草地贪夜蛾对氧化芳樟醇的趋性

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　　摘要 利用植物挥发物作为增效剂增加昆虫性信息素的诱捕效果，提高生物防治效率已成为研究趋势。本研究利用触角电位仪以及Y形嗅觉仪研究草地贪夜蛾对3个浓度梯度氧化芳樟醇的电生理及行为反应。结果表明：草地贪夜蛾雌、雄蛾对各浓度氧化芳樟醇都具有较强的电生理反应，且雌蛾对1 μg/μL的氧化芳樟醇电生理反应值最高，为（0.40±0.051）mV，显著高于雄蛾;行为研究结果则表明，草地贪夜蛾雌虫对1 μg/μL的氧化芳樟醇具有明显的选择偏好性，而雄蛾则对浓度为10 μg/μL的氧化芳樟醇表现出明显的排斥性。本研究为开发有效的植物源草地贪夜蛾引诱剂提供了基础。
　　关键词 草地贪夜蛾; 氧化芳樟醇; 植物挥发物; 增效剂
　　中图分类号： S 435.132
　　文献标识码： A
　　DOI： 10.16688/j.zwbh.2020065
　　Orientational response of Spodoptera frugiperda （J.E.Smith） to linalool oxide
　　ZHONG Yongzhi1#， XIE Minghui1#， LIN Lulu1， ZHANG Guangling1， XU Lina1， WANG Zhenying2，
　　ZHANG Jinping3， ZHANG Feng3， SU Weihua1， CHEN Haoliang1*
　　（1. Institute of Plant Protection and Agro-products Safety， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei 230031，
　　China;  2. Institute of Plant Protection， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100193， China;
　　3. MARA-CABI Joint Laboratory for Bio-safety， Beijing 100193， China）
　　Abstract
　　It has become a trend to improve the efficiency of insect sex pheromone trapping by searching for related plant volatiles. In this study， we use the electroantennography （EAG）and Y-tube to study the orientational responses of Spodoptera frugiperda to linalool oxide. The result showed that both male and female moths had an electrophysiological response to linalool oxide. The female moth showed the highest electrophysiology response value （0.40±0.051）mV to 1 μg/μL linalool oxide， which was significantly higher than that of male moth. The behavioral test showed the female moths had a significant orientation to 1 μg/μL linalool oxide， while male moths had a significant repellency to 10 μg/μL linalool oxide. This study provides a basis for the development of effective plant attractants of S.frugiperda.
