红皮云杉主要单萜烯对云杉八齿小蠹的毒力及行为调控作用_方加兴.pdf

doi：10.11707/j.1001-7488.LYKX20220054红皮云杉主要单萜烯对云杉八齿小蠹的毒力及行为调控作用*方加兴1王越2邓梅3于春梅3刘福1张苏芳1张真1孔祥波1（1.中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林保护学重点实验室北京 100091；2.国家林业和草原局生物灾害防控中心沈阳 110034；3.青海省森林病虫害防治检疫总站西宁 810007）摘要：【目的】通过分析健康和衰弱红皮云杉树干单萜烯释放量的差异，评价单萜烯对云杉八齿小蠹的熏蒸毒性，测试单萜烯对其聚集信息素的行为增效和抑制作用，在此基础上研发用于云杉八齿小蠹种群调控的高效信息化学物质。【方法】利用动态顶空采样法收集健康和衰弱红皮云杉树干挥发物，利用气相色谱仪对其进行定性和定量分析，进一步利用熏蒸法测定主要单萜烯对云杉八齿小蠹成虫的熏蒸毒力，野外行为测定单萜烯对云杉八齿小蠹及其天敌红胸郭公甲的行为影响。【结果】红皮云杉树干释放的单萜烯主要是 S-()-蒎烯、R-(+)-蒎烯、月桂烯、S-()-蒎烯、3-蒈烯、()-柠檬烯和(+)-柠檬烯；健康红皮云杉单萜烯释放总量显著高于衰弱木，但 R-(+)-蒎烯和(+)-柠檬烯的释放量差异不显著。7 种单萜烯对云杉八齿小蠹成虫的致死中浓度 LC50值介于 3.104.50 LmL1之间，(+)-柠檬烯的熏蒸毒性最强；7 种单萜烯间的熏蒸毒性差异显著，但在雌雄成虫间未表现出显著差异。行为测试发现 3-蒈烯、()-柠檬烯和(+)-柠檬烯能显著降低聚集信息素对云杉八齿小蠹的诱捕量，S-()-蒎烯对诱捕量没有显著影响。与()-柠檬烯和(+)-柠檬烯相比，3-蒈烯能显著提高聚集信息素对红胸郭公甲的引诱作用。【结论】红皮云杉树干可释放 7 种主要单萜烯，在适合云杉八齿小蠹定殖的衰弱木上单萜烯释放量低于健康云杉。单萜烯对云杉八齿小蠹具有熏蒸毒性，参与调控红皮云杉云杉八齿小蠹红胸郭公甲三级营养关系。柠檬烯可作为驱避剂用于云杉八齿小蠹的生态防控中。关键词：云杉八齿小蠹；红皮云杉；单萜烯；熏蒸毒性；行为调控中图分类号：S763.3文献标识码：A文章编号：10017488(2023)04013207Toxicity and Behavioral Regulatory Effects of Monoterpenes in Picea koraiensis to the Bark BeetleIps typographus(Coleoptera:Scolytidae)Fang Jiaxing1Wang Yue2Deng Mei3Yu Chunmei3Liu Fu1Zhang Sufang1Zhang Zhen1Kong Xiangbo1（1.Key Laboratory of Forest Protection of National Forestry and Grassland AdministrationEcology and Nature Conservation Institute,Chinese Academy ofForestryBeijing 100091；2.Center for Biological Disaster Prevention and Control,National Forestry and Grassland AdministrationShenyang 110034；3.Forest Diseases and Pest Control and Quarantine General Station of Qinghai ProvinceXining 810007）Abstract：【Objective】In this study,we analyzed the differences in the release of monoterpenes from the trunk of healthy andweak Picea koraiensis,evaluated their fumigation toxicity to adult of Ips typographus,and tested their synergistic and antogonisticeffects on aggregation pheromones of the bark beetle.Based on these investigation,we aims to produce efficient semiochemicalsfor population regulation of I.typographus in the forest.