棉大卷葉螟對(duì)棉花和苘麻2種寄主的偏好性及化感物測(cè)定

陳文斌，陳 玲，2，王琳麗，蘇宏華，楊益眾

(1.揚(yáng)州大學(xué)園藝與植物保護(hù)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225009; 2.上海都市生活企業(yè)發(fā)展有限公司，上海 200050;3.北京海關(guān)技術(shù)中心，北京 100026)

0 引 言

【研究意義】棉大卷葉螟SyleptaderogataFabricius屬鱗翅目螟蛾科，別名棉卷葉野螟、棉卷葉蟲(chóng)，是一種分布范圍廣且寄主種類(lèi)多的多食性昆蟲(chóng)。在棉花上，該蟲(chóng)以低齡幼蟲(chóng)在受害植株葉片背部取食葉肉，最后僅留表皮；高齡幼蟲(chóng)喜將取食的葉片卷曲呈筒狀，并躲藏在卷葉內(nèi)取食。該蟲(chóng)曾是棉花種植史上的重要害蟲(chóng)，大發(fā)生時(shí)會(huì)導(dǎo)致棉花植株棉葉殘缺不全，影響植物光合作用，造成棉籽和纖維不能充分成熟，影響纖維品質(zhì)。受害嚴(yán)重時(shí)甚至使棉株不能開(kāi)花結(jié)鈴，影響棉花產(chǎn)量，造成經(jīng)濟(jì)損失。棉大卷葉螟幼蟲(chóng)活動(dòng)能力差，因此其成蟲(chóng)的選擇性對(duì)幼蟲(chóng)的存活有重要作用。隨著轉(zhuǎn)基因棉花的廣泛種植，棉大卷葉螟SyleptaderogataFabricius在我國(guó)部分棉區(qū)為害日漸嚴(yán)重，已成為長(zhǎng)江流域棉區(qū)的重要食葉性害蟲(chóng)。研究棉大卷葉螟成蟲(chóng)選擇，為開(kāi)發(fā)棉大卷葉螟的引誘劑和誘集植物奠定理論基礎(chǔ)。【前人研究進(jìn)展】昆蟲(chóng)和植物作為地球上起源很早的生物類(lèi)群，億萬(wàn)年來(lái)因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)、繁殖、保護(hù)、防衛(wèi)、擴(kuò)散等需要而發(fā)生了密切的聯(lián)系[1，2]，歷經(jīng)長(zhǎng)期的相互作用、相互選擇、相互適應(yīng)，形成了各種各樣的密切關(guān)系，其中植食性昆蟲(chóng)對(duì)寄主植物的選擇是諸多復(fù)雜關(guān)系中最基本的生態(tài)關(guān)系[3-6]。在植食性昆蟲(chóng)與植物的長(zhǎng)期協(xié)同進(jìn)化過(guò)程中，形成了特定的寄主植物范圍，植食性昆蟲(chóng)的某一蟲(chóng)態(tài)或幾個(gè)蟲(chóng)態(tài)取食或產(chǎn)卵于寄主植物的特定組織和器官[7]，所以植食性昆蟲(chóng)只有選擇了適宜的寄主，以避免在非寄主植物上的中毒和營(yíng)養(yǎng)不良，才能獲取足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從而才能保證種群的生存和繁衍。在植物的生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生多種揮發(fā)性物質(zhì)，這些物質(zhì)成分對(duì)植物本身的生長(zhǎng)和新陳代謝來(lái)說(shuō)意義并不是十分明確，但是對(duì)許多取食植物的植食性昆蟲(chóng)而言卻是至關(guān)重要的。因?yàn)橹彩承岳ハx(chóng)在尋找寄主植物的過(guò)程中，植物氣味起著重要的導(dǎo)向作用[8]。有研究表明，在棉花和大豆的整個(gè)生長(zhǎng)期間，苘麻對(duì)B 型煙粉虱均有極顯著的誘集作用，但不同播期苘麻的誘集效果差異明顯。在苘麻和棉花的配置中，煙粉虱對(duì)苘麻表現(xiàn)出較強(qiáng)的選擇性，選擇率達(dá)到了57.1%[9，10]。【本研究切入點(diǎn)】不同的植食性昆蟲(chóng)選擇或偏嗜不同的寄主植物以維持生存和建立種群，在植食性昆蟲(chóng)不同的發(fā)育期表現(xiàn)為昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)的取食偏好行為和雌成蟲(chóng)的產(chǎn)卵偏好行為。因此，植食性昆蟲(chóng)選擇適宜的產(chǎn)卵寄主植物對(duì)其生存至關(guān)重要，也是植食性昆蟲(chóng)與寄主建立關(guān)系和種群繁衍的關(guān)鍵。棉大卷葉螟成蟲(chóng)飛行能力強(qiáng)，能自由地選擇寄主植物，而幼蟲(chóng)的活動(dòng)能力差，因此，棉大卷葉螟雌成蟲(chóng)對(duì)于產(chǎn)卵寄主的選擇對(duì)其后代存活和增殖起著重要作用。鑒于棉大卷葉螟近些年在長(zhǎng)江流域棉區(qū)發(fā)生為害越來(lái)越嚴(yán)重[11]，而有關(guān)棉大卷葉螟寄主選擇性及其機(jī)理的研究還是空白。研究棉大卷葉螟對(duì)棉花和苘麻2種寄主的偏好性及測(cè)定化感物。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】研究棉大卷葉螟對(duì)寄主苘麻的選擇偏好，分析對(duì)該蟲(chóng)具選擇行為的棉花相關(guān)揮發(fā)物，為研究棉大卷葉螟寄主選擇機(jī)理提供理論基礎(chǔ)，也為棉田害蟲(chóng)的綠色防控提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 供試蟲(chóng)源

