食物因素對桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锏挠绊?/h1>
2017-09-16 05:29:27雷妍圓何麗云呂利華何余容李群臣
環(huán)境昆蟲學(xué)報(bào) 2017年4期
雷妍圓，林 濤，何麗云，呂利華*，何余容，李群臣
(1. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/廣東省植物保護(hù)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；2. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣州 510642；3. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，農(nóng)業(yè)生物基因研究中心，廣州 510640)
食物因素對桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锏挠绊?/p>
雷妍圓1，林 濤2，何麗云3，呂利華1*，何余容2，李群臣1
(1. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/廣東省植物保護(hù)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；2. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣州 510642；3. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，農(nóng)業(yè)生物基因研究中心，廣州 510640)
桔小實(shí)蠅Bactroceradorsalis是為害園藝作物的重要檢疫性害蟲。本研究采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)，分析了取食3種寄主植物楊桃、番石榴和芒果的桔小實(shí)蠅雄成蟲表皮碳?xì)浠衔锝M成和含量，并以人工飼料飼養(yǎng)作為對照進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，4種食物源的桔小實(shí)蠅共含有42種表皮碳?xì)浠衔?，其碳原子?shù)為C29-C37，主要為正構(gòu)烷烴、一甲基烷烴和二甲基烷烴。取食楊桃、番石榴和芒果桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锓N類分別為人工飼料的99.3%、91.4%和98.3%，4種食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锓N類基本相同，主成分分析和判別分析可從含量上將各食物源的桔小實(shí)蠅區(qū)分開。不同食物源引起的差異體現(xiàn)在物質(zhì)的含量上，而主要的組分種類相對穩(wěn)定，說明食物因素不影響利用表皮碳?xì)浠衔镞M(jìn)行桔小實(shí)蠅種的鑒定。因此可提取種內(nèi)共有物質(zhì)作為種的特征峰，建立不同食物條件下桔小實(shí)蠅的指紋圖譜，為檢驗(yàn)檢疫過程中實(shí)蠅種類的鑒定提供數(shù)據(jù)支持。
桔小實(shí)蠅；氣相色譜分析；表皮碳?xì)浠衔铮皇澄镆蛩?；雄成蟲
實(shí)蠅類昆蟲繁殖力強(qiáng)，危害隱蔽且嚴(yán)重，在世界范圍內(nèi)嚴(yán)重威脅水果生產(chǎn)安全，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，是一類危險(xiǎn)的入侵昆蟲。其一旦傳入適宜的生存環(huán)境，就有暴發(fā)成災(zāi)的可能，被許多國家列為重要檢疫性害蟲(梁帆等，2001；Stephensetal.，2007；丁吉同等，2014)。近年來，隨著中國與世界貿(mào)易的日益頻繁，進(jìn)境水果和蔬菜中截獲的實(shí)蠅數(shù)量和批次大幅上升，桔小實(shí)蠅BactroceradorsalisHendel成為國內(nèi)為害果蔬的重要優(yōu)勢種(高媛惠等，2016)。
桔小實(shí)蠅寄主范圍廣，可危害柑橘、楊桃、芒果、香蕉、荔枝、瓜類等250多種水果和蔬菜(Clarkeetal., 2005)，以成蟲產(chǎn)卵于寄主植物果實(shí)內(nèi)，產(chǎn)卵孔周圍組織發(fā)育停止，形成凹陷或長瘤；幼蟲孵化后在果實(shí)中蛀食危害，造成落果或使果實(shí)腐爛不能食用，嚴(yán)重影響果蔬品質(zhì)，喪失商品價(jià)值，嚴(yán)重威脅我國果蔬生產(chǎn)和出口貿(mào)易。目前桔小實(shí)蠅在國內(nèi)主要分布于廣東、廣西、福建、四川、湖南、貴州、云南、海南、臺灣等省區(qū)(李偉豐等，2007；張彬等，2008)，廣東地區(qū)自1999年報(bào)道廣州桔小實(shí)蠅大面積暴發(fā)危害以來(梁帆等，2008)，由桔小實(shí)蠅、南瓜實(shí)蠅和瓜實(shí)蠅等為害導(dǎo)致廣東地區(qū)的經(jīng)濟(jì)損失每年高達(dá)33.67-129.87億元(馬興莉等，2013)。因此，桔小實(shí)蠅的檢疫鑒定工作至關(guān)重要。
隨著現(xiàn)代儀器設(shè)備的發(fā)展，利用氣相色譜技術(shù)對昆蟲表皮碳?xì)浠衔?Cuticular Hydrocarbons, CHCs)進(jìn)行分析，其技術(shù)趨于成熟并被廣泛應(yīng)用于昆蟲種間及復(fù)合種的分類鑒定(Kather and Martin, 2012)。昆蟲表皮碳?xì)浠衔锓€(wěn)定存在于昆蟲的上表皮中，主要由直鏈或支鏈、飽和或不飽和的長鏈烴類構(gòu)成，并和酯類、醇類及脂肪酸等組成脂質(zhì)層(Lockey and Metcalfe, 1988)，主要作用是保護(hù)昆蟲水分散失，防止農(nóng)藥、微生物侵入以及作為種間及種內(nèi)信息化合物等功能(Lockey and Metcalfe, 1988; Howard and Blomquist, 2005)。利用表皮碳?xì)浠衔锝M分分析實(shí)驗(yàn)操作簡便，樣品處理較為簡單，時(shí)效性高，是形態(tài)學(xué)、細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)分類方法的有效補(bǔ)充(張鶴等，2016)。
昆蟲的表皮碳?xì)浠衔锝M分與含量受環(huán)境因素、種內(nèi)變異的影響，已有報(bào)道食物因素可以引起俄羅斯麥蚜Diuraphisnoxia、美洲沙漠蝗Schistocercashoshone、果蠅Drosophilamojavensis、阿根廷蟻Linepithemahumile的種內(nèi)表皮碳?xì)浠衔锝M分的改變(Bergmanetal., 1990; Chapmanetal., 1995; Stennett and Etges, 1997; Liang and Silverman, 2000; Kather and Martin, 2012)。由于桔小實(shí)蠅寄主范圍廣泛，取食不同的果蔬，是否以不同寄主植物為食物的種群間表皮碳?xì)浠衔锎嬖诓町?，這種差異是否會影響對種的判斷，需要明確食物因素對實(shí)蠅種類鑒定的影響。為此，本研究以桔小實(shí)蠅的雄成蟲為對象，通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)，利用整體浸提及液體進(jìn)樣法，分析了取食番石榴、楊桃、芒果和人工飼料4種食物的桔小實(shí)蠅雄成蟲表皮碳?xì)浠衔?，旨在明確食物因素對桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锝M分與含量的影響，為檢驗(yàn)檢疫過程中實(shí)蠅種類的鑒定提供更為詳實(shí)而可靠的數(shù)據(jù)支持。
1 材料與方法
1.1 供試蟲源
