光肩星天牛對寄主植物萜烯類化合物觸角活性和電位反應1)

范麗清 嚴善春 程 紅

(東北林業大學，哈爾濱，150040)

孫宗華

(延邊州林業管理局)

光肩星天牛(Anoplophoraglabripennis(Motsch.))隸屬于鞘翅目天?？?Cerambycidae)，是多種闊葉樹的重要蛀干害蟲[1]。隨著種群數量增多，分布范圍不斷擴大，寄主種類在擴增，已給林業生產和園林建設造成了嚴重損失[2－6]。其中槭、楊、柳、榆和樺等屬的部分樹種受害嚴重，復葉槭為其嗜好寄主。光肩星天牛已侵入森林[7]，對其進行有效防控迫在眉睫，然而現有的方法很難取得滿意的效果，急需開發高效環保的防控措施。隨著昆蟲化學生態學的迅速發展，昆蟲與植物之間的化學信息聯系越來越受到國內外相關學者重視。寄主所釋放的揮發性化學物質直接決定成蟲對補充營養和產卵寄主的選擇[8－9]。分析寄主植物揮發物成分，篩選和利用植物源揮發性物質制備相應的引誘劑已成為防控蛀干害蟲的主要研究方向。從昆蟲寄主植物中篩選引誘性揮發物質是制備引誘劑的一般原則，利用常規的電生理方法可以檢測出揮發物是否會引起昆蟲生理反應[10－12]。研究表明，植物釋放的特定的揮發性氣味物質能夠對天牛起到引誘或驅避作用[13]。

許多研究者對光肩星天牛寄主復葉槭、旱柳、合作楊、毛白楊、新疆楊、五角楓、華北五角楓和挪威槭等揮發物組成進行了分析報道[14－18]。李建光等[14]對復葉槭揮發物部分組分糠醛、青葉醛、青葉醇、甲基糠醛、苯甲醇、己醛、己醇、乙酸丁酯、丙酸丁酯、丁酸乙酯、反－2－己烯醇11種單體進行了EAG測定。筆者參考以上相關研究，結合本人對其它寄主揮發物成分分析，選擇其中12種植物揮發性氣味物質進行如下研究:①光肩星天牛觸角敏感部位;②離體觸角活性隨時間變化規律;③植物源揮發物單體對光肩星天牛的電生理反應及其差異性，篩選有效單體。以期為進一步的光肩星天牛電生理測試和后續的引誘劑和驅避劑的開發提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲

試驗用光肩星天牛雌、雄成蟲于2010年8月采自東北林業大學校園內的白樺林，采集后將其分別置于養蟲罐中饑餓12 h，待用。

1.2 供試植物源揮發性物質及其配制

根據寄主植物各種揮發物的含量，參照同類試驗的研究[18－19]，確定 2 mol·L－1為測試濃度。將各種揮發物標準品分別溶于液體石蠟中，用渦旋混合器使其充分混合，配制成基本濃度為2 mol·L－1的溶液;以液體石蠟(天津市百世化工有限公司)做對照。

表1 12種標準揮發物的名稱、純度和來源

1.3 試驗方法

觸角電位儀由荷蘭Syntech公司智能化數據獲取控制器IDAC－4、微動操作儀Syntech MN－151、刺激氣流控制器Syntech CS－55及Syntech軟件處理系統組成。測定方法參照方宇凌等[20]、嚴福順等[21]的測試方法。刺激氣流流速、持續氣流均設定為400 mL·min－1，刺激時間 0.5 s，2 次刺激間隔60 s。將剪成1.5 cm×0.8 cm的定性濾紙紙條折成1.5 cm×0.4 cm作為試驗用揮發物的載體，測試劑量為 10 μL。

選擇活躍的光肩星天牛，用手術刀片將整根觸角從鞭節基部切下，再切除端節的少許末梢，然后用一端連有銀絲的2根導電管(內部充滿導電液的自制細玻璃管)連接到兩電極上，相對端連接觸角的兩端，調整氣味混合管與觸角間距離為1 cm[19]。

