冷杉梢斑螟对8种红松挥发物微胶囊悬浮剂的触角电位及嗅觉行为反应.pdf

为筛选对冷杉梢斑螟()具有行为调控作用的红松()挥发物微胶囊悬浮制剂利用触角电位仪和“”型嗅觉仪测定冷杉梢斑螟对 种红松挥发物微胶囊悬浮剂的触角电位()及嗅觉行为反应 触角电位试验结果表明 种微胶囊悬浮剂在各浓度均能引起冷杉梢斑螟的触角电位反应冷杉梢斑螟雌成虫对 的 蒎烯微胶囊制剂反应最强 嗅觉行为反应试验结果表明蒎烯微胶囊制剂对冷杉梢斑螟雌、雄成虫均具有明显的引诱作用蒎烯和蒈烯对雌蛾有引诱作用水芹烯和月桂烯对雄蛾有引诱作用但月桂烯对雌蛾有驱避作用关键词 冷杉梢斑螟挥发物微胶囊悬浮剂嗅觉行为触角电位反应分类号./(.)()/():.().“”.()冷杉梢斑螟()属鳞翅目()螟蛾科()斑螟亚科()是红松的重要种实害虫 近年来在我国东北地区危害严重在牡丹江林区球果被害率平均达以上种子被害率达 以上已经给林业生产和林区人民带来了严重的生态和经济损失急需冷杉梢斑螟的有效防控措施近些年利用化学生态学手段分析提取植物中存在的对害虫具有控制作用的化学物质并将其应用到害虫防治中已经成为综合治理害虫的一种重要措施 昆虫触角具有触觉和嗅觉功能是昆虫取食、求偶、寻找寄主植物、躲避天敌等生命活动中的重要感觉器官 昆虫通过嗅觉识别自然界中广泛存在的各类挥发性物质这些挥发性物质通常来源于昆虫寄主植物、天敌、同种昆虫 触角电位技术()和嗅觉行为测定是筛选对昆虫具有活性的挥发性物质的主要方法和手段且已有研究表明不同的挥发物浓度对昆虫的调控作用不同 马尾松萜烯类挥发物能引起松墨天牛()很强的触角电位反应在不同生理状态以及树干与树枝之间的变化都十分显著很可能是影响和调节松墨天牛取食和产卵行为的重要信号物质 华北大黑鳃金龟()成虫的 种寄主桃树挥发物成分在各剂量都能引起华北大黑鳃金龟雌、雄成虫明显的触角电位反应随着剂量和浓度的增加雌、雄虫对同种物质的触角电位反应逐渐加强并且雌虫的触角电位反应显著高于雄虫 微胶囊悬浮剂具有延长农药持效期、提高农药稳定性、降低农药接触毒性和挥发性等优点 这种剂型更利于林间施用如果将原药制作成微胶囊制剂其作用于昆虫的浓度必然不同 本文中选用先前试验筛选出的 种萜烯类物质制成微胶囊悬浮剂主要成分分别为 蒎烯、蒎烯、莰烯、双戊烯、水芹烯、月桂烯、蒈烯、罗勒烯分别将其制成微胶囊悬浮剂 通过对 种挥发物制成的微胶囊制剂进行触角电位和 型嗅觉仪测试确定其对冷杉梢斑螟的嗅觉作用望从中筛选出对冷杉梢斑螟寄主定位起重要作用的物质及最佳作用浓度 为研制冷杉梢斑螟生态调控制剂利用化学生态手段调控冷杉梢斑螟种群数量提供参考 材料与方法供试昆虫:年 月上旬在牡丹江市林口林业局西北楞、湖水、曙光 个经营所内的 林龄红松纯林内采集红松球果带回实验室将尼龙纱网罩在球果上待成虫羽化 将羽化出的冷杉梢斑螟雌、雄成虫每头单独放置于一次性塑料盒()中随后转移到人工气候箱中(温度()光周期 光照、黑暗相对湿度 )以脱脂棉球蘸取 的蜂蜜水饲养待发育到 日龄作为测试昆虫供试微胶囊制剂:制备 种微胶囊制剂的主要化合物的名称、纯度及品牌见表 将每种微胶囊制剂以液体石蜡作为溶剂分别配制成、个浓度梯度的石蜡溶液以相同剂量液体石蜡作为对照表 标准化合物信息中文名纯度/品牌中文名纯度/品牌蒎烯 水芹烯蒎烯月桂烯莰烯蒈烯双戊烯罗勒烯 触角电位反应测定方法:采用触角电位仪(荷兰 公司)进行生物测定测定方法参照严善春等的方法并略作修改 选择活跃的冷杉梢斑螟成虫用解剖刀将冷杉梢斑螟的触角从头基部切下用导电胶将触角固定在金属电极两端将电极插入触角电位反应检测器内用移液器吸取 待测样品均匀地涂抹在.