外施礦質(zhì)元素對(duì)月季長(zhǎng)管蚜嗅覺(jué)行為的影響

趙寧　王大偉　馮小飛　楊斌

摘要：利用K、Ca、Si、Fe、Mn 5種礦質(zhì)元素的不同濃度溶液澆施月季苗，施用不同礦質(zhì)元素的月季葉片將產(chǎn)生不同的揮發(fā)性物質(zhì)，采用“Y”形嗅覺(jué)儀測(cè)試其對(duì)月季長(zhǎng)管蚜嗅覺(jué)選擇行為的影響。結(jié)果表明，澆施不同濃度的礦質(zhì)元素溶液后，月季葉片對(duì)月季長(zhǎng)管蚜的引誘活性產(chǎn)生明顯差異，表現(xiàn)出引誘活性或驅(qū)避活性。其中，驅(qū)避效果最好的是0.002 5%Fe處理組、0.000 25%Mn處理組，葉片對(duì)蚜蟲(chóng)的引誘選擇反應(yīng)率分別為23%、27%，與對(duì)照相比分別降低71.8%、64.9%。

關(guān)鍵詞：礦質(zhì)元素；月季長(zhǎng)管蚜；嗅覺(jué)行為；引誘活性；驅(qū)避活性

中圖分類號(hào)： S433.39；S436.8+1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2015）10-0183-02

昆蟲(chóng)與植物之間存在復(fù)雜的關(guān)系，二者的營(yíng)養(yǎng)、繁殖、保護(hù)、防衛(wèi)、信息物質(zhì)等均有密切聯(lián)系[1-3]。植物的揮發(fā)性次生物質(zhì)在植食性昆蟲(chóng)選擇寄主植物的過(guò)程中起主導(dǎo)作用，害蟲(chóng)借助化學(xué)感受器來(lái)鑒別寄主植物的揮發(fā)性氣味[4-5]。這些氣味為昆蟲(chóng)定位寄主植物、取食、產(chǎn)卵及其他活動(dòng)提供了可行性信息[6-8]。欽俊德等發(fā)現(xiàn)，植食性昆蟲(chóng)對(duì)寄主植物的選擇是由不同植物中含有不同的次生物質(zhì)所造成的[9-11]。

礦質(zhì)元素通過(guò)影響植物的根系營(yíng)養(yǎng)及生理活動(dòng)來(lái)促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，并能參與植物有效成分的結(jié)構(gòu)功能，從而影響植物化學(xué)成分的形成和積累，進(jìn)一步對(duì)蟲(chóng)害的發(fā)生產(chǎn)生影響[12-14]。已有研究表明，氮、磷、鉀、鈣、硼等礦質(zhì)元素可影響植物中生物堿類、酚類、萜類、黃酮類等次生物質(zhì)的生成，通過(guò)調(diào)控這些元素的水平改變植物的揮發(fā)性成分，實(shí)現(xiàn)從引誘、抑制取食、直接毒殺等多途徑抗蟲(chóng)[15]。Dale利用氮、鈣的合理搭配控制翹鉤小蠹（Pityorteines curvidens）、單蛻盾蚧（Fiorinia externa）對(duì)松柏類植物的危害，并利用鈣、鉀的合理搭配控制苜蓿斑翅蚜（Therioaphis maculata）對(duì)苜蓿的危害等[16]。礦質(zhì)元素對(duì)害蟲(chóng)的影響因植物種類、害蟲(chóng)群落的不同而有變化，如高鉀可以減弱水稻褐飛虱的取食，而對(duì)水稻癭蚊沒(méi)有影響[15]。本研究利用外施礦質(zhì)元素，探討月季長(zhǎng)管蚜（Macrosiphum rosivorum Zhang）對(duì)月季葉片嗅覺(jué)選擇行為的影響，為月季長(zhǎng)管蚜的生物調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

月季：從市場(chǎng)購(gòu)買健康無(wú)病蟲(chóng)害的月季艷粉（Hotpink）苗，用基質(zhì)種植在花盆中，在西南林業(yè)大學(xué)人工智能溫室中采用高床培育，進(jìn)行日常水肥管理。

月季長(zhǎng)管蚜：從野外采集月季長(zhǎng)管蚜的若蟲(chóng)，在西南林業(yè)大學(xué)人工智能溫室中培育至第2代，取第2代成蟲(chóng)進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方法

將基質(zhì)過(guò)篩滅菌后，稱取800 g裝入規(guī)格為 25 cm×30 cm 的花盆中。將扦插成活且生長(zhǎng)一致的月季苗栽入盆中，待月季苗成活后，選取大小一致、生長(zhǎng)狀況良好的幼苗進(jìn)行試驗(yàn)。

采用5種不同礦質(zhì)元素外施處理月季苗，每種元素設(shè)4個(gè)濃度，鉀元素、鈣元素的濃度設(shè)置為0.500 00%、0.050 00%、0.005 00%、0.000 50%，錳元素、鐵元素、硅元素的濃度設(shè)置為0.250 00%、0.025 00%、0.002 50%、0.000 25%。對(duì)月季苗進(jìn)行根部澆施，每個(gè)處理設(shè)置5株苗，每株苗每次澆施50 mL溶液，每隔2 d澆施1次，澆施20 d后采樣進(jìn)行嗅覺(jué)反應(yīng)試驗(yàn)。對(duì)照澆施自來(lái)水。

