光肩星天牛產卵偏好性及寄主植物揮發物成分分析

朱 寧， 張冬勇， 沈紅霞， 胡 琴， 樊建庭

（1.浙江農林大學 林業與生物技術學院，浙江 杭州 311300；2.浙江省常山油茶研究所，浙江 衢州324200；3.浙江省寧海縣林特技術推廣總站，浙江 寧海315600）

光肩星天牛產卵偏好性及寄主植物揮發物成分分析

朱 寧1， 張冬勇2， 沈紅霞3， 胡 琴1， 樊建庭1

（1.浙江農林大學 林業與生物技術學院，浙江 杭州 311300；2.浙江省常山油茶研究所，浙江 衢州324200；3.浙江省寧海縣林特技術推廣總站，浙江 寧海315600）

光肩星天牛Anoplophora glabripennis的寄主植物范圍廣泛，既危害衰弱寄主也危害健康寄主。為了尋找影響光肩星天牛產卵的植物源信息物質，并為研制綠色無公害的光肩星天牛引誘劑奠定基礎，通過室內有選擇和無選擇產卵試驗，測定了光肩星天牛對青皮垂柳Salix ohsidare，苦楝Melia azedarach和復葉槭Acer negundo等3種寄主植物的產卵偏好行為，并采用動態頂空吸附法結合氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）分析了3種寄主植物樹干揮發物成分。有選擇產卵試驗和無選擇產卵試驗結果都表明：光肩星天牛最喜歡在青皮垂柳上產卵，其次是苦楝，最后是復葉槭，其中，有選擇產卵試驗中，光肩星天牛在青皮垂柳上的產卵成功率達69.4%，在復葉槭上的產卵成功率為0。寄主植物揮發物成分分析結果顯示：青皮垂柳和苦楝分別測到16種化合物，復葉槭檢測到11種化合物，其中3-蒈烯和2-乙基己醛只在青皮垂柳中檢測到。另外，壬醛、苯乙烯和苯乙酮在青皮垂柳中的質量濃度顯著高于苦楝和復葉槭（P＜0.05）。在以上5種化合物中，有文獻報道3-蒈烯和壬醛顯示出對光肩星天牛吸引作用，因此推測，3-蒈烯和壬醛可能是對光肩星天牛具有產卵引誘作用的植物源成分。圖2表1參24

森林保護學；光肩星天牛；產卵；寄主；揮發物；成分分析

光肩星天牛Anoplophora glabripennis（Motschulsky）屬鞘翅目Coleoptera天牛科Cerambycidae溝脛天牛亞科Lamiinae星天牛屬Anoplophora，是一種多食性蛀干性害蟲，主要危害15個科幾十種闊葉樹種，包括楊屬Populus，柳屬Salix和槭屬Acer等，廣泛分布于華東和華北地區，其中在 “三北”防護林和沿海防護林危害最為嚴重［1-5］。光肩星天牛成蟲取食寄主植物的小枝和嫩葉，幼蟲蛀食寄主植物的韌皮部和木質部，破壞寄主植物的輸導組織，嚴重時甚至導致樹木衰弱，最終死亡［6-7］。植食性昆蟲通過寄主植物釋放的揮發性次生物質，尋找、定位和識別寄主植物，進行選擇性取食和產卵［8-11］。天牛亞科特殊的下口式口器，形成了一個獨特的產卵方式，通過在寄主植物的樹皮上咬一條縫或一個洞進行刻槽產卵［12］。光肩星天牛最喜歡在寄主植物樹皮相對光滑的樹干上部或主枝上產卵，但是光肩星天牛雌蟲沿著樹干進行產卵，甚至把卵產在因樹冠枯死而暴露在外的樹根上［13-14］。此外，光肩星天牛雌蟲產卵的刻槽數與寄主植物的品質和種類有很大關系［12,15］。光肩星天牛的寄主植物范圍廣泛，寄主揮發物成分復雜，并且光肩星天牛既危害衰弱寄主也危害健康寄主［15-16］，對寄主的生理狀態沒有顯著的偏好性，這跟一般的天牛習性不同［3,17］，這些特點都給光肩星天牛引誘劑的研究帶來了很大的難度。目前，有關對光肩星天牛的防治主要還是物理防治、藥劑防治和生物防治［18-19］，市場上急需一種高效、綠色、無公害的光肩星天牛引誘劑。本研究期望通過研究光肩星天牛對適宜寄主的產卵行為差異，尋找影響其產卵的植物源信息素物質，為尋找一種綠色無公害的光肩星天牛引誘劑奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