滤纸条上将滤纸条轻移入巴斯德管中巴斯德管插入气体刺激控制装置中设置刺激气体流速为 刺激时间为.次刺激时间间隔 每头成虫触角用同一样品重复测定 次每种样品连续测定 次 以液体石蜡作为对照将每一样品测定值的平均数除以前后 次对照测定值的平均数即得触角电位反应相对值 同一标准化合物样品的刺激浓度从低到高进行测定“”型嗅觉仪生物测定方法:利用“”型嗅觉仪测定冷杉梢斑螟成虫对红松不同挥发物微胶囊制剂的选择行为“”型嗅觉仪为由玻璃制成的 型管主臂长 两侧臂等长为 两侧臂夹角 用四氟乙烯软管将两侧臂的开口处与样品瓶、加湿瓶、活性炭装置依次连接为保证进入嗅觉仪的空气纯净开启大气采样仪(北京劳动保护研究所 型)后空气依次通过活性炭装置、加湿瓶、样品瓶、嗅觉仪侧臂、嗅觉仪主臂最后进入大气采样仪 气体总流量控制在.生测时移液枪吸取 待测样品滴加在 滤纸条上滤纸条置于一侧臂连接的样品瓶中央滴加相同剂量液体石蜡于另一侧臂样品瓶中作为对照 嗅觉仪主臂端口处接入已饥饿 处理的冷杉梢斑螟成虫接入后 开始观察若试虫达到侧壁/处且停留至少 则记录该虫已经做出选择若试虫引入后 内不做出选择则记录该虫为不选择同时结束该次试验 各气味源物质每个浓度测试 组每组 头 每测试一组更换一次 型管和样品瓶无水乙醇和蒸馏水洗净内臂 烘干备用“”型嗅觉仪生测试验条件为光照度 温度()相对湿度()由于冷杉梢斑螟晚间较为活跃因此选择测试时间为:数据分析:采用 统计软件对触角电位反应数据进行单因素方差分析使用 检验进行多重比较检验雌、雄成虫间对同一化合物不同浓度的触角电位反应差异显著性按下列公式计算冷杉梢斑螟对不同挥发物组合的引诱率、驱避率:引诱率选择处理臂虫数测试总虫数 驱避率选择对照臂虫数测试总虫数采用 软件进行统计和分析对“”型嗅觉仪的对照臂和测试臂中虫数进行配对样本 检验 结果与分析.冷杉梢斑螟对 种微胶囊制剂的触角电位反应由表 可见冷杉梢斑螟雌、雄成虫对不同浓度的 蒎烯、蒎烯、莰烯、双戊烯、水芹烯、月桂烯、蒈烯、罗勒烯微胶囊悬浮剂均有不同程度的触角电位反应 雌虫中蒎烯浓度为 时引起的触角电位反应最强烈但与、相比差异不显著蒎烯、水芹烯和蒈烯随着浓度的增加引起雌蛾的触角电位反应越强烈其中水芹烯最高浓度引起的触角电位反应显著高于其他浓度双戊烯和月桂烯在 时引起雌虫最强烈的触角电位反应但与 时引起的反应程度相比差异不显著罗勒烯引起 东 北 林 业 大 学 学 报 第 卷的触角电位反应最强烈冷杉梢斑螟雌虫触角反而对高浓度罗勒烯没有强烈的反应表 冷杉梢斑螟对 种微胶囊制剂不同浓度的触角电位相对反应值挥发物浓度/触角电位相对反应值/雌虫雄虫蒎烯(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)蒎烯(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)莰烯(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)双戊烯(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)水芹烯(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)月桂烯(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)蒈烯(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)罗勒烯(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)(.)