赤擬谷盜對4種小麥粉揮發(fā)物成分的趨向選擇行為研究

呂建華，黃宗文，白春啟，曾殊靜

(河南工業(yè)大學糧油食品學院 糧食儲藏與安全教育部工程研究中心，河南 鄭州 450001)

赤擬谷盜Triboliumcastaneum(Herbst) (Coleoptera:Tenebrionidae) 屬于鞘翅目擬步甲科，經(jīng)常發(fā)生在小麥粉、大米等糧食加工及儲藏場所，并通過取食及分泌有害代謝物等方式造成嚴重危害[1-3]。PH3熏蒸是當前全球預防及治理赤擬谷盜危害的主要方式[3]，但長期使用已造成嚴重的害蟲抗藥性、環(huán)境污染和農(nóng)藥殘留等負面影響。各國政府管制化學防治的藥劑也越來越嚴格，由此促使人們積極探索可持續(xù)的、環(huán)境友好的害蟲防治方式[1,4]。利用行為調(diào)控生態(tài)防控害蟲是一種有較大發(fā)展?jié)摿Φ膬Z害蟲防治方式，特別是將害蟲的驅(qū)避劑或引誘劑應(yīng)用于害蟲防控的研究越來越多[5-6]。HODGES等[7]通過研究發(fā)現(xiàn)，將玉米象Sitophiluszeamais的信息素與新鮮糧食的揮發(fā)物相結(jié)合，其誘捕率得到極大提高。碎麥提取物對赤擬谷盜、玉米象等儲糧害蟲有較強的引誘作用[8]。赤擬谷盜對臭椿樹皮精油、大蒜精油[3]、廣陳皮精油[9]和葉精油[11]等表現(xiàn)出較強驅(qū)避性；對大豆、燕麥及玉米油等[10]、苯甲醛[2]表現(xiàn)出趨向性。植物揮發(fā)性物質(zhì)可顯著影響昆蟲的棲境選擇、發(fā)育繁殖等行為[12-15]，且昆蟲能夠通過學習行為建立特定化合物與相應(yīng)的食物源的聯(lián)系，將感受到的環(huán)境中特定化合物作為尋找食物的線索[16]。本文研究了具有小麥粉氣味感受經(jīng)歷的赤擬谷盜成蟲和幼蟲對4種小麥粉揮發(fā)性成分的趨向選擇行為，以期為合理利用行為調(diào)控方式開展儲糧害蟲綜合治理、確保食品安全提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

赤擬谷盜采用活性酵母和全麥粉均勻混合(質(zhì)量比為1∶9)飼養(yǎng)并純化數(shù)代。飼養(yǎng)環(huán)境溫度為(28±2)℃，相對濕度為(75±5)%。取羽化 2 周內(nèi)的健康成蟲和3齡幼蟲供試。

1.2 試驗試劑

試驗所用4種小麥粉揮發(fā)物成分標準品為檸檬烯(純度95%)、壬醛(純度96%)、十四烷(純度98%)和正己醇(純度98%)：上海麥克林生化科技有限公司。試驗所用試劑丙酮(純度99.5%)：洛陽昊華化學試劑有限公司。試驗時以丙酮為溶劑將十四烷、檸檬烯、壬醛、正己醇分別配制0.1%、1%、10%和100%溶液。

1.3 試驗方法

隨機選取 20 頭健康的赤擬谷盜成蟲或幼蟲分別放入洗凈、烘干的指型管(直徑3 cm，高3 cm)中，使用干凈的紗布包裹封閉管口后再放入一個容量為500 mL的大玻璃瓶(盛有300 mL的全麥粉)，讓其分別感受小麥粉氣味0(作為對照)、6、12、24 h。

然后采用“陷阱”雙向選擇法[17]測試赤擬谷盜成蟲或幼蟲對不同氣味源的趨向選擇行為反應(yīng)。設(shè)置4種氣味源配對：十四烷vs空白、檸檬烯vs空白、正己醇vs空白、壬醛vs空白。試驗時在陷阱一側(cè)試管中滴加100 μL小麥粉揮發(fā)物成分溶液，另一測試管滴加100 μL丙酮試劑作為對照。赤擬谷盜試蟲分別感受不同時間小麥粉氣味經(jīng)歷后在陷阱裝置[18](圖 1)中央釋放，立即蓋好上蓋防止試蟲逃逸，24 h 后觀察記錄試蟲在裝置兩側(cè)陷阱中分布的數(shù)量。試驗在(28±2)℃、(75±5)%相對濕度的環(huán)境中進行，重復 3 次。

圖1 陷阱裝置盤Fig.1 Trap mechanism disk

1.4 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)下列公式計算赤擬谷盜對小麥粉揮發(fā)物成分的選擇系數(shù)[17]：

