绿盲蝽对寄主植物花器挥发性成分的电生理和风洞行为反应

2016-12-13李耀发党志红安静杰高占林苑子夜刘佳袁文龙潘文亮

河北农业科学 2016年4期

李耀发，党志红，安静杰，高占林，苑子夜，刘佳，袁文龙，潘文亮*

（1.河北省农林科学院植物保护研究所，河北省农业有害生物综合防治工程技术研究中心，农业部华北北部作物有害生物综合治理重点实验室，河北保定071000；2.河北省植保植检站，河北石家庄050011）

李耀发1，党志红1，安静杰1，高占林1，苑子夜1，刘佳1，袁文龙2，潘文亮1*

为了揭示绿盲蝽与寄主植物间的化学通讯机制，采用触角电位（EAG）和风洞技术，测定了绿盲蝽雌、雄成虫对寄主植物花器挥发物的电生理和风洞行为反应。结果表明：除间二甲苯外，绿盲蝽雌、雄成虫对a-蒎烯、乙酸叶醇酯和松油烯均产生明显的EAG反应；风洞试验结果表明，绿盲蝽雌、雄成虫对乙酸叶醇酯的定向行为反应均较强，且与对照化合物苯乙酮和顺-3-己烯醇无显著差异。乙酸叶醇酯等植物花器挥发性成分可能在绿盲蝽寄主定位过程中起着重要作用。

绿盲蝽；花器；挥发性成分；触角电位反应；风洞

盲蝽象属半翅目盲蝽科，长期以来在我国农业生产中属于次要害虫[1]。直到21世纪抗虫棉的大面积推广种植，使得棉田生态位空缺、化学农药用量大幅度下降等，造成盲蝽象种群数量快速上升，由次要害虫演变成主要害虫[2，3]。盲蝽象寄主植物种类多、成虫飞行扩散能力强，因此，其为害从棉田逐渐波及到同一种植区内的多种果树和蔬菜作物上[3～6]。盲蝽象种类众多，在河北省农业生产中以绿盲蝽（Apolygus lucorum）为主[6]。目前，对于绿盲蝽的田间种群控制仍以化学措施为主[7]。因此，深入研究绿盲蝽的生物学习性，寻找其新的治理途径，提高田间防治效果，是当前绿盲蝽治理研究工作中的主要内容[8～10]。

利用昆虫与植物的关系，深入研究寄主植物化学指纹图在昆虫寄主定位过程中的作用，已成为当前害

虫治理研究的热点[11]。研究表明，绿盲蝽在选择寄主时具有明显的趋花习性，其能跟随寄主植物的开花顺序依次转移[5，6]。岳忠兴[12]利用趋花习性，将春播油葵作为诱集植物进行了绿盲蝽诱杀技术研究。党志红等[13]在室内条件下初步探讨了绿盲蝽成虫对不同形状、不同颜色植物花器的趋性差异。张立娟[14]从棉花等植物中鉴定出了1种引诱绿盲蝽雌虫寄主选择的信息物质。李耀发等[15]从绿盲蝽主要寄主植物花器中筛选到了对绿盲蝽雌、雄成虫具有较强引诱作用的挥发性成分，并利用Y型嗅觉仪明确了其引诱作用。

在前期研究的基础上，作者采用触角电位（electroantennogram，EAG）和风洞（wind channel）技术，测定了绿盲蝽雌雄成虫对寄主植物花器挥发物质的电生理和风洞行为反应，以期进一步揭示绿盲蝽与寄主植物间的化学通讯机制，为研发昆虫种群绿色生态调控措施提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试虫试虫为绿盲蝽，采自河北省沧州市献县棉田，在温度（26±1）℃、相对湿度60%～80%的养虫室内，以豇豆为饲料进行饲养。试虫羽化后7 d，选取生理状态一致的成虫进行试验。

1.1.2 挥发性物质参试的植物花器挥发性成分为间二甲苯、α-蒎烯、松油烯、乙酸叶醇酯，以已知对绿盲蝽成虫具有较好引诱作用的绿叶气味物质（Z）-3-己烯-1-醇[16]（顺-3-己烯醇）作为对照，进行触角电位反应测定。