【Method】Dynamic headspace sampling was used to collect the volatilesreleased from the stem of healthy and weak P.koraiensis.Gas chromatography was used to qualitatively and quantitatively analyzethe monoterpenes.The toxicity of the monoterpenes against adult I.typographus was determined by using the headspacefumigation method,and the behavioral effects of the monoterpenes on I.typographus and its natural enemy,Thanasimussubstriatus(Coleoptera:Cleridae)were analyzed in the forest.【Result】The major monoterpenes from the trunk of P.koraiensiswere identified,including S-()-pinene,R-(+)-pinene,S-()-pinene,myrcene,3-carene,()-limonene,and(+)-limonene.Thetotal amount of monoterpenes in healthy stems was significantly higher than that in weakened stems,while the release amount of R-(+)-pinene and(+)-limonene showed no significant difference between healthy and weakened stems.The LC50 values of seven 收稿日期：20220205；修回日期：20220406。基金项目：青海天然云杉林小蠹虫生物防治技术示范推广项目(青 2021-TG06)；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（CAFYBB2017ZB002）。*孔祥波为通讯作者。第 59 卷 第 4 期林业科学 Vol.59，No.42 0 2 3 年 4 月SCIENTIA SILVAE SINICAEApr.，2 0 2 3monoterpenes against I.typographus ranged from 3.104.50 LmL1,with(+)-limonene showing the strongest toxicity.Therewere significant differences in LC50 values among the seven monoterpenes,but not between male and female adult beetles.Thefield behavioral test showed that 3-carene,()-limonene,and(+)-limonene significantly reduced the trap catches of I.typographusby aggregation pheromones,but S-()-pinene showed no effect on the trap catches.Compared to()-limonene and(+)-limonene,3-carene was able to significantly improve the trap catches of the predator T.substriatusby aggregation pheromones.