棉大卷葉螟采自于揚(yáng)州大學(xué)文匯路校區(qū)試驗(yàn)田，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)以新鮮苘麻葉片飼養(yǎng)至成蟲(chóng)，以此為蟲(chóng)源。成蟲(chóng)以10%蜂蜜水飼養(yǎng)，飼養(yǎng)條件為培養(yǎng)箱溫度27℃、相對(duì)濕度70%、光周期為14L∶10D。

1.1.2 供試植物

棉花品種泗棉3號(hào)：由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供，野生寄主苘麻采種于揚(yáng)州大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)牧場(chǎng)。

將播種在長(zhǎng)40 cm、寬25 cm穴盤(pán)中的2種供試植物放置于溫度(30±5)℃、相對(duì)濕度70%～90%、光周期為14L∶10D的培養(yǎng)箱中，出苗后移栽至塑料盆(30 cm×30 cm× 30 cm)中，每盆1株，置于自然條件下，罩籠，自然光照，不施藥，常規(guī)管理。

1.1.3 儀 器

Y型嗅覺(jué)儀：主要部分Y型無(wú)色透明玻璃管，三臂均長(zhǎng)30 cm，A、B兩臂夾角60°，管內(nèi)徑2 cm；QC-2大氣采樣儀采購(gòu)于北京勞動(dòng)保護(hù)研究所。

1.2 方 法

1.2.1 棉大卷葉螟雌性成蟲(chóng)的趨性測(cè)定

參照余月書(shū)[12](2004)方法。利用“Y”嗅覺(jué)儀比較棉大卷葉螟雌性成蟲(chóng)對(duì)泗棉3號(hào)和苘麻的趨性行為。用QC-2大氣采樣儀作為氣流動(dòng)力系統(tǒng)，吹出的氣流經(jīng)過(guò)活性碳、氣流表和味源進(jìn)入到Y(jié)型管的2個(gè)側(cè)臂，每個(gè)側(cè)臂的流速均為 600 mL/min，所有裝置都通過(guò)硅膠管相連接[12]。

