庚醛與桉葉油醇組合對馬鈴薯塊莖蛾產卵選擇的影響

劉　燕,　謝冬生,　熊　焰,　王春婭,　任智強,　肖　春*

(1.云南農業大學植物保護學院, 昆明　650201; 2. 農業部對外經濟合作中心,中國歐洲聯盟農業技術中心,歐洲合作處, 北京　100125)

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庚醛與桉葉油醇組合對馬鈴薯塊莖蛾產卵選擇的影響

劉燕1,謝冬生2,熊焰1,王春婭1,任智強1,肖春1*

(1.云南農業大學植物保護學院, 昆明650201; 2. 農業部對外經濟合作中心,中國歐洲聯盟農業技術中心,歐洲合作處, 北京100125)

馬鈴薯塊莖蛾(Phthorimaea operculella)是世界上為害馬鈴薯最嚴重的害蟲之一,本研究利用桉葉油醇與庚醛驅避引誘組合對其產卵行為進行調控,以探究最佳驅避引誘組合規律及影響因素。在室內條件(27±1℃,L∥D=14h∥10h,RH:50%～70%)測定了桉葉油醇與庚醛單組分及兩種組分驅避引誘組合對馬鈴薯塊莖蛾產卵選擇的影響。桉葉油醇在6～12mg/L濃度范圍內對馬鈴薯塊莖蛾表現為產卵引誘作用,在18～30mg/L濃度范圍內則表現為產卵驅避作用;庚醛在6～30mg/L濃度范圍內對馬鈴薯塊莖蛾表現為產卵驅避效果。將對馬鈴薯塊莖蛾產卵行為引誘效果較好的桉葉油醇(3,6,12mg/L)與驅避效果較好的庚醛(12,18,24mg/L)進行引誘驅避組合, 12mg/L庚醛與3mg/L桉葉油醇push-pull組合效果最好,push-pull效應達36.6% 。對馬鈴薯塊莖蛾產卵行為調控最佳的驅避引誘組合為最低驅避濃度(12mg/L庚醛)與最低引誘(3mg/L桉葉油醇)濃度組合。產卵選擇指數和push-pull效應與交配率、單雌產卵量不具有相關性,但是濃度變化可以導致交配率和單雌產卵量的變化。

馬鈴薯塊莖蛾;桉葉油醇;庚醛;驅避引誘組合

利用植物產生的次生代謝物質來調控昆蟲行為的研究表明,化學物質可以調控已交配雌蛾對寄主植物的識別與選擇行為[1],并且在植食性昆蟲選擇合適產卵場所的過程中發揮著重要作用[2]。行為調控通常包括“引誘”(pull) 與“驅避”(push) 兩個方面。在明確昆蟲對寄主的產卵喜好性基礎上,可以嘗試利用合適的化學信息“引誘”成蟲[3];利用非寄主植物等化學信息對害蟲進行“驅避”處理[4]。將引誘與驅避因素聯合起來使用,以調控昆蟲在作物上的分布及數量,從而減小作物損失,稱為引誘驅避策略,即驅避引誘組合[5]。即驅避因素為利用對害蟲不利的物質對其進行驅趕,從而保護作物不被危害;引誘物質可以盡可能多的誘集害蟲,并集中誘殺,進一步保護作物不被為害。

馬鈴薯塊莖蛾是世界上為害馬鈴薯最嚴重的害蟲之一[6]。馬鈴薯塊莖儲藏于倉庫4個月左右,成蟲產卵于塊莖芽眼、傷口處時,初孵幼蟲由芽眼處蛀入塊莖內取食,整個塊莖被蛀空,不能食用,蟲害發生最嚴重時,為害率達100%[7],受害的塊莖腐爛并失去食用價值。在田間馬鈴薯植株生長旺盛期,如果把剖開的新鮮塊莖置于田間,即便是相距100m以上,馬鈴薯塊莖蛾雌蟲也能夠迅速找到塊莖并產卵[8]。馬鈴薯塊莖蛾在田間的為害可使塊莖減產20%～30%。