【Conclusion】The trunk of P.koraiensis can release seven major monoterpenes.The weakened spruce,suitable for colonizationby I.typographus,releases less monoterpenes than the healthy spruce.These monoterpenes have fumigation toxicity againstI.typographus and may be involved in regulating tritrophic relationships between spruce,I.typographus,and T.substriatus.Limonene can be used as a repellent for ecological prevention and control of I.typographus.Key words：Ips typographus；Picea koraiensis；monoterpene；fumigation toxicity；behavioral regulation 云 杉 八 齿 小 蠹（Ips typographus）属 于 鞘 翅 目（Coleoptera）、小蠹科（Scolytidae）、齿小蠹属（Ips）昆虫，是欧亚大陆云杉林生态系统中重要的蛀干害虫。在我国东北地区主要危害红皮云杉（Picea koraiensis）和鱼鳞云杉（P.jezoensis var.microsperma），在新疆地区主要危害西伯利亚云杉（P.obovata），对我国北方云杉林生态系统造成了巨大的破坏（萧刚柔，1992；Mayer et al.,2015；Fang et al.,2021）。随着全球气候变暖，云杉八齿小蠹发育历期缩短，使得其种群暴发成灾的风险进一步增加（Jakoby et al.,2019）。小蠹暴发成灾对森林生态系统碳循环影响巨大，使得大面积的云杉林固碳能力降低，导致碳汇转变成碳源（Kurz et al.,2008）。虽然云杉八齿小蠹属于次生期害虫，主要危害云杉衰弱木、风倒木和雪压木，但是当其种群密度较大时也可危害健康云杉（程彬等，2018）。云杉八齿小蠹优先选择衰弱木入侵定殖的生态机制一直是研究其种群暴发成灾的核心问题（孙晓玲，2006；Fang et al.,2021）。云杉萜烯类挥发物在寄主防御、小蠹行为调控、小蠹肠道菌群构建以及天敌行为干扰等方面发挥着重要作用（Birgersson,1989;Mageroy et al.,2020;Fanget al.,2020;2021）。在云杉八齿小蠹入侵蛀食过程中，云杉会产生树脂以抵御其入侵，并可通过物理包埋（Birgersson,1989;程彬等,2018）或者化学毒杀作用对云杉八齿小蠹产生致死效应（Fang et al.,2021）。另一方面，小蠹能转化寄主单萜烯为其聚集信息素来适应和克服寄主抗性（Erbilgin et al.,2014;Tittiger et al.,2017;方加兴等,2018）。云杉八齿小蠹主要利用云杉的-蒎烯合成一系列单萜氧化物类聚集信息素（如马鞭草烯醇、马鞭草烯酮和桃金娘烯醇）（Fang et al.,2021）参与调控小蠹的行为。云杉单萜烯也可作为小蠹天敌的益它素成分参与调控天敌寄主定位（Erbilginet al.,2001;Fang et al.,2021）。例如，-蒎烯对云杉八齿小蠹的天敌红胸郭公甲（Thanasimus substriatus）具有一定的引诱活性（Fang et al.,2021）。红皮云杉是中国东北地区云杉八齿小蠹主要的寄主树种，长期以来，由于云杉八齿小蠹的持续危害导致了大面积的云杉林衰退（萧刚柔，1992；孙晓玲,2006；Fang et al.,2020）。截至目前，健康和衰弱红皮云杉释放的单萜烯种类和含量变化规律还未完全明确，而且云杉单萜烯对云杉八齿小蠹的熏蒸毒性以及对云杉八齿小蠹和红胸郭公甲的行为调控作用也有许多未知。本文以云杉八齿小蠹和红皮云杉为研究对象，评价健康云杉和衰弱云杉单萜烯释放规律，利用熏蒸法测定云杉单萜烯对云杉八齿小蠹的熏蒸毒性，最后通过野外试验证明云杉八齿小蠹和红胸郭公甲对云杉单萜烯的行为响应。