以交配24 h后的棉大卷葉螟雌性成蟲(chóng)作為試蟲(chóng)，將聚乙烯保鮮袋套在現(xiàn)蕾前期的泗棉3號(hào)和開(kāi)花前期的苘麻健康植株上，然后分別連接到Y(jié)型玻璃管的兩側(cè)作為味源。將試蟲(chóng)接入到Y(jié)型玻璃管主臂C管口后開(kāi)始記時(shí)10 min。在此時(shí)間段內(nèi)，如果試蟲(chóng)在主臂C中向味源方向的行走距離短于臂長(zhǎng)1/2 的不納入記錄；當(dāng)試蟲(chóng)進(jìn)入到側(cè)臂距離大于臂長(zhǎng)1/2，并且停留時(shí)間超過(guò)1 min 的記為選擇了與該側(cè)臂相連的味源；在主臂C中的移動(dòng)距離超過(guò)臂長(zhǎng)1/2，但是沒(méi)有選擇任何一個(gè)味源時(shí)記為不選擇。每測(cè)完 5 頭棉大卷葉螟雌成蟲(chóng)后調(diào)換2個(gè)側(cè)臂味源的位置，以消除位置對(duì)測(cè)試蟲(chóng)的影響。每組測(cè)試30頭雌性成蟲(chóng)，試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.2 棉大卷葉螟成蟲(chóng)產(chǎn)卵偏好性測(cè)定

通過(guò)罩籠選擇性產(chǎn)卵試驗(yàn)，比較棉大卷葉螟在棉花品種泗棉3號(hào)和野生苘麻上的落卵量。

參照劉芳[11](2008)的方法，將處于現(xiàn)蕾前期的泗棉3號(hào)健康植株和處于開(kāi)花前期的苘麻植株各一盆放置于100 cm×100 cm× 100 cm罩籠中的相對(duì)角。每個(gè)罩籠中放入3對(duì)剛羽化的棉大卷葉螟成蟲(chóng)，72 h后開(kāi)始檢查產(chǎn)卵量，直至成蟲(chóng)產(chǎn)卵結(jié)束。試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.3 棉花和苘麻植株揮發(fā)物1.2.3.1 標(biāo)樣及濃度配制

試驗(yàn)所用揮發(fā)物標(biāo)準(zhǔn)樣品5種，均由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供。化合物均用正己烷(色譜純)溶解。將每種標(biāo)準(zhǔn)樣品與溶劑充分混合，分別配成濃度為10、100、1 000和10 000 μg/L的溶液。

1.2.3.2 主要測(cè)定儀器

QC-2大氣采樣儀采購(gòu)于北京勞動(dòng)保護(hù)研究所；氣譜(HP-TRACE)—質(zhì)譜(HP-DSQ)聯(lián)用儀由揚(yáng)州大學(xué)測(cè)試中心提供；觸角電位儀IDAC-232采購(gòu)于荷蘭Syntech公司。

1.2.3.3 揮發(fā)物的收集

參照于惠林[13](2007)方法：以處于現(xiàn)蕾期的泗棉3號(hào)和處于開(kāi)花前期的苘麻健康植株作為供試材料，用聚乙烯保鮮袋套在所需植株的頂端，保鮮袋的下開(kāi)口插入進(jìn)氣硅膠管1根，用膠布纏繞固定在植株上，袋的上部插入出氣管1根，用膠帶扎緊，進(jìn)、出氣硅膠管均連接到大氣采樣儀上，進(jìn)氣硅膠管的空氣通過(guò)活性炭過(guò)濾后進(jìn)入保鮮袋中。帶有泗棉3號(hào)或苘麻揮發(fā)性氣體的空氣被吸附柱中的40 mg吸附劑(porapak?Type Q 80-100 Mesh(Bulk Packing Material，Altech Assoc. USA))吸附后回流入大氣采樣儀。氣體流量為1 L/min，連續(xù)收集4 h。