Ma和Xiao[5]研究了印楝素、桉葉油醇、庚醛3種物質的單組分及其引誘驅避組合對馬鈴薯塊莖蛾產卵選擇行為的調控效果,但并未探究引誘驅避最佳組合濃度、組合規律及影響因素。初步認為,將對馬鈴薯塊莖蛾產卵行為具有最佳引誘效果的物質與具有最佳驅避效果的物質進行引誘驅避組合,驅避引誘效果會最好。本研究擬參考Ma和Xiao[5]的研究結果,利用具有引誘效果的桉葉油醇與具有驅避效果的庚醛進行驅避引誘組合對馬鈴薯塊莖蛾產卵行為進行調控,以對不同驅避引誘組合效果及其規律進行探究,同時分析驅避引誘組合效應、落卵量、交配率三者之間的相關性,并驗證以上推論正確與否,為利用植物次生代謝物質調控馬鈴薯塊莖蛾行為提供理論依據。

1　材料和方法

1.1供試蟲源

馬鈴薯塊莖蛾飼養于云南農業大學植物保護學院養蟲室。幼蟲用馬鈴薯塊莖(品種為‘合作88’)飼養,飼養密度為20頭/塊莖(130±2g),成蟲羽化后喂以10%蜂蜜水[9]。飼養條件為:(27±1)℃,L∥D=14h∥10h,RH50%～70%。

1.2供試藥品及溶液配制

庚醛(heptanal, 95%,東京化成,CAS:111717);桉葉油醇(cineole,99%,SchuchardtMunchen,CAS:470826);吐溫80(Tween80,Sigma,CAS:9005656);無水乙醇(ethanol,99%,天津市風船化學試劑科技有限公司,CAS:64175)。

取30mg桉葉油醇或庚醛,加等體積的無水乙醇和等質量濃度的吐溫80,配成300mg/L的水溶液100mL(母液)待用,對照為只含等量無水乙醇和吐溫80的水溶液。

取配好的母液,分別將桉葉油醇與庚醛稀釋成30、24、18、12、6、3mg/L的水溶液1 000mL,冰箱低溫保存備用,對照溶液稀釋如上。

1.3行為測定

1.3.1桉葉油醇與庚醛單組分對馬鈴薯塊莖蛾產卵選擇作用測定

將6個大小、表皮損傷面積及粗糙度一致的洗凈馬鈴薯塊莖(品種為‘合作88’)分2組分別浸入不同濃度的桉葉油醇或庚醛溶液及其對照溶液中5s后取出。待馬鈴薯塊莖晾干后分別將處理與對照塊莖置于待測容器(內表面光滑的底部為30cm×24cm,高18cm的透明塑料方形盆,表面蓋一層400目鐵絲網,用夾子固定)兩側,每側3個塊莖,兩側塊莖間距為20cm,之后向塑料容器中接入當日羽化的健康成蟲20頭(♀∶♂=10∶10),以10%蜂蜜水為其提供營養,封好容器,防止塊莖蛾飛出,然后將測試容器對稱放置在光源的兩側。3d后統計不同組的落卵量,并對供試雌蟲進行解剖,觀察儲精囊內有無精包,以確認雌蟲是否交配,重復4次。

1.3.2桉葉油醇與庚醛驅避引誘組合對馬鈴薯塊莖蛾產卵作用測定

參考Ma和Xiao[5]的試驗結果,桉葉油醇分別在0.75、1.5、3、6、12mg/L濃度下,對馬鈴薯塊莖蛾產卵行為表現為引誘效果,結合本研究單組分測定結果(表2,表3),挑選桉葉油醇引誘效果及庚醛驅避效果較好的濃度,分別浸泡塊莖,進行驅避引誘組合,具體組合見表1,操作如上,統計不同組合落卵量和已交配雌蟲數。

表1　庚醛與桉葉油醇驅避引誘組合1)

1)HC1～HC9表示庚醛與桉葉油醇不同濃度組合。

HC1-HC9indicatedifferentpush-pullcombinationsofheptanalwithcineole.

