桃小食心蟲雌成蟲對蘋果果實22 種揮發(fā)物EAG 和嗅覺行為反應*

劉 柳，孫麗娜，張懷江，仇貴生，閆文濤，岳 強

（中國農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所，遼寧興城 125100）

桃小食心蟲屬于鱗翅目蛀果蛾科，別名桃蛀果蛾，簡稱“桃小”，主要危害蘋果、梨、桃、山楂、棗等仁果類和核果類果實，造成巨大的經(jīng)濟損失，嚴重影響我國北方的果樹發(fā)展[1]。桃小食心蟲幼蟲孵化后立即蛀入果實內(nèi)部，致使果實產(chǎn)生“豆沙餡”，嚴重的會致使脫落[2]。由于桃小食心蟲的整個幼蟲時期都在果實內(nèi)部，蛹期則有很強的隱蔽性，很難進行防治，所以成蟲期則成了對桃小食心蟲最佳防治的時期。成蟲定位食物、求偶、交配、尋找產(chǎn)卵場所等活動，都是由昆蟲的嗅覺行為調(diào)控，受嗅覺系統(tǒng)操縱[3]。昆蟲的嗅覺系統(tǒng)主要位于成蟲觸角，用來感知外界各種氣味物質(zhì)。通過調(diào)控害蟲嗅覺行為來防治害蟲的技術，即害蟲的嗅覺行為調(diào)控技術是目前國際上公認的綠色調(diào)控技術，用于害蟲行為調(diào)控技術的化合物主要有2 種，一種是昆蟲性信息素，另一種是植物揮發(fā)物。通過這些化合物特異性調(diào)節(jié)靶標害蟲，直接誘殺或者干擾交配，達到害蟲綠色防控的目的[4]。

植物揮發(fā)物是一類植物釋放的有機化合物，能與周圍的環(huán)境和其他生物產(chǎn)生一個化學網(wǎng)絡[5]。例如蘋果的揮發(fā)物己酸丁酯能夠吸引交配后蘋果蠹蛾雌蟲[6]；山楂揮發(fā)物之一3-甲基-1-丁醇對山楂果蠅具有引誘作用[7]；交配后的阿拉伯按蚊雌蟲對α-蒎烯和壬醛具有吸引力，而這2 種化合物在甘蔗花粉中被檢測出來[8]；芳樟醇對地中海果蠅的產(chǎn)卵具有抑制作用，己酸乙酯、檸檬烯則會促進地中海果蠅的產(chǎn)卵量[9]。蘋果是桃小食心蟲主要的寄主植物，蘋果的揮發(fā)物主要是酯類和醛類物質(zhì)[10]。桃小食心蟲的性信息素在田間主要用于監(jiān)測該蟲的發(fā)生動態(tài)[11-12]，而有關桃小食心蟲與植物揮發(fā)物之間的關系尚未見報道。本文通過觸角電位儀和嗅覺行為試驗，分析桃小食心蟲的雌成蟲對蘋果樹揮發(fā)物的觸角電位及趨向性等，為引誘桃小食心蟲雌蟲和干擾桃小食心蟲雌蟲定位寄主植物產(chǎn)卵等防控技術提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

桃小食心蟲用金冠蘋果果實在（25±1）℃、空氣相對濕度70%±5%、光周期為15 L∶9 D 的恒定條件下飼養(yǎng)。選取桃小食心蟲雌成蟲作為EAG試驗和嗅覺行為試驗的供試昆蟲。

1.2 蘋果揮發(fā)物的配制

表1 為蘋果揮發(fā)物[13-15]，其中包括7 種酯類化合物、3 種醛類化合物、3 種醇類化合物、4 種烷烴類化合物、4 種萜類化合物、1 種酮類化合物，共計22 種蘋果揮發(fā)物。以正己烷作為溶劑和對照，將其配制為0.01、0.1、1、10、100μg/μL 5 個濃度。

