西花蓟马对12种植物挥发物的选择行为.pdf

植物保护学报Journalof PlantProtection 2023 50 3 676 683 DOI 10 13802 ki zwbhxb 2023 2022071 西花蓟马对12 种植物挥发物的选择行为 金奕轩 1 黄欣怡 1 李思涵 2 张宇峰 1 高振圳 1 黄祖金 1 陈法军 1 1 南京农业大学植物保护学院昆虫学系 昆虫信息生态研究组 南京210095 2 南京农业大学生命科学学院 南京210095 摘 要 为 寻 找 对 西 花 蓟 马Frankliniella occidentalis 有 吸 引 或 者 驱 避 作 用 的 植 物 挥 发 物 用 于 其 综 合 防 治 使 用 四 臂 嗅 觉 仪 测 试 其 对12 种 植 物 挥 发 物 松 油 醇 芳 樟 醇 罗 勒 烯 蒎 烯 和 月 桂 烯5 种 萜 类 化 合 物 1 辛 烯 3 醇 和 叶 醇2 种 醇 类 化 合 物 叶 醛 壬 醛 和 苯 甲 醛3 种 醛 类 化 合 物 乙 酸 叶 醇 酯 和 水 杨 酸 甲 酯2 种 酯 类 化 合 物 的 选 择 行 为 结 果 表 明 对 西 花 蓟 马 有 显 著 引 诱 活 性 的 植 物 挥 发 物 是 月 桂 烯 在10 L mL 和100 L mL 浓 度 处 理 下 西 花 蓟 马 成 虫 对 其 的 选 择 率 分 别 为21 67 和 26 67 对 西 花 蓟 马 有 显 著 驱 避 作 用 的 植 物 挥 发 物 有4 种 其 中100 L mL 叶 醛 对 西 花 蓟 马 成 虫 的 驱 避 率 为36 67 1 10 和100 L mL 叶 醇 对 成 虫 的 驱 避 率 分 别 为48 75 40 00 和45 00 100 L mL1 辛烯 3 醇对 成虫 的驱 避率 为41 33 1 L mL 和100 L mL 水杨 酸甲 酯对 成虫 的驱 避 率 分 别 为25 00 和31 67 表 明 植 物 挥 发 物 中 存 在 对 西 花 蓟 马 具 有 较 好 引 诱 或 驱 避 作 用 的 化 合 物组分 可用于西花蓟马植物源引诱剂或驱避剂的开发 关键词 植物挥发物 西花蓟马 吸引作用 驱避作用 选择行为 SelectivebehaviorofwesternflowerthripsFrankliniellaoccidentalis to12plantvolatileorganiccompounds Jin Yixuan 1 Huang Xinyi 1 Li Sihan 2 Zhang Yufeng 1 Gao Zhenzhen 1 Huang Zujin 1 Chen Fajun 1 1 Insect informationEcologyLaboratory DepartmentofEntomology CollegeofPlantProtection NanjingAgriculturalUniversity Nanjing210095 JiangsuProvince China 2 CollegeofLifeSciences NanjingAgriculturalUniversity Nanjing210095 JiangsuProvince China Abstract In order to screen for volatile organic compounds VOCs that could attract or repel western flower thrips Frankliniella occidentalis for its integrated management the selective behavior of F occi dentalis to 12VOCs five terpenoids terpineol linalool ocimene pinene and myrcene two alcohols 1 octen 3 olandleafalcohol threealdehydes leafaldehyde nonanalandbenzaldehyde andtwoesters cis 3 hexenyl acetate and methyl salicylate were tested by using the four arm olfactometer The results showed that the VOCs with attraction activity on F occidentalis adults were 10 L mLand 100 L mL myrcene with a selection rate of 21 67 and 26 67 respectively while 100 L mLleaf aldehyde 1 10 and 100 L mL leaf alcohol 100 L mL 1 octen 3 ol 1 L mL and 100 L