本研究在阐明健康与衰弱红皮云杉单萜烯释放模式的基础上，明确单萜烯对云杉八齿小蠹的熏蒸毒性，明确单萜烯对云杉八齿小蠹和天敌红胸郭公甲的行为调控作用，解析云杉八齿小蠹选择衰弱木而规避健康木的化学生态学机制，为该害虫的生态防控提供技术支持。1材料与方法 1.1云杉单萜烯的采样试验地点位于吉林省延边朝鲜族自治州汪清县金 沟 岭 林 场（432114N，130112E，海 拔 660 m）。2018051012，在林间选取 3 棵健康和 3 棵衰弱的红皮云杉进行寄主单萜烯采样。衰弱红皮云杉是指有小蠹新入侵孔、有新鲜虫粪排出的 20 年生红皮云杉（树干胸径约 15 cm）。动态顶空收集红皮云杉树干挥发物：将树干采样区用聚乙烯袋包裹（Oppits 35 cm43 cm，klippan，Sweden），采样面积约 900 cm2。采样管（Chrompack，0.6 cm16 cm）填 充 200 mg 吸 附 剂Porapak Q（5080 目，CNW Technologies）。通过特氟龙管将采样管连接到大气采样仪（QC-1 型，北京劳动第 4 期方加兴等：红皮云杉主要单萜烯对云杉八齿小蠹的毒力及行为调控作用133 保护研究所生产）的进气口端，采样管置于树干采样区的聚乙烯袋内，采样流速 0.5 Lmin1，采集时间15 min。采样结束后，将吸附管两端密封，置于生物箱（36）内带回实验室。用正己烷（HPLC 级，ThermoFisher）淋洗吸附管，洗脱液（10 mL）置于20 冰箱中储存备 用。分 析 前 加入 1 L（50 gL1）的 乙 酸 庚 酯（CAS 号:112-06-1，北京百灵威科技有限公司，纯度98%）作为内标，调节待测溶液中乙酸庚脂的质量浓度为 5 ngL1，取 1 L 淋洗液进行色谱分析。1.2色谱分析利用气相色谱仪（5 890，Agilent Technologies，PaloAlto，CA，USA）定量分析红皮云杉树干挥发物。载气为氮气（柱头压 96.53 kPa），无分流进样（1 min 后开阀），检测器为火焰离子化检测器（FID）。色谱分析条件如下：CycloSil-B 毛细管色谱柱（30 m0.25 mm i.d.0.25 m film thickness,J&W Scientific,Folsom,CA,USA）；升温程序：起始温度 40/1 min，50 min1升温至 60，6 min1升温至 120，3 min1升温至 160，20 min1升温至 200 保持 2 min。检测器和进样口温度均是 200。通过比对各物质与标准品的保留时间进行分析样品的初步定性，利用峰面积进行定量分析。为了验证气相色谱鉴定结果，采用气相色谱与质谱联用仪（Agilent 仪器型号 5975，EI mode，70 eV，全扫描 41560 u）进一步对样品定性。色谱分析条件同上，质谱进样器、离子源和传输线温度分别为 220、200 和 220。氦气作为载气（1.0 mLmin1），每次扫描时间 0.2 s。样品中各成分均与标准品比对色谱保留时间和特征碎片离子。1.3单萜烯对云杉八齿小蠹雌雄成虫的熏蒸毒力测试利用云杉八齿小蠹聚集信息素诱芯和十字交叉板诱捕器（北京中捷四方生物科技有限公司，北京）于2019 年 5 月中旬诱捕扬飞期的越冬代云杉八齿小蠹成虫。每天 14:00 查看诱捕器，将诱捕到的成虫带回室内，在体视显微镜下区分雌雄后立即进行毒力测定。参照 Chiu 等（2017）的方法，用 10 L 注射器（HamiltonCo.Ltd.）将 3.0、6.0、9.0、12.0、15.0 L 共 5 个剂量的单萜烯分别滴加到滤纸片上（Whatman，3 cm 长 1.5 cm宽）。空白对照组滤纸片上不添加任何物质。单头云杉八齿小蠹成虫置于离心管底部，不接触滤纸片，离心管开口处用锡箔纸和封口膜密封。将含试虫的离心管放在 2428、RH50%65%的环境中，24 h 后统计云杉八齿小蠹的死亡率。每一个剂量测试云杉八齿小蠹雌雄成虫各 60 头，每 20 头成虫作为一个重复。单萜烯样品的来源和纯度为：S-()-蒎烯（CAS:7785-26-4,ACROS，97%），R-(+)-蒎 烯（CAS:7785-70-8,ACROS，97%），月桂烯（CAS:123-35-3,ACROS，99%），S-()-蒎 烯（CAS:18172-67-3,Aldrich 公 司，98%），3-蒈烯（CAS:13466-78-9,北京百灵威科技有限公司，90%），()-柠檬烯（CAS:5989-54-8,东京化成，97%），(+)-柠檬烯（CAS:5989-27-5,ACROS，97%）。