抽氣完畢后，將吸附柱取下，兩端用錫箔紙和封口膜進(jìn)行密封，帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。先吸取200 μL二氯甲烷(色譜純)注入吸附柱，然后再吸取200 μL二氯甲烷(色譜純)到吸附柱中，分2次淋洗吸附柱中收集到的植物揮發(fā)物。淋洗液貯存在1.5 mL樣品瓶中，用封口膜封好后置于4℃冰箱中。

1.2.3.4 揮發(fā)物的定性

收集到的揮發(fā)物組分分離、鑒定采用氣譜(HP-TRACE)—質(zhì)譜(HP-DSQ)聯(lián)用儀。用微量進(jìn)樣器將收集到的淋洗液1 μL在不分流模式下注入氣相色譜儀，進(jìn)樣口溫度為250℃。色譜柱為T(mén)R-5MX毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm ID，膜厚0.25 μm)。

利用動(dòng)態(tài)頂空技術(shù)采集吸附泗棉3號(hào)現(xiàn)蕾期和苘麻開(kāi)花前期的揮發(fā)性物質(zhì)，并經(jīng)正己烷洗脫和GC-MS分析。

升溫程序參照于惠林[13](2007)。40℃保持1 min，以6℃/min升到100℃保持1 min，以5℃/min升溫至150℃保持1 min，然后15℃/min升溫至280℃保持1 min。揮發(fā)物各組分通過(guò)核對(duì)譜庫(kù)(NIST2001)來(lái)進(jìn)行定性分析。

1.2.3.5 揮發(fā)物單組分的電生理反應(yīng)測(cè)定—觸角電位(EAG)測(cè)定

測(cè)定方法參照郝德君等[14](2006)。測(cè)定前首先在長(zhǎng)×寬為5 cm×0.5 cm的濾紙條正反面均勻滴加各10 μL/L揮發(fā)物溶液(以滴加20 μL/L色譜純正己烷為空白對(duì)照)，將濾紙條嵌入一個(gè)具磨口的玻璃刺激管，然后把玻璃刺激管放入塑料管，密閉后置于冰柜中待用。然后用醫(yī)用手術(shù)刀將棉大卷葉螟觸角自基部切下，切除末端1 mm，用SpectraR360導(dǎo)電膠將其固定在PR電極上，再把玻璃刺激管的磨口端接入氣流系統(tǒng)，出口正對(duì)觸角約1～2 cm，由真空泵提供氣流，流量1 L/min，待基線穩(wěn)定后給予刺激，每次刺激時(shí)間0.5 s，刺激間隔為30 s。每樣品測(cè)試雌蛾觸角各3根，每次連續(xù)刺激3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。棉大卷葉螟雌蟲(chóng)的寄主選擇差異性比較采用χ2檢驗(yàn)，少數(shù)未選擇的蟲(chóng)量不計(jì)入統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中。罩籠產(chǎn)卵偏好試驗(yàn)，先將產(chǎn)卵量平方根轉(zhuǎn)化處理，然后用配對(duì)t檢驗(yàn)分析選擇性試驗(yàn)中產(chǎn)卵量在泗棉3號(hào)和苘麻間的差異性。EAG測(cè)定數(shù)據(jù)處理，以刺激樣品的觸角電位反應(yīng)的測(cè)定值表示，用Duncan測(cè)驗(yàn)法檢驗(yàn)棉大卷葉螟雌性成蟲(chóng)對(duì)5種化學(xué)物質(zhì)各濃度與對(duì)照正己烷的觸角電位差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉大卷葉螟雌性成蟲(chóng)對(duì)2種寄主的趨性行為反應(yīng)

研究表明，在棉大卷葉螟雌性成蟲(chóng)的行為反應(yīng)試驗(yàn)中，已交配的棉大卷葉螟雌性成蟲(chóng)對(duì)野生苘麻有明顯的趨性。經(jīng)卡方檢驗(yàn)，達(dá)到顯著差異(χ2=11.02，P=0.04)。苘麻對(duì)棉大卷葉螟有較強(qiáng)的吸引力。圖1