1.4數據處理

產卵反應率(%)=

產卵選擇指數(Ovipositionindex,OI,%)=

驅避引誘效應(Push-pulleffect,%) =

將數據用卡方檢驗(P<0.05)進行檢測,將具有顯著性差異的數據利用上述公式進行計算,然后采用SPSS17.0單因素方差分析(AVONA)及Duncan多重比較分析數據間差異。

2　結果分析

2.1桉葉油醇及庚醛單組分對馬鈴薯塊莖蛾產卵選擇的影響

2.1.1桉葉油醇單組分對馬鈴薯塊莖蛾產卵選擇的影響

6～30mg/L濃度范圍內,馬鈴薯塊莖蛾的產卵反應率均大于60%,表明馬鈴薯塊莖蛾主要將卵產于塊莖上,且產于塊莖上的卵量與產卵反應率變化一致。 在6～12mg/L濃度范圍內,產卵選擇指數均大于零,表示該濃度范圍內,桉葉油醇對馬鈴薯塊莖蛾表現為產卵引誘效果;18～30mg/L濃度范圍內,產卵選擇指數均小于零,表示該濃度范圍內,桉葉油醇對馬鈴薯塊莖蛾均表現為產卵驅避效果。6mg/L桉葉油醇引誘效果最好,產卵選擇指數達27.7%。引誘濃度下(6～12mg/L),隨桉葉油醇濃度升高,交配率不斷升高;驅避濃度下(18～24mg/L),交配率不存在顯著差異(P>0.05)。單雌產卵量以6mg/L桉葉油醇處理最高,且與18mg/L和24mg/L處理存在顯著差異(表2)。

表2　桉葉油醇對馬鈴薯塊莖蛾產卵選擇的影響1)

1) 表中數據表示平均數±標準誤(n=4),同一列中不同字母表示存在顯著差異(P<0.05),下表同。

Thedatainthetablearemean±SE(n=4).DifferentlettersinthesamecolumnindicatesstatisticallysignificantdifferencesatP<0.05;thesamebelow.

2.1.2庚醛單組分對馬鈴薯塊莖蛾產卵選擇的影響

不同濃度處理,馬鈴薯塊莖蛾的產卵反應率均大于60%,表明大部分卵產于供試塊莖上,而非容器壁上,且產于塊莖上的卵量變化與產卵反應率基本一致;產卵選擇指數均小于零,表明該濃度范圍內,庚醛對馬鈴薯塊莖蛾均表現為產卵驅避效果。庚醛濃度為18mg/L時,馬鈴薯塊莖蛾交配率最低 (P<0.05),其他4個濃度間交配率不存在顯著差異(P>0.05);隨濃度升高,單雌產卵量呈下降趨勢;但各濃度間,產卵選擇指數不存在顯著差異(P>0.05)(表3)。

2.2桉葉油醇與庚醛驅避引誘組合對馬鈴薯塊莖蛾產卵選擇的影響

除HC1組合外,馬鈴薯塊莖蛾對其他組合的產卵反應率均大于60%,HC1組合超過一半的卵粒產于容器壁上,說明該組合不適宜調控馬鈴薯塊莖蛾產卵行為。將具有產卵驅避效果的庚醛與具有產卵引誘效果的桉葉油醇進行驅避引誘組合,HC7組合(12mg/L庚醛-3mg/L桉葉油醇)驅避引誘效應顯著增強,且顯著高于其他組合(P<0.05),該組合為最低驅避濃度(12mg/L庚醛)與最低引誘濃度(3mg/L桉葉油醇)組合。除HC7組合外,其他組合間驅避引誘效應不存在顯著差異(P>0.05), 且與交配率和單雌產卵量不存在相關性(表4)。

表3　庚醛對馬鈴薯塊莖蛾產卵選擇的影響

表4　庚醛與桉葉油醇驅避引誘組合對馬鈴薯塊莖蛾產卵選擇的影響

1) 表中具體組合見表1。

Thecombinationsinthetablehavebeenshownintable1.

3　討論

馬鈴薯塊莖儲存期受馬鈴薯塊莖蛾為害嚴重。針對馬鈴薯塊莖蛾喜歡在塊莖表面產卵的習性,利用植物次生物質,結合驅避引誘組合策略,通過調控馬鈴薯塊莖蛾的產卵行為,分析最佳驅避引誘組合規律及影響因素,以達到減輕其危害,實現無公害防治馬鈴薯塊莖蛾的目標,并為其提供理論依據。

