov），是一种重要的林业害虫.寄主
包括：四合木、沙棘、梨、枣、沙枣、酸枣、油茶、白栎、锦鸡儿、小叶榆、刺槐、忍冬、李、柳、苹果、旱柳、榆、枸杞、糖槭、桃、加杨、葡萄、栎、山杏等24
种植物[1-2].在我国主要分布于吉林、辽宁、黑龙江、内蒙古、甘肃、山东、山西、河北、陕西、贵州、江西、湖北、四川、青海、新疆、江苏、浙江等地；国外分布于俄罗斯、蒙古、朝鲜等地区[1，3].华北多数地区的红缘天牛每年发生1代，跨
2个年度，幼虫共5龄，世代发育整齐[4].幼虫孵化后蛀入寄主植物的木质部并建
立坑道，在坑道端部或接近髓心处越冬.幼虫在韧皮部和木质部为害，切断了植物
的输导组织，导致植株长势衰弱，枝干干枯、风折，甚至全株枯死.成虫羽化后会
啃食植物嫩枝或花，影响光合作用和结实.
红缘天牛危害最严重的树种有沙棘、四合木、枣树等.范仁俊等[5]报道，在1987—1989年间，山西右玉县小南山沙棘植株的红缘天牛致死率高达93%；在
左云县和方山县调查时，沙棘植株的红缘天牛致死率分别达87%和65%.宗世祥等[6]于2004年对宁夏彭阳县沙棘林的蛀干害虫进行调查，发现红缘天牛对沙棘根
蘖苗的为害率为27%～44%，对沙棘栽植苗的为害率为33.3%～68.0%.李升等[7]发现，在西鄂尔多斯国家级自然保护区内，红缘天牛对濒危植物四合木的危害严重，受害较轻地段（四合木核心区）的为害率已达到26.47%.近几年来红缘天牛在河北沧州枣区发生危害的形势日趋严重，尤其是多年生枣树上，严重时1棵树上达百
头之多，造成重大的经济损失[3].
本研究根据刘书景等[8]测得的沙棘20种痕量挥发物成分，从中选取7种化合物，
以单一组分和多组分混合配方分别对红缘天牛进行嗅觉行为及EAG反应研究.以期发现对红缘天牛具有引诱活性的化合物或配方，从寄主挥发物的角度为红缘天牛引诱剂的研发奠定基础.
1.1 材料与仪器
1.1.1 实验材料
红缘天牛于2014年6月份（寄主植物四合木开花盛期）采自内蒙古西鄂尔多斯国家级自然保护区的四合木核心区，共600头，雌雄约各半.采集时区分雌雄，同一性别每10头放在1个干净、做过透气处理的塑料瓶中，以带花的四合木枝条和水果进行饲养备用.室内温度（28±1）℃，相对湿度60%.
1.1.2 实验试剂
沙棘7种挥发物：2-甲基丁醛（纯度＞99%）、戊醛（纯度＞98.5%）（北京百灵威科技有限公司）；2，3-丁二酮（纯度≥99%）、壬烷（纯度≥99.5%）、正十一烷（纯度≥99.5%）、正辛烷（纯度≥99.5%）、正庚烷（纯度＞99%）（阿拉丁试剂有限公司）；液体石蜡（纯度99%）（天津市光复精细化工研究所）. 溶液配制：分别将沙棘7种挥发物用液体石蜡稀释为8个体积分数：0.000 5%，0.001 0%，0.005 0%，0.010 0%，0.100 0%，1.000 0%，2.500 0%和5.000 0%.然后用每种化合物的每个体积分数分别对红缘天牛进行嗅觉行为和EAG实验.根据单一组分不同体积分数的实验结果，选择有引诱活性的4种化合物及其最佳的体积分数，以2种、3种和4种不同组分等体积混合配置成11种复合配方（如表1所示），再分别对红缘天牛进行生物活性测定.
1.1.3 实验仪器
嗅觉行为实验装置由90°的Y型玻璃管（适应臂长25 cm，测试臂长20 cm，内径2.5 cm）、橡皮管分流装置、计流器、大气采样仪（QC-IS型）和活性炭管按顺序用胶皮管连接而成.
触角电位仪由荷兰SYNTECH公司生产，包括微动操作台（SYNTECHMP-15）、气味刺激控制器（SYNTECH CS-55）、数据采集系统（SYNTECH IDAC-232）、触角电位记录显示输出装置.