注：*有顯著性差異
Note：*Indicated a significant difference
圖1 棉大卷葉螟雌蟲(chóng)對(duì)2種寄主的選擇偏好性
Fig.1 The spawning preference ofS.derogatabetween Simian 3 and A.theophrasti

2.2 棉大卷葉螟成蟲(chóng)的產(chǎn)卵偏好性

研究表明，棉花上和野生苘麻上的落卵量分別是6.78粒/♀、11.53粒/♀，后者是前者的1.7倍，2種不同寄主上的落卵量存在顯著差異(t=4.30，df=2，P=0.017)。相對(duì)于棉花品種泗棉3號(hào)，棉大卷葉螟成蟲(chóng)更喜歡選擇苘麻作為產(chǎn)卵寄主。圖2

注：不同小寫(xiě)字母示差異達(dá)到顯著(P<0.05)
Note：The asterisk indicates significant differences between cotton and A.theophrastiin the same trial (P<0.05)
圖2 棉大卷葉螟在泗棉3號(hào)和苘麻上的產(chǎn)卵量
Fig.2 Mean number of eggs laid on Simian 3 and A.theophrastiplants

2.3 棉花和苘麻揮發(fā)物的定性

研究表明，在泗棉3號(hào)的揮發(fā)物中鑒定出23種化學(xué)成分，苘麻的揮發(fā)物中鑒定出24中化學(xué)成分，其中2-乙基苯乙酮、3-乙基庚烷、癸烷、氰基乙酸、2-甲基哌嗪是2種寄主植物之間具有特異性的化學(xué)組分。表1

2.4 EAG電生理反應(yīng)

研究表明，棉大卷葉螟雌性成蟲(chóng)對(duì)不同濃度的2-乙基苯乙酮和3-乙基庚烷有明顯反應(yīng)，且反應(yīng)值高于對(duì)照組。2-乙基苯乙酮，在10、100和10 000 μg/L不同濃度下，隨著濃度的增高，反應(yīng)差異越大；而對(duì)于3-乙基庚烷，棉大卷葉螟雌性成蟲(chóng)的EAG電生理反應(yīng)值僅在對(duì)照與各種濃度間有差異，而不同濃度間差異不顯著。棉大卷葉螟雌性成蟲(chóng)對(duì)癸烷、氰基乙酸、2-甲基哌嗪這3種特異性組分在不同濃度間以及處理與對(duì)照間電生理反應(yīng)差異均不顯著。圖3

注：不同小寫(xiě)字母表示經(jīng)過(guò)Duncan法比較后差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)
Note：The asterisk indicates significant differences (P<0.05)
圖3 棉大卷葉螟雌性成蟲(chóng)對(duì)5種氣味物質(zhì)的EAG反應(yīng)
Fig. 3 EAG responses of female adults ofS.derogata

表1 泗棉3 號(hào)和苘麻揮發(fā)物成分比較Table 1 VOCs compared of Simian 3 and A.theophrasti

注：+表示可以檢測(cè)到，空白表示未檢測(cè)到
Note：+Indicate can be detected，blank indicate no detected

