植物源氣味化合物與黏蟲蛾性信息素的協(xié)同作用

楊巧　郭培　王高平

摘要為提高性信息素對黏蟲（Mythimna separata）雄成蟲引誘活性，從蜜源植物和花的揮發(fā)物中選擇9種化合物分別與性信息素混合，采用室內(nèi)“Y”形嗅覺儀行為測定和田間水盆式誘捕器誘捕試驗篩選有效的增效劑。結(jié)果表明，在4～20 mg范圍內(nèi)，增加植物源化合物劑量對黏蟲的引誘效果差異不顯著；4 mg的苯甲酸乙酯具有顯著提高黏蟲性信息的引誘作用。試驗結(jié)果初步證明苯甲酸乙酯可作為理想的性信息素誘芯增效劑。

關(guān)鍵詞植物源揮發(fā)物；性信息素；增效劑；“Y”形嗅覺儀；水盆式誘捕器

中圖分類號S433文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）16-082-03

The Synergism of Plant Volatile Compounds and Sex Pheromones of Mythimna separata

YANG Qiao， GUO Pei， WANG Gaoping*

（Plant Protection College， Henan Agricultural University， Zhengzhou， Henan 450002）

AbstractVolatile compounds from nectar plant were regarded as potential sex pheromone synergistic agent improving the sex pheromone activity of the Mythimna separata luring male moth. Each of the nine volatile compounds was mixed respectively with sex pheromone to verify its synergistic activity by indoor “Y” tube olfactometer behavior test and water pan trap trapping experiments in the field. The results indicated that increasing the plant source of compound within 4-20 mg dose difference was not significant effect on Mythimna separata lure， only 4 mg ethyl benzoate significantly increased the attractiveness of the pheromone to male moths. These results suggest that ethyl benzoate can be used as ideal sex pheromone lure core synergistic agent.

Key wordsBotanical volatile compound； Sex pheromones； Synergistic agent； ‘Y tube olfactometer； Water pan traps

自1959年Butenandt等確定家蠶蛾（Bombyx mori）性信息素的成分后，昆蟲性信息素的研究迅速展開[1]。昆蟲性信息素具有靈敏度高、專一性強、不傷害天敵、不會引起害蟲產(chǎn)生抗性等優(yōu)點，20世紀70年代后，性信息素的使用得到迅猛發(fā)展[2]。植物揮發(fā)性化合物在植食性昆蟲的寄主定向、產(chǎn)卵、聚集、傳粉等行為中發(fā)揮著重要作用[3-4]。昆蟲性信息素和植物源揮發(fā)物兩者都是昆蟲重要信息物質(zhì)，兩者協(xié)同作用可以調(diào)節(jié)昆蟲的行為。在自然界中，植食性昆蟲所接受、感知的往往是植物源揮發(fā)物與昆蟲信息素的混合物。大量的研究結(jié)果證實它們之間的協(xié)同作用，Reddy 等的室內(nèi)風洞結(jié)果顯示，（Z）乙酸3己烯酯、（E）2己烯醛、（Z）3己烯醇與性信息素的混合物對未交配的雄菜蛾（Plutella xylostella）引誘行為達到80%～100%，明顯高于僅用性信息素的作用。野外的試驗結(jié)果也表明，用（Z）乙酸3己烯酯和性信息素以1∶1 的比例混合所引誘的菜蛾數(shù)量為僅用性信息素的6～7 倍[5]。黏蟲[Mythimna separata（Walker）]主要危害小麥、玉米等農(nóng)作物，其暴發(fā)的時空規(guī)律難以預測。2012年，黏蟲在華北、東北驟然特大暴發(fā)，造成很大產(chǎn)量損失。從蜜源植物和花的揮發(fā)性化合物中篩選對黏蟲性信息素有增效作用的組分，研究開發(fā)引誘效力更高的性誘劑，對于提高黏蟲監(jiān)測水平具有重大意義。鑒于此，筆者研究了9種植物源氣味化合物與黏蟲蛾性信息素的協(xié)同作用，以期篩選出有效的增效劑。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1植物源揮發(fā)物。

苯甲醛、苯乙醛、苯甲醇、2苯乙醇、正丁醇、羅勒烯、β蒎烯、苯甲酸乙酯、乙酸苯甲酯

9種試劑均購自Sigma 化學試劑公司。性信息素組分（Z）11十六碳烯醛和（Z）9十六碳烯醛均購自上海蕓蕓化工有限公司，性信息素混合物為（Z）11十六碳烯醛和（Z）9十六碳烯醛按95∶5的比例組成[6]。