1.4单萜烯对云杉八齿小蠹及红胸郭公甲野外引诱行为测定201905210715，在金沟岭林场红皮云杉林进行云杉八齿小蠹和红胸郭公甲对聚集信息素和单萜烯的行为趋避试验。在测定单萜烯-蒎烯和月桂烯的行为活性已被验证，见 Fang 等(2021）对云杉八齿小蠹和红胸郭公甲行为影响时，以云杉八齿小蠹聚集信息素 2-甲基-3-丁烯-2-醇和 S-()-顺式-马鞭草烯醇 为本底，将 S-()-蒎烯、3-蒈烯、()-柠檬烯和(+)-柠檬烯分别制作成信息素缓释袋，与聚集信息素诱芯共同悬挂于诱捕器上，以明确不同萜烯成分对云杉八齿小蠹和天敌行为的影响。信息素诱芯载体为聚氯乙烯袋（12 cm 长 7 cm 宽 0.02 cm 厚），2-甲基-3-丁烯-2-醇的释放速率约 80 mgd1，S-()-顺式-马鞭草烯醇的释放速率约 0.6 mgd1，单萜烯的释放速率约 120mgd1。试验设置 6 个处理，各处理组配方见表 1，每个处理 3 个重复。参照 Fang 等(2021)的调查方法，根据天气状况每 12 天统计诱捕器集虫瓶中云杉八齿小蠹和红胸郭公甲的数量。1.5数据处理PP将健康和衰弱红皮云杉单萜类挥发物释放量的原始数据进行 lg(X+1)转化，通过方差齐性检验后利用独立样本 t 检验（双尾检验）分析；单萜烯对云杉八齿 小 蠹 致 死 中 浓度 LC50利 用 Probit Analysis（SPSS18.0 for Windows）分析（Lei et al.,2018）；对各个萜烯LC50值通过方差齐性检验后，利用单因素方差（Turkeyhonestly significant difference，HSD 检验）评价 7 种单萜烯对云杉八齿小蠹的毒力差异。同一萜烯对云杉八齿小蠹雌雄两性成虫的毒力差异利用独立样本 t 检验进行检验（双尾检验）。野外诱捕数据的处理步骤：1）计算每一组实验每次调查所得到的总诱捕量；2）计算每个处理占每组实验总诱捕量的百分比；3）将百分比数据进行 arcsin转化；4）对每次调查同一处理 3 个重复的 arcsin的平均值通过方差齐性检验后，在=0.05 的水平下进行Ryan-Einot-Gabriel-Welsh（REGW）multiple Q 检验（SPSS 18.0 for Windows）（Zhang et al.,2009）。134林业科学59 卷 2结果与分析 2.1红皮云杉树干释放的主要单萜烯分析利用气相色谱、气相色谱质谱联用仪对红皮云杉树干挥发物进行定性定量分析，主要鉴定出 7 个单萜烯成分（图 1，表 2）。7 个成分在 CycloSil-B 毛细管色谱柱上的出峰顺序为：S-()-蒎烯（峰 1，TR：17.210min），R-(+)-蒎烯（峰 2，TR：17.476 min），月桂烯（峰 3，TR：18.388 min），S-()-蒎 烯（峰 4，TR：19.417 min），3-蒈 烯（峰 5，TR：19.719 min），()-柠 檬 烯（峰 6，TR：20.703 min）和(+)-柠檬烯（峰 7，TR：21.150 min）（图 1）。健康红皮云杉7 个单萜烯释放总量是1 340.10 gh1，而衰弱的红皮云杉释放总量是 695.46 gh1，两者差异显著（P0.05）。在健康和衰弱红皮云杉树干中R-(+)-蒎烯和(+)-柠檬烯释放量差异不显著，S-()-蒎烯、月桂烯、S-()-蒎烯、3-蒈烯和()-柠檬烯在健康树干的释放量分别是衰弱木释放量的 1.92 倍、2.30 倍、1.95 倍、2.09 倍和 5.09 倍，彼此间差异显著（表 2）。健康红皮云杉 7 种单萜烯释放量的占比依次为 S-()-蒎烯 41%、S-()-蒎烯 20.7%、3-蒈烯 13%、(+)-柠檬烯 12.5%、月桂烯 7%、R-(+)-蒎烯 3.8%和()-柠檬烯 1.6%；衰弱红皮云杉 7 种单萜烯释放量占比依次为 S-()-蒎烯 40.4%、S-()-蒎烯 21%、(+)-柠檬烯 17%、3-蒈烯 12.4%、月桂烯 5.73%、R-(+)-蒎烯 3%和()-柠檬烯 0.6%。