RI=[(T-C)/Total]×100%

式中：RI表示試蟲對氣味源(正己醇、檸檬烯、十四烷和壬醛)的選擇系數(shù)，正值表示為引誘作用，負值表示為驅(qū)避作用；T表示氣味源(不同濃度的小麥粉揮發(fā)物成分丙酮溶液)陷阱里的試蟲數(shù)量；C表示對照端(丙酮)陷阱里的試蟲數(shù)量；Total表示釋放總數(shù)量。

使用Excel及SPSS 18.0軟件對所得試驗數(shù)據(jù)進行方差分析，并利用Duncans法進行多重比較，分析其差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 赤擬谷盜成蟲感受全麥粉氣味0 h后的趨向選擇行為

未感受全麥粉氣味的赤擬谷盜成蟲對不同揮發(fā)物成分的趨向選擇行為有顯著差異(表1)。從表1可以看出，檸檬烯和正己醇對感受全麥粉氣味0 h的赤擬谷盜成蟲有引誘作用，且隨著處理質(zhì)量分數(shù)的增加引誘作用呈現(xiàn)降低趨勢，但差異不顯著；十四烷和壬醛對感受全麥粉0 h氣味經(jīng)歷的赤擬谷盜成蟲有驅(qū)避作用，且隨著質(zhì)量分數(shù)的升高驅(qū)避性顯著降低。

表1 未感受全麥粉氣味的赤擬谷盜成蟲的選擇系數(shù) Table 1 The selectivity coefficient of T.castaneum adults without experiencing the odor of whole wheat flour %

2.2 赤擬谷盜成蟲感受全麥粉氣味6 h后的趨向選擇行為

感受全麥粉6 h氣味經(jīng)歷顯著影響赤擬谷盜成蟲對不同揮發(fā)物成分的趨向選擇(表2)。從表2可以看出，正己醇對成蟲有引誘性，且隨處理質(zhì)量分數(shù)增加顯著增強，選擇系數(shù)最高達到71.6%；檸檬烯在低質(zhì)量分數(shù)時表現(xiàn)為對成蟲有引誘作用，而高質(zhì)量分數(shù)時(>1%)則表現(xiàn)為驅(qū)避作用；十四烷和壬醛則對成蟲僅表現(xiàn)出驅(qū)避作用。

表2 赤擬谷盜成蟲感受全麥粉氣味6 h后的選擇系數(shù) Table 2 The selection coefficient of T.castaneum adults after experiencing the odor of whole wheat flour for 6 h %

2.3 赤擬谷盜成蟲感受全麥粉氣味12 h后趨向選擇行為

感受全麥粉氣味12 h后，赤擬谷盜成蟲對不同揮發(fā)物成分的趨向選擇行為差異顯著(表3)。從表3可以看出，正己醇可引誘成蟲，成蟲的選擇系數(shù)最高達到35.0%，其他3種揮發(fā)物則有驅(qū)避作用，成蟲對十四烷、檸檬烯和壬醛的選擇系數(shù)最高分別達到-75.0%、-70.0%和-46.6%。

表3 赤擬谷盜成蟲感受全麥粉氣味12 h后的選擇系數(shù)Table 3 The selection coefficient of T.castaneum adults after experiencing the odor of whole wheat flour for 12 h %

2.4 赤擬谷盜成蟲感受全麥粉氣味24 h后的趨向選擇行為

感受全麥粉氣味24 h后,赤擬谷盜成蟲對不同揮發(fā)物的趨向選擇行為差異顯著。從表4可以看出，正己醇對成蟲有引誘作用，成蟲對選擇系數(shù)最高達到75.0%；其他3種揮發(fā)物則有較強的驅(qū)避作用，成蟲對十四烷、檸檬烯和壬醛的最高選擇系數(shù)分別為-18.3%、-58.3%和-68.3%。

表4 赤擬谷盜成蟲感受全麥粉氣味24 h后的選擇系數(shù)Table 4 The selection coefficient of T.castaneum adults after experiencing the odor of whole wheat flour for 24 h %

從表1-表4可以看出，正己醇對經(jīng)歷不同時間全麥粉氣味后的赤擬谷盜成蟲表現(xiàn)出引誘性，十四烷和壬醛則表現(xiàn)出驅(qū)避性；經(jīng)歷不同時間全麥粉氣味后的赤擬谷盜成蟲對檸檬烯的趨向選擇行為不穩(wěn)定。

2.5 赤擬谷盜幼蟲感受全麥粉氣味0 h的趨向選擇行為

未感受全麥粉氣味的赤擬谷盜幼蟲對不同揮發(fā)性成分對的趨向選擇行為差異顯著(表5)。從表5可以看出，正己醇對幼蟲有引誘作用，幼蟲對正己醇選擇系數(shù)最高達到43.3%；而其他3種揮發(fā)物有驅(qū)避作用，幼蟲對十四烷、檸檬烯和壬醛的最高選擇系數(shù)分別為-43.3%、-20.0%和-46.6%。

