樟巢螟成蟲對(duì)香樟樹主要揮發(fā)物的觸角電位反應(yīng)

劉世晶　穆蘭芳　周君等

摘要：香樟是我國城鎮(zhèn)綠化的重要樹種，樟巢螟是樟樹主要害蟲之一。利用觸角電位（electroantennagram，EAG）技術(shù)，測(cè)定了樟巢螟雌成蟲、雄成蟲對(duì)20種香樟樹揮發(fā)物的電生理反應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照相比，11種揮發(fā)物可以引起雄蟲顯著的EAG反應(yīng)。其中，以順-3-己烯醇丁酸酯引起的反應(yīng)值最大。20種揮發(fā)物中，9種揮發(fā)物可以引起樟巢螟雌蟲顯著的EAG反應(yīng)，其中，芳樟醇引起的反應(yīng)值最大。雌雄蟲對(duì)被測(cè)揮發(fā)物反應(yīng)的大小趨勢(shì)基本一致，雄蟲觸角的EAG反應(yīng)值均明顯大于雌蟲。雄蟲對(duì)羅勒烯、法呢烯可以產(chǎn)生顯著的電生理反應(yīng)，雌蟲對(duì)這2種物質(zhì)的反應(yīng)與對(duì)照沒有顯著差異。

關(guān)鍵詞：樟巢螟；植物揮發(fā)物；觸角電位；行為調(diào)控

中圖分類號(hào)： S433.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2015）11-0192-03

收稿日期：2014-11-27

基金項(xiàng)目：江蘇省自然科學(xué)基金（編號(hào)：BK2011383）。

作者簡(jiǎn)介：劉世晶（1987—），女，山東煙臺(tái)人，碩士，主要從事昆蟲化學(xué)生態(tài)及害蟲防治研究。E-mail：lsj0112.jingjing@163.com。

通信作者：董雙林，博士，教授，主要從事昆蟲化學(xué)生態(tài)及生理毒理研究。E-mail：sldong@njau.edu.cn。樟巢螟（Orthaga achatina Butler）別稱樟葉瘤叢螟、樟叢螟，屬鱗翅目螟蛾科聚螟亞科（叢螟亞科）瘤叢螟屬[1]。該蟲主要危害香樟，同時(shí)也危害山蒼子、山胡椒、山雞椒等樟科植物。近年來，香樟作為我國南方城鎮(zhèn)主要綠化樹種，種植面積不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致樟巢螟危害日趨嚴(yán)重[2]。1～2齡樟巢螟幼蟲主要取食葉片，3齡開始吐絲綴合細(xì)枝和葉片，形成鳥巢狀蟲巢，在巢內(nèi)取食葉片、嫩梢，嚴(yán)重發(fā)生時(shí)可將樹葉吃光，樹冠上到處可見枯黃色的鳥巢狀蟲苞，嚴(yán)重影響城鎮(zhèn)景觀[2-3]。植物揮發(fā)物為植物次生代謝產(chǎn)物，常具有種或品系特異性。這些物質(zhì)通常是一些短鏈的碳?xì)浠衔锛捌溲苌?，含量極其微少，成分多樣易變[4]。它們雖然并不是植物生長發(fā)育所必需，但卻對(duì)生境中昆蟲及其他生物的化學(xué)通信至關(guān)重要。植食性昆蟲依靠寄主植物的特定揮發(fā)物組分來準(zhǔn)確尋找并鑒別寄主植物，獲得最適宜的取食、產(chǎn)卵或交配場(chǎng)所。昆蟲觸角作為最重要的嗅覺器官，在寄主揮發(fā)物的感受中起到至關(guān)重要的作用[5]。測(cè)定觸角對(duì)植物揮發(fā)物的電生理反應(yīng)，可以明確被測(cè)氣味在昆蟲外周感覺水平的活性大小，為進(jìn)一步篩選活性氣味并開發(fā)基于嗅覺的害蟲行為調(diào)控技術(shù)提供重要依據(jù)。觸角電位現(xiàn)象由Schneider于1957年發(fā)現(xiàn)，他在研究昆蟲對(duì)性信息素刺激的反應(yīng)時(shí)，記錄到觸角基部到頂部間存在微小的電壓變化，稱之為觸角電位（electroantennagram，EAG）[6]?；诖税l(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的昆蟲觸角電位儀被廣泛應(yīng)用于昆蟲嗅覺研究中。本研究利用EAG技術(shù)測(cè)定樟巢螟成蟲對(duì)樟樹20種揮發(fā)物的電生理反應(yīng)，明確了它們的相對(duì)活性，旨在為減輕樟巢螟危害提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1樟巢螟及其飼養(yǎng)