　　Key words
　　Spodoptera frugiperda; linalool oxide; plant volatile; synergist
　　草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda（J.E.Smith）又称秋黏虫（fall armyworm），属鳞翅目Lepidoptera，夜蛾科Noctuidae，起源于美洲热带和亚热带地区，具有食性杂、暴食性以及迁飞能力和繁殖能力强等特点[1-2]。其寄主有玉米、高粱、甘蔗、小麦等76属353种植物[3]。该虫于2016年1月入侵到非洲尼日利亚和加纳[4]，2018年5月入侵到印度[5]，2018年12月入侵到缅甸[6]，2019年1月在我国云南首次发现[7]，入侵中国后，迅速向北扩散蔓延，现已在全国26个省1 538个县（区、市）发现该虫为害[8]。
　　植物挥发物在昆虫与其寄主之间起到化学通讯作用，其中醇类和脂类在昆虫寄主定位过程中具有十分重要的作用，大部分昆虫都会对植物挥发物表现出不同的行为反应[9-10]。氧化芳樟醇（linalool oxide）是薰衣草、龙眼花等植物中挥发物的主要成分[11-12]，前期的研究表明，草地贪夜蛾6龄幼虫对芳樟醇具有显著的趋性[13]，但对其成虫则并没有相关研究报道，而氧化芳樟醇是芳樟醇的氧化产物，可能同样能影响草地贪夜蛾的行为趋性。
　　触角电位（electroantennogram， EAG）技术是检测昆虫对化学信号是否有电生理反应的方法。EAG具有试验时间短，操作简单等优点。Y形管是用于测定昆虫趋性行为的一种玻璃三叉管，具有成本低，操作简单等优点。本研究在前期挥发物筛选的基础上，通过触角电位和行为分析研究草地贪夜蛾对氧化芳樟醇的趋性，为开发植物源引诱剂和增效剂提供依据。 　　1 材料与方法
　　1.1 供试虫源
　　草地贪夜蛾于2019年7月23日在安徽省池州市东至县胜利镇阜康村玉米田（116.92°E，30.35°N）采集，在室内饲养建立试验种群。饲养条件为温度（25±1）℃，相对湿度（70±5）%，光周期L∥D=16 h∥8 h。1龄和2龄幼虫用玉米叶片饲养，3～5龄用饲料喂养。饲料配方主要以玉米粉为主。幼虫饲养于6孔板中（d=4 cm），成虫喂养在帐篷式养虫笼中（40 cm×40 cm×40 cm），每日供给20%蜂蜜水。选羽化1日内的成虫用于试验。
　　1.2 草地贪夜蛾成虫对不同浓度氧化芳樟醇的触角电位反应
　　利用EAG（Syntech，德国）测定草地贪夜蛾雌雄成虫对不同浓度氧化芳樟醇的电生理反应。将草地贪夜蛾成虫的触角从基部切下，并将触角端部一小部分（约1 mm）切除，触角两端分别使用导电胶粘到叉式电极上。用Syntech软件记录产生的电生理信号。将氧化芳樟醇用正己烷配制成0.1、1 μg/μL和10 μg/μL 3个浓度梯度，以正己烷为对照，每次取10 μL样品滴在滤纸上，放入样品管中。调节连续气流量为5 mL/s;刺激气体流量为1 mL/s;刺激时间为0.5 s。同一剂量的氧化芳樟醇在一根触角上刺激1次，每个浓度重复10次。
　　1.3 草地贪夜蛾成虫对不同浓度氧化芳樟醇的行为反应
　　试验在室温（24±1）℃，相对湿度（40±5）%，自然光环境下进行。Y形管为玻璃材质，两侧臂夹角60°，分别长20 cm，直臂长25 cm，三条臂直径均为4 cm。两侧臂的开口处分别用中间插有胶管的橡胶塞塞住。试验前先将Y形管的玻璃器件用丙酮和正己烷清洗。氧化芳樟醇用正己烷配制成0.1、1 μg/μL和10 μg/μL 3个浓度梯度，以正己烷为对照。分别取10 μL样品和正己烷滴在滤纸上，将滤纸分别放入Y形管两侧臂的气味源装置瓶中，打开大气采样仪并将流速调整为0.5 L/min。将羽化1 d内的草地贪夜蛾成虫放入释放管中，观察5 min，草地贪夜蛾首次选择一臂超过5 cm且持续时间超过30 s则认为对该气味源做出了选择。每头试虫只用1次，每处理至少30头，每测5头进行清洗和换臂（气味源和对照的两臂进行调换），以消除Y形管两臂不对称或方位产生的误差。