本試驗(yàn)供試桔小實(shí)蠅天然寄主種群分別采自廣東省清遠(yuǎn)市的番石榴Psidiumguajava園(23.873°N/113.495°E)、楊桃Averrhoacarambola園(23.806°N/113.354°E)，以及廣東省增城市芒果Mangiferaindica園(23.346°N/113.767°E)的落果，將落果移至室內(nèi)實(shí)蠅化蛹箱內(nèi)，箱底鋪1-2 cm厚度濕沙，定期加水保濕，待成蟲羽化。人工飼料種群由廣東省出入境檢驗(yàn)檢疫局植檢中心提供，參照袁盛勇等(2003)方法飼養(yǎng)，成蟲飼料配方為酵母粉 ∶白砂糖=2 ∶1(m/m)。各種群置于溫度25℃±1℃、相對濕度60%-70%，光暗周期(L ∶D)=14 h ∶10 h的飼養(yǎng)條件下，成蟲羽化8 d后，用二氧化碳?xì)怏w將其熏暈，取雄成蟲參照吳佳教等(2009)方法進(jìn)行種類鑒定，已鑒定的桔小實(shí)蠅雄成蟲保存于-20℃?zhèn)溆谩?/p>
1.2 桔小實(shí)蠅雄成蟲表皮碳?xì)浠衔锏奶崛?/p>
取1頭桔小實(shí)蠅雄成蟲置于2.0 mL進(jìn)樣瓶內(nèi)，加500 μL色譜純正己烷(Sigma公司，美國)浸提10 min。用1 mL進(jìn)樣針將浸提液移至另一個(gè)2.0 mL進(jìn)樣瓶內(nèi)，并用高純N2吹至正己烷完全蒸發(fā)，再加20 μL正己烷重新溶解。以40 ng/μL正十八烷(Sigma公司，美國)為內(nèi)標(biāo)，在浸提液中加入2 μL內(nèi)標(biāo)溶液。將內(nèi)標(biāo)和浸提液的混合液移至150 μL玻璃內(nèi)插管(Agilent公司，美國)，再將內(nèi)插管放入1.5 mL進(jìn)樣瓶中，置于-20℃保存?zhèn)溆?。采用Combi PAL自動進(jìn)樣器(CTC公司，瑞士)自動進(jìn)樣，每個(gè)供試樣品進(jìn)樣2 μL。每處理重復(fù)7次。
1.3 儀器分析條件
供試樣品用氣相色譜GC7890A-質(zhì)譜MS-5975C聯(lián)用儀(Agilent公司，美國)分析，色譜柱為石英毛細(xì)管柱HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；起始溫度為50℃，以22℃/min升至270℃，再以2℃/min升至300℃，保留5 min。載氣為高純氦氣，載氣流速1 mL/min，柱頭壓為7.652 psi。電子轟擊離子源，電子能量70 eV，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，掃描范圍50-550 amu。進(jìn)樣口溫度：290℃，不分流模式。接口溫度300℃，溶劑延遲3 min。
1.4 數(shù)據(jù)分析
1.4.1桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锒ㄐ苑治?/p>
參考林濤等(2016)方法。計(jì)算供試樣品所含表皮碳?xì)浠衔锏目仆叽谋Ａ糁笖?shù)(Kovǎts index, KI)。將獲得的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔镔|(zhì)譜圖，在NIST11庫中檢索，初步確認(rèn)表皮碳?xì)浠衔锝Y(jié)構(gòu)；對獲得的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔飬?shù)，如保留指數(shù)、特征離子峰和質(zhì)荷比等信息與已發(fā)表文獻(xiàn)的表皮碳?xì)浠衔?Gohetal., 1993; Vanícˇkováetal., 2012)進(jìn)行比對，確定桔小實(shí)蠅樣品表皮碳?xì)浠衔锓N類。
1.4.2桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锒糠治?/p>
參考林濤等(2016)方法。對12-25 min出峰的表皮碳?xì)浠衔锷V峰解析。利用ChemStation色譜分析軟件(Agilent公司，美國)對供試樣品色譜圖的含特征離子m/z=57.0的碳?xì)浠衔锾崛?Vanícˇkováetal., 2012)，再對各組分色譜峰積分，獲得其峰面積；對內(nèi)標(biāo)-正十八烷色譜峰也進(jìn)行特征離子m/z=57.0的碳?xì)浠衔锾崛〔⒎e分，確定其峰面積。根據(jù)以下公式計(jì)算供試樣品表皮碳?xì)浠衔锝M分的含量。
mi=(Ai×ms)/As
其中供試樣品第i個(gè)待測組分的含量mi及峰面積Ai，內(nèi)標(biāo)含量為ms、峰面積為As。用t檢驗(yàn)對表皮碳?xì)浠衔锔鹘M分含量進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。
1.4.3不同食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锝M成比較
分析桔小實(shí)蠅番石榴、楊桃和芒果種群的碳?xì)浠衔锷V圖，以人工飼料種群為對照。對色譜圖組成成分進(jìn)行碳?xì)浠衔锾卣麟x子m/z=57.0提取，再對各組分色譜峰積分，獲得其峰面積。參照數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法(Strohmetal., 2008)，對提取后的表皮碳?xì)浠衔锓迕娣e進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(林濤等，2016)。以各組分的轉(zhuǎn)換峰面積為變量，對獲得表皮碳?xì)浠衔锝M分進(jìn)行主成分分析(Principle Component Analysis, PCA)，實(shí)現(xiàn)多變量的降維；選擇特征值大于1的特征變量為主成分，各主成分為原始表皮碳?xì)浠衔锏木€性組合。再分別將3種寄主植物的桔小實(shí)蠅以及人工飼料對照的主成分作為判別分析的自變量，對其進(jìn)行逐步判別分析(Discriminant Analysis, DA)，判斷各處理間表皮碳?xì)浠衔锷V圖的相似度。在SPSS 16.0中進(jìn)行試驗(yàn)處理間的t檢驗(yàn)和雙因素方差分析；利用Statistics 10.0(Statsoft, Inc.)軟件，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析和逐步判別分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锝M成
通過GC-MS分析獲得了楊桃、番石榴、芒果3種寄主植物和人工飼料飼養(yǎng)的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锷V圖，對第12-25 min出峰的表皮碳?xì)浠衔锷V峰進(jìn)行m/z=57.0提取，獲得各樣品表皮碳?xì)浠衔锏慕M分及峰面積(表1)。4種食物源的桔小實(shí)蠅共含有42種表皮碳?xì)浠衔铮涮荚訑?shù)為C29-C37。不同食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锓N類略有不同，其中取食芒果的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锓N類數(shù)最多，含有39種；其次是取食楊桃的,含有38種；人工飼料飼養(yǎng)的含有36種，取食番石榴的種類數(shù)最少，為33種。4種食物源的桔小實(shí)蠅共有的碳?xì)浠衔镉?9種，取食楊桃、番石榴、芒果的分別與人工飼料飼養(yǎng)的相比較，兩兩之間共有的碳?xì)浠衔锓N類數(shù)分別為33、29和33種，其約為人工飼料飼養(yǎng)的桔小實(shí)蠅化合物種類的99.3%、91.4%和98.3%。
在獲得的一共42種碳?xì)浠衔镏?，正?gòu)烷烴、一甲基烷烴和二甲基烷烴分別有3、25和11種，有3種物質(zhì)為未知化合物。在4種食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔镏?，一甲基含量最高，?7.92%-68.68%；其次是二甲基烷烴，為20.74%-33.68%；正構(gòu)烷烴最少，為3.15%-10.58%。取食楊桃、番石榴和芒果的桔小實(shí)蠅的正構(gòu)烷烴、一甲基烷烴均極顯著地高于對照(P<0.01)，而二甲基烷烴含量極顯著的低于對照(P<0.01)。
表1 不同食物源的桔小實(shí)蠅雄成蟲表皮碳?xì)浠衔锝M成和相對含量
續(xù)上表