3 討 論

棉大卷葉螟成蟲(chóng)罩籠產(chǎn)卵試驗(yàn)結(jié)果和“Y”型嗅覺(jué)儀試驗(yàn)數(shù)據(jù)均表明棉大卷葉螟對(duì)苘麻有強(qiáng)烈的正趨性。棉大卷葉螟在苘麻上從卵到成蟲(chóng)的發(fā)育歷期顯著短于泗棉3號(hào)寄主；從卵到成蟲(chóng)各蟲(chóng)態(tài)的存活率也顯著高于泗棉3號(hào)，同時(shí)該蟲(chóng)在苘麻上的種群增長(zhǎng)指數(shù)也高于在泗棉3號(hào)上[15]。不同寄主對(duì)棉大卷葉螟幼蟲(chóng)發(fā)育、蛹重以及成蟲(chóng)產(chǎn)卵量等的影響較大。取食苘麻的棉大卷葉螟與取食常規(guī)棉花相比較，取食苘麻的幼蟲(chóng)發(fā)育速度更快、成蟲(chóng)壽命更長(zhǎng)，且比取食轉(zhuǎn)基因棉的死亡率低[16]。苘麻對(duì)棉大卷葉螟有非常強(qiáng)的引誘作用，說(shuō)明苘麻作為棉大卷葉螟的誘集植物具有一定的理論基礎(chǔ)。

野生苘麻是棉大卷葉螟的重要寄主之一。陳建等[15]的研究指出，在江淮棉區(qū)棉大卷葉螟雖始見(jiàn)在6月中下旬，但是發(fā)生量很少，其種群主要在苘麻等寄主上，7月棉田蟲(chóng)量開(kāi)始明顯增長(zhǎng)，在8月時(shí)達(dá)到蟲(chóng)害高峰[15]。潘洪生等[18]研究也發(fā)現(xiàn)，棉大卷葉螟幼蟲(chóng)在苘麻、蜀葵和黃秋葵上的種群數(shù)量顯著高于陸地棉，且在苘麻上出現(xiàn)時(shí)間最早。由此表明，苘麻對(duì)棉大卷葉螟成蟲(chóng)的引誘性較強(qiáng)。研究結(jié)論與前人的研究結(jié)果一致；在棉田四周種植苘麻作為棉大卷葉螟的誘集植物，在棉大卷葉螟轉(zhuǎn)入棉田之前滅殺防治。

從泗棉3號(hào)植物揮發(fā)物中鑒定出24種化合物，苘麻中鑒定出23種，其中多為酯類(lèi)、醛類(lèi)和烷烴類(lèi)等化合物，這與前人的報(bào)道相符合[19]。但是分析出的揮發(fā)物的種類(lèi)少于林克劍[8]報(bào)道的棉花揮發(fā)物成分38種和苘麻的35種。這可能與植株所處的生育期不同有關(guān)。研究表明，有5種不同揮發(fā)物即2-乙基苯乙酮、3-乙基庚烷、癸烷、氰基乙酸、2-甲基哌嗪在棉花與苘麻間存在特異性，通過(guò)EAG測(cè)定發(fā)現(xiàn)，棉大卷葉螟成蟲(chóng)只對(duì)2-乙基苯乙酮和3-乙基庚烷有電生理反應(yīng)，但還不能分辨是正向刺激還是反向刺激。這還需要結(jié)合嗅覺(jué)儀或風(fēng)洞技術(shù)做進(jìn)一步的行為反應(yīng)測(cè)試。同時(shí)，2-乙基苯乙酮和3-乙基庚烷2種揮發(fā)物在大田對(duì)棉大卷葉螟有沒(méi)有正向或負(fù)向引誘或拒避作用，還需要在生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)一步檢驗(yàn)。

4 結(jié) 論

棉大卷葉螟在棉花和苘麻之間更趨向苘麻，同時(shí)棉大卷葉螟成蟲(chóng)更喜歡選擇苘麻作為產(chǎn)卵寄主。苘麻植物可作為棉大卷葉螟的引誘寄主。泗棉3號(hào)和苘麻通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀分析以及EAG電生理反應(yīng)，2種寄主之間的5種不同揮發(fā)物中有2種，即2-乙基苯乙酮和3-乙基庚烷對(duì)棉大卷葉螟雌性成蟲(chóng)有刺激作用。應(yīng)合理利用苘麻對(duì)棉大卷葉螟的引誘作用，嘗試引誘劑和作誘集植物等應(yīng)用，將苘麻誘集作為棉田棉大卷葉螟綜合防治中的一項(xiàng)有效措施。