表5 赤擬谷盜幼蟲感受全麥粉氣味0 h后的選擇系數(shù)Table 5 The selectivity coefficient of T.castaneum larvae without experiencing the odor of whole wheat flour %

2.6 赤擬谷盜幼蟲感受全麥粉氣味6 h后的趨向選擇行為

感受全麥粉氣味6 h后赤擬谷盜幼蟲對不同揮發(fā)性成分的趨向選擇行為差異顯著(表6)。從表6可以看出，正己醇對幼蟲有引誘作用，幼蟲對正己醇的最高選擇系數(shù)為76.6%；而其他3種揮發(fā)物有驅(qū)避作用，幼蟲對十四烷、檸檬烯和壬醛的最高選擇系數(shù)分別為-48.3%、-48.3%和-56.6%。

表6 赤擬谷盜幼蟲感受全麥粉氣味6 h后的選擇系數(shù)Table 6 The selection coefficient of T.castaneum larvae after experiencing the odor of whole wheat flour for 6 h %

2.7 赤擬谷盜幼蟲感受全麥粉氣味12 h后的趨向選擇行為

感受全麥粉氣味12 h后，赤擬谷盜幼蟲對不同揮發(fā)性成分的趨向選擇行為差異顯著(表7)。從表7可以看出，正己醇對幼蟲有引誘作用，幼蟲對正己醇的選擇系數(shù)最高達到51.6%；而其他3種揮發(fā)物則有驅(qū)避作用，幼蟲對十四烷、檸檬烯和壬醛的最高選擇系數(shù)分別為-66.6%、-63.3%和-41.6%。

表7 赤擬谷盜幼蟲感受全麥粉氣味12 h后的選擇系數(shù)Table 7 The selection coefficient of T.castaneum larvae after experiencing the odor of whole wheat flour for 12 h %

2.8 赤擬谷盜幼蟲感受全麥粉氣味24 h后選擇的趨向行為

感受全麥粉氣味24h后，赤擬谷盜幼蟲對不同揮發(fā)物成分的趨向選擇行為差異顯著(表8)。從表8可以看出，正己醇有引誘作用，幼蟲對正己醇選擇系數(shù)最高達到75.0%；其他3種揮發(fā)物有驅(qū)避作用，幼蟲對十四烷、檸檬烯和壬醛的最高選擇系數(shù)分別為-18.3%、-53.3%和-63.3%。

表8 赤擬谷盜幼蟲感受全麥粉氣味24 h后的選擇系數(shù)Table 8 The selection coefficient of T.castaneum larvae after experiencing the odor of whole wheat flour for 24 h %

從表5—表8可以看出，正己醇對經(jīng)歷不同時間全麥粉氣味后的赤擬谷盜幼蟲表現(xiàn)出引誘性，對其他3種揮發(fā)物(檸檬烯、十四烷和壬醛)表現(xiàn)出驅(qū)避性。不同氣味經(jīng)歷時間、不同處理質(zhì)量分數(shù)對赤擬谷盜幼蟲的趨向選擇行為影響沒有明顯的規(guī)律。

3 結(jié)論與討論

昆蟲取食、求偶、遷移等行為活動與周圍環(huán)境因素密切相關(guān)，特別是所處環(huán)境的氣味物質(zhì)對其選擇行為具有重要影響[12-15]。

本研究結(jié)果表明，赤擬谷盜成蟲和幼蟲感受小麥粉氣味后，對正己醇、檸檬烯、十四烷和壬醛4種小麥粉揮發(fā)物成分的趨向選擇行為均具有顯著影響，而感受全麥粉氣味時間的長短則對趨向選擇行為沒有顯著影響。因此，在今后研發(fā)或應(yīng)用儲糧害蟲引誘劑或驅(qū)避劑時，應(yīng)當把儲糧環(huán)境的氣味經(jīng)歷作為重要因子，篩選出引誘或驅(qū)避活性較高的引誘劑或驅(qū)避劑，研制最佳劑型，并在實際生產(chǎn)中采用科學合理的應(yīng)用策略，提高應(yīng)用效果。

通常情況下，小麥粉揮發(fā)物一般含有多種成分，不同成分所占比例差異較大。小麥粉揮發(fā)物各種成分以適當?shù)谋壤M合共同對環(huán)境中的儲糧害蟲行為產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，亦即儲糧害蟲通過感受周圍儲糧環(huán)境中多種氣味組分的共同刺激，然后做出最終的行為選擇。本文僅研究了4種小麥粉揮發(fā)物單一組分對赤擬谷盜成蟲和幼蟲的趨向選擇行為，具有一定的局限性。下一步應(yīng)研究更多小麥粉揮發(fā)物組分及其不同比例組合的混合物對重要儲糧害蟲的趨向選擇行為，篩選出最佳配比組合，研制出適宜劑型及其配套應(yīng)用技術(shù)，為科學合理地調(diào)控儲糧害蟲行為、實施高效的儲糧害蟲綜合治理提供理論和技術(shù)支持。