1.1.2器械與試劑?；衔镝尫牌鳎ㄕT芯）：室內(nèi)試驗誘芯為Hirschmann定量精密玻璃毛細管，長度為32.00 mm、外徑為0.68 mm，內(nèi)徑為0.20 mm；室外誘芯所用釋放器為帶凹槽橡膠塞（中捷四方公司），長度為14.00 mm，外直徑為10.00 mm，凹槽內(nèi)直徑為7.00 mm。水盆式誘捕器為中捷四方公司產(chǎn)品。溶劑為分析純正己烷。

1.1.3供試昆蟲。黏蟲：由中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所遷飛室提供卵，在（24±1）℃、相對濕度（70±5）%、光暗周期為14∶10 h的條件下用玉米葉飼養(yǎng)幼蟲，每天更換新鮮玉米葉。幼蟲老熟后放在下鋪一層3 cm濕潤土的盒子內(nèi)供其化蛹，在蛹期將雌雄分開。羽化黏蟲按日齡數(shù)分裝于紗籠中，喂以10%蜂蜜水。試驗用蟲為4日齡雄蟲。

1.2方法

1.2.1植物源揮發(fā)物與黏蟲性信息素室內(nèi)協(xié)同效果試驗。

1.2.1.1 生物測定裝置制備。

自行設計大型“Y”形管，主管長為100 cm，2支管長為75 cm，內(nèi)徑為20 cm，2支管夾角為60°，主管與支管夾角為150°，主管為放蟲管，“Y”形管2支管分別為試驗管和對照管，并在各管貼上標簽。

1.2.1.2試驗設計。

試驗以性信息素為對照（CK），性信息素劑量為1 μl；試驗組為植物源揮發(fā)物和性信息素按1∶4的比例組成，其中性信息素劑量為1 μl。分別放入“Y”形管的對照管和試驗管，將 4日齡雄蟲放入主管，觀察、記錄成蟲選擇方向。

1.2.2黏蟲性信息素增效劑的田間篩選試驗。

1.2.2.1

單劑制備。將苯甲醛、苯乙醛、苯甲醇、2苯乙醇、正丁醇、羅勒烯、β蒎烯、苯甲酸乙酯、乙酸苯甲酯9種試劑與正己烷按1∶9的比例稀釋，每個綠色橡膠誘芯劑量為4 mg。

1.2.2.2誘芯制備。性信息混合物和單劑分別與正己烷按1∶9的比例稀釋后，制作誘芯。第1組試驗在2014年4月進行，試驗化合物為初步篩選的9種植物氣味化合物，每個信息素誘芯（每誘芯11 mg）加入的植物氣味化合物劑量為4 mg。另設性信息素對照和正己烷對照[7]。單純植物氣味化合物的誘捕試驗采用天然橡膠誘芯劑量為4 mg。第2組試驗在2014年9月進行，試驗化合物為苯甲醛、苯乙醛、苯甲酸乙酯、乙酸苯甲酯，每個性信息素誘芯所加入的氣味化合物劑量分別為4、10、20 mg?；旌衔镎T芯組成為苯乙醛（4 mg）與苯甲酸乙酯（4 mg），苯乙醛（4 mg）與乙酸苯甲酯（4 mg），苯甲醛（4 mg）、苯乙醛（4 mg）、苯甲酸乙酯（4 mg）與乙酸苯甲酯（4 mg）。

1.2.2.3試驗設計。試驗于河南省農(nóng)業(yè)大學科教園區(qū)進行。誘捕用架為特制2 m長的鐵架，采用水盆式誘捕器。注入2/3體積清水，加入適量不加香的洗衣粉，誘芯放置于與水盆配套的傘架中，每個誘芯處理3次重復，在盆側(cè)面標記誘芯編號。所有誘芯采用隨機排列。每3 d田間統(tǒng)計誘捕量，撈出統(tǒng)計過的蟲體，及時補水；每10 d收集全部誘芯，更換新誘芯并重新排列。

1.3數(shù)據(jù)處理

室內(nèi)“Y”形嗅覺儀測定黏蟲對植物源揮發(fā)物反應數(shù)據(jù)采用卡方（X2）檢驗，田間試驗數(shù)據(jù)采用Duncans多重比較進行差異顯著性分析；所有數(shù)據(jù)處理采用SPASS19.0軟件。