注:表中数据为平均值标准误数据后同列不同小写字母表示对同种挥发物不同浓度触角电位相对反应值差异显著(.)冷杉梢斑螟雄成虫对不同浓度红松挥发物的微胶囊制剂也有不同程度的触角电位反应 蒎烯和双戊烯在浓度为、时引起了雄虫较高的触角电位反应显著高于其他浓度在浓度为 时引起的反应最强烈与在浓度为产生的触角电位相对反应值相比差异不显著雄虫对的 蒎烯反应最强烈且随着浓度降低触角电位相对反应值逐渐降低不同浓度的莰烯、水芹烯和蒈烯刺激雄蛾产生的触角电位相对反应值无显著差异月桂烯最高浓度引起雄蛾产生的触角电位相对反应值最大但与、的月桂烯刺激产生的触角电位相对反应值无显著差异的罗勒烯引起的触角电位反应最强烈其次为 但二者差异不显著其他浓度刺激产生的触角电位相对反应值均低于 刺激产生的相对反应值.冷杉梢斑螟对 种微胶囊制剂的嗅觉行为反应由表 可见雌蛾对 的 蒎烯和蒈烯有显著的趋向反应引诱率分别为.、.对这两种挥发物的其他各个浓度没有显著的选择行为蒎烯在浓度为、时对雌虫有显著引诱效果其中 蒎烯引诱效果最好 引诱率达.反应率达.、的水芹烯也有较好的引诱作用引诱率最高为.的月桂烯和 的罗勒烯对雌虫有驱避效果驱避率分别为.、.反应率分别为.、.的双戊烯对雌虫有较好的驱避效果驱避率为.反应率为.冷杉梢斑螟雌蛾对各个浓度的莰烯均没有显著的选择行为表 冷杉梢斑螟雌成虫对 种微胶囊制剂的行为反应结果挥发物浓度/引诱率/驱避率/反应率/配对样本 检验蒎烯.蒎烯.莰烯.双戊烯.水芹烯.第 期 乌恩泰等:冷杉梢斑螟对 种红松挥发物微胶囊悬浮剂的触角电位及嗅觉行为反应续(表)挥发物浓度/引诱率/驱避率/反应率/配对样本 检验月桂烯.蒈烯.罗勒烯.注:表中“引诱率”、“趋避率”数据为平均值标准误“”表示引诱率或驱避率差异显著(.)“”表示引诱率或驱避率差异极显著(.)由表 可见雄蛾对 的 蒎烯、水芹烯和月桂烯有趋向行为引诱率分别为.、.、.反应率分别可达.、.、.而对其他各浓度没有显著的选择行为的双戊烯对雄蛾有驱避作用驱避率达到.其他浓度无显著的引诱或驱避效果而不同浓度的 蒎烯、莰烯、蒈烯和罗勒烯没有引起冷杉梢斑螟雄蛾产生显著的选择反应表 冷杉梢斑螟雄成虫对 种微胶囊制剂的行为反应结果挥发物浓度/引诱率/驱避率/反应率/配对样本 检验蒎烯.蒎烯.莰烯.双戊烯.水芹烯.续(表)挥发物浓度/引诱率/驱避率/反应率/配对样本 检验月桂烯.蒈烯.罗勒烯.注:表中“引诱率”、“趋避率”数据为平均值标准误“”表示引诱率或驱避率差异显著(.)“”表示引诱率或驱避率差异极显著(.)结论与讨论目前关于植物挥发物与昆虫行为反应之间相互作用的研究较多但植物挥发物微胶囊制剂应用与昆虫行为调节反应的研究尚未见报道 本研究发现蒎烯、蒎烯、莰烯、双戊烯、水芹烯、月桂烯、蒈烯、罗勒烯这 种红松挥发物微胶囊制剂均能够对冷杉梢斑螟的雌、雄成虫触角产生明显的触角电位反应但不完全随浓度的升高而增大多数昆虫的生测反应结果也是如此昆虫对寄主植物挥发物的感知通常有其特定的浓度范围 唐晓琴等研究冷杉梢斑螟对林芝云杉(.)球果挥发物的触角电位及行为反应结果也表明.