觸角的活性因離體時間的延長而降低，測試過程中需定時標定觸角的活性。標定方法:在每種揮發物EAG測定的前后各做一次2 mol·L－1順－3－烯－1－醇標樣的EAG測定，這樣不僅可以隨時觀察觸角活性降低情況，及時更換觸角，還可以通過測試單體和前后2次標樣平均值的比值消除觸角活性隨時間的延長而降低給測試結果帶來的影響[14]。

觸角敏感部位測定:以順－3－烯－1－醇和月桂烯2種揮發物(初步測試EAG反應明顯的2種揮發物)為刺激源，每種揮發物測試3根觸角，刺激順序從觸角基節至端節，每節重復測試3次，取其平均值。

離體觸角活性隨時間變化規律測定:雌、雄蟲分別測定3根觸角，測試間隔時間為24 min，刺激源為2 mol·L－1順 －3－ 烯 －1－ 醇，刺激部位為觸角最敏感節，3次重復，直至觸角失去活性測試結束。

觸角電位(EAG)測定:測定光肩星天牛雌、雄成蟲對12種植物揮發物2 mol·L－1的觸角電位(EAG)反應。刺激部位為觸角最敏感節，以液體石蠟為對照，3次重復。

利用SPSS 17.0統計軟件對試驗數據進行方差分析和Duncan多重比較。EAG反應均值用方差分析檢驗其顯著性(P＜0.05)，采用獨立樣本T檢驗檢測雌、雄成蟲對揮發物 EAG反應的差異顯著性[22－23]。

2 結果與分析

2.1 觸角敏感部位測定

由圖1可知，光肩星天牛(雌、雄)不同個體的觸角各節對順－3－烯－1－醇和月桂烯EAG反應敏感度不盡相同;但均呈現相似的規律性，端部第2節EAG反應強度最大，第1節次之，3～9節逐漸變小，即觸角各節EAG反應曲線均在第2節出現最大峰值。

圖1 觸角各節對順－3－烯－1－醇(成蟲1、2、3)和月桂烯(成蟲 4、5、6)的 EAG 反應

2.2 雌、雄成蟲離體觸角活性隨時間變化規律

由圖2可知，光肩星天牛雌、雄成蟲離體觸角活性隨時間的變化趨勢是一致的，均呈現隨著時間的延長逐漸減弱的趨勢，并呈波浪式遞減。區別在于，雌性隨時間延長活性平緩減弱，活性保持時間較長，以觸角電位值減到近0.02 mV(認定基本失去活性)計，用時達10 h;而雄性離體觸角活性0.8 h內呈現陡減趨勢，而后進入平緩減弱狀態，電位值減到近0.02 mV 僅用時 2.8 h。

