夏欣，郑艺翔，姚成层，苟长青，冯宏祖

（塔里木大学/ 南疆农业有害生物综合治理兵团重点实验室/ 农业农村部阿拉尔作物有害生物科学观测实验站，新疆 阿拉尔 843300）

牧草盲蝽（Lygus pratensis）是新疆重要的农业害虫。进入21 世纪，随着新疆农作物种植结构调整、耕作制度和栽培措施的变化，以及城镇化建设、气候等因素影响，牧草盲蝽再度爆发成灾[1-3]。牧草盲蝽大发生的棉田蕾铃被害率达56%，并向红枣、香梨、核桃等果园转移，花蕾、幼果受害后停止发育，轻者出现黑色坏死斑，造成果实畸形，重者脱落，严重威胁着新疆棉花和林果产业的可持续发展[4-5]。牧草盲蝽具有隐蔽性强、可转移寄主等特点，给防治带来了极大困难。目前田间防治主要依赖各种化学农药，而化学药剂的大量频繁施用容易导致害虫产生抗药性，也给环境安全和食品安全带来极大的危害。因此，寻找高效无毒、环境友好的绿色防控措施势在必行。

植食性昆虫寄主选择行为机制、害虫行为调控技术是当前化学生态学领域研究的热点。研究表明，在昆虫选择寄主的过程中，植物挥发性物质常起到关键性的作用，帮助植食性昆虫对寄主植物进行定向[6]。马铃薯甲虫（Leptinotarsa decemlineata）依赖于马铃薯植株叶片所产生的气味进行寄主定向[7]；小菜蛾（Plutella xylostella）对十字花科植物散发的芥子油，即异硫氰酸酯具有定向行为[8]；烟蓟马（Thrips tabaci）雌性成虫对豆科植物的挥发物1- 辛烯-3- 醇、大蒜和天竺葵挥发物香叶醇、棉花挥发物顺-3- 己烯醇等具有强烈的趋性[9]。几乎所有的害虫都会对一些植物表现出明显的偏好[10]。通过利用昆虫对取食寄主植物的选择性，在农田合理培植昆虫的嗜好植物，能对害虫进行有效控制，如利用苘麻诱集棉田棉铃虫（Helicoverpa armigera）成虫产卵[11]、利用苏丹草诱集亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）成虫[12]、在毛豆田种植黄瓜来诱集防治烟粉虱（Bemisia tabaci）[13]等。牧草盲蝽寄主植物挥发性信息化合物分离鉴定以及诱集植物的应用方面已经开展研究[14]，表明利用化学生态学技术防治牧草盲蝽具有良好的开发应用前景，但这方面的研究仍处于探索起步阶段。

本研究选用油菜 （Brassica napus）、棉花（Gossypium hirsutum）、龙 葵（Solanum nigrum）、灰绿藜（Chenopodium glaucum）和马齿苋（Portulaca oleracea）这5 种牧草盲蝽寄主植物，开展了牧草盲蝽诱集植物的筛选及其棉田诱集效果的评价，分离鉴定植物挥发物，并借助触角电位（electroantennography,EAG）技术和四臂嗅觉仪分别测定牧草盲蝽对不同植物挥发物的电生理和生物学反应，以期为牧草盲蝽引诱剂的开发及诱集植物的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试虫源：牧草盲蝽采自新疆生产建设兵团第一师10 团棉田边杂草上，将采集的成虫放入养虫笼中，并将其置于人工气候箱中饲养数代。饲养条件：温度（27±1）℃，相对湿度60%±5%，光周期（光照时间/黑暗时间）16 h/8 h。

供试寄主植物：油菜（新油17 号）、灰绿藜、马齿苋、龙葵、棉花（新陆中73 号）。

1.2 仪器设备及标准品试剂

主要仪器设备包括气相色谱-三重四极杆质谱联用仪TSQ 9000 （赛默飞世尔科技公司，美国）、手动固相微萃取（solid phase microextraction,SPME）进样器、50/30 μm DVB/CAR/PDMS 萃取头（Supelco 公司，美国）、四臂嗅觉仪XL4-30-300（南京雪莱生物科技有限公司，中国）、真空泵（美国泰悉尔集团）、触角电位仪（唐山定感科技有限公司，中国）。