的 蒎烯、蒎烯、月桂烯标准品能够使冷杉梢斑螟雌、雄成虫触角产生显著的电生理反应 可见无论是植物挥发物纯品还是挥发物微胶囊制剂均能刺激冷杉梢斑螟产生电生理反应 此外冷杉梢斑螟雌成虫触角电位反应较雄成虫明显且强烈对分月扇舟蛾()的研究也得到类似的结果本研究发现冷杉梢斑螟虽然对一些挥发物如莰烯有较强的触角电位反应但在“”型嗅觉仪的行为反应测定时并没有显著的引诱或驱避反应这是因为触角电位仅表明昆虫触角的嗅觉感器对寄主植物特定挥发物的电生理反应但昆虫在自然界中产生某种行为表现除了需要通过特定的感器接收外界的刺激之外还需要嗅觉受体至大脑嗅叶之间的神经编码和投射以及中枢神经系统对 东 北 林 业 大 学 学 报 第 卷神经电生理信号的综合评判昆虫的大脑根据评判结果再对运动器官进行支配和调控最终昆虫产生趋向或逃离的行为 可以认为仅靠触角电位相对反应值不能明确说明该种类挥发物一定能够调节冷杉梢斑螟的行为还需要嗅觉行为反应的进一步测定本研究中不同浓度的 种微胶囊制剂对冷杉梢斑螟成虫的行为反应测试结果表明的 蒎烯对冷杉梢斑螟雌、雄蛾均有明显的引诱作用 王琪等对健康及虫害红松各部位挥发物质量分数昼夜变化进行了测定结果表明在夜晚挥发物中健康球果 蒎烯的挥发量显著高于虫害球果以及健康、虫害红松的主梢和侧枝 蒎烯很可能是梢斑螟成虫识别寄主植物特定部位的主要挥发物 本研究发现对冷杉梢斑螟雌、雄成虫起引诱效果的挥发物种类并不相同雌蛾除了对 蒎烯产生引诱反应外蒎烯和蒈烯也能够对其产生显著的引诱作用而能够对雄蛾产生引诱作用的另外 种挥发物微胶囊制剂为水芹烯和月桂烯 这是由于不同性别的成虫使命不同的原因 自然界中雄虫负责交尾因此其嗅觉感器的识别图谱只需能够感知雌成虫的栖息寄主同时能有效识别雌蛾释放的性信息素即可而雌蛾除交尾外更主要的职责为需要找到合适的产卵场所 已有研究表明球果 蒎烯和蒈烯的挥发量夜晚显著高于白天尤其是夜晚健康球果和主梢蒈烯的挥发量显著高于被害球果和主梢这一结果与雌蛾选择健康球果、主梢产卵的行为相吻合 月桂烯是许多植物尤其是针叶植物中常见的挥发性物质它对多种针叶树害虫有驱避作用 在浓度.时月桂烯对落叶松鞘蛾()有驱避作用 月桂烯在质量浓度为 时对花椒窄吉丁()雄成虫有较强的吸引作用 张振等在对青杨脊虎天牛(.)的行为反应测定中发现月桂烯在浓度为 时对雌、雄成虫均有引诱作用 本研究的结果显示月桂烯微胶囊制剂对冷杉梢斑螟雄蛾有引诱作用对雌蛾有驱避作用 唐晓琴等利用多种复合挥发物配方对冷杉梢斑螟未交尾的雌、雄成虫进行“”型嗅觉仪行为反应测定结果表明含有月桂烯的配方、均对未交尾雌、雄成虫产生驱避作用这一结果与本研究略有差异这与挥发物浓度、剂型及是否为挥发物复合物有关 雌、雄成虫嗅觉行为差异还表现在的双戊烯对雄虫有驱避作用的罗勒烯对雌虫有驱避效果 通过雌、雄虫嗅觉行为反应存在差异这一研究结果是否可以指导研究者利用植物挥发物微胶囊制剂使雌、雄成虫产生生殖隔离还需要林间试验进一步证明本研究测定了冷杉梢斑螟对红松 种挥发物的触角电位和嗅觉行为反应试验结果表明的 蒎烯、蒎烯、蒈烯和水芹烯对冷杉梢斑螟雌虫有明显引诱作用的月桂烯和 的罗勒烯对冷杉梢斑螟雌虫具有明显的驱避作用的 蒎烯、水芹烯和月桂烯对冷杉梢斑螟雄虫具有明显引诱作用的双戊烯对雄虫具有驱避作用 根据结果所示的 蒎烯、水芹烯可作为引诱剂成分进一步开展野外诱捕研究在 种红松挥发物微胶囊制剂中莰烯引起的触角电位反应不强烈且对冷杉梢斑螟雌、雄成虫无明显的引诱和驱避作用可能与单一组分作用不明显有关 已有研究表明植物挥发物的某一物质可能本身不能引起昆虫强烈的触角电位反应和嗅觉行为反应但与其他挥发性物质混合可以引起昆虫不同程度的行为反应 本研究仅对红松挥发物单组分进行研究没有研究各组分混合后对冷杉梢斑螟成虫的行为反应不能明确说明不同挥发物混合对其行为的作用且上述结论均为实验室条件得出与野外环境存在一定差异还需进一步的野外试验进行研究和验证参 考 文 献 陆文敏田丰罗瑞聪.