保留指數(shù)Kovǎtsindex碳?xì)浠衔颽，bCuticularhydrocarbons碳數(shù)Carbonnumber相對含量(%)Relativecontentc楊桃Averrhoacarambola番石榴Psidiumguajava芒果Mangiferaindica人工飼料Artificialdiet3257dUnknown233--088±047-3267d9?，17?diMeC3233068±002064±004074±003035±0043275d3?MeC3233054±004--046±0053283d7?MeC3233091±004077±005096±002045±0043295dn?C3333153±012-104±011144±0213327d11?/13?/15?MeC33341247±044572±081948±0841389±1253353d13，17?/11，15?diMeC33351658±051458±1341576±099844±1003363d13?/21?MeC3435131±002062±007120±011068±0133374d3?MeC3334275±006134±013223±013150±0283386d5?MeC3336087±005064±006096±009-3399d3，7?/3，9?/3，11?diMeC3436273±011156±014254±006133±0183422d11?；13?/15?/17?MeC3435157±012091±01140±007073±0103432dUnknown335--050±003-3446d5?MeC3435067±004035±003077±013-3522d11?MeC3536115±007-078±009138±0203546d13，17?/15，19?diMeC3537245±008136±018306±056189±031正構(gòu)烷烴n?Alkanes1058±122489±044315±019443±022一甲基烷烴Methylalkanes6868±0386079±0686176±0635792±074二甲基烷烴Dimethylalkanes2074±1083253±0913252±0653368±045
注：a，Me和diMe分別代表一甲基烷烴和二甲基烷烴；b，13-/11-MeC29表示支鏈可能位于11或13號碳原子上，11-,15-/13-,17-diMe29表示兩個(gè)甲基位置可能是在11和15或13和17號碳原子上；c，表中數(shù)據(jù)為不同食物源的桔小實(shí)蠅雄成蟲表皮碳?xì)浠衔锔鹘M分峰面積的百分比(未經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換)；d，在主成分分析中變量載荷絕對值>0.7的表皮碳?xì)浠衔锝M分。Note: a, Me and diMe stand for methylalkane and dimmethylalkane, respectively; b, 13-/11-MeC29 represent the position of branched chain may be on 11th or 13th carbon atom, 11-,15-/13,17-diMeC29 represents the position of two branched chain may be on 11th and 15th or 13th and 17th carbon atoms; c, Data were composed of the relative peak area in percentage (non-transformed)of each cuticular hydrocarbon fromB.dorsalisreared on different kinds of foods; d, Hydrocarbon compounds with factor loadings >0.7 on the five PCs with an eigenvalue greater than 1.
2.2 不同食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锉容^及判別分析
采用主成分分析法對檢測到的所有42個(gè)變量進(jìn)行降維篩選，從總體上比較不同食物源的桔小實(shí)蠅雄成蟲的色譜圖相似度。對42種碳?xì)浠衔锏姆迕娣e進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)為變量，進(jìn)行PCA分析(圖1)。以主成分特征值大于1為界限，得出桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔?個(gè)主成分，即PC1、PC2、PC3、PC4和PC5，分別解釋原始變量方差42.5%、32.6%、7.44%、4.18%和3.57%，其累積解釋原始變量總方差90.3%，說明該5個(gè)主成分基本保留了原始變量的信息。
以5個(gè)主成分作為自變量，進(jìn)行逐步判別分析(圖1)。來自4種食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锷V圖存在顯著性差異，所有供試個(gè)體均可被正確分類(Wilks,λ=0.0003,F=56.68,P<0.001)。5個(gè)主成分可顯著區(qū)分4種食物源的桔小實(shí)蠅雄蟲的表皮碳?xì)浠衔锷V圖(PC1, Partial Wilks,λ=0.029,P<0.0001; PC2, Partial Wilks,λ=0.096,P<0.001; PC3, Partial Wilks,λ=0.11,P<0.001; PC5, Partial Wilks,λ=0.33,P<0.001; PC4, Partial Wilks,λ=0.6,P=0.03)。統(tǒng)計(jì)分析還表明，不同食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锷V圖差異可用3個(gè)判別函數(shù)解釋，其中判別函數(shù)1解釋方差貢獻(xiàn)率66.0%(特征值=35.7, 典型相關(guān)系數(shù)=0.986; Wilks,λ=0.0003,χ2=158.4,df=15,P<0.001)，判別函數(shù)2解釋方差貢獻(xiàn)率23.4%(特征值=12.7, 典型相關(guān)系數(shù)=0.963; Wilks,λ=0.01,χ2=88.2,df=8,P<0.001)，判別函數(shù)3解釋方差貢獻(xiàn)率10.6%(特征值=5.71, 典型相關(guān)系數(shù)=0.922; Wilks,λ=0.15,χ2=37.1,df=3,P<0.001)，判別分析構(gòu)建判別函數(shù)的累計(jì)解釋方差貢獻(xiàn)率高達(dá)100%，說明這3個(gè)判別函數(shù)可完全解釋各食物源的桔小實(shí)蠅間表皮碳?xì)浠衔锷V圖的差異。其中，判別函數(shù)1可將人工飼料飼養(yǎng)的桔小實(shí)蠅與其他3種寄主植物飼養(yǎng)的顯著區(qū)分開(F=52.0,P<0.001;F=90.5,P<0.001;F=108.2,P<0.001)。判別函數(shù)2可將取食番石榴、楊桃和芒果的桔小實(shí)蠅圖譜兩兩之間顯著區(qū)分(F=30.4,P<0.001;F=36.2,P<0.001;F=43.5,P<0.001)。
圖1 取食番石榴、楊桃、芒果和人工飼料(對照)的桔小實(shí)蠅雄成蟲表皮碳?xì)浠衔锏呐袆e分析特征根散點(diǎn)圖Fig.1 Discriminant analysis based on the relative contents of 42 cuticular hydrocarbons from Bactrocera dorsalis male adults reared on Psidium guajava, Averrhoa carambola, Mangifera indica and artificial diet (control)
3 結(jié)論與討論