2結(jié)果與分析

2.1植物源揮發(fā)物與性信息素混合對黏蟲雄成蟲的室內(nèi)引誘效果

由表1可知，在性信息素中加入苯甲酸乙酯后增效效果極顯著。苯甲醛作為增效劑效果顯著，但不如苯甲酸乙酯。苯甲醇和苯乙醛具有一定引誘作用，但效果不太明顯。羅勒烯和β蒎烯具有一定趨避作用，且羅勒烯趨避作用顯著。

表1黏蟲成蟲對不同配對組的氣味源的趨向選擇反應

誘芯選擇蟲數(shù)∥頭處理組對照組測試蟲數(shù)頭X2 值（顯著性）

乙酸苯甲酯1515300.03ns

苯甲酸乙酯246309.63**

羅勒烯 921304.03*

β蒎烯1119301.63ns

正丁醇1416300.03ns

2苯乙醇 1416300.03ns

苯甲醇 1713300.30ns

苯乙醛 1812300.83ns

苯甲醛219304.03*

注：**表示對照與處理差異極顯著（P<0.01），*表示差異顯著（P<0.05），ns表示差異不顯著（P>0.05）。

2.2單個植物源揮發(fā)物與黏蟲性信息素混和在大田的引誘效果

由圖1可知，苯甲醛、苯乙醛、苯甲醇、2苯乙醇、正丁醇、羅勒烯、β蒎烯、苯甲酸乙酯、乙酸苯甲酯9種植物源單劑無引誘效果，而苯甲酸乙酯作為增效劑有顯著效果，與性信息素化合物比較具有顯著性差異（P<0.05）。苯乙醛和乙酸苯甲酯有微弱增效作用，但與性信息素比較無顯著性差異。

注：PH.黏蟲性信息素；PLM.苯甲醇；PLE.2苯乙醇；BLC.正丁醇；BAL.苯甲醛；PAA.苯乙醛；OME.羅勒烯；PEN.β蒎烯；BAC.乙酸苯甲酯；ELB.苯甲酸乙酯。柱上不同小寫字母表示差異顯著（Duncans多重比較）。

圖1植物氣味化合物與性信息素化合物的田間誘蛾量（鄭州）

2.3不同劑量植物源揮發(fā)物與性信息混合的引誘作用

結(jié)果表明，4 mg苯甲酸乙酯顯著提高性信息素的引誘效果，在4～20 mg范圍內(nèi)，隨著植物源揮發(fā)物劑量的增加，誘蛾量呈現(xiàn)降低趨勢，但差異不顯著（圖2）。

2.4多個植物源揮發(fā)物與黏蟲性信息素混合的引誘效果

配制了苯乙醛（4 mg）與苯甲酸乙酯（4 mg），苯乙醛（4 mg）與乙酸苯甲酯（4 mg），苯甲醛（4 mg）、苯乙醛（4 mg）、苯甲酸乙酯（4 mg）與乙酸苯甲酯（4 mg）混合物，結(jié)果表明：各混合物組成未顯著提高黏蟲性信息素的引誘作用（圖2），不同混合物誘芯差異不顯著。

3結(jié)論與討論

陸生植物與植食性昆蟲在長期的進化過程中形成了復雜的互作關(guān)系[6-8]，在植物-植食性昆蟲-天敵三者關(guān)系中，植物氣味起重要作用[9]。自然界中，一些植物可以強烈地引誘雌雄兩性蛾子[10]，羽衣甘藍（Brassica oleracea var.acephala）可以誘集小菜蛾產(chǎn)卵[11]，芫菁（B.rapa）可以有效誘集甘藍卷心象鼻蟲（Ceutorhynchus obstrictus）[12]。楊樹枝把對許多夜蛾類雌雄蛾都有引誘作用，郭線茹等已從中鑒定出一些誘蟲活性物質(zhì)，楊樹枝把的誘蟲作用在于其釋放的揮發(fā)性次生物質(zhì)[13-18]。

該研究發(fā)現(xiàn)所選取的9種植物源揮發(fā)物單劑無任何引誘活性。苯甲酸乙酯作為植物氣味化合物的一個組分，對黏蟲性引誘劑具有協(xié)同作用，且引誘效果大于性信息素和苯甲酸乙酯兩者之和。在一定范圍內(nèi)，增加植物源單劑劑量，引誘效果差異不顯著。室內(nèi)試驗苯甲醛作為增效劑具有顯著效果，田間試驗顯著性不差異。