試驗所用的光肩星天牛采集于浙江省慈溪市沿海防護林（30°17′N，121°23′E，平均海拔為2.2 m）的青皮垂柳Salix ohsidare上，用捕蟲網進行人工捕捉。防護林為青皮垂柳，夾竹桃Nerium indicum，海濱木槿Hibiscus hamabo，木麻黃Casuarina equisetifolia，苦楝Melia azedarach和白蠟Fraxinus chinensis等樹種組成的混交林帶，林地地勢較為平坦，其中青皮垂柳受到光肩星天牛和星天牛危害較為嚴重，平均樹高約為10 m，平均胸徑約為30 cm，林下無其他植被。光肩星天牛成蟲在5月中下旬、6月上旬陸續羽化出孔。

1.2 供試樹種

復葉槭Acer negundo，青皮垂柳和苦楝樹干均采自于浙江農林大學生物測定中心旁的苗圃地。

1.3 室內產卵試驗

產卵試驗在浙江農林大學養蟲室內進行，溫度設為25～28℃，光周期14 h∶10 h（光照∶黑暗）。產卵試驗分為無選擇性產卵試驗和有選擇性產卵試驗。無選擇性產卵試驗：在木質養蟲籠（50 cm×40 cm×40 cm）內分別放入1根復葉槭、青皮垂柳和苦楝的樹干（長30 cm×直徑8 cm）和大量新鮮的1年生枝條，且樹干放在裝有水的培養皿內，防止樹干水分流失。每個養蟲籠內再放入1對性成熟的光肩星天牛成蟲（1雌+1雄），重復5次。有選擇性產卵試驗：將上述3種樹干放入同一個養蟲籠內，每個養蟲籠再放入1對性成熟的光肩星天牛成蟲（1雌+1雄），重復5次。該實驗2016年6月12日開始，7月12日結束，記錄每根樹干上光肩星天牛的刻槽數和實際產卵數。

1.4 揮發物的收集與分析

采用動態頂空吸附法分別抽取復葉槭、青皮垂柳和苦楝樹干的氣體揮發物。用無色無味的聚乙烯袋（55.8 cm×44.3 cm,Reynolds,Richmond,VA,美國）包裹樹干部位，聚乙烯袋內的空氣通過含有活性炭（20～40目）的玻璃管（6 mm×150 mm內徑）純化后，將含有Super-Q吸附劑（60～80目）的TVOC不繡鋼采樣管（6 mm×150 mm）與大氣采樣儀（QC-1S型，中國北京勞動保護研究所）進氣口相連接，含有活性炭的玻璃管與大氣采樣儀的出氣口相連接，大氣采樣儀的所有部件通過硅膠管連接。流速1.5 L·min-1，采樣時間為6 h（10：00-16：00），重復3次·處理-1。收集的揮發物樣品用含有以150.0 μg·L-1正十二烷為內標的色譜純正己烷溶劑洗脫3次，500.0 μL·次-1，洗脫下來的樣品放在-5℃的冰箱保存待用。

采用安捷倫氣相色譜-質譜聯用儀Agilent 7890A-5975C分析復葉槭、青皮垂柳、苦楝等3種寄主植物的揮發物。 色譜柱為 HP-5MS［30 m （長）×0.25 mm （內徑）×0.25 μm （膜）］， 進樣量 1.0 μL， 不分流進樣。升溫程序：初始溫度40℃，恒溫1 min，以6℃·min-1的速率升到250℃，保持3 min，再以10℃·min-1的速率升到270℃，保持5 min，共運行46 min。溶劑延遲3 min，離子源溫度為230℃，四級桿溫度為150℃。檢測器溫度為280℃，前進樣口溫度為220℃，電子轟擊電壓為70 eV，質量掃描范圍為30～500。分流出口吹掃流量為60.0 mL·min-1，隔墊吹掃流量為3.0 mL·min-1。樣品中揮發物成分的鑒定是通過與美國科學技術研究所（NIST）質譜庫的出峰時間對比完成，定量分析通過內標正十二烷的峰面積計算。

1.5 統計分析

用統計軟件SPSS 16.0進行數據分析，刻槽數、產卵量和揮發物成分在不同寄主之間的差異顯著性通過方差（ANOVA）分析，采用Duncan比較法。

2 結果與分析

2.1 室內產卵試驗

2.1.1 有選擇性產卵試驗 光肩星天牛有選擇性產卵試驗的結果顯示（圖1）：光肩星天牛的嘗試刻槽數和成功產卵數在青皮垂柳、苦楝和復葉槭等不同寄主植物間都顯示出顯著的差異（P＜0.05）。其中，光肩星天牛在青皮垂柳上嘗試刻槽數最多，苦楝次之，復葉槭上最少；而成功產卵數也是青皮垂柳上最多，復葉槭最少；在青皮垂柳上的產卵成功率達69.36%，而復葉槭上為0。