食物與昆蟲老化及營養(yǎng)感知通路活性密切相關(guān)，當(dāng)食物成分發(fā)生改變時(shí)，黑腹果蠅Drosophilamelanogaster雌成蟲的表皮碳?xì)浠衔锏慕M分含量發(fā)生改變，從而影響整個(gè)表皮碳?xì)浠衔锏慕M成(Fedinaetal., 2012)。食物因素不會改變南美按實(shí)蠅Anastrephaludens表皮碳?xì)浠衔锓N類，但能影響各組分的含量(Carlsonetal., 1986)。本研究通過比較桔小實(shí)蠅天然寄主植物與人工飼料種群間的差異，發(fā)現(xiàn)取食楊桃、番石榴和芒果桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锓N類分別為人工飼料的99.3%、91.4%和98.3%，共有物質(zhì)占有很大比例，說明4種食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锏闹饕N類相同，相對穩(wěn)定。對于不同昆蟲種之間的鑒定，只要種內(nèi)的差異遠(yuǎn)小于種間，其環(huán)境因素引起的變異對昆蟲種類的鑒定則無影響(Kather and Martin, 2012)。取食楊桃、番石榴和芒果的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔镏械恼龢?gòu)烷烴、一甲基烷烴均極顯著地高于人工飼料對照(P<0.01)，而二甲基烷烴含量皆極顯著的低于對照(P<0.01)，總體趨勢一致。不同食物引起的差異主要體現(xiàn)在物質(zhì)的含量上，而主要的組分種類相對穩(wěn)定，說明食物因素不影響桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锏亩ㄐ苑治觥?/p>
昆蟲合成表皮碳?xì)浠衔锏膩碓从袃煞N途徑，一種是通過自身的絳色細(xì)胞合成(Howard and Blomquist, 2005)；一種是從攝取的食物獲得(Blomquistetal., 1973)。分別以兩種天然寄主植物與人工飼料喂養(yǎng)的果蠅Drosophilamojavensis表皮碳?xì)浠衔锏牟町愔饕w現(xiàn)在某些組分上，并且食物因素帶來的表皮碳?xì)浠衔锝M分變化是果蠅個(gè)體間配偶選擇的主導(dǎo)因素(Stennett and Etges, 1997)。在社會性昆蟲中，阿根廷蟻Linepithemahumile通過獵食昆蟲獲取某類碳?xì)浠衔?，取食同種昆蟲的個(gè)體間具有相同的表皮碳?xì)浠衔铮⒁源俗鳛樽R別同巢個(gè)體的化學(xué)線索。當(dāng)取食的昆蟲種類發(fā)生改變時(shí)，其原有蟻巢個(gè)體的表皮碳?xì)浠衔锇l(fā)生改變，產(chǎn)生新的蟻巢氣味，被認(rèn)為是異巢個(gè)體引發(fā)相互攻擊(Liang and Silverman, 2000)。本研究中，不同食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锝M成種類基本相同，但通過判別分析仍可將各食物源的桔小實(shí)蠅區(qū)別開來，判別函數(shù)1可將人工飼料飼養(yǎng)的桔小實(shí)蠅與其他3種寄主植物飼養(yǎng)的顯著區(qū)分開，判別函數(shù)2可將取食番石榴、楊桃和芒果的桔小實(shí)蠅圖譜兩兩之間顯著區(qū)分。因此，在桔小實(shí)蠅的鑒定過程中，可以通過提取種內(nèi)共有物質(zhì)作為種的特征峰，建立指紋圖譜進(jìn)行鑒定，還可以根據(jù)物質(zhì)種類的差異來追溯其寄主植物。由于昆蟲表皮碳?xì)浠衔锏拇x合成途徑及其遺傳基礎(chǔ)還不完全清楚，這種表皮碳?xì)浠衔锝M分的差別是否影響種間和復(fù)合種的鑒別有待進(jìn)一步研究探討。
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InfluencesoffoodfactorsoncuticularhydrocarbonsofBactroceradorsalisadults
LEI Yan-Yuan1, LIN Tao2, HE Li-Yun3, LU Li-Hua1*, HE Yu-Rong2, LI Qun-Chen1
(1. Guangdong Provincial Key Laboratory of High Technology for Plant Protection，Institute of Plant Protection, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, China; 2. College of Agriculture, South China Agriculture University, Guangzhou 510642, China; 3. Agro-biological Gene Research Center, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, China)
The oriental fruit flyBactroceradorsalisis an important quarantine pest which can damage fruit and vegetable. Cuticular hydrocarbons obtained from male adults ofB.dorsalisreared on different kinds of foods,Averrhoacarambola,Psidiumguajava,Mangiferaindicaand artificial diet were analyzed by Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS)technology. Total of 42 cuticular hydrocarbon components, ranging from C29 to C37, were recovered by gas chromatography that represented major classes ofn-alkanes, methylalkanes and dimethylalkanes. The cuticular hydrocarbon components obtained fromB.dorsalisreared onA.carambola,P.guajavaandM.indicaaccount for 99.3%, 91.4% and 98.3%, as compared with the check artificial diet respectively. Chemometric methods (such as principal component analysis (PCA)and discriminant analysis (DA))were applied to the obtained data. We found some differences in relative percentage contents of components, but the cuticular hydrocarbons profiles ofB.dorsalisreared on different kinds of foods showed great similarities, suggesting that food factors did not affect the identification ofB.dorsalis. The characteristic peaks were identified and their GC-MS fingerprints were established, the findings generated from this study provided a data support for species identification of fruit fly during border inspection and quarantine.
Bactroceradorsalis; GC-MS analysis; cuticular hydrocarbons; food factors; male adult
廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(201510010232)；“十二五”國家科技支撐計(jì)劃(2015BAD08B02)
雷妍圓，女，1981年生，博士，助理研究員，研究方向?yàn)槔ハx生物信息學(xué)及分子生物學(xué)，E-mail：leiyanyuan@163.com
*通訊作者Author for correspondence, E-mail: lhlu@gdppri.com
Received: 2017-01-09; 接受日期Accepted: 2017-06-28
Q965;S433.89
：A
1674-0858(2017)04-0805-08
雷妍圓，林濤，何麗云,等.食物因素對桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锏挠绊慬J].環(huán)境昆蟲學(xué)報(bào)，2017,39(4):805-812.