注：PH.黏蟲性信息素；BAL.苯甲醛；PAA.苯乙醛；ELB.苯甲酸乙酯；BAC.乙酸苯甲酯；PE.4 mg PAA+4 mg ELB；PB.4 mg PAA+4 mg BAC；BPEP.4 mg BAL+4 mg PAA+4 mg ELB+4 mg BAC。柱上不同小寫字母表示差異顯著（Duncans多重比較）。

圖2不同劑量植物揮發(fā)物與性信息素混合的田間誘蛾量（鄭州）

總體上看，性引誘劑對黏蟲雄蛾的引誘效果欠佳，絕對數(shù)量不大。其原因可能是：①人工合成性信息素組分缺少雌蛾釋放的性信息素微量組分。②目前黏蟲的監(jiān)測主要采用燈光、糖酒醋液和雷達監(jiān)測等方法[19]，性信息素的應用少、研究薄弱，該試驗依據(jù)汪新文等[6]研究分析配成的黏蟲性信息素有可能不是最準確的。黏蟲性信息素及其增效劑的研究、試驗有待進一步開展。

參考文獻

[1] BUTENANDT A，BEEKMANN R，STAMM D，et al.Uber den sexual lockstaff des seidenspinners Bombyx mori Reidanstellung und konstitution[J].Z Naturforsch B，1959，14：283-284.

[2] 蘇建偉，肖能文，戈峰.昆蟲雌性信息素在害蟲種群監(jiān)測和大量誘捕中的應用與討論[J].植物保護，2005，31（5）：78-82.

[3] REDDY V P，GUERRERO A.Interactions of insect pheromones and plant semiochemicals[J].Trends in Plant Science，2004，9（5）：253-261.

[4] LANDOLT P J，PHILLIPS T W.Host plant influences on sex pheromone behavior of phytophagous insects[J].Annual Review of Entomology，1997，42：371-391.

[5] REDDY G V P，CUERRERO A.Behavioral responses of the diamondback moth，Plutella xylostella，to green leaf volatiles of Brassica oleracea subep.capitata[J].J Agric Food Chem，2000，48：6025-6029.

[6] 汪新文，劉孟英.利用超微量技術(shù)分析粘蟲單腺體信息素的化學組成[J].昆蟲學報，1997，40（2）：22-27.

[7] 沈幼蓮，高揚，杜永均.植物氣味化合物與斜紋夜蛾性信息素的協(xié)同作用[J].昆蟲學報，2009，52（12）：1290-1297.

[8] 康樂.植物對昆蟲的化學防御[J].植物學通報，1995，12（4）：22-27.

[9] 趙卓，劉國東，劉克文，等.昆蟲與植物協(xié)同關(guān)系的研究概況[J].吉林師范大學學報：自然科學版，2004（3）：4-7.

[10] 吳名全.植物-植食性昆蟲-天敵相互關(guān)系中化學物質(zhì)的變化[J].宜春學院學報，2003，25（2）：71-74.

[11] 杜永均，嚴福順.植物揮發(fā)性次生物質(zhì)在植食性昆蟲、寄主植物和昆蟲天敵關(guān)系中的作用機理[J].昆蟲學報，1994，37（2）：233-249.

[12] CHA D H，NOJIMA S，HESLER S P，et al.Identification and field evaluation of grape shootvolatiles attractive to female grape berry moth（Paralobesia viteana）[J].J Chem Ecol，2008，34：1180-1189.

[13] MITCHELL E R，HU G，JOHANOWICZ D.Management of diamondback moth（Lepidoptera：Plutellidae）in cabbage using collard as a trap crop[J].Hort Science，2000，35（5）：875-879.

[14] CARCAMO H A，DUNN R，DOSDALL L M，et al. Managing cabbage seedpod weevil in canola using a trap crop—A commercial field scale study in western Canada[J].Crop Protection，2007，26：1325-1334.

[15] 郭予元.棉鈴蟲的研究[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1998.

[16] 付新華，雷朝亮，王香萍，等.加拿大楊樹葉氣味對棉鈴蟲的引誘作用[J].昆蟲天敵，2001，23（1）：22-25.

[17] 郭線茹，原國輝，鄭啟偉，等.黑楊萎蔫葉片萃取物對蛾類成蟲誘集活性的研究[J].華北農(nóng)學報，2001，16（4）：104-108.

[18] DICKENS J C，SMITH J N，LING D M.Green leaf volatiles enhance sex attractant pheromone of the tobacco budworm，Heliothis virescens[J].Chemoecology，1993，4：175-177.

[19] 江幸福，張蕾，程云霞，等.我國粘蟲研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].應用昆蟲學報，2014，51（4）：881-889.