　　1.4 数据统计与分析
　　触角电位相对值=待测样品的反应值-对照反应值。运用SPSS 16.0统计软件对数据进行统计分析。草地贪夜蛾成虫对不同浓度的氧化芳樟醇电生理反应差异显著性采用t-test比较法，草地贪夜蛾成虫对不同浓度的氧化芳樟醇Y形嗅觉仪反应差异显著性采用二项式检验， *为P<0.05，**为P<0.01。
　　2 结果与分析
　　2.1 草地贪夜蛾雌雄成虫对不同浓度氧化芳樟醇的触角电位
　　草地贪夜蛾成虫对不同浓度氧化芳樟醇的触角电位反应如图1。结果表明，不同浓度的氧化芳樟醇均能引起草地贪夜蛾雌雄蛾的电生理反应，且具有不同的电生理反应值。雌蛾在0.1、1 μg/μL和10 μg/μL 3种浓度下的电生理反应值（0.24 mV±0.029 mV、0.40 mV±0.051 mV、0.31 mV±0.057 mV）分别高于雄蛾（0.096 mV±0.022 mV、0.064 mV±0.016 mV、0.24 mV±0.029 mV），其中在浓度为0.1 μg/μL和1 μg/μL时，雌蛾的电生理反应值显著高于雄蛾（浓度为0.1 μg/μL时P=0.004 1;浓度为1 μg/μL时P=0.002 4），而在10 μg/μL时雌雄蛾的电生理反应值差异不显著（P=0.52）。在浓度为1 μg/μL时雌蛾对氧化芳樟醇的电
　　生理反应值最高，雄蛾则对浓度为10 μg/μL的氧化芳樟醇电生理反应值最高。
　　2.2 草地贪夜蛾雌雄成虫对不同浓度氧化芳樟醇的行为反应
　　Y形嗅觉仪试验结果表明，雌蛾对浓度为1 μg/μL的氧化芳樟醇较对照正己烷具有显著的趋性（P=0.001），但对浓度为0.1 μg/μL（P=0.273）和10 μg/μL（P=0.465）的氧化芳樟醇与对照相比则不具有显著的趋避性（图2）。雄蛾对浓度为10 μg/μL的氧化芳樟醇较对照正己烷具有显著的排斥性（P=0.011），而对浓度为1 μg/μL（P=0.715）和0.1 μg/μL（P=0.273）的氧化芳樟醇较对照则没有显著的趋避性（图2）。结果表明一定浓度的氧化芳樟醇能够吸引草地贪夜蛾雌成虫，而当浓度过高时则对草地贪夜蛾雄成虫具有排斥作用。
　　3 结论与讨论
　　EAG研究结果表明，草地贪夜蛾雌虫对1 μg/μL氧化芳樟醇的电生理反应值最高，且在3种浓度的氧化芳樟醇刺激下雌虫的电生理反应值均高于雄虫，雄虫对10 μg/μL氧化芳樟醇的电生理反应值高于其他两种浓度。此外，Y形嗅觉仪结果也表明1 μg/μL的氧化芳樟醇对雌虫具有显著的吸引作用，其他两种浓度的吸引作用均不显著，10 μg/μL氧化芳樟醇对雄虫则具有显著的驱避作用。以上结果表明氧化芳樟醇在1 μg/μL浓度下对草地贪夜蛾雌虫有显著的吸引作用，而当浓度升高至10 μg/μL时对雌虫的吸引作用不显著，却对雄虫表现出显著的驱避作用，这其中的原因还需要后期更深层次的研究。
　　植物源挥发物和昆虫信息素都是昆虫的重要信息物质，二者协同作用调节昆虫的行为。蒋世雄等对黏虫性引诱剂增效剂的研究结果表明，植物挥发物苯乙醛、β-石竹烯、Z-3-己烯乙酸酯和性引诱剂组合能够显著提高性信息素诱捕器效率[14]。因而，探寻草地贪夜蛾的性信息素诱捕器的植物源增效剂以及田間实际应用将会作为我们后期研究的重要目标，从而为草地贪夜蛾的生物防治提供基础。
　　植物气味在昆虫寄主定位、取食以及交配过程中都起着重要的作用[12，15]。而触角电位反应和嗅觉行为测定是筛选信息化合物对昆虫活性的主要方法和手段[16-17]。前人对草地贪夜蛾幼虫与植物挥发物芳樟醇做出了相关研究，结果表明草地贪夜蛾6龄幼虫对芳樟醇具有显著趋性[13]。目前关于草地贪夜蛾成虫对于植物挥发物反应的研究甚少，本研究对氧化芳樟醇的研究结果为草地贪夜蛾的生物防治提供一定的理论基础。 　　参考文献
　　[1] 郭井菲， 赵建周， 何康来， 等. 警惕危险性害虫草地贪夜蛾入侵中国[J].植物保护， 2018， 44（6）： 1-10.