樟巢螟幼蟲采集自江蘇省蘇州市吳江區(qū)，將樟巢螟幼蟲帶回養(yǎng)蟲室用新鮮樟樹葉繼續(xù)飼養(yǎng)。養(yǎng)蟲室條件為：光周期為14 h ∶10 h，溫度為（27±1） ℃，相對(duì)濕度為（60±10）%。將幼蟲群養(yǎng)于養(yǎng)蟲盒（29 cm×20 cm×16 cm）中，每日補(bǔ)充新鮮樟樹葉，直至化蛹。幼蟲化蛹后及時(shí)分雌雄，分別放入羽化籠（26 cm×24 cm×34 cm）中，置于顛倒光周期的暗室內(nèi)。每天在暗期開始前1 h檢查羽化情況，將未羽化的蛹移入新籠子，成蟲喂以10%蔗糖水待用。

1.2氣味物質(zhì)

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[7-10]，選擇順-3-己烯醇、順-3-己烯醇醋酸酯、β-石竹烯、法呢醇、己醛、己醇、芳樟醇、醋酸己酯、蒎烯、β-蒎烯、樟腦、檸檬烯、順-3-己烯醇丁酸酯、香葉醇、羅勒烯、水芹烯、反-橙花叔醇、桉葉素、順-3-己烯醛、法呢烯等20種揮發(fā)物進(jìn)行測(cè)定。這些氣味物質(zhì)均購自上海Sigma-Aldrich公司，純度均為99%以上。這些揮發(fā)物標(biāo)準(zhǔn)品均用色譜純正己烷作為溶劑，按試驗(yàn)要求配置成不同濃度的溶液，-20 ℃保存?zhèn)溆?。測(cè)定時(shí)所用植物揮發(fā)物劑量為 1 μg。

1.3EAG測(cè)定

觸角電位儀由荷蘭Syntech公司生產(chǎn)。CS205刺激控制器的工作條件為直流電，增益200。所用軟件為Syntech公司提供的配套專用軟件。參照Yang等的方法[10]進(jìn)行EAG反應(yīng)測(cè)定。取處于暗期6～7 h的3日齡未交配成蟲，用鋒利刀片從基部切下觸角，再切掉觸角端部1～2節(jié)，然后用Spectra 360（USA）導(dǎo)電膠將觸角固定在PR205（Gain10X）電極上。試驗(yàn)時(shí)，用微量進(jìn)樣器抽取氣味物質(zhì)樣品滴到濾紙片（25 mm×7.5 mm）上，放置1 min左右，待溶劑（正己烷）揮發(fā)后，將濾紙片裝入巴斯德管內(nèi)（管內(nèi)徑3 mm，長12 cm），將巴斯德管的尖端接入通有連續(xù)氣流的鋼管（直徑12 mm，長17 cm）的側(cè)面小孔中（小孔直徑3 mm，距鋼管氣流出口12 cm）。鋼管出口端和觸角相距1cm，管內(nèi)連續(xù)氣流速度為4 mL/s；鋼管和刺激管后端分別與軟管相連，軟管中氣流速度同樣為4 mL/s。通過刺激控制儀控制軟管中氣流間隔0.5 s流出1次，通過按鍵控制氣流產(chǎn)生，按鍵1次可激發(fā)產(chǎn)生1次間隔氣流，將巴斯德管內(nèi)的氣味物質(zhì)送入有連續(xù)氣流的鋼管中，2股氣流混合后被送到鋼管出口端相距約1 cm處的觸角上，引起EAG電位反應(yīng)。刺激間隔為30 s，供觸角恢復(fù)敏感性。20種氣味按隨機(jī)次序測(cè)定，每種氣味連續(xù)測(cè)定3次，每次間隔1 min。氣味物質(zhì)測(cè)定前后分別測(cè)定正己烷樣品（空白對(duì)照）。雌雄蟲各測(cè)定10根觸角。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用鄧肯新復(fù)極差法分析不同氣味間的差異顯著性。

2結(jié)果與分析

2.1雄蟲EAG反應(yīng)