所用标准品试剂信息见表1。

表1 标准化合物纯度及来源Table 1 Purity and source of standard chemical pounds

1.3 方法

1.3.1牧草盲蝽成虫对5 种寄主植物的选择性测定。为了进一步证明牧草盲蝽成虫对不同寄主植物的定向行为是否具有选择性，采用直接测定法。直接测定法参考林克剑等[15]的方法，并进行相应改进。取供试植物，各称取30 g 分不同方向置于自制养虫箱（长宽高均为50 cm）内供牧草盲蝽成虫取食。将随机选取的50 头牧草盲蝽成虫（不区分雌雄）饥饿3 h 后由上部置于养虫箱内，让其自由扩散，每0.5 h 观察1 次每种寄主植物上牧草盲蝽成虫的数量，共持续4 h。计算得出选择百分率。

1.3.2植物挥发物的分离鉴定。从田间采集新鲜植物茎叶，使用湿润棉球包裹伤处，减少伤口产生的挥发物逸散。采用SPME 法进行植物挥发物的萃取，称取采摘的新鲜样本5.0 g，放入100 mL采样瓶中，密封，于40 ℃水浴20 min，插入50/30μmDVB/CAR/PDMS 萃取头，40℃萃取40min，解析时间3 min。取出后立即插入气相色谱- 质谱联用（gas chromatograph-mass spec trometer,GC-MS）仪器进样口，进样口温度250 ℃，进行挥发性物质的提取。

利用气相色谱-三重四极杆质谱联用仪进行挥发物的鉴定分析，检索谱库为美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology, NIST）数据库（https://webbook.nist.gov/chemistry）。GC 条件：DB-5MS 色谱柱（长度30 m，内径0.25 mm，膜厚度0.25 μm；美国安捷伦科技公司）；升温程序：初始温度为50 ℃，保持2 min，以10 ℃·min－1升至250 ℃，保持35 min，共运行57 min；载气为高纯氦气（体积分数99.999%）；不分流进样，流速1 mL·min－1。MS 条件：离子源为电子电离（electron ionization, EI）源，离子源温度为260 ℃；电子能量为70 eV；进样口温度为250 ℃；溶剂延迟1 min，扫描范围为50～500m/z（质荷比）。

1.3.3牧草盲蝽对挥发物的电生理和行为反应。（1）电生理测定。EAG 系统连通后，设置空白对照为液体石蜡，内参为叶醇，配制体积分数为100 μL·mL－1的内参、气味标样，以10 μL 的剂量进行测试。每头牧草盲蝽成虫按照“对照－参照－随机测试其余标准化合物－参照－对照”的顺序进行测试，重复6 次。试验时，室内环境控制在温度（25±2）℃、相对湿度60%～70%。EAG 反应相对值（Rr）计算公式：Rr＝（R－RCK）/（R0－RCK）。式中，R、RCK、R0分别为挥发物反应值、对照反应值、参照反应值。