2.1.2 無選擇性產卵試驗 光肩星天牛無選擇性產卵試驗結果顯示（圖2）：光肩星天牛對青皮垂柳、苦楝和復葉槭樹干的產卵選擇性呈顯著性差異（P＜0.05）。光肩星天牛在青皮垂柳上的嘗試刻槽數和成功產卵數最多，而苦楝和復葉槭次之，且3種寄主間呈顯著性差異（P＜0.05）。光肩星天牛的產卵偏好性為青皮垂柳＞苦楝＞復葉槭，而青皮垂柳樹干上的產卵成功率高達84.44%。

圖1 光肩星天牛成蟲對3種寄主植物樹干的有選擇性產卵試驗Figure 1 Selective oviposition behaviors of Anoplophora glabripennis adults on the three host trunks

圖2 光肩星天牛成蟲對3種寄主植物樹干的無選擇性產卵試驗Figure 2 Non-selective oviposition behaviors of A.glabripennis adults on the three host trunks

2.2 寄主植物氣體揮發物成分分析

表1顯示：青皮垂柳和苦楝分別測到16種化合物質，復葉槭檢測到11種化合物質，其中烯烴類和烷烴類物質居多，醛類物質次之。3種寄主植物樹干揮發物中多種成分存在顯著性差異（P＜0.05）。其中2-乙基已醛和3-蒈烯只在青皮垂柳中檢測到，正己醛、3-己酮、正辛醛和環癸烷只有在苦楝中檢測到，而復葉槭中檢測到的物質在其他2種寄主植物樹干中至少有1種可以檢測到；丁酸丁酯、十一烷和壬醛只在青皮垂柳和苦楝中檢測到，其中丁酸丁酯在苦楝中的質量濃度明顯高于青皮垂柳中的質量濃度，而壬醛在青皮垂柳中的質量濃度明顯高于苦楝中的質量濃度；正十六烷和正十七烷在在青皮垂柳和復葉槭中檢測到，且在這2種寄主中的質量濃度沒有顯著性差異；α-蒎烯、莰烯、樟腦、十三烷和酞酸二乙酯在3種寄主植物樹干中的質量濃度沒有顯著性差異；苯乙烯和苯乙酮在青皮垂柳中的質量濃度明顯高于苦楝和復葉槭中的質量濃度，且在后2種寄主中的質量濃度沒有顯著性差異；2-乙基己醇和十四烷在青皮垂柳中的質量濃度明顯高于復葉槭，而在青皮垂柳和苦楝中的質量濃度沒有顯著性差異，其中苦楝和復葉槭中2-乙基己醇的質量濃度具有顯著性差異（P＜0.05），而十四烷的質量濃度沒有顯著性差異。

表1 3種寄主植物樹干氣體揮發物成分Table 1 Chemical components of volatiles from three host plants’trunks

3 結論與討論

光肩星天牛在青皮垂柳、苦楝和復葉槭等3種寄主植物樹干上有選擇性產卵和無選擇性產卵試驗結果都表明：光肩星天牛最喜歡在青皮垂柳上產卵，且產卵成功率較高，而最不喜歡在復葉槭上產卵，產卵成功率較低，在有選擇性產卵試驗中，光肩星天牛在復葉槭上的產卵成功率甚至為0。羅亞萍［20］也報道，光肩星天牛在4種寄主上成功產卵量依次為柳樹Salix babylonica＞苦楝＞木麻黃＞黃山欒樹Koelreuteria bipinnata，說明柳樹是光肩星天牛最偏好產卵的一種寄主，與本研究結果一致。而在每種寄主植物上的嘗試刻槽數都大于實際成功產卵數，說明光肩星天牛并沒有在每一個刻槽里產卵。KEENA［21］試驗也表明：光肩星天牛雌蟲在寄主植物樹皮上咬出產卵刻痕，但最后并沒有選擇去產卵。這是光肩星天牛造出刻槽后發現不適合產卵，還是有意的給天敵制造一些假想從而躲避天敵，還值得進一步研究。另外，我們的觀察發現：光肩星天牛的每個卵槽里最多只有1個卵，這與LINGAFELTER等［14］報道的光肩星天牛1個卵槽只產1個卵相符合。我們推測，天牛是一種具有自殘性的昆蟲，1個刻槽最多只有1粒卵是為了避免后代之間為競爭食物和生存環境而進行自殘。