樟巢螟雄蟲對(duì)20種樟樹揮發(fā)物的EAG反應(yīng)如圖1所示。結(jié)果表明，與對(duì)照相比，11種揮發(fā)物可以引起雄蟲顯著的EAG反應(yīng)。其中，以順-3-己烯醇丁酸酯引起的反應(yīng)值最大，為9.76 mV。

2.2雌蟲EAG反應(yīng)

由圖2可知，與CK相比，20種揮發(fā)物中，9種揮發(fā)物可以引起樟巢螟雌蟲顯著的EAG反應(yīng)，分別是芳樟醇、順-3-己烯醇丁酸酯、己醇、樟腦、β-石竹烯、醋酸己酯、順-3-己烯醇、順-3-己烯醛、順-3-己烯醇醋酸酯，其中，芳樟醇引起的反應(yīng)值最大，為7.05 mV。

2.3雌雄蟲反應(yīng)比較

將雌雄蟲觸角對(duì)這20種植物揮發(fā)物的EAG反應(yīng)值進(jìn)行比較，雌雄蟲對(duì)被測(cè)揮發(fā)物反應(yīng)的大小趨勢(shì)基本一致，雄蟲觸角的EAG反應(yīng)值均明顯大于雌蟲。雄蟲對(duì)羅勒烯、法呢烯可以產(chǎn)生顯著的電生理反應(yīng)，雌蟲對(duì)這2種物質(zhì)的反應(yīng)與對(duì)照沒有顯著差異（表1）。

3結(jié)論與討論

植物向外界釋放的揮發(fā)性物質(zhì)可作為昆蟲尋找寄主植物的信號(hào)，以減少昆蟲在覓食過程中的盲目性[11-12]。植物揮發(fā)物中，有些具有較高的種特異性，如十字花科植物所釋放的烯丙基異硫氰酸酯，韭蔥中分離的硫代硫酸鹽等[13]。另一些缺少種特異性，如綠葉氣味，通常為含有6個(gè)左右碳原子的直鏈醇、醛、酯、不飽和脂肪酸、萜類化合物等，如乙酸乙酯、綠葉醇等。本研究測(cè)定的20種樟樹揮發(fā)物中，順-3-己烯醇丁酸酯、芳樟醇、己醇、醋酸己酯、樟腦等5種揮發(fā)物對(duì)雌雄樟巢螟均可引起顯著的EAG反應(yīng)。其中，樟腦、芳樟醇屬較高種特異性的植物揮發(fā)物，樟巢螟主要取食香樟及其他樟科近緣植物，以此推測(cè)，這2種氣味可能在樟巢螟寄主尋找及取食過程中起重要作用。

綠葉氣味，已被很多研究證實(shí)在昆蟲尋找寄主中起作用[14-16]。此外，寄主揮發(fā)物還可作為昆蟲尋找配偶的化學(xué)信號(hào)，與雌性信息素共同使用能增強(qiáng)對(duì)雄蟲的引誘作用[17]。如在甜菜夜蛾性信息素誘芯中添加反-2-己烯醛、苯乙醛、順-3-己烯醇醋酸酯或順-3-己烯醇，可不同程度提高對(duì)雄蟲的誘蟲量[18]。在棉鈴蟲性信息素誘芯中添加庚醛，同樣可以提高對(duì)雄蛾的引誘效果[19]。昆蟲兩性表現(xiàn)在尋找寄主、取食、求偶等行為上的差異，可能源于雌雄觸角上感受器種類、數(shù)量以及嗅覺生理方面的差異[20]。已有不少研究表明，雌雄蟲對(duì)植物揮發(fā)物的電生理和行為反應(yīng)均存在差異[21-22]。本研究結(jié)果表明，樟巢螟雄蟲對(duì)20種植物揮發(fā)物的反應(yīng)均明顯大于雌蟲，證實(shí)了前人的研究結(jié)果。王焱等研究發(fā)現(xiàn)，樟巢螟雌雄蟲觸角均存在8種感器，且各種感器在觸角上的分布位置在雌雄蟲間沒有差異，但感器數(shù)量在雌雄蟲間是否具有差異沒有進(jìn)行研究[22]。筆者推測(cè)，樟巢螟雄蟲觸角上嗅覺感器的數(shù)量應(yīng)明顯多于雌蟲。此外，雄蟲對(duì)羅勒烯、法呢烯產(chǎn)生顯著的EAG反應(yīng)，雌蟲則沒有，其中原因有待進(jìn)一步研究。

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