mL methyl salicylate had a significant repelling effect on F occidentalis with a repellent rate of 36 67 48 75 40 00 45 00 41 33 25 00 and 31 67 respectively It indicates that these VOCs had a good attracting orrepellenteffectontheselectivebehaviorof F occidentalis whichcanbeusedforthedevelopmentof plant derivedinsectattractantsandrepellentsfortheintegratedpestmanagementinfields Key words plant volatile organic compound VOC Frankliniella occidentalis attractive effect repel 基金项目 国家自然科学基金面上项目 31871963 31272051 通信作者 Authorforcorrespondence E mail fajunchen 收稿日期 2022 03 183 期 金奕轩等 西花蓟马对12 种植物挥发物的选择行为 677 西 花 蓟 马Frankliniella occidentalis 隶 属 缨 翅 目 蓟 马 科 花 蓟 马 属 最 早 于1895 年 在 美 国 西 部 山 区 被 发 现 1980 年 以 后 随 着 蔬 菜 和 花 卉 的 国 际 贸 易 迅 速 扩 散 到 世 界 各 地 先 后 侵 袭 了 欧 洲 亚 洲 非 洲 和 澳 洲 的 多 个 国 家 和 地 区 如 今 西 花 蓟 马 在 全 球 大 部 分 地 区 均 有 发 生 Br dsgaard 1994 Kirk choicebehavior678 植 物 保 护 学 报 50 卷 态 学 实 验 室 在 温 度 26 1 相 对 湿 度70 光 周 期14L 10D 的 智 能 人 工 气 候 箱 中 用 四 季 豆 豆 荚 饲 养 多 代 后 供 试 四 季 豆 品 种 为 美 国 供 给 者 由 南 京 农 业 大 学 提 供 培 养 条 件 同 上 每2d 浇1 次 水 并 适 当 移 动 以 减 少 位 置 影 响 培 养 过 程 中 未 使 用 任 何 化 学肥料或农药 待其成熟后随机选择豆荚供试 供 试 化 合 物 通 过 查 阅 文 献 选 择12 种 植 物 挥 发 物 进 行 试 验 98 松 油 醇 90 罗 勒 烯 98 苯 甲 醛 和98 乙 酸 叶 醇 酯 上 海 麦 克 林 生 化 科 技 有 限 公 司 99 芳 樟 醇 99 蒎 烯 99 月 桂 烯 99 1 辛 烯 3 醇 98 叶 醇 99 叶 醛 99 壬 醛 和99 水 杨 酸甲酯 阿拉丁试剂 上海 有限公司 仪 器 RXZ 500C 智 能 人 工 气 候 箱 宁 波 东 南 仪 器 厂 PSM4 150 四 臂 嗅 觉 仪 南 京 普 森 仪 器 设 备 有 限 公 司 四 臂 嗅 觉 仪 的 材 质 为 聚 四 氟 乙 烯 由 底 座 和 盖 板2 部 分 组 成 四 臂 嗅 觉 仪 对 角 线 长35 cm 宽 29 cm 高4 3 cm 两 臂 之 间 夹 角 为90 行 为 测 试 区 域 高1 5cm 配 件 有 梨 形 瓶 洗 气 瓶 活 性 炭 瓶 流 量 计和气泵 装置各部分由特氟龙管连接 四臂嗅觉仪 中心有1 个气泵接口 昆虫由此处释放 1 2 方法 用 正 己 烷 作 为 溶 剂 将 供 试12 种 植 物 挥 发 物 组 分 均 配 制 成 浓 度 为1 10 和100 L mL 的 溶 液 供 试 在 四 臂 嗅 觉 仪 中 进 行 嗅 觉 反 应 试 验 嗅 觉 仪 正 上 方 放 置1 盏8W 的 日 光 灯 试 验 前 分 别 在 半 径 为1cm 的 圆 形 滤 纸 片 上 滴 加100 L 的 待 测 液 和 正 己 烷 制 成 待 测 物 诱 芯 和 空 白 诱 芯 对 照 待 溶 液 自 然 挥 发 5min 后 放 入 四 臂 嗅 觉 仪 两 端 的 梨 形 瓶 中 另 外2 个 臂 封 闭 处 理 打 开 空 气 泵 调 节 流 量 计 的 流 速 为 300 mL min 并 使 日 光 灯 的 光 线 均 匀 地 照 在 四 臂 嗅 觉 仪 上 挑 选 西 花 蓟 马 成 虫30 头 1 1 经 过 2 h 的 饥 饿 处 理 后 从 正 中 间 的 开 孔 引 入 四 臂 嗅 觉 仪 内 西 花 蓟 马 进 入 某 一 臂 的 臂 尾 以 臂 末 端 为 圆 心 5cm 为 半 径 的 区 域 内 或 者 进 入 梨 形 瓶 中 则 认 定 西 花 蓟 马 对 该 臂 的 气 味 有 趋 向 性 若20min 内 西 花 蓟 马 