选择触角电位反应较强的挥发性成分，以及前期研究中有较好触角电位反应的成分苯乙酮，共同进行风洞行为反应测定。将各供试挥发性物质均以丙酮为溶剂配制成10-3（V/V）的母液，4℃冰箱低温储藏，备用。

1.2 试验方法

1.2.1 触角电位测定方法参照张尚卿等[16]方法进行。取羽化后7 d的雌、雄成虫触角，以丙酮为空白对照，以正己烷10-3（V/V）作为标准参照刺激。每个测试样品测试3对触角，每对触角刺激4次。以EAG反应相对值，比较绿盲蝽对各种花器挥发性成分的EAG反应。

1.2.2 风洞行为测定方法风洞装置由中国农业大学农学与生物技术学院自行设计，该装置长120 cm、高50 cm、宽50 cm。室内温度25℃左右，避免光照。在测定绿盲蝽成虫对参试挥发性成分风洞行为反应之前，先用绿盲蝽性诱剂（中国农业科学院植物保护研究所提供）作为诱芯进行了风洞反应各条件的初步筛选，最终确定本研究的风洞行为测定条件为风洞反应时间10 min、饥饿时间20 min、风速4档（约4 m/s左右）。

试验中，将试虫释放处与诱芯之间的距离平均分成6个区，分别记录试虫选择着陆的区间。在此基础上，每种挥发性成分共测试60头试虫。以引诱指数〔∑（某区虫数×区号）/6/测试虫数〕作为评价指标，比较绿盲蝽雌、雄成虫对各挥发性成分的风洞行为反应。

1.2.3 数据统计与分析利用SPSS 17.0软件，对数据进行统计分析。采用Duncan’s新复极差，检验成虫对各挥发性成分EAG反应相对值的差异；采用t检验（P＜0.05），分析雌雄成虫对同一样品EAG反应相对值的差异。

2 结果与分析

2.1 绿盲蝽对植物花器挥发性成分的EAG反应

以顺-3-己烯醇作为对照，分别测定了绿盲蝽雌、雄成虫对4种植物花器挥发性物质的EAG反应。结果（图1）显示，绿盲蝽雌成虫对参试挥发性物质的EAG反应均显著＜对照化合物顺-3-己烯醇，其中，对乙酸叶醇酯的EAG反应明显＞其他3种参试物质，对间二甲苯的EAG反应最低；雄成虫对乙酸叶醇酯的EAG反应最高，明显＞对照化合物顺-3-己烯醇和其他3种参试物质，对间二甲苯的EAG反应最低。

绿盲蝽雌虫对各挥发性物质的EAG反应均＞雄虫，t检验结果显示，雌雄之间除对间二甲苯的EAG反应差异不显著外，对其他挥发性物质的反应差异均达到了显著水平。

图1 绿盲蝽成虫对不同植物花器挥发性成分的EAG反应Fig.1 EAG responses of Apolygus lucorum adults to different volatiles of host plant flowers

2.2 绿盲蝽对植物花器挥发性成分的风洞行为反应

风洞行为反应试验中，去掉了对绿盲蝽成虫触角电位反应较低的间二甲苯，增加了前期研究[16]中具有较好引诱作用的苯乙酮。以丙酮为对照，用引诱指数作为评价指标，测定了顺-3-己烯醇、乙酸叶醇酯、松油烯、α-蒎烯和苯乙酮对绿盲蝽雌雄成虫风洞行为的反应。结果（图2）显示，绿盲蝽雌成虫对乙酸叶醇酯的定向行为反应较强，其引诱指数为0.65，与对照化合物苯乙酮（0.71）和顺-3-己烯醇（0.70）无显著差异，而对松油烯和α-蒎烯的定向行为反应较差；雄成虫对乙酸叶醇酯和松油烯的定向行为反应均较强，与对照化合物苯乙酮和顺-3-己烯醇无显著差异，均明显强于α-蒎烯。