（2）趋向行为反应。利用四臂嗅觉仪测定牧草盲蝽对6 种标准品化合物的趋向行为，参照孙鹏等[14]的方法并稍作改进。用移液枪吸取10 μL含有单组分标准品的液体石蜡滴加到滤纸条上，放置30 s 后把滤纸条放入气味瓶 （本试验中用500 mL 的广口瓶替代）中作为气味源，以液体石蜡为溶剂和对照。将饥饿5 h 后的单头牧草盲蝽成虫释放至放虫孔，当其处于中心圆区域时计时，观察牧草盲蝽成虫5 min 内的行为反应。若成虫越过某臂3 cm 且在此臂区域内停留5 s 以上，视为受到该方向上气味源的引诱而产生趋向行为。每组处理测试牧草盲蝽雌雄成虫各60 头。每头成虫只测试1 次，每测试10 头交换气体来向，并更换胶管，测试20 头时更换寄主植株。试虫与寄主植株的更换参照孙鹏等[14]的方法。测试后，用乙醇清洗四臂嗅觉仪、气味瓶与连接胶管。用χ2检验牧草盲蝽成虫在2 个味源间选择是否呈假设H0为50∶50 的理论分布，计算χ2值和相应的显著性水平（概率）。计算引诱率（反应虫数占测试总虫数的百分率）、趋避率（对照虫数/测试总虫数）。1.3.4棉田油菜诱集带对牧草盲蝽的调控作用。试验地概况：试验地设在塔里木大学农学院教学科研实践基地，棉田面积约为8 hm2，棉花品种为新陆中73 号，采用宽膜种植（膜宽2.05 m、1 膜6行、宽窄行行距分别为66 cm 和10 cm、株距为10 cm），4 月19 日播种。全田1/3 的面积 （约2.7 hm2）作为油菜诱集带试验区，其余面积不种诱集带作为对照区。试验区从地边开始每隔15膜种植1 行60 cm 宽的油菜诱集带（播种时间为5 月1 日，油菜品种为新油17 号），共播种4 行，地边的2 行诱集带命名为Y1、Y4，地中间的2 行命名为Y2、Y3（图1）。试验区和对照区管理技术相同，棉花生育期不施用化学农药。

图1 田间布局图Fig.1 Field layout diagram

调查方法：牧草盲蝽种群数量的调查，自5月下旬开始至8 月下旬结束，每7 d 调查1 次。

油菜诱集带牧草盲蝽种群动态调查：每条油菜诱集带调查3 个点，每个点调查10 株，由于牧草盲蝽的成虫善于飞行，若虫喜藏匿，故在接近取样点前先观测植株叶片上的成虫数量，再进行全株调查，包括茎、叶、蕾、花和铃。调查统计牧草盲蝽数量，最后折算成百株虫量。

试验区棉田牧草盲蝽种群动态调查：在距离各油菜诱集带第2 条、第4 条、第6 条和第8 条膜 （距离油菜诱集带456 cm、912 cm、1 368 cm、1 827 cm）上各选3 点，每点取10 株棉花，调查时先观测棉株叶片上成虫数量，再进行全株调查。数据统计同油菜诱集带。

对照区棉田牧草盲蝽种群动态调查：在距离试验区80 m 的对照区，和试验区样点以镜像对称的方式选点，调查方法及数据统计同试验区棉田。

1.4 数据处理

数据均采用SPSS 22.0 统计软件的单因素方差分析和邓肯多重范围检验进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 牧草盲蝽成虫对5 种寄主植物的选择行为

由图2 可得，牧草盲蝽成虫在2 h 对灰绿藜的选择百分率达到20%，对棉花的选择百分率达到14%；在3.5 h 时对油菜的选择百分率达34%；4 h 内平均选择油菜的牧草盲蝽数量约为25%，15%选择了灰绿藜、11%选择了棉花、9%选择马齿苋、3%选择龙葵。结果显示对处于同一空间下的寄主植物，牧草盲蝽在取食时优先选择油菜。

图2 牧草盲蝽成虫在4 h 内对寄主植物的选择反应Fig.2 Selection responses of Lygus pratensis adults to the host plants within 4 hours

2.2 寄主植物挥发物的分离鉴定

采用SPME 和GC-MS 分析鉴定寄主植物挥发物成分，共鉴定出25 种化合物。其中，油菜挥发物9 种、龙葵10 种、棉花11 种、灰绿藜9 种、马齿苋6 种。这些挥发物中有烷烃类7 种，醛类4种，醇类、萜烯类各5 种，硫化物2 种，酯类、酮类各1 种。在所有挥发物中，2-己烯醛在油菜、灰绿藜、马齿苋、龙葵4 种寄主植物中均存在，正己醛存在于灰绿藜、马齿苋、龙葵、棉花中；罗勒烯、2,6,10- 三甲基十四烷为3 种植物共有；壬醛、苯乙醛、水杨酸甲酯、3- 己烯-1- 醇、顺-2- 己烯-1-醇、二十碳五烯酸、反式-2- 己烯-1- 醇、2,4,6- 三甲基- 癸烷、1,4- 戊二烯、1- 戊烯-3- 醇存在于不同的2 种寄主植物中；剩余的11 种挥发物是各寄主植物独有的。