圖2 光肩星天牛觸角活性隨時間變化規律

2.3 2 mol·L－1揮發物的觸角電位

由表2可知，與對照相比，雌蟲觸角對12種單體的EAG反應均達極顯著水平(P＜0.01);其中，順－3－烯－1－醇最強，達到0.816 mV;其次是月桂烯、乙酸乙酯和水芹烯;正己烷最弱，為0.23 mV;最強和最弱相差值為0.586 mV，較懸殊;12種揮發物EAG反應差異顯著性由大到小依次為:順－3－烯－1－醇、月桂烯、乙酸乙酯、水芹烯、3－蒈烯、S－α－蒎烯、莰烯、R－α－蒎烯、S－β－蒎烯、檸檬烯、羅勒烯、正己烷。雄蟲觸角EAG反應，除S－α－蒎烯無明顯反應外(P＞0.05)，其余11種揮發物均達到顯著或極顯著水平(P＜0.05或P＜0.01)，其中乙酸乙酯EAG反應最強，達到1.014 mV;其次是順－3－烯－1－醇和R－α－蒎烯;檸檬烯最弱，僅為0.160 mV;最強和最弱差值為0.854 mV，相差較雌成蟲更為懸殊;12種揮發物EAG反應差異顯著性由大到小依次為:乙酸乙酯、順－3－烯－1－醇、R－α－蒎烯、S－β－蒎烯、水芹烯、羅勒烯、正己烷、莰烯、月桂烯、3－蒈烯、檸檬烯、S－α－蒎烯。獨立樣本T檢驗表明:光肩星天牛雌、雄成蟲觸角對12種揮發物單體的EAG反應，除雌、雄成蟲對S－β－蒎烯EAG反應差異不顯著(P＞0.05)外;對順－3－烯－1－醇和正已烷差異顯著(P＜0.05)，對其余9種揮發物差異達極顯著水平(P＜0.01)。雌、雄蟲之間EAG反應存在顯著差異的11種揮發物中，雌蟲對月桂烯、3－蒈烯、S－α－蒎烯、水芹烯、檸檬烯、莰烯和順－3－乙烯醇7種揮發物的EAG反應強于雄蟲;雄蟲對R－α－蒎烯、羅勒烯、乙酸乙酯和正己烷4種揮發物的EAG反應強于雌蟲。

3 結論與討論

觸角是昆蟲主要感覺器官，昆蟲化學感受器主要分布在觸角上，觸角對昆蟲的求偶、覓食等行為起關鍵作用[24]。不同昆蟲之間，嗅覺感受器的大小、分布和數量變化很大，在果蠅中，嗅覺感受器位于觸角的第3節和口器的下顎須上[25]。利用電生理方法研究昆蟲對其寄主揮發物的生理反應試驗，掌握昆蟲觸角嗅覺敏感部位是關鍵，尤其是觸角比較長的天牛類昆蟲。測試結果證明，光肩星天牛雌、雄蟲觸角嗅覺最敏感部位均為觸角端部第2節，這一結論與李建光等[14]報道的結論相吻合。

表2 光肩星天牛雌、雄成蟲對2 mol/L的不同揮發物單體的EAG反應

昆蟲離體觸角隨時間延長活性會逐漸降低。試驗結果證明，光肩星天牛雌、雄離體觸角隨時間的延長活性的變化不盡相同，雌蟲觸角活性隨時間的延長呈現逐漸減弱的趨勢，活性保持時間較長，可長達10 h;雄蟲觸角在離體后短時間內活性陡降，而后呈現緩慢降低，活性保持時間僅為2.8 h。電生理測試中，需根據情況靈活掌握具體更換時間。建議光肩星天牛雌蟲每只離體觸角使用時間在7 h之內，雄蟲在2 h之內。利用昆蟲觸角進行電生理測試之前，首先測試該種昆蟲離體觸角活性隨時間變化規律是必要的，可為電生理試驗過程中及時更換觸角提供依據，使測試結果更為準確可靠。

不同性別的昆蟲在尋找寄主、繁殖后代等行為中所起的作用不同，反映出雌、雄成蟲觸角感受器可能存在特殊的與性別有關的數量上的差異，或存在嗅覺生理方面的定性差異[26－27]。電生理測試表明，光肩星天牛對測試的12種揮發物均有明顯的EAG反應，雄蟲除對S－α－蒎烯不顯著外，其余均顯著(P＜0.01)，并且雌、雄蟲之間存在明顯的差異性(P＜0.05)。說明光肩星天牛雌、雄兩性對來自環境中的氣味具有不同的選擇性和敏感性，預示著雌、雄成蟲觸角感受器可能存在數量和類型上的差異，或存在嗅覺生理上的差異。這一結果與閻雄飛等[28]報道的光肩星天牛雌、雄個體之間觸角感受器的類型沒有明顯差異，但感受器的分布存在性二型現象是相符合的。

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