　　[2] 葛世帅， 何莉梅， 和伟， 等. 草地贪夜蛾的飞行能力测定[J]. 植物保护， 2019， 45（4）： 28-33.
　　[3] MONTEZANO D G， SPECHT A， SOSA-GMEZ D R， et al. Host plants of Spodoptera frugiperda （Lepidoptera： Noctuidae） in the Americas [J]. African Entomology， 2018， 26（2）： 286-301.
　　[4] GOERGEN G， KUMAR P L， ASNKUNG S B， et al. First report of outbreaks of the fall armyworm Spodoptera frugiperda （J.E.Smith） （Lepidoptera， Noctuidae）， a new alien invasive pest in west and central Africa [J/OL]. PLoS ONE， 2016， 11（10）： e0165632.DOI：1371/journal.pone.0165632.
　　[5] NAKWETA G. Global actions needed to combat fall armyworm [EB/OL]. （2018-09-28） [2018-10-05]. https：∥www.scidev.net/sub-saharan-africa/farming/news/global-cations-combat-fall-armyworm.html.
　　[6] 缅甸农业部种植司. 缅甸部分地区冬玉米首次记录草地贪夜蛾的入侵[EB/OL]. （2018-12-9）[2019-01-05].http：∥ppdmyanmar.org/.j.
　　[7] 姜玉英， 刘杰， 朱晓明. 草地贪夜蛾侵入我国的发生动态和未来趋势分析[J]. 中国植保导刊， 2019， 39（2）： 35-37.
　　[8] 姜玉英， 刘杰， 谢茂昌， 等. 2019年我国草地贪夜蛾扩散为害规律观测[J]. 植物保护， 2019， 45（6）： 10-19.
　　[9] VISSER J H. Host odour perception in phytophagous insects [J]. Annual Review of Entomology， 1986， 31： 121-124.
　　[10]BRUCE T J A， WADHAMS L J， WOODCOCK C M. Insect host location： a volatile situation [J]. Trends in Plant Science， 2005， 10（6）： 269-274.
　　[11]CHANG C H， YU T H， CHANG C Y， et al. Impacts of extraction methods on volatile constituents of longan flower [J]. Journal of Food & Drug Analysis， 2008， 16（3）： 46-52.
　　[12]杜永均， 嚴福顺. 植物挥发性次生物质在植食性昆虫、寄生植物和昆虫天敌关系中的作用机理[J]. 昆虫学报， 1994（2）： 233-250.
　　[13]CARROLL M J， SCHMELZ E A， MEAGHER R L， et al. Attraction of Spodoptera frugiperda larvae volatiles from herbivore-damaged maize seedlings [J]. Journal of Chemical Ecology， 2006， 32： 1911-1924.
　　[14]蒋世雄， 张蕾， 程云霞， 等. 植物挥发物对黏虫性诱剂引诱效果的影响[J]. 植物保护， 2019， 45（6）： 138-144.
　　[15]RINDER J， CASAZZA A P， HOEFGEN R， et al. Regulation of aspartate-derived amino acid homeostasis in potato plants （Salanum tuberosum L.）by expression of E.coli homoserine kinase [J]. Amino Acids， 2008， 34（2）： 441-446.
　　[16]闫凤鸣. 化学生态学[M]. 第2版.北京： 科学出版社， 2011： 44-85.
　　[17]李为争， 胡晶晶， 陈汉杰， 等. 挥发性植物源害虫引诱剂筛选与混配方法的新视角[J]. 应用昆虫学报， 2015， 52（4）： 1094-1106.
　　（责任编辑：王 音）
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