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雷妍圓，林 濤，何麗云，呂利華*，何余容，李群臣
(1. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/廣東省植物保護(hù)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；2. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣州 510642；3. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，農(nóng)業(yè)生物基因研究中心，廣州 510640)
食物因素對桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锏挠绊?/p>
雷妍圓1，林 濤2，何麗云3，呂利華1*，何余容2，李群臣1
(1. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/廣東省植物保護(hù)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640；2. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣州 510642；3. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，農(nóng)業(yè)生物基因研究中心，廣州 510640)
桔小實(shí)蠅Bactroceradorsalis是為害園藝作物的重要檢疫性害蟲。本研究采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)，分析了取食3種寄主植物楊桃、番石榴和芒果的桔小實(shí)蠅雄成蟲表皮碳?xì)浠衔锝M成和含量，并以人工飼料飼養(yǎng)作為對照進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，4種食物源的桔小實(shí)蠅共含有42種表皮碳?xì)浠衔?，其碳原子?shù)為C29-C37，主要為正構(gòu)烷烴、一甲基烷烴和二甲基烷烴。取食楊桃、番石榴和芒果桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锓N類分別為人工飼料的99.3%、91.4%和98.3%，4種食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锓N類基本相同，主成分分析和判別分析可從含量上將各食物源的桔小實(shí)蠅區(qū)分開。不同食物源引起的差異體現(xiàn)在物質(zhì)的含量上，而主要的組分種類相對穩(wěn)定，說明食物因素不影響利用表皮碳?xì)浠衔镞M(jìn)行桔小實(shí)蠅種的鑒定。因此可提取種內(nèi)共有物質(zhì)作為種的特征峰，建立不同食物條件下桔小實(shí)蠅的指紋圖譜，為檢驗(yàn)檢疫過程中實(shí)蠅種類的鑒定提供數(shù)據(jù)支持。
桔小實(shí)蠅；氣相色譜分析；表皮碳?xì)浠衔铮皇澄镆蛩?；雄成蟲
實(shí)蠅類昆蟲繁殖力強(qiáng)，危害隱蔽且嚴(yán)重，在世界范圍內(nèi)嚴(yán)重威脅水果生產(chǎn)安全，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，是一類危險(xiǎn)的入侵昆蟲。其一旦傳入適宜的生存環(huán)境，就有暴發(fā)成災(zāi)的可能，被許多國家列為重要檢疫性害蟲(梁帆等，2001；Stephensetal.，2007；丁吉同等，2014)。近年來，隨著中國與世界貿(mào)易的日益頻繁，進(jìn)境水果和蔬菜中截獲的實(shí)蠅數(shù)量和批次大幅上升，桔小實(shí)蠅BactroceradorsalisHendel成為國內(nèi)為害果蔬的重要優(yōu)勢種(高媛惠等，2016)。
桔小實(shí)蠅寄主范圍廣，可危害柑橘、楊桃、芒果、香蕉、荔枝、瓜類等250多種水果和蔬菜(Clarkeetal., 2005)，以成蟲產(chǎn)卵于寄主植物果實(shí)內(nèi)，產(chǎn)卵孔周圍組織發(fā)育停止，形成凹陷或長瘤；幼蟲孵化后在果實(shí)中蛀食危害，造成落果或使果實(shí)腐爛不能食用，嚴(yán)重影響果蔬品質(zhì)，喪失商品價(jià)值，嚴(yán)重威脅我國果蔬生產(chǎn)和出口貿(mào)易。目前桔小實(shí)蠅在國內(nèi)主要分布于廣東、廣西、福建、四川、湖南、貴州、云南、海南、臺灣等省區(qū)(李偉豐等，2007；張彬等，2008)，廣東地區(qū)自1999年報(bào)道廣州桔小實(shí)蠅大面積暴發(fā)危害以來(梁帆等，2008)，由桔小實(shí)蠅、南瓜實(shí)蠅和瓜實(shí)蠅等為害導(dǎo)致廣東地區(qū)的經(jīng)濟(jì)損失每年高達(dá)33.67-129.87億元(馬興莉等，2013)。因此，桔小實(shí)蠅的檢疫鑒定工作至關(guān)重要。
隨著現(xiàn)代儀器設(shè)備的發(fā)展，利用氣相色譜技術(shù)對昆蟲表皮碳?xì)浠衔?Cuticular Hydrocarbons, CHCs)進(jìn)行分析，其技術(shù)趨于成熟并被廣泛應(yīng)用于昆蟲種間及復(fù)合種的分類鑒定(Kather and Martin, 2012)。昆蟲表皮碳?xì)浠衔锓€(wěn)定存在于昆蟲的上表皮中，主要由直鏈或支鏈、飽和或不飽和的長鏈烴類構(gòu)成，并和酯類、醇類及脂肪酸等組成脂質(zhì)層(Lockey and Metcalfe, 1988)，主要作用是保護(hù)昆蟲水分散失，防止農(nóng)藥、微生物侵入以及作為種間及種內(nèi)信息化合物等功能(Lockey and Metcalfe, 1988; Howard and Blomquist, 2005)。利用表皮碳?xì)浠衔锝M分分析實(shí)驗(yàn)操作簡便，樣品處理較為簡單，時(shí)效性高，是形態(tài)學(xué)、細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)分類方法的有效補(bǔ)充(張鶴等，2016)。
昆蟲的表皮碳?xì)浠衔锝M分與含量受環(huán)境因素、種內(nèi)變異的影響，已有報(bào)道食物因素可以引起俄羅斯麥蚜Diuraphisnoxia、美洲沙漠蝗Schistocercashoshone、果蠅Drosophilamojavensis、阿根廷蟻Linepithemahumile的種內(nèi)表皮碳?xì)浠衔锝M分的改變(Bergmanetal., 1990; Chapmanetal., 1995; Stennett and Etges, 1997; Liang and Silverman, 2000; Kather and Martin, 2012)。由于桔小實(shí)蠅寄主范圍廣泛，取食不同的果蔬，是否以不同寄主植物為食物的種群間表皮碳?xì)浠衔锎嬖诓町?，這種差異是否會影響對種的判斷，需要明確食物因素對實(shí)蠅種類鑒定的影響。為此，本研究以桔小實(shí)蠅的雄成蟲為對象，通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)，利用整體浸提及液體進(jìn)樣法，分析了取食番石榴、楊桃、芒果和人工飼料4種食物的桔小實(shí)蠅雄成蟲表皮碳?xì)浠衔?，旨在明確食物因素對桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锝M分與含量的影響，為檢驗(yàn)檢疫過程中實(shí)蠅種類的鑒定提供更為詳實(shí)而可靠的數(shù)據(jù)支持。
1 材料與方法
1.1 供試蟲源
本試驗(yàn)供試桔小實(shí)蠅天然寄主種群分別采自廣東省清遠(yuǎn)市的番石榴Psidiumguajava園(23.873°N/113.495°E)、楊桃Averrhoacarambola園(23.806°N/113.354°E)，以及廣東省增城市芒果Mangiferaindica園(23.346°N/113.767°E)的落果，將落果移至室內(nèi)實(shí)蠅化蛹箱內(nèi)，箱底鋪1-2 cm厚度濕沙，定期加水保濕，待成蟲羽化。人工飼料種群由廣東省出入境檢驗(yàn)檢疫局植檢中心提供，參照袁盛勇等(2003)方法飼養(yǎng)，成蟲飼料配方為酵母粉 ∶白砂糖=2 ∶1(m/m)。各種群置于溫度25℃±1℃、相對濕度60%-70%，光暗周期(L ∶D)=14 h ∶10 h的飼養(yǎng)條件下，成蟲羽化8 d后，用二氧化碳?xì)怏w將其熏暈，取雄成蟲參照吳佳教等(2009)方法進(jìn)行種類鑒定，已鑒定的桔小實(shí)蠅雄成蟲保存于-20℃?zhèn)溆谩?/p>