1.2 实验方法
1.2.1 嗅觉实验
实验选择天气晴好、红缘天牛比较活跃的时间（10：00—16：00）进行，室内温度为（28±1）℃.大气采样仪的流速控制在1 L/min.对每种化合物的每个体积分数进行测试时选用活性基本一致的雌雄天牛各15头，每头重复2次.为了去除采光不均等的干扰，每头天牛在做第2次重复实验时交换Y型管左右臂的位置.为避免前
一头天牛残留气味对后者造成干扰，每头天牛的实验间隔1min.天牛超过选择臂的1/2处并停留1min以上视为选择该臂.统计实验臂和对照臂的天牛个数，利用字2检验计算选择差异的统计学意义[9-10].字2公式为：
式中：b为实验臂天牛数量；c为对照臂天牛数量.字20.05(1)≥3.84为差异具有统计学意义，字20.01(1)≥6.63，则为差异具有高度统计学意义.相对选择率根据以
下公式[11-12]进行计算：
1.2.2 EAG实验
EAG实验方法参照文献[13-14]，连续气体流量设置为300mL/min，刺激气流流
量为20mL/min，刺激时间0.1 s，刺激时间间隔30 s.
用锋利的刀片切下红缘天牛第4～9节触角，用导电胶将其搭在电极两端.将洁净滤纸剪成长2 cm、宽5～6mm的滤纸条，折成Z字形，用试剂浸湿放入气味混合管，气味混合管与触角相距1 cm，待基线稳定后给予刺激.以液体石蜡为对照.每
头天牛只用1根触角，重复3次.每测1次化合物，前后均用液体石蜡各做1次空白对照.EAG反应相对值（V）的计算公式如下：
式中：R为刺激气味化合物的EAG值；C1、C2分别为刺激前后2个对照化合物
的EAG值.
数据采用邓肯新复极差法（Duncan′snewmultiple rangemethod）进行差异统
计学意义分析.
2.1 红缘天牛对单一化合物的嗅觉行为反应
雌性红缘天牛对7种不同体积分数单一化合物的嗅觉行为实验表明，除了戊醛、
2-甲基丁醛和壬烷3种化合物对其有忌避作用外，其余4种都表现出了不同程度
的引诱活性，如图1所示.3种有忌避作用的化合物中，戊醛和2-甲基丁醛分别在体积分数为0.005 0%和0.001 0%时雌性红缘天牛的相对选择率达到最低，为-33.3%；壬烷体积分数为0.010 0%时相对选择率最低，为-20.0%.其他4种有引
诱活性的化合物中，2，3-丁二酮在体积分数为0.001 0%和0.005 0%时，雌性红缘天牛的相对选择率最高，同为33.3%；正辛烷和正庚烷都在体积分数为0.100 0%时，相对选择率最高，分别为33.3%和20.0%；正十一烷在体积分数为0.001 0%时，相对选择率最高，为13.3%.
雄性红缘天牛对7种不同体积分数单一化合物的嗅觉行为反应与雌虫基本相同，
具体如图2所示.由图2可知，戊醛和壬烷对雄性红缘天牛有忌避作用，天牛对2-甲基丁醛无明显选择反应，其余4种化合物均表现出了不同程度的引诱活性.壬烷
体积分数为0.010 0%时雄性天牛的相对选择率最低，为-20.0%，与雌虫相同；雄虫对2，3-丁二酮和正庚烷的相对选择率的最大值与雌虫相同，但是对应的化合物体积分数分别为1.000 0%和2.500 0%，高于雌虫；雄虫对正辛烷和正十一烷的
相对选择率最大值相近，均为20.0%；对2-甲基丁醛的相对选择率在-6.7%～6.7%间波动.
综合雌性和雄性红缘天牛的实验结果，2，3-丁二酮、正十一烷、正辛烷和正庚烷等4种化合物对雌、雄虫都表现出不同程度的引诱活性，其中以2，3-丁二酮和正辛烷的作用效果最好.7种化合物作用于雌、雄虫的字2值均小于3.84，未达到统
计学意义差异水平.
2.2 红缘天牛对不同体积分数单一化合物的EAG反应
雌性红缘天牛对7种不同体积分数单一化合物的EAG反应结果如图3所示.