2.2单萜烯对云杉八齿小蠹熏蒸毒力测定7 种单萜烯熏蒸处理云杉八齿小蠹雌雄成虫均表现 出 一 定 的 致 死 效 果，致 死 中 浓 度 介于 3.10 表 1云杉单萜烯野外功能验证试验设计及诱芯配方Tab.1Experimental design of field test with the fourmonoterpenes and lure formula试验处理Treatment诱芯配方及含量 Lure formula and contents2-甲基-3-丁烯-2-醇2-methyl-3-buten-2-olS-()-顺式-马鞭草烯醇S-()-cis-verbenol萜烯成分和含量Monoterpenesand contents正对照Positive control5 mL40 mg处理1Treatment 15 mL40 mgS-()-蒎烯（4 mL）处理2Treatment 25 mL40 mg3-蒈烯（4 mL）处理3Treatment 35 mL40 mg()-柠檬烯（4 mL）处理4Treatment 45 mL40 mg(+)-柠檬烯（4 mL）空白对照Blank control 表 2健康与衰弱红皮云杉树干单萜烯挥发物的释放量Tab.2Release rates of monoterpene volatiles from healthy and weakened stems of Picea koraiensis峰Peak单萜烯Monoterpenes保留时间Retention time/min健康红皮云杉Healthy tree/(gh 1)衰弱红皮云杉Weakened tree/(gh 1)统计学参数Statistical parameters1S-()-蒎烯S-()-pinene17.210277.4032.22a144.6427.85bt=3.11,P=0.032R-(+)-蒎烯R-(+)-pinene17.47652.1220.40a20.466.90at=1.47,P=0.223月桂烯Myrcene18.38891.8011.55a39.856.25bt=3.95,P=0.014S-()-蒎烯S-()-pinene19.417548.1583.81a281.2527.86bt=3.02,P=0.0353-蒈烯3-carene19.719180.3315.82a86.4124.42bt=3.25,P=0.036()-柠檬烯()-limonene20.70322.086.89a4.331.17bt=4.15,P=0.017(+)-柠檬烯(+)-limonene21.150168.2148.98a118.5110.90at=0.99,P=0.38单萜烯总含量Total amount of monoterpenes1 340.10137.08a695.4655.24bt=4.36,P=0.01每行数据后相同小写字母表示单萜烯释放量在健康（N=3）与受害红皮云杉（N=3）间差异不显著。The same lowercase letters within eachrow were not significantly different among release rates of monoterpene volatiles from healthy(N=3)and weakened(N=3)stems of Picea koraiensis.162040相对丰富度Relative abundance(%)608010018123457620保留时间Retention time/min2224图 1健康红皮云杉树干单萜烯挥发物总离子流图Fig.1Total ion current chromatograph of monoterpene volatilesfrom healthy Picea koraiensis stems第 4 期方加兴等：红皮云杉主要单萜烯对云杉八齿小蠹的毒力及行为调控作用135 4.50 LmL1之间，且不同萜烯对雄虫或者雌虫的毒力 差 异 显 著（雄 成 虫：F6,14=7.56，P=0.001；雌 成 虫：F6,14=6.75，P=0.002）（表 3）。7 种单萜烯对云杉八齿小蠹雄成虫的毒力从大到小以依次为：(+)-柠檬烯、S-()-蒎烯、()-柠檬烯、R-(+)-蒎烯、3-蒈烯、月桂烯和S-()-蒎烯；对雌成虫的毒力从大到小依次为：(+)-柠檬烯、S-()-蒎烯、R-(+)-蒎烯、3-蒈烯、S-()-蒎烯和月桂烯。除 S-()-蒎烯外，其余 6 种单萜烯对云杉八齿小蠹雌成虫的 LC50值小于雄成虫，但 t 检验发现 7 种单萜烯对云杉八齿小蠹的熏蒸毒性在雌雄成虫间没有差异。