表1 22 種蘋果揮發(fā)物的基本信息

1.3 觸角電位測定EAG

利用荷蘭Syntech 公司生產(chǎn)的觸角電位儀進行試驗。用解剖剪從觸角的基部剪下整條觸角，端部剪下少許，將觸角插到充滿生理鹽水的毛細管中。取6μL 的待測樣品，滴到1.5 cm×0.5 cm 的濾紙條上，放到巴斯德管中，并將其連接到氣體刺激裝置中。刺激氣體流速400 mL/min，持續(xù)氣體流速為100 mL/min，刺激時間0.4 s，刺激間隔30 s。每種樣品的刺激順序依次為：正己烷（對照）0.01、0.1、1、10、100μg/μL 化合物。每頭成蟲選用1 根觸角，每根觸角只測1 種樣品，每種樣品重復測定6 次。

1.4 嗅覺行為試驗

根據(jù)桃小食心蟲成蟲繁殖特性[16]，將交尾后的雌蟲放入裝置的主室內(nèi)，用有小孔的蓋子蓋好。進入黑暗環(huán)境2 h 后，取1μL 待測化合物，滴在氣味室內(nèi)端側壁的濕棉球上，記錄4 h 內(nèi)每個室內(nèi)的蟲數(shù)，以爬入對應的側壁5 cm 為準。每次10 頭雌成蟲，重復3 次，試蟲不可再次使用。根據(jù)EAG 結果選用響應值最大時的化合物濃度。試驗裝置如圖1。

圖1 桃小食心蟲雌成蟲嗅覺行為試驗的裝置

1.5 數(shù)據(jù)分析

用DPS 7.5 軟件分析EAG 采集的數(shù)據(jù)，利用Duncan’s 多重比較法比較同種化合物不同濃度的差異顯著性，利用卡方檢驗分析桃小食心蟲對化合物的趨向性差異。

2 結果與分析

2.1 桃小食心蟲雌蟲對不同濃度蘋果揮發(fā)物的觸角電位反應

桃小食心蟲交配后雌蟲對不同濃度的22 種蘋果揮發(fā)物EAG 反應結果表明，十六烷引起的觸角電位反應最劇烈，最高值達到了3.810 mv。當蘋果揮發(fā)物濃度在0.01μg/μL 時，除了十六烷之外，其余化合物的刺激反應都很微弱。當蘋果揮發(fā)物濃度擴大了10 倍后，化合物刺激值普遍呈現(xiàn)升高的趨勢，其中，雌蟲對正辛酸丁酯、反-2-己烯醛、十二醛、3-甲基-1-丁醇、月桂烯、β-蒎烯、6-甲基-5-庚烯-2-酮的電位反應值顯著提高。當蘋果揮發(fā)物濃度達到了1μg/μL 時，EAG 的響應相對值出現(xiàn)了2 種現(xiàn)象，上升和下降，雌蟲對正辛酸丁酯、己酸己酯、反-2-己烯醛、十八烷、十五烷、羅勒烯、β-蒎烯的觸角電位值是顯著上升的水平，對十二醛、3-甲基-1-丁醇、月桂烯的觸角電位反應值是呈現(xiàn)顯著下降的趨勢。當蘋果揮發(fā)物的濃度升高到10μg/μL 時，有些化合物EAG 的響應值呈現(xiàn)下降趨勢，但大部分化合物EAG 的相對響應值都呈現(xiàn)上升的狀態(tài)。其中雌蟲對正辛酸丁酯、己酸己酯、反-2-己烯醛的觸角電位反應相對值達到了顯著下降的水平；而達到顯著上升趨勢的化合物只有十八烷。當蘋果揮發(fā)物的濃度達到100μg/μL 時，近一半化合物的EAG 相對響應值呈現(xiàn)下降趨勢，雌蟲對己酸己酯、反-2-己烯醛的觸角電位相對響應值達到顯著下降的水平，除十八烷外，雌蟲對其他化合物的觸角電位相對響應值雖是上升，但均未達到顯著水平?？梢姡葡x對乙酸正己酯、2-甲基丁基乙酸酯、正辛酸丁酯、己酸己酯、反-2-己烯醛、正壬醛、3-甲基-1-丁醇、月桂烯、6-甲基-5-庚烯-2-酮的EAG 相對響應值隨著濃度的升高而降低，其余化合物則隨著濃度的升高而升高（表2）。