植食性昆蟲通過寄主植物釋放的揮發性氣味對寄主植物進行識別和定位，從而進行取食和產卵［22］。在寄主植物樹干氣體揮發物試驗中，3-蒈烯是只在青皮垂柳中檢測到的2種化合物之一，產卵試驗也顯示，光肩星天牛最喜歡在青皮垂柳上產卵，而NEHME等［23］通過Y型嗅覺儀證明：3-蒈烯能夠引起光肩星天牛雌蟲的嗅覺反應，且野外試驗進一步驗證，3-蒈烯對光肩星天牛有吸引作用。因此，我們可以推測，3-蒈烯是一種吸引光肩星天牛產卵的植物源信息素物質。另外，壬醛只在青皮垂柳和苦楝中檢測到，而且在青皮垂柳中的質量濃度明顯高于苦楝。WICKHAM等［24］通過Y型嗅覺儀和野外誘捕試驗表明，光肩星天牛雌蟲體表物質庚醛、壬醛和十六醛按一定比例混合后對光肩星天牛雌雄都有顯著的引誘作用，其中雄蟲的比例更高。這些結果肯定了壬醛是一種對光肩星天牛具有引誘作用的植物源物質。最后，2-乙基己醛只在青皮垂柳中檢測到，而苯乙烯和苯乙酮在青皮垂柳中的質量濃度也顯著高于苦楝和復葉槭，但是沒有文獻報道這3種化合物對光肩星天牛行為的研究結果，需要我們進一步的試驗驗證。

在植物源化合物中，還有哪些是關鍵的引誘物質，更重要的是在什么樣的比例下，才能達到最好的引誘效果，都有待于我們進一步試驗，其中青皮垂柳揮發物中幾種特殊成分或者主要成分的自然比例非常值得進行下一步的野外試驗效果檢驗。

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Oviposition preferences of Anoplophora glabripennis on three host plants and composition analysis of host plant volatiles

ZHU Ning1,ZHANG Dongyong2,SHEN Hongxia3,HU Qin1,FAN Jianting1
（1.School of Forestry and Biotechnology,Zhejiang A＆F University,Hangzhou 311300,Zhejiang,China;2.Zhejiang Changshan Oil-Tea Research Institute,Quzhou 324200,Zhejiang,China;3.Ninghai Forest Science and Technology Promotion Station of Zhejiang,Ninghai 315600,Zhejiang,China）

Anoplophora glabripennis （Motschulsky） have a wide range of host plants and endanger both of the health host and the stressed host.In order to find the plant volatiles which affect oviposition behaviors and lay the foundation for the development of green attractant of A.glabripennis.The oviposition preference of three host plants,Salix ohsidare,Melia azedarach and Acer negundo,was tested by laboratory the selective and noselective oviposition test.The volatile components of three host plants were analyzed by the method of dynamic headspace adsorption to combine Gas Chromatography-Mass Spectrometry （GC/MS）.The results of both the selective and the no-selective test showed that S.ohsidare was the most suitable for ovipositing by A.glabripennis,followed by M.azedarach,and finally A.negundo.The success rate of oviposition of A.glabripennis on S.ohsidare was 69.4%,and the one on A.negundo was 0.The results of host volatiles analysis showed that 16 compounds were found in S.ohsidare,and 11 compounds were detected in M.azedarach and A.negundo.3-Carene and 2-ethyl-Hexanal only tested in S.ohsidare.The contents of nonanal,styrene,and acetophenone in S.ohsidare were significantly higher than M.azedarach and A.negundo.In the above five compounds,3-careneand nonanal were reported to show the attraction on A.glabripennis,so we speculate that 3-carene and nonanal may be the effective components for attracting oviposition of A.glabripennis females.［Ch,2 fig.1 tab.24 ref.］

forest protection;Anoplophora glabripennis;oviposition;host;volatiles;composition analysis

S763.38

A

2095-0756（2017）06-1059-06

10.11833/j.issn.2095-0756.2017.06.013

2016-11-17；

2017-03-14

國家林業公益性行業科研專項（201304403）

朱寧，從事森林害蟲控制研究。E-mail：471754369@qq.com。通信作者：樊建庭，副教授，博士，從事入侵生物學、生態化學和森林害蟲控制研究。E-mail：fanjt123@sina.com