没 有 进 入 上 述 区 域 则 认 定 未 做 出 选 择 统 计 数 据 并 计 算 选 择 率 选 择 率 臂 内 总 虫 数 测 试 总 虫 数 100 当 西 花 蓟 马 对 某 挥 发 物 与 对 照 的 选 择 率 存 在 显 著 差 异 时 则 认 为 该 挥 发 物 具 有 引 诱 或 趋 避 效 应 此 时 西 花 蓟 马 对 正 己 烷 对 照 的 选 择 率 即 为 趋 避率 每个处理重复3 次 每个重复测试30 头成虫 每 组 试 验 结 束 后 使 用 无 水 乙 醇 及 蒸 馏 水 清 洁 测 试 区 域 并 将 四 臂 嗅 觉 仪 旋 转90 以 避 免 位 置 效 应 每 个重复结束后更换梨形瓶及诱芯 1 3 数据分析 采 用SPSS20 0 软 件 进 行 试 验 数 据 统 计 分 析 应 用 独 立 样 本t 检 验 法 进 行 处 理 间 的 差 异 显 著 性 检 验 2 结果与分析 2 1 西花蓟马对萜类物质的选择行为 松 油 醇 芳 樟 醇 罗 勒 烯 和 蒎 烯 在 供 试3 个 浓 度 下 对 西 花 蓟 马 成 虫 的 行 为 反 应 均 无 显 著 影 响 浓 度 为10 L mL 和100 L mL 的 月 桂 烯 对 西 花 蓟 马 成 虫 有 显 著 吸 引 作 用 P 0 05 西 花 蓟 马 成 虫 对 其 的 选 择 率 分 别 为21 67 和26 67 显 著 高 于 对 正 己 烷 对照 的选择率5 00 和8 33 P 0 05 图1 图1 西花蓟马成虫对萜类植物挥发物的选择率 Fig 1 TheselectiverateofFrankliniellaoccidentalisadultstoterpenoidplantvolatileorganiccompounds 表 示 处 理 和 对 照 之 间 经 独 立 样 本t 检 验 法 检 验 在P 0 05 差 异 显 著 NS 表 示 无 显 著 差 异 indicatessignificantdifference betweentreatmentandcontrolatP 0 05levelbytheindependent samplettest NSindicatesnosignificantdifference 3 期 金奕轩等 西花蓟马对12 种植物挥发物的选择行为 679 2 2 西花蓟马对醇类物质的选择行为 浓 度 为100 L mL 的1 辛 烯 3 醇 对 西 花 蓟 马 成 虫 有 显 著 驱 避 作 用 P 0 05 西 花 蓟 马 成 虫 对 其 的 选 择 率 为12 00 显 著 低 于 对 正 己 烷 对 照 的 选 择 率41 33 P 0 05 而 其 他2 个 浓 度 处 理 对 西 花 蓟 马 成 虫 的 行 为 反 应 无 显 著 影 响 图2 供 试3 个 浓 度 的 叶 醇 对 西 花 蓟 马 成 虫 均 有 显 著 驱 避 作 用 西 花 蓟 马 成 虫 对1 10 和100 L mL 叶 醇 的 选 择 率 分 别 为8 75 6 60 和17 50 分 别 显 著 低 于 对 正 己 烷 对 照 的 选 择 率48 75 P 0 001 40 00 P 0 01 和45 00 P 0 01 图2 图2 西花蓟马成虫对醇类植物挥发物的选择率 Fig 2 TheselectionrateofFrankliniellaoccidentalisadultstoalcoholicplantvolatileorganiccompounds 和 分 别 表 示 经 独 立 样 本t 检 验 法 检 验 处 理 和 对 照 之 间 在P 0 05 P 0 01 和P 0 001 水 平 差 异 显 著 NS 表 示 无 显 著 差 异 or indicatessignificantdifferencebetweentreatmentandcontrolat P 0 05 P 0 01 or P 0 001levels respectively bytheindependent samplettest NSindicatesnosignificantdifference 2 3 西花蓟马对醛类物质的选择行为 供 试3 个 浓 度 的 苯 甲 醛 和 壬 醛 对 西 花 蓟 马 成 虫 的 行 为 反 应 均 无 显 著 影 响 而 叶 醛 只 在100 L mL 浓 度 下 对 西 花 蓟 马 成 虫 有 显 著 驱 避 作 用 P 0 01 西 花 蓟 马 成 虫 对 其 和 正 己 烷 对 照 的 选 择 率 分 别 为 6 67 和36 67 前 者 显 著 低 于 后 者 P 0 01 图3 图3 西花蓟马成虫对醛类植物挥发物的选择率 Fig 3 TheselectiverateofFrankliniellaoccidentalisadultstoaldehydeplantvolatileorganiccompounds 表 示 经 独 立 样 本t 检 验 法 检 