表 37 种单萜烯对云杉八齿小蠹成虫熏蒸毒力测定 Tab.3Fumigation toxicities of the sevenmonoterpenes against adult Ipstypographus(LmL1)单萜烯Monoterpene致死中浓度（顶空熏蒸法）LC50(data obtained from the headspaceexposure fumigation method)雄成虫MaleLC50(CI 95%)雌成虫FemaleLC50(CI 95%)S-()-蒎烯S-()-pinene3.44(3.103.82)bc3.49(1.825.36)bcR-(+)-蒎烯R-(+)-pinene4.08(2.945.64)ab3.59(3.243.94)ab月桂烯Myrcene4.36(3.166.22)a4.11(3.115.27)aS-()-蒎烯S-()-pinene4.40(3.216.13)a3.72(2.754.79)ab3-蒈烯3-carene4.27(3.834.77)a3.67(2.495.02)ab()-柠檬烯()-limonene3.82(2.485.47)bc3.81(2.515.31)ab(+)-柠檬烯(+)-limonene3.23(2.873.58)c3.13(2.743.51)c各列LC50值后面相同字母表示不同单萜烯处理间差异不显著（=0.05）。LC50 values with the same lowercase letters within eachcolumn were not significantly different among different monoterpenestreatments(=0.05).2.3单萜烯对云杉八齿小蠹及天敌红胸郭公甲的行为调控前期研究已经明确 S-()-蒎烯、R-(+)-蒎烯和月桂烯对云杉八齿小蠹（F3,56=53.5,P0.001）和红胸郭公甲（F3,56=11.7,P0.001）表现出行为活性差异（Fanget al.,2021）。本研究进一步测定红皮云杉 4 种单萜烯对云杉八齿小蠹和红胸郭公甲的行为调控作用（图 2）。S-()-蒎烯、3-蒈烯、()-柠檬烯和(+)-柠檬烯对云杉八齿小蠹（F4,45=24.8,P0.001）和红胸郭公甲（F4,45=4.08,P=0.007）行为活性影响显著，其中：3-蒈烯、()-柠檬烯和(+)-柠檬烯显著减少云杉八齿小蠹的诱捕量，而 S-()-蒎烯对云杉八齿小蠹诱捕量没有显著影响。3-蒈烯相比()-柠檬烯和(+)-柠檬烯，可显著增加红胸郭公甲的诱捕量，但与正对照组（A）和添加了 S-()-蒎烯的处理组差异不显著。空白处理组未诱集到云杉八齿小蠹和红胸郭公甲。AAABCaababbbC平均诱捕量(+标准误)Mean values of trap catches(+SE)024610203040BC处理 Treatment红胸郭公甲 Thanasimus substriatus云杉八齿小蠹 Ips typographusDE图 24 种单萜烯与聚集信息素联合使用对云杉八齿小蠹和红胸郭公甲的诱捕量Fig.2Trap catches of Ips typographus and Thanasimus substriatususing synthetic aggregation pheromone lures either alone or incombination with each of the four monoterpenesA 表示云杉八齿小蠹聚集信息素，成分是 2-甲基-3-丁烯-2-醇和 S-()-顺式-马鞭草烯醇；B 表示云杉八齿小蠹聚集信息素成分与 S-()-蒎烯的组合；C 表示云杉八齿小蠹聚集信息素成分与 3-蒈烯的组合；D 表示云杉八齿小蠹聚集信息素成分与()-柠檬烯的组合；E 表示云杉八齿小蠹聚集信息素成分与(+)-柠檬烯的组合。