表2 桃小食心蟲雌成蟲對22 種不同濃度的蘋果揮發(fā)物的EAG 相對響應值

2.2 桃小食心蟲對不同蘋果揮發(fā)物的嗅覺行為反應

桃小食心蟲雌成蟲對不同蘋果揮發(fā)物的嗅覺行為反應見表3。桃小食心蟲趨向率最高的化合物是正壬醛，趨向率達到了84.0%，其次是α-法尼烯、十四烷，桃小食心蟲雌成蟲對這2 種化合物的趨向率分別達到了83.3%和82.6%，桃小食心蟲雌成蟲對這3 種化合物的趨性顯著高于對照，這表明正壬醛、α-法尼烯、十四烷對桃小食心蟲雌成蟲具有明顯的引誘作用。與對照相比，3-甲基-1-丁醇、十八烷、順-3-己烯-1-醇、2-乙基-1-己醇、乙酸丁酯、丁酸乙酯對桃小食心蟲雌成蟲有著明顯的引誘作用，且桃小食心蟲雌成蟲對這6 種化合物的趨向率均在60%及以上。β-蒎烯、6-甲基-5-庚烯-2-酮對桃小食心蟲雌成蟲的趨向率均為27.8%，表明這2 種化合物對桃小食心蟲雌成蟲具有趨避作用。

表3 桃小食心蟲雌成蟲對22 種蘋果揮發(fā)物的嗅覺行為反應

3 討論與結論

EAG 試驗表明，22 種蘋果揮發(fā)物都可以引起桃小食心蟲雌成蟲不同程度的觸角電位反應，這表明在蘋果揮發(fā)物的刺激下，桃小食心蟲雌成蟲的反應具有廣泛性。用不同濃度的化合物測定觸角電位，每個濃度下，揮發(fā)物的相對響應值都會呈現(xiàn)下降和上升2種不同的趨勢。當蘋果揮發(fā)物的濃度達到100μg/μL，桃小食心蟲雌成蟲對近一半的蘋果揮發(fā)物的EAG 相對響應值相較于前1 個濃度呈下降的趨勢，并且增加的幾乎沒有顯著性。這基本上說明了大部分揮發(fā)物在100μg/μL 左右對桃小食心蟲雌成蟲的觸角反應相對值接近最大值。嗅覺行為反應試驗表明，正壬醛、α-法尼烯、十四烷具有明顯引誘桃小食心蟲雌成蟲的作用，3-甲基-1-丁醇、十八烷、順-3-己烯-1-醇、2-乙基-1-己醇、乙酸丁酯、丁酸乙酯的引誘作用次之；β-蒎烯、6-甲基-5-庚烯-2-酮對桃小食心蟲雌成蟲具有抑制作用。從以上2個試驗可以看出，正壬醛、α-法尼烯、十四烷是能夠吸引桃小食心蟲雌成蟲的蘋果揮發(fā)物，β-蒎烯、6-甲基-5-庚烯-2-酮則是趨避桃小食心蟲雌成蟲的化合物。

蘋果揮發(fā)物在寄主定位等方面對植食性昆蟲有很重要的影響。研究表明壬醛和橙花醇是煙草的揮發(fā)物，前者反而可以吸引煙夜蛾的雌蟲產(chǎn)卵，后者對煙夜蛾也具有吸引力[17]。Jing 等[18]證明茶尺蠖的幼蟲取食茶葉之后，茶葉會釋放大量的β-羅勒烯，而β-羅勒烯會使茶尺蠖的雌成蟲在交配期受到抑制作用。蕓苔二烯是花椰菜幼苗的主要釋放物，其含量占所有揮發(fā)物的90%以上，而菘蝽的寄主大多都是十字花科的植物，能被蕓苔二烯強烈地吸引[19]。這些研究都充分表明，昆蟲不論是在接觸到寄主植物之前，還是落到寄主植物之后，都會受到寄主植物揮發(fā)性物質(zhì)的影響。因此，可以借由二者之間的相互作用，開發(fā)一種新的防控技術[20]。本研究獲得的趨向率較高的化合物和趨向率較低的化合物是否也具有引誘、趨避、干擾交配等作用，需要繼續(xù)研究。

總之，通過本研究得到對桃小食心蟲具有引誘和趨避作用的活性物質(zhì)，若加以利用，可開發(fā)一種環(huán)境友好的防控手段。然而，本研究尚有不足之處，需要進一步進行田間驗證，為開發(fā)桃小食心蟲雌蟲的引誘劑和趨避劑奠定有利基礎。