1.2 桔小實(shí)蠅雄成蟲表皮碳?xì)浠衔锏奶崛?/p>
取1頭桔小實(shí)蠅雄成蟲置于2.0 mL進(jìn)樣瓶內(nèi)，加500 μL色譜純正己烷(Sigma公司，美國)浸提10 min。用1 mL進(jìn)樣針將浸提液移至另一個(gè)2.0 mL進(jìn)樣瓶內(nèi)，并用高純N2吹至正己烷完全蒸發(fā)，再加20 μL正己烷重新溶解。以40 ng/μL正十八烷(Sigma公司，美國)為內(nèi)標(biāo)，在浸提液中加入2 μL內(nèi)標(biāo)溶液。將內(nèi)標(biāo)和浸提液的混合液移至150 μL玻璃內(nèi)插管(Agilent公司，美國)，再將內(nèi)插管放入1.5 mL進(jìn)樣瓶中，置于-20℃保存?zhèn)溆?。采用Combi PAL自動進(jìn)樣器(CTC公司，瑞士)自動進(jìn)樣，每個(gè)供試樣品進(jìn)樣2 μL。每處理重復(fù)7次。
1.3 儀器分析條件
供試樣品用氣相色譜GC7890A-質(zhì)譜MS-5975C聯(lián)用儀(Agilent公司，美國)分析，色譜柱為石英毛細(xì)管柱HP-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；起始溫度為50℃，以22℃/min升至270℃，再以2℃/min升至300℃，保留5 min。載氣為高純氦氣，載氣流速1 mL/min，柱頭壓為7.652 psi。電子轟擊離子源，電子能量70 eV，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，掃描范圍50-550 amu。進(jìn)樣口溫度：290℃，不分流模式。接口溫度300℃，溶劑延遲3 min。
1.4 數(shù)據(jù)分析
1.4.1桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锒ㄐ苑治?/p>
參考林濤等(2016)方法。計(jì)算供試樣品所含表皮碳?xì)浠衔锏目仆叽谋Ａ糁笖?shù)(Kovǎts index, KI)。將獲得的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔镔|(zhì)譜圖，在NIST11庫中檢索，初步確認(rèn)表皮碳?xì)浠衔锝Y(jié)構(gòu)；對獲得的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔飬?shù)，如保留指數(shù)、特征離子峰和質(zhì)荷比等信息與已發(fā)表文獻(xiàn)的表皮碳?xì)浠衔?Gohetal., 1993; Vanícˇkováetal., 2012)進(jìn)行比對，確定桔小實(shí)蠅樣品表皮碳?xì)浠衔锓N類。
1.4.2桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锒糠治?/p>
參考林濤等(2016)方法。對12-25 min出峰的表皮碳?xì)浠衔锷V峰解析。利用ChemStation色譜分析軟件(Agilent公司，美國)對供試樣品色譜圖的含特征離子m/z=57.0的碳?xì)浠衔锾崛?Vanícˇkováetal., 2012)，再對各組分色譜峰積分，獲得其峰面積；對內(nèi)標(biāo)-正十八烷色譜峰也進(jìn)行特征離子m/z=57.0的碳?xì)浠衔锾崛〔⒎e分，確定其峰面積。根據(jù)以下公式計(jì)算供試樣品表皮碳?xì)浠衔锝M分的含量。
mi=(Ai×ms)/As
其中供試樣品第i個(gè)待測組分的含量mi及峰面積Ai，內(nèi)標(biāo)含量為ms、峰面積為As。用t檢驗(yàn)對表皮碳?xì)浠衔锔鹘M分含量進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。
1.4.3不同食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锝M成比較
分析桔小實(shí)蠅番石榴、楊桃和芒果種群的碳?xì)浠衔锷V圖，以人工飼料種群為對照。對色譜圖組成成分進(jìn)行碳?xì)浠衔锾卣麟x子m/z=57.0提取，再對各組分色譜峰積分，獲得其峰面積。參照數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法(Strohmetal., 2008)，對提取后的表皮碳?xì)浠衔锓迕娣e進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(林濤等，2016)。以各組分的轉(zhuǎn)換峰面積為變量，對獲得表皮碳?xì)浠衔锝M分進(jìn)行主成分分析(Principle Component Analysis, PCA)，實(shí)現(xiàn)多變量的降維；選擇特征值大于1的特征變量為主成分，各主成分為原始表皮碳?xì)浠衔锏木€性組合。再分別將3種寄主植物的桔小實(shí)蠅以及人工飼料對照的主成分作為判別分析的自變量，對其進(jìn)行逐步判別分析(Discriminant Analysis, DA)，判斷各處理間表皮碳?xì)浠衔锷V圖的相似度。在SPSS 16.0中進(jìn)行試驗(yàn)處理間的t檢驗(yàn)和雙因素方差分析；利用Statistics 10.0(Statsoft, Inc.)軟件，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析和逐步判別分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锝M成
通過GC-MS分析獲得了楊桃、番石榴、芒果3種寄主植物和人工飼料飼養(yǎng)的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锷V圖，對第12-25 min出峰的表皮碳?xì)浠衔锷V峰進(jìn)行m/z=57.0提取，獲得各樣品表皮碳?xì)浠衔锏慕M分及峰面積(表1)。4種食物源的桔小實(shí)蠅共含有42種表皮碳?xì)浠衔铮涮荚訑?shù)為C29-C37。不同食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锓N類略有不同，其中取食芒果的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锓N類數(shù)最多，含有39種；其次是取食楊桃的,含有38種；人工飼料飼養(yǎng)的含有36種，取食番石榴的種類數(shù)最少，為33種。4種食物源的桔小實(shí)蠅共有的碳?xì)浠衔镉?9種，取食楊桃、番石榴、芒果的分別與人工飼料飼養(yǎng)的相比較，兩兩之間共有的碳?xì)浠衔锓N類數(shù)分別為33、29和33種，其約為人工飼料飼養(yǎng)的桔小實(shí)蠅化合物種類的99.3%、91.4%和98.3%。
在獲得的一共42種碳?xì)浠衔镏?，正?gòu)烷烴、一甲基烷烴和二甲基烷烴分別有3、25和11種，有3種物質(zhì)為未知化合物。在4種食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔镏?，一甲基含量最高，?7.92%-68.68%；其次是二甲基烷烴，為20.74%-33.68%；正構(gòu)烷烴最少，為3.15%-10.58%。取食楊桃、番石榴和芒果的桔小實(shí)蠅的正構(gòu)烷烴、一甲基烷烴均極顯著地高于對照(P<0.01)，而二甲基烷烴含量極顯著的低于對照(P<0.01)。
表1 不同食物源的桔小實(shí)蠅雄成蟲表皮碳?xì)浠衔锝M成和相對含量
續(xù)上表