采用“Y”形嗅覺(jué)儀測(cè)試月季長(zhǎng)管蚜的嗅覺(jué)反應(yīng)。將10 g礦質(zhì)元素處理的月季葉片置于反應(yīng)臂中，并將10 g對(duì)照月季葉片置于對(duì)照臂中，比較月季長(zhǎng)管蚜的嗅覺(jué)趨向反應(yīng)。測(cè)試時(shí)，兩臂的空氣流量均為500 mL/min。選擇活力較強(qiáng)且觸角附肢完好的蚜蟲(chóng)作為供試蟲(chóng)，以10頭為1組，當(dāng)月季長(zhǎng)管蚜產(chǎn)生選擇行為并在測(cè)試臂中停留2 min，記為對(duì)該氣味有選擇，反之記為對(duì)該氣味無(wú)選擇，重復(fù)進(jìn)行10次。每測(cè)試1組，調(diào)換1次“Y”形管兩側(cè)臂的方向，以消除管臂位置對(duì)月季長(zhǎng)管蚜行為可能產(chǎn)生的影響。測(cè)完1組重復(fù)后，用無(wú)水乙醇清洗“Y”形管和氣味源廣口瓶，并于100 ℃烘干30 min以消除殘留氣味。試驗(yàn)時(shí)用黑布遮蓋“Y”形管和氣味源廣口瓶，以免蚜蟲(chóng)的趨光性影響嗅覺(jué)測(cè)試的準(zhǔn)確性。選擇反應(yīng)率=（處理臂內(nèi)總蟲(chóng)數(shù)/測(cè)試總蟲(chóng)數(shù)）×100%。采用SPSS 13.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度鉀、鈣元素對(duì)月季長(zhǎng)管蚜嗅覺(jué)反應(yīng)的影響

由圖1、圖2可知，以不同濃度K、Ca澆施月季苗后，月季長(zhǎng)管蚜對(duì)月季葉片的選擇反應(yīng)率具有差異性。用K處理后，月季長(zhǎng)管蚜的選擇反應(yīng)率隨溶液濃度的降低而降低，0.000 5%K處理組的月季葉片對(duì)月季長(zhǎng)管蚜的驅(qū)避效果最好，選擇反應(yīng)率與對(duì)照相比降低54.4%。用Ca處理后，月季長(zhǎng)管蚜的選擇反應(yīng)率并未體現(xiàn)出濃度梯度，但同樣以 0.000 5% Ca處理組對(duì)月季長(zhǎng)管蚜的驅(qū)避效果最好，選擇反應(yīng)率與對(duì)照相比降低57.1%。

2.2 不同濃度硅、鐵、猛元素對(duì)月季長(zhǎng)管蚜嗅覺(jué)反應(yīng)的影響

由圖3至圖5可知，以不同濃度Si、Fe、Mn澆施月季苗后，月季長(zhǎng)管蚜對(duì)月季葉片的選擇反應(yīng)率具有差異性。用Si、Mn處理后，月季長(zhǎng)管蚜對(duì)月季葉片的選擇反應(yīng)率隨溶液濃度的降低而降低。0.000 25% Si、Mn處理組對(duì)月季長(zhǎng)管蚜的驅(qū)避效果最好，選擇反應(yīng)率與對(duì)照相比分別降低38.7%、649%。用Fe處理后，月季長(zhǎng)管蚜的選擇反應(yīng)率并未體現(xiàn)出濃度梯度，而以0.002 5%Fe元素處理組對(duì)月季長(zhǎng)管蚜的驅(qū)避效果最好，選擇反應(yīng)率與對(duì)照相比降低71.8%。

3 結(jié)論與討論

植食性昆蟲(chóng)在尋找寄主階段，大多通過(guò)嗅覺(jué)感受器接收和識(shí)別寄主植物的揮發(fā)性次生物質(zhì)，并產(chǎn)生寄主定向行為或逃避行為[17-19]；與植物接觸后，通過(guò)味覺(jué)感受器感知植物的營(yíng)養(yǎng)成分比例，并刺激取食因子或抑制因子[20]，從而決定是否停留于該植物。萜類化合物是同種或異種植食性昆蟲(chóng)的指示信號(hào)，使其產(chǎn)生逃避或趨向行為[21]。馬鈴薯甲蟲(chóng)（Leptinotarsa decemlineata）是利用植物氣味尋找寄主的典型昆蟲(chóng)，只要馬鈴薯葉片存在氣味，馬鈴薯甲蟲(chóng)就會(huì)產(chǎn)生寄主定向行為[22]。endprint

通過(guò)調(diào)控礦質(zhì)元素的水平可改變寄主植物的揮發(fā)性次生物質(zhì)，從而產(chǎn)生抗蟲(chóng)性。本研究利用不同濃度礦質(zhì)元素澆施月季苗，測(cè)試月季長(zhǎng)管蚜對(duì)葉片選擇反應(yīng)率的影響。結(jié)果表明，以不同濃度的各元素澆施月季苗后，月季長(zhǎng)管蚜對(duì)月季葉片的選擇反應(yīng)率具有差異性，選擇反應(yīng)率與對(duì)照相比甚至降低71.8%?？梢?jiàn)，外施礦質(zhì)元素能改變?cè)录镜膿]發(fā)性成分，從而影響蚜蟲(chóng)的嗅覺(jué)行為選擇。具體是哪種揮發(fā)性次生物質(zhì)的改變影響了月季長(zhǎng)管蚜的嗅覺(jué)行為反應(yīng)，有待進(jìn)一步研究。本研究首次利用澆施礦質(zhì)元素介導(dǎo)月季產(chǎn)生對(duì)月季長(zhǎng)管蚜的抗性，為月季害蟲(chóng)的無(wú)公害防治提供了思路和理論依據(jù)。

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