本研究結果表明,庚醛與桉葉油醇單組分及其驅避引誘組合均能顯著調控馬鈴薯塊莖蛾產卵選擇行為。桉葉油醇單組分在低濃度范圍內,對馬鈴薯塊莖蛾的產卵行為具有引誘效果,在高濃度范圍內具有驅避效果,進一步驗證了庚醛及其他物質在低濃度下有引誘(促進)效果,高濃度下則有驅避(抑制)效果[5,11]。桉葉油醇在低濃度內隨濃度升高,會刺激馬鈴薯塊莖蛾交配率上升,但會使產卵選擇指數下降,即對馬鈴薯塊莖蛾產卵引誘效果降低,作者認為,隨桉葉油醇濃度升高,會刺激交配發生,但是有24.8%～33.6%的卵粒產于容器壁上,因而導致了產卵選擇指數并未隨之升高的情況。本研究發現,非寄主植物揮發物桉葉油醇和庚醛也可以影響馬鈴薯塊莖蛾的交配和產卵行為,或許可以嘗試利用非寄主植物對其交配、產卵等行為進行調控,進而控制其危害。

理論認為,將對馬鈴薯塊莖蛾產卵調控行為表現最佳引誘效果的物質與最佳驅避效果的物質進行引誘驅避組合,能夠達到最佳的驅避引誘組合效果。但是本研究發現,庚醛與桉葉油醇最佳驅避引誘組合(12mg/L庚醛-3mg/L桉葉油醇)為庚醛最低驅避濃度(12mg/L)與桉葉油醇最低引誘濃度(3mg/L)組合。作者認為,自然界昆蟲會根據植物體內的多種信息物質判斷植物是否為其適宜的產卵寄主,且起重要作用的物質濃度不會太高。因而當低濃度的桉葉油醇與低濃度的庚醛組合時,馬鈴薯塊莖蛾更容易接收信息物質的刺激,從而對馬鈴薯塊莖蛾的產卵調控起到增強的作用。

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(責任編輯：田喆)

Effectsofcombinationofcineolewithheptanalonovipositionchoicesofthepotatotubermoth, Phthorimaea operculella

LiuYan1,XieDongsheng2,XiongYan1,WangChunya1,RenZhiqiang1,XiaoChun1

(1.CollegeofPlantProtection,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China; 2.DivisionofEuropeanAffairs,ForeignEconomicCooperationCenter,MinistryofAgriculture,P.R.China,China-EUCenterforAgriculturalTechnology,Beijing100125,China)

Thepotatotubermoth(PTM), Phthorimaea operculellaisoneofthemajorpestscausingseveredamagetopotatoes.PlantsecondarymetaboliteswereusedtoregulatetheovipositionofPTM,inordertounderstandtheregularpatternofpush-pullcombinationsandtheirinfluencingfactors.TheovipositionchoicesofPTMonpotatotuberstreatedwithdifferentsingleconcentrationsandpush-pullcombinationsofcineolewithheptanalweremeasuredunderlaboratoryconditions(27±1℃,L∥D=14h∥10h, 50%-70%RH).TheresultsindicatedthatcineoleattractedtheovipositionofPTMatlowconcentrationsfrom6mg/Lto12mg/L,butrepelleditathigherconcentrationsfrom18mg/Lto30mg/L.Heptanalhadasignificantrepellenteffectontheovipositionattheconcentrationsfrom6mg/Lto30mg/L.Bycombiningcineolewithbetterpulleffect(3mg/L, 6mg/L, 12mg/L)withheptanalwithbetterpusheffect(12mg/L, 18mg/L, 24mg/L)toovipositionofPTM,thecombinationofheptanal(12mg/L)withcineole(3mg/L)showedthebestpush-pulleffect(36.6%)ontheoviposition.Theresultssuggestedthatthebestpush-pullcombinationtoovipositionofPTMwasthecombinationofthelowestpullconcentration(3mg/Lcineole)withthelowestpushconcentration(12mg/Lheptanal).Theovipositionindexorpush-pulleffecthadnorelevancetothematingrateaswellasthedepositedeggsperfemale,butthematingrateandtheeggslaidperfemalewillchangewiththechangingconcentration.

Phthorimaea operculella;cineole;heptanal;push-pullcombination

20150326

20150710

國家自然科學基金 (31560607)

E-mail:x.chun@163.com

S436.32

ADOI：10.3969/j.issn.05291542.2016.03.016