由图3可以看出，正辛烷在体积分数为0.100 0%时，雌性红缘天牛的EAG反应相对值最大，为1.34，高于其他化合物；其次是2-甲基丁醛和2，3-丁二酮，二者均是在体积分数为0.001 0%时，雌虫的EAG反应相对值达到最大，分别为1.29和1.24；再就是戊醛，体积分数为0.005 0%时，雌虫的EAG反应相对值达到最大，为1.20；与嗅觉行为反应的结果基本一致.其中，正辛烷（0.100 0%）、2-甲基丁醛（0.001 0%）和2，3-丁二酮（0.001 0%）都达到了统计学意义的差异水平.
雄性天牛对不同体积分数单一化合物的EAG反应结果如图4所示.
由图4可以看出，雄虫对体积分数为0.010 0%的壬烷的EAG反应相对值最高，为1.23，差异具有统计学意义（p＜0.05）；其次是体积分数分别为1.000 0%的2，3-丁二酮和0.001 0%的正辛烷，最大EAG反应相对值分别为1.16和1.13；其他几种化合物的结果相近，与嗅觉行为反应的结果基本一致.
综合雌虫和雄虫的实验结果，不同性别的红缘天牛均对2，3-丁二酮和正辛烷有较强烈的EAG反应.
2.3 红缘天牛对多组分配方的嗅觉行为反应
红缘天牛对11种多组分配方的嗅觉行为反应结果如表2所示.
由表2可以看出，雌性红缘天牛对配方C、E、G的相对选择率最高，超过
40.00%；雄性红缘天牛对配方B、C、G、H、J和K的相对选择率较高，尤其是配方C，相对选择率的差异具有高度统计学意义（p＜0.01）.综合雌性和雄性红缘天牛，配方C和G对二者均有较强的引诱活性.
2.4 红缘天牛对多组分配方的EAG反应
11种多组分配方作用于红缘天牛的EAG反应结果如图5所示.
由图5可以看出，雌性红缘天牛对配方G的EAG相对值最高，为1.46；其次是
配方C和E，EAG相对值均超过1.35，3个配方同对照组之间的差异均具有统计
学意义（p＜0.05）.雄性红缘天牛对配方C的EAG相对值最高，为1.45，与对照组之间的差异具有高度统计学意义（p＜0.01）；其次是配方B和J，EAG相对值分别为1.37和1.40；再次是配方G、H和K，后5个配方同对照组之间的差异具有统计学意义（p＜0.05）.雄性红缘天牛对剩余多组分配方的EAG反应相对较低. 本文采用沙棘中提取的7种挥发物对红缘天牛成虫进行嗅觉行为和EAG反应研究.单一成分化合物的嗅觉行为反应结果表明，除2-甲基丁醛、戊醛和壬烷外，2，3-丁二酮、正辛烷、正十一烷和正庚烷对雌性和雄性红缘天牛均表现出不同程度的引诱活性，其中以2，3-丁二酮和正辛烷的引诱效果较好，但同对照组的差异都不具有统计学意义（p＞0.05）.EAG反应中，雌虫对正辛烷（0.100 0%）、2-甲基丁
醛（0.001 0%）和2，3-丁二酮（0.001 0%）的EAG反应相对值同对照组相比
具有统计学意义（p＜0.05）；雄虫对壬烷（0.010 0%）的EAG反应相对值同对
照组之间的差异具有统计学意义（p＜0.05），雌、雄虫均对2，3-丁二酮和正辛
烷有较强烈的反应.EAG反应与嗅觉行为反应的差异可能是由行为反应中采光不均、天牛气味残留、气流不稳等因素造成.雌、雄虫对同1种化合物相同体积分数的EAG和行为反应程度不同，如雌虫对2-甲基丁醛表现出忌避反应，而雄虫则无明显的选择反应；雄虫对戊醛、正十一烷和正庚烷反应的最大活性浓度值均高于雌虫.多组分配方实验中，配方B、C、G、H、J和K对雄虫具有显著的引诱活性；配方C、E和G对雌虫的引诱活性显著.红缘天牛雌、雄虫对化学物质反应程度的差异可能是由于触角中感受器的种类、分布及数量等的不同所致.如肖方叔等[15]对红缘
天牛触角超微结构的研究发现，雌虫触角感受器的种类和数量都较雄性丰富.
红缘天牛的寄主有24种之多，本文仅研究了沙棘的7种挥发物对红缘天牛的
EAG和嗅觉行为反应，其他化合物以及野外诱捕效果还有待于进一步研究.
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