绿盲蝽雄虫对多数供试挥发性成分的定向行为反应＜雌虫，t检验结果显示，雌、雄成虫对α-蒎烯的反应基本相当，而雄成虫对松油烯的定向行为高于雌成虫。

图2 绿盲蝽成虫对不同植物花器挥发性成分的风洞行为反应Fig.2 Wind tunnel respones of Apolygus lucorum adults to different volatiles of plant flowers

3 结论与讨论

在昆虫与植物的关系中，寄主植物的化学指纹图在昆虫寻找寄主过程中起着重要作用[17，18]。昆虫通过敏感的化学感受器，对特定的挥发性化学物质进行识别，从而做出某种行为反应[19]。利用触角电位仪可测定昆虫对某种挥发性化学成分的电生理反应，从而明确昆虫对该化学成分的感知能力，但是，接下来昆虫的行为反应可能是引诱，也可能是驱避。风洞则是在室内创造一种可以模拟昆虫田间飞行活动空间的物理模型，能详细地监测昆虫气味物质诱导产生的飞行行为[20]。

在前期研究中，我们已经验证了绿盲蝽的趋花习性[6]，并在室内条件下明确了绿盲蝽成虫对不同形状、不同颜色植物花器的趋性差异[13]。而且进一步从绿盲蝽主要寄主植物棉花、向日葵和玉米的花器中筛选到了对绿盲蝽雌、雄成虫具有较强引诱作用的挥发性成分a-蒎烯、间二甲苯、乙酸叶醇酯和松油烯，并利用Y型嗅觉仪初步明确了其引诱作用[15]。在此基础上，我们利用触角电位仪测定了绿盲蝽雌、雄成虫对4种植物花器挥发性物质的EAG反应，结果表明，除间二甲苯外，绿盲蝽对a-蒎烯、乙酸叶醇酯和松油烯均产生明显的EAG反应。在接下来的风洞试验中，雌、雄成虫对乙酸叶醇酯的定向行为反应均较强，与对照化合物苯乙酮和顺-3-己烯醇无显著差异。本研究结果表明，乙酸叶醇酯等植物花器挥发性成分可能在绿盲蝽寄主定位过程中起着重要作用。但是，本观点仅是基于室内的初步试验结果得到的，其确切的引诱效果还有待于田间试验进一步验证。

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Electrophysiological and Behavioral Responses of Apolygus lucorum to Volatile Components from Host Plant Flowers

LI Yao-fa1，DANG Zhi-hong1，AN Jing-jie1，GAO Zhan-lin1，YUAN Zi-ye1，LIU jia1，YUAN Wen-long2，PAN Wen-liang1*
（1.Plant Protection Institute，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，IPM Center of Hebei Province，Key Laboratory of Integrated Pest Management on Crops in Northern Region of North China，Ministry of Agriculture，P.R.China，Baoding 07100，China；2.Plant Protection and Quarantine Station of Hebei Province，Shijiazhuang 050011，China）

In order to further reveal the chemical communication mechanism between Apolygus lucorum and the host plants.The electroantennograms（EAG）and wind tunnel response of females and males of A.lucorum to the volatile components from host plant flowers were recorded.Besides 1,3-dimethyl-benzene，the females and males adults of A.lucorum showed obvious EAG responses to others volatiles，apinene，（Z）-3-hexen-1-ol acetate and terpinene.The results of wind tunnel indicated that the females and males of A.lucorum all showed obvious orientation behavioral responses to（Z）-3-hexen-1-ol acetate，which have no obvious difference with the acetophenone and（Z）-3-hexen-1-ol.The volatile components of host plant flowers，like（Z）-3-hexen-1-ol acetate，maybe the important chemicals which play a role to the orientation behavioral responses of A.lucorum.

Apolygus lucorum；Flower organ；Volatile components；Electroantennograms；Wind tunnel

S433.3

1008-1631（2016）04-0049-03

2016-02-03

河北省自然科学基金项目（C2012301013）

李耀发（1977-），男，河北高碑店人，副研究员，博士，主要从事农业昆虫与害虫防治研究。

潘文亮（1958-），男，河北霸州人，研究员，博士，主要从事农业昆虫与害虫防治研究。