从表2 结果可以看出：二甲基三硫、二甲基四硫醚、异硫氰酸仲丁酯在油菜中的相对含量分别是31.49%、23.63%、4.12%；灰绿藜中2-己烯醛的相对含量达38.93%；棉花中β- 蒎烯的相对含量达37.48%；龙葵中顺-2- 己烯-1- 醇的相对含量达10.87%；大多数挥发物在寄主植物中的相对含量小于3%。

表2 寄主植物挥发物种类及相对含量Table 2 The name and content list of volatile of host plants

2.3 牧草盲蝽对寄主植物挥发物的EAG 及趋向行为反应

根据所得寄主植物的挥发物种类，参考本实验室前期研究和文献资料，选取反式-2- 己烯-1-醇、罗勒烯、苯乙醛、异硫氰酸仲丁酯、芳樟醇、水杨酸甲酯6 种标准品（表1），测定了牧草盲蝽对寄主植物挥发物的EAG 及趋向行为反应。EAG反应结果表明，牧草盲蝽雌性个体对各化合物的EAG 反应存在显著差异，雄性个体对各化合物EAG 反应无显著差异。且从测试数据来看，同种化合物的雌虫EAG 值均大于雄虫（图3）。雌虫EAG 值最高的是苯乙醛，最低的是芳樟醇，6 种化合物EAG 值表现为苯乙醛＞罗勒烯＞水杨酸甲酯＞异硫氰酸仲丁酯＞反式-2- 己烯-1- 醇＞芳樟醇，雄虫EAG 值表现为水杨酸甲酯＞罗勒烯＞苯乙醛＞反式-2-己烯-1- 醇＞异硫氰酸仲丁酯＞芳樟醇。

图3 牧草盲蝽对寄主植物挥发性物质的触角电位反应Fig.3 EAG responses of Lygus pratensis to host plant volatiles

不同化合物对牧草盲蝽成虫的嗅觉行为反应结果（图4）表明，牧草盲蝽雌虫对6 种化合物均表现为正趋向性反应，其中对苯乙醛表现极显著正趋向性反应（P＜0.01），对异硫氰酸仲丁酯的行为反应也达到了显著水平（P＜0.05）；而牧草盲蝽雄虫对6种化合物的行为反应均不显著（P≥0.05）。

图4 牧草盲蝽雌虫（A）、雄虫（B）对6 种植物挥发物的行为反应Fig.4 Behavioral responses of female (A) and male(B) Lygus pratensis to volatiles from six host plants

2.4 棉田油菜诱集带对牧草盲蝽的调控作用

2.4.1油菜诱集带对牧草盲蝽的诱集作用。棉田油菜诱集带上诱集到大量的牧草盲蝽，而且在不同油菜诱集带上的诱集量存在显著差异（图5），地边2 条诱集带Y1 和Y4 上诱集的牧草盲蝽数量最多，棉田中间2 条诱集带Y2 和Y3 上的数量较少，差异显著。

图5 油菜诱集带中牧草盲蝽发生总量Fig.5 Total amount of Lygus pratensis in the rape trapping belts

2.4.2棉田牧草盲蝽的种群数量。棉田中牧草盲蝽数量随着远离油菜诱集带逐渐减少，在临近油菜诱集带的第2 条地膜（距离油菜诱集带456 cm）上棉花上牧草盲蝽的数量最高，和对照棉田无显著差异，从第4 条膜（距离油菜诱集带912 cm）开始随着距离的增加牧草盲蝽数量迅速下降，和对照棉田的差异达到显著水平（图6）。

图6 棉田牧草盲蝽的发生量Fig.6 Occurring number of Lygus pratensis in cotton fields

2.4.3油菜诱集带棉田牧草盲蝽种群动态。从图7 可以看出，牧草盲蝽从6 月中旬开始进入棉田，6 月下旬种群数量开始快速上升，7 月中旬种群数量达到高峰。油菜诱集带上的牧草盲蝽百株虫量明显高于油菜诱集带的棉田和对照棉田，同时可以看出有油菜诱集带的棉田牧草盲蝽种群数量明显低于对照棉田。此时正值棉花花铃期，由此推测种植油菜诱集带有助于降低牧草盲蝽为害造成的棉花蕾铃脱落。