A represents the aggregation pheromone of Ipstypographus,which consists of 2-methyl-3-buten-2-ol and S-()-cis-verbenol;B represents the aggregation pheromone lures either alone or in combinationwith S-()-pinene;C represents the aggregation pheromone lures either aloneor in combination with 3-carene;D represents the aggregation pheromonelures either alone or in combination with ()-limonene;E represents theaggregation pheromone lures either alone or in combination with (+)-limonene.3讨论单萜烯作为松科植物与小蠹虫协同进化过程中的关键驱动因子而具有重要的生态意义，为此国内外学者长期致力于寄主萜烯挥发物的功能研究（Seyboldet al.,2006;孙晓玲,2006;Mageroy et al.,2020;Fang etal.,2020;2021）。本研究确认了红皮云杉树干释放的单萜烯主要有 7 种，健康红皮云杉释放单萜烯的量显著高于衰弱红皮云杉。通常而言，寄主植物在受到虫害危害时释放的防御性物质会增加，这类虫害诱导植物挥发物可参与到对植食性昆虫直接（对害虫产生毒性）或间接（吸引昆虫天敌）防御过程中（Dicke et al.,2010;Turlings et al.,2018）。但不同的是，云杉八齿小蠹是一种次生期的蛀干害虫，主要危害衰弱木和风倒木（孙晓玲，2006）。本研究证明了适合云杉八齿小蠹定殖的衰弱红皮云杉树干单萜烯释放量较低，这意味着云杉八齿小蠹一般选择寄主植物防御能力较弱的136林业科学59 卷 衰弱木进行入侵定殖。此外，有研究表明抗性较强的云杉会影响云杉八齿小蠹成虫的蛀食和雌成虫的产卵量（Mageroy et al.,2020）。因此寄主植物释放单萜烯对云杉八齿小蠹的入侵定殖十分重要。寄主植物单萜烯对多种小蠹都具有毒性，例如对山 松 大 小 蠹（Dendroctonus ponderosae）的 熏 蒸 毒 性（Chiu et al.,2017）和对云杉八齿小蠹的触杀毒性（Fanget al.,2021）。红皮云杉7 种单萜烯对云杉八齿小蠹的熏蒸毒性剂量范围（3.104.50 LmL1）远大于山松大小蠹的 LC50值（0.10.5 LmL1）（Chiu et al.,2017）。这可能是因为所用的山松大小蠹是提前收集置于 4 保存备用的试虫，低温处理会导致小蠹的活性降低甚至死亡（Kotl et al.,2011），从而造成低剂量单萜烯对山松大小蠹具有较强致死效果。扬飞期云杉八齿小蠹试虫是处于活性最佳状态，是攻击寄主云杉的关键时期，此时期试虫对寄主萜烯的耐受性强，从而造成LC50值偏大。另外，笔者确认了(+)-柠檬烯对云杉八齿小蠹雌雄成虫的熏蒸毒性最强，释放量在衰弱红皮云杉中占比增至 17%，这暗示了(+)-柠檬烯可能是红皮云杉抵御云杉八齿小蠹的重要植物化学物质。与(+)-柠檬烯不同的是，虽然()-柠檬烯也对云杉八齿小蠹成虫表现出较强的熏蒸毒性，但是在受害木中()-柠檬烯释放量仅为健康红皮云杉的 1/5。与本研究相似的是，柠檬烯对山松大小蠹、西部松大小蠹（D.brevicomis）和红翅大小蠹（D.rufipennis）的毒性也是最强的（Smith,1965；Werner,1995；Chiu et al.,2017）。7种单萜烯对云杉八齿小蠹能够产生不一样的熏蒸毒性效果，但是无论何种单萜烯均未在雌雄成虫之间表现出毒力差异，这与 Chiu 等(2017)的研究结论是吻合的，而且单萜烯对云杉八齿小蠹雌雄成虫的触杀毒性也未表现差异，说明云杉八齿小蠹对单萜烯的耐受性与性别无关。虽然云杉八齿小蠹的雄成虫作为先锋种入侵寄主植物，但随后释放聚集信息素来招募更多的个体共同克服寄主抗性（Birgersson et al.,1989），本研究发现云杉八齿小蠹雌雄成虫对寄主单萜烯具有相同的耐受性，这可能是雌雄成虫均可在云杉上定殖的重要原因。但值得注意的是，云杉八齿小蠹雌雄成虫代谢单萜烯具有较大的差异，其雄成虫可以将-蒎烯代谢成大量的单萜类化合物（如马鞭草烯醇、马鞭草烯酮、桃金娘烯醇等），仅有微量的此类物质可以在雌成虫被检测到（Fang et al.,2021）。因此单萜烯对云杉八齿小蠹雌雄成虫的毒力没有差异，但是两者对单萜烯的代谢却完全不同，下一步需要对雌雄成虫代谢单萜烯的机制进行研究。云杉单萜烯通过熏蒸和触杀作用对云杉八齿小蠹产生毒性。月桂烯对云杉八齿小蠹的触杀致死效应强于 S-()-蒎烯和 R-