冷杉梢斑螟研究初报.林业科技():.王平远.中国经济昆虫志:第 册鳞翅目螟蛾科.北京:科学出版社.周彪邓勋孙家宝等.红松种实害虫生物学特性的研究.防护林科技():.:./.袁菲.内蒙古阿尔山落叶松上主要蛀干害虫的生物生态学及其聚集信息素监测.北京:北京林业大学.严善春徐伟袁红娥等.不同诱导因子对落叶松毛虫嗅觉和产卵选择的影响.应用生态学报():.:.().:./.().:./.李为争杨雷申小卫等.金龟甲对蓖麻叶挥发物的触角电位和行为反应.生态学报():.(:).():.宁眺樊建庭方宇凌等.不同危害状态下寄主萜烯挥发物含量的变化及松墨天牛对其组分的触角电位反应.昆虫学报():.(下转 页)第 期 乌恩泰等:冷杉梢斑螟对 种红松挥发物微胶囊悬浮剂的触角电位及嗅觉行为反应及其危害情况研究.林业与生态科学():.():.陈文静.基于多光谱遥感影像的落叶松毛虫虫害区域识别研究.哈尔滨:东北林业大学.李小玉蒲智李全胜.基于最大似然分类算法的土地利用变化特征分析.计算机与数字工程():.陈蕊张继超.基于 的遥感图像面向对象分类方法研究.测绘与空间地理信息():.张妮娜张珂李运平等.中国南方典型湿润山区植被类型的无人机多光谱遥感机器学习分类研究.遥感技术与应用():.牛全福傅键恺陆铭等.基于随机森林的 和 遥感影像分类比较.地理空间信息():.张辉.基于多源遥感数据的内蒙古植被长势变化监测及其气候影响要素研究.南京:南京信息工程大学.牛鲁燕蒋风伟张俊丽等.基于无人机多光谱遥感的小麦长势监测研究.山东农业科学():.贾智乐豆喜朋贾路.无人机多光谱数据反演叶面积指数方法研究.地理空间信息():.():.张凝.油松毛虫灾害发生多尺度遥感监测与预测.北京:北京林业大学.周小成郑磊黄洪宇.基于多特征优选的无人机可见光遥感林分类型分类.林业科学():.马书英郭增长王双亭等.板栗树红蜘蛛虫害无人机高光谱遥感监测研究.农业机械学报():.(上接 页)张诺陈立谢广林.华北大黑鳃金龟对桃树挥发物的电生理反应.昆虫学报():.赵燕杰苏君一徐妍等.印楝素微囊悬浮剂的研制及其对小麦蚜虫的防治效果.农药():.王琪严善春严俊鑫等.健康和虫害的红松挥发物对赤松梢斑螟及其寄生蜂寄主选择行为的影响.生态学报():.严善春刘英胜王琪等.落叶松毛虫对兴安落叶松 种挥发物的触角电位反应.林业科学():.李玲迟德富裴永强等.寄主挥发物对青杨脊虎天牛 和行为的影响.东北林业大学学报():.李玲李娜庞保平.沙葱萤叶甲成虫触角感器超微结构及对沙葱挥发物的触角电位反应.昆虫学报():.唐晓琴王思展卢杰等.冷杉梢斑螟对林芝云杉球果挥发物的触角电位及行为反应.林业科学研究():.陈琳.植物挥发物与雌蛾性腺提取物对分月扇舟蛾成虫行为的影响.南昌:江西农业大学.王光宇张萌萌陈立.白星花金龟对寄主植物挥发物的电生理反应.昆虫学报():.张霖张连生张永福等.褐梗天牛对油松挥发物的 和行为反应.东北林业大学学报():.():.刘磊.东方粘虫雄蛾信息素的鉴定及其对生殖的影响.武汉:华中农业大学.刘莹吕东陈立等.圆柏大痣小蜂对祁连圆柏挥发物的触角电位和行为反应.生态学报():.严善春杨慧高璐璐等.兴安落叶松鞘蛾对寄主挥发物的反应.林业科学():.袁丽芳谢寿安刘绥鹏等.花椒窄吉丁对寄主挥发物的触角电位及行为反应.西北农林科技大学学报(自然科学版)():.张振迟德富宇佳等.青杨脊虎天牛对 种植物挥发物的电生理及行为反应.林业科学():.陈艳萍刘强李敏等.槐绿虎天牛对柠条锦鸡儿 种挥发物的 和行为反应.应用昆虫学报():.东 北 林 业 大 学 学 报 第 卷