图7 棉田牧草盲蝽种群发生动态Fig.7 Dynamics of Lygus pratensis population in cotton field

3 讨论

植物挥发物在昆虫寻找识别寄主的过程中起关键作用，是昆虫识别和定位食物的重要线索[16-18]。本研究从5 种牧草盲蝽寄主植物中鉴定出25 种化合物，包括烷、醇、酯、醛类及其他种类的化合物，不同寄主植物的挥发物种类和含量存在一定差异。在所鉴定的化合物中选取6 种挥发物用于触角电位试验和行为测定，结果表明牧草盲蝽雌虫对这6 种挥发物的EAG 反应值均高于雄虫，这与前人在甘薯蚁象（Cylas formicarius）[19]、绿豆象（Callosobruchus chinensis）[20]等植食性昆虫上的研究结果相同，说明雌虫对植物挥发物更为敏感，这可能和雌虫的产卵功能相关。在EAG结果中发现，牧草盲蝽雌虫对苯乙醛和罗勒烯的EAG 反应绝对值高于其他挥发物；在趋向行为反应中苯乙醛对牧草盲蝽雌虫的引诱率达到了极显著水平，异硫氰酸仲丁酯对牧草盲蝽雌虫的引诱率达到了显著水平，这2 种化合物均存在于油菜中。直接测定法试验也证明牧草盲蝽成虫对不同寄主植物具有选择性的定向行为，对处于同一空间条件下的寄主植物，牧草盲蝽在取食时优先选择油菜。由此认为油菜是一种非常好的牧草盲蝽诱集植物，苯乙醛和异硫氰酸仲丁酯很有可能是在牧草盲蝽尤其是雌虫选择寄主过程中起关键作用的植物挥发性成分，可以作为潜在的引诱剂候选组分。值得指出的是本研究只选测了少数几种挥发物进行试验，且只对单一挥发物组分进行了选择性等相关研究，其他挥发物是否对牧草盲蝽存在诱集或驱避作用，或者几种挥发物混配以及不同浓度和配比对牧草盲蝽的作用效果如何尚不清楚，仍有待进一步深入研究。

诱集植物作为一种生态调控措施越来越受关注。研究表明，几乎所有的害虫都会对一些植物表现出明显的偏好[10]。选择昆虫偏好的植物在田间进行合理布局可有效地进行害虫防治[16,20-23]，如在新疆棉田普遍利用玉米诱集棉铃虫成虫产卵，种植小面积的诱集植物可显著降低欧洲长毛草盲蝽（L.rugulipennis）在主栽作物上的虫口密度[24]。本研究结果表明，油菜诱集带上牧草盲蝽的种群数量明显大于有油菜诱集带的试验棉田和对照棉田，且棉田地边油菜诱集带上的数量最多；有油菜诱集带的棉田中牧草盲蝽总体虫量明显减少，且随油菜诱集带距离由近到远呈现逐渐减少的趋势。此外，油菜诱集带可为天敌提供补充营养和活动场所，有效保育早期棉田天敌[25]。因此，棉田种植油菜诱集带，不仅对牧草盲蝽具有明显的诱集作用，能显著降低棉田牧草盲蝽发生期的种群数量，同时对棉田天敌有保护、增殖作用，是一种非常理想的牧草盲蝽诱集植物，对建立棉田害虫生态防控技术具有重要的实践意义。

4 结论

本研究在5 种牧草盲蝽寄主植物中共分离鉴定出挥发性物质25 种，选取6 种挥发性物质进行触角电位试验和行为测定，结果显示来自油菜的挥发物苯乙醛和异硫氰酸仲丁酯对牧草盲蝽雌虫的引诱率达到了极显著或显著水平，可以作为潜在的引诱剂候选组分；直接测定法试验也证明牧草盲蝽成虫在取食同一空间下的寄主植物时优先选择油菜；油菜诱集带对牧草盲蝽有很好的诱集作用，可使棉田牧草盲蝽的发生量明显减少，是一种较理想的牧草盲蝽诱集植物。