保留指數(shù)Kovǎtsindex碳?xì)浠衔颽，bCuticularhydrocarbons碳數(shù)Carbonnumber相對含量(%)Relativecontentc楊桃Averrhoacarambola番石榴Psidiumguajava芒果Mangiferaindica人工飼料Artificialdiet3257dUnknown233--088±047-3267d9?，17?diMeC3233068±002064±004074±003035±0043275d3?MeC3233054±004--046±0053283d7?MeC3233091±004077±005096±002045±0043295dn?C3333153±012-104±011144±0213327d11?/13?/15?MeC33341247±044572±081948±0841389±1253353d13，17?/11，15?diMeC33351658±051458±1341576±099844±1003363d13?/21?MeC3435131±002062±007120±011068±0133374d3?MeC3334275±006134±013223±013150±0283386d5?MeC3336087±005064±006096±009-3399d3，7?/3，9?/3，11?diMeC3436273±011156±014254±006133±0183422d11?；13?/15?/17?MeC3435157±012091±01140±007073±0103432dUnknown335--050±003-3446d5?MeC3435067±004035±003077±013-3522d11?MeC3536115±007-078±009138±0203546d13，17?/15，19?diMeC3537245±008136±018306±056189±031正構(gòu)烷烴n?Alkanes1058±122489±044315±019443±022一甲基烷烴Methylalkanes6868±0386079±0686176±0635792±074二甲基烷烴Dimethylalkanes2074±1083253±0913252±0653368±045
注：a，Me和diMe分別代表一甲基烷烴和二甲基烷烴；b，13-/11-MeC29表示支鏈可能位于11或13號碳原子上，11-,15-/13-,17-diMe29表示兩個(gè)甲基位置可能是在11和15或13和17號碳原子上；c，表中數(shù)據(jù)為不同食物源的桔小實(shí)蠅雄成蟲表皮碳?xì)浠衔锔鹘M分峰面積的百分比(未經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換)；d，在主成分分析中變量載荷絕對值>0.7的表皮碳?xì)浠衔锝M分。Note: a, Me and diMe stand for methylalkane and dimmethylalkane, respectively; b, 13-/11-MeC29 represent the position of branched chain may be on 11th or 13th carbon atom, 11-,15-/13,17-diMeC29 represents the position of two branched chain may be on 11th and 15th or 13th and 17th carbon atoms; c, Data were composed of the relative peak area in percentage (non-transformed)of each cuticular hydrocarbon fromB.dorsalisreared on different kinds of foods; d, Hydrocarbon compounds with factor loadings >0.7 on the five PCs with an eigenvalue greater than 1.
2.2 不同食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锉容^及判別分析
采用主成分分析法對檢測到的所有42個(gè)變量進(jìn)行降維篩選，從總體上比較不同食物源的桔小實(shí)蠅雄成蟲的色譜圖相似度。對42種碳?xì)浠衔锏姆迕娣e進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)為變量，進(jìn)行PCA分析(圖1)。以主成分特征值大于1為界限，得出桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔?個(gè)主成分，即PC1、PC2、PC3、PC4和PC5，分別解釋原始變量方差42.5%、32.6%、7.44%、4.18%和3.57%，其累積解釋原始變量總方差90.3%，說明該5個(gè)主成分基本保留了原始變量的信息。
以5個(gè)主成分作為自變量，進(jìn)行逐步判別分析(圖1)。來自4種食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锷V圖存在顯著性差異，所有供試個(gè)體均可被正確分類(Wilks,λ=0.0003,F=56.68,P<0.001)。5個(gè)主成分可顯著區(qū)分4種食物源的桔小實(shí)蠅雄蟲的表皮碳?xì)浠衔锷V圖(PC1, Partial Wilks,λ=0.029,P<0.0001; PC2, Partial Wilks,λ=0.096,P<0.001; PC3, Partial Wilks,λ=0.11,P<0.001; PC5, Partial Wilks,λ=0.33,P<0.001; PC4, Partial Wilks,λ=0.6,P=0.03)。統(tǒng)計(jì)分析還表明，不同食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锷V圖差異可用3個(gè)判別函數(shù)解釋，其中判別函數(shù)1解釋方差貢獻(xiàn)率66.0%(特征值=35.7, 典型相關(guān)系數(shù)=0.986; Wilks,λ=0.0003,χ2=158.4,df=15,P<0.001)，判別函數(shù)2解釋方差貢獻(xiàn)率23.4%(特征值=12.7, 典型相關(guān)系數(shù)=0.963; Wilks,λ=0.01,χ2=88.2,df=8,P<0.001)，判別函數(shù)3解釋方差貢獻(xiàn)率10.6%(特征值=5.71, 典型相關(guān)系數(shù)=0.922; Wilks,λ=0.15,χ2=37.1,df=3,P<0.001)，判別分析構(gòu)建判別函數(shù)的累計(jì)解釋方差貢獻(xiàn)率高達(dá)100%，說明這3個(gè)判別函數(shù)可完全解釋各食物源的桔小實(shí)蠅間表皮碳?xì)浠衔锷V圖的差異。其中，判別函數(shù)1可將人工飼料飼養(yǎng)的桔小實(shí)蠅與其他3種寄主植物飼養(yǎng)的顯著區(qū)分開(F=52.0,P<0.001;F=90.5,P<0.001;F=108.2,P<0.001)。判別函數(shù)2可將取食番石榴、楊桃和芒果的桔小實(shí)蠅圖譜兩兩之間顯著區(qū)分(F=30.4,P<0.001;F=36.2,P<0.001;F=43.5,P<0.001)。
圖1 取食番石榴、楊桃、芒果和人工飼料(對照)的桔小實(shí)蠅雄成蟲表皮碳?xì)浠衔锏呐袆e分析特征根散點(diǎn)圖Fig.1 Discriminant analysis based on the relative contents of 42 cuticular hydrocarbons from Bactrocera dorsalis male adults reared on Psidium guajava, Averrhoa carambola, Mangifera indica and artificial diet (control)
3 結(jié)論與討論
食物與昆蟲老化及營養(yǎng)感知通路活性密切相關(guān)，當(dāng)食物成分發(fā)生改變時(shí)，黑腹果蠅Drosophilamelanogaster雌成蟲的表皮碳?xì)浠衔锏慕M分含量發(fā)生改變，從而影響整個(gè)表皮碳?xì)浠衔锏慕M成(Fedinaetal., 2012)。食物因素不會改變南美按實(shí)蠅Anastrephaludens表皮碳?xì)浠衔锓N類，但能影響各組分的含量(Carlsonetal., 1986)。本研究通過比較桔小實(shí)蠅天然寄主植物與人工飼料種群間的差異，發(fā)現(xiàn)取食楊桃、番石榴和芒果桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锓N類分別為人工飼料的99.3%、91.4%和98.3%，共有物質(zhì)占有很大比例，說明4種食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锏闹饕N類相同，相對穩(wěn)定。對于不同昆蟲種之間的鑒定，只要種內(nèi)的差異遠(yuǎn)小于種間，其環(huán)境因素引起的變異對昆蟲種類的鑒定則無影響(Kather and Martin, 2012)。取食楊桃、番石榴和芒果的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔镏械恼龢?gòu)烷烴、一甲基烷烴均極顯著地高于人工飼料對照(P<0.01)，而二甲基烷烴含量皆極顯著的低于對照(P<0.01)，總體趨勢一致。不同食物引起的差異主要體現(xiàn)在物質(zhì)的含量上，而主要的組分種類相對穩(wěn)定，說明食物因素不影響桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锏亩ㄐ苑治觥?/p>
昆蟲合成表皮碳?xì)浠衔锏膩碓从袃煞N途徑，一種是通過自身的絳色細(xì)胞合成(Howard and Blomquist, 2005)；一種是從攝取的食物獲得(Blomquistetal., 1973)。分別以兩種天然寄主植物與人工飼料喂養(yǎng)的果蠅Drosophilamojavensis表皮碳?xì)浠衔锏牟町愔饕w現(xiàn)在某些組分上，并且食物因素帶來的表皮碳?xì)浠衔锝M分變化是果蠅個(gè)體間配偶選擇的主導(dǎo)因素(Stennett and Etges, 1997)。在社會性昆蟲中，阿根廷蟻Linepithemahumile通過獵食昆蟲獲取某類碳?xì)浠衔?，取食同種昆蟲的個(gè)體間具有相同的表皮碳?xì)浠衔铮⒁源俗鳛樽R別同巢個(gè)體的化學(xué)線索。當(dāng)取食的昆蟲種類發(fā)生改變時(shí)，其原有蟻巢個(gè)體的表皮碳?xì)浠衔锇l(fā)生改變，產(chǎn)生新的蟻巢氣味，被認(rèn)為是異巢個(gè)體引發(fā)相互攻擊(Liang and Silverman, 2000)。本研究中，不同食物源的桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锝M成種類基本相同，但通過判別分析仍可將各食物源的桔小實(shí)蠅區(qū)別開來，判別函數(shù)1可將人工飼料飼養(yǎng)的桔小實(shí)蠅與其他3種寄主植物飼養(yǎng)的顯著區(qū)分開，判別函數(shù)2可將取食番石榴、楊桃和芒果的桔小實(shí)蠅圖譜兩兩之間顯著區(qū)分。因此，在桔小實(shí)蠅的鑒定過程中，可以通過提取種內(nèi)共有物質(zhì)作為種的特征峰，建立指紋圖譜進(jìn)行鑒定，還可以根據(jù)物質(zhì)種類的差異來追溯其寄主植物。由于昆蟲表皮碳?xì)浠衔锏拇x合成途徑及其遺傳基礎(chǔ)還不完全清楚，這種表皮碳?xì)浠衔锝M分的差別是否影響種間和復(fù)合種的鑒別有待進(jìn)一步研究探討。
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InfluencesoffoodfactorsoncuticularhydrocarbonsofBactroceradorsalisadults
LEI Yan-Yuan1, LIN Tao2, HE Li-Yun3, LU Li-Hua1*, HE Yu-Rong2, LI Qun-Chen1
(1. Guangdong Provincial Key Laboratory of High Technology for Plant Protection，Institute of Plant Protection, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, China; 2. College of Agriculture, South China Agriculture University, Guangzhou 510642, China; 3. Agro-biological Gene Research Center, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, China)
The oriental fruit flyBactroceradorsalisis an important quarantine pest which can damage fruit and vegetable. Cuticular hydrocarbons obtained from male adults ofB.dorsalisreared on different kinds of foods,Averrhoacarambola,Psidiumguajava,Mangiferaindicaand artificial diet were analyzed by Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS)technology. Total of 42 cuticular hydrocarbon components, ranging from C29 to C37, were recovered by gas chromatography that represented major classes ofn-alkanes, methylalkanes and dimethylalkanes. The cuticular hydrocarbon components obtained fromB.dorsalisreared onA.carambola,P.guajavaandM.indicaaccount for 99.3%, 91.4% and 98.3%, as compared with the check artificial diet respectively. Chemometric methods (such as principal component analysis (PCA)and discriminant analysis (DA))were applied to the obtained data. We found some differences in relative percentage contents of components, but the cuticular hydrocarbons profiles ofB.dorsalisreared on different kinds of foods showed great similarities, suggesting that food factors did not affect the identification ofB.dorsalis. The characteristic peaks were identified and their GC-MS fingerprints were established, the findings generated from this study provided a data support for species identification of fruit fly during border inspection and quarantine.
Bactroceradorsalis; GC-MS analysis; cuticular hydrocarbons; food factors; male adult
廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(201510010232)；“十二五”國家科技支撐計(jì)劃(2015BAD08B02)
雷妍圓，女，1981年生，博士，助理研究員，研究方向?yàn)槔ハx生物信息學(xué)及分子生物學(xué)，E-mail：leiyanyuan@163.com
*通訊作者Author for correspondence, E-mail: lhlu@gdppri.com
Received: 2017-01-09; 接受日期Accepted: 2017-06-28
Q965;S433.89
：A
1674-0858(2017)04-0805-08
雷妍圓，林濤，何麗云,等.食物因素對桔小實(shí)蠅表皮碳?xì)浠衔锏挠绊慬J].環(huán)境昆蟲學(xué)報(bào)，2017,39(4):805-812.
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