验 处 理 和 对 照 之 间 在P 0 01 水 平 差 异 显 著 NS 表 示 无 显 著 差 异 indicates significant differencebetweentreatmentandcontrolatP 0 01levelbytheindependent samplettest NSindicatesnosignificantdifference 2 4 西花蓟马对酯类物质的选择行为 供 试3 个 浓 度 的 乙 酸 叶 醇 酯 对 西 花 蓟 马 成 虫 的 行 为 反 应 均 无 显 著 影 响 而 供 试3 个 浓 度 的 水 杨 酸 甲 酯 对 西 花 蓟 马 成 虫 均 有 一 定 的 驱 避 作 用 但 只 有 浓 度 为1 L mL 和100 L mL 的 水 杨 酸 甲 酯 对 西 花 蓟 马 成 虫 有 显 著 驱 避 效 果 P 0 05 西 花 蓟 马 成 虫 对 其 的 选 择 率 分 别 为3 33 和1 67 显 著 低 于 对 正 己 烷 对 照 的 选 择 率25 00 和31 67 P 0 05 图4 3 讨论 植物释放的挥发性有机化合物是介导植物种内 与 种 间 植 物 与 植 食 性 昆 虫 以 及 植 物 与 害 虫 天 敌 之 间进行化学通信的重要纽带 包括调控传粉 种子萌 发 保护自身免受植食性昆虫 寄生生物和病毒的危 害 等 作 用 Bruce Pickett 2011 Silva Clarke 2019 国 内 外 在 植 物 挥 发 性 物 质 的 生 物 合 成 代 谢 功 能 及 其 与 环 境 和 昆 虫 相 互 作 用 研 究 中 取 得 了 重 要 成 果 Picherskyetal 2006 植 物 释 放 的 挥 发 性物质大多属于烷烃 芳香族衍生物和醇类等 都是 通过特定比例形成气味混合物从而影响植食性昆虫 对 其 寄 主 进 行 识 别 选 择 和 定 向 Hsiaoetal 1985 赵 冬 香 等 2004 例 如 葡 萄 挥 发 物 包 括 醛 类 醇 类 酯 类 和 萜 类 等 上 百 种 化 合 物 其 中3 种 萜 类 化 合680 植 物 保 护 学 报 50 卷 物 E 石 竹 烯 E 4 8 二 甲 基 1 3 7 壬 三 烯 和 E 法 尼 烯 混 配 后 对 葡 萄 花 翅 小 卷 蛾Lobesia botrana 产 生 了 强 烈 的 吸 引 作 用 而 增 加 或 者 减 少 其 中 任 意 组 分 则 会 导 致 这 种 吸 引 效 果 减 弱 甚 至 消 失 Tasinetal 2005 2006 2007 图4 西花蓟马成虫对酯类植物挥发物的选择率 Fig 4 TheselectionrateofFrankliniellaoccidentalisadultstoesterplantvolatileorganiccompounds 表 示 经 独 立 样 本t 检 验 法 检 验 处 理 和 对 照 之 间 在P 0 05 水 平 差 异 显 著 NS 表 示 无 显 著 差 异 indicatessignificantdif ferencebetweentreatmentandcontrolatP 0 05levelbytheindependent samplettest NSindicatesnosignificantdifference 本 研 究 筛 选 并 测 定 了12 种 植 物 挥 发 物 对 西 花 蓟 马 选 择 行 为 的 影 响 松 油 醇 在 迷 迭 香 黄 色 非 洲 菊 粉 色 非 洲 菊 花 椒 和 八 角 的 挥 发 物 中 都 存 在 其 中 迷 迭 香 可 显 著 驱 避 西 花 蓟 马 花 椒 和 八 角 也 对 其 他昆虫有驱避作用 王晶玲 2012 本研究结果显示 松油醇对西花蓟马成虫的选择行为无显著影响 叶 醇 和 叶 醛 是 最 常 见 的 绿 叶 挥 发 物 广 泛 存 在 于 多 种 植 物 中 如 茶 草 莓 和 水 稻 等 植 物 中 窦 宏 亮 等 2007 陈灿等 2021 在本研究中两者对西花蓟马成 虫 均 有 显 著 的 驱 避 作 用 另 外 本 研 究 还 选 择 了 在 玫 瑰 花 番 茄 和 甘 蓝 等 寄 主 植 物 中 都 存 在 的 月 桂 烯 和 苯 甲 醛 进 行 了 测 试 结 果 显 示 月 桂 烯 对 西 花 蓟 马 成 虫 有 显 著 的 引 诱 效 果 而 苯 甲 醛 对 西 花 蓟 马 成 虫 的 选 择 行 为 无 显 著 影 响 马 郁 兰 可 以 驱 避 烟 蓟 马 T alliorum 其 挥 发 物 活 性 组 分 为 芳 樟 醇 刘 慧 娜 2020 但本研究发现芳樟醇对西花蓟马成虫的选择 行 为 无 显 著 影 响 寄 主 植 物 受 到 西 花 蓟 马 为 害 后 罗 勒 烯 蒎 烯 和 水 杨 酸 甲 酯 的 含 量 出 现 显 著 变 化 高杭等 2015 而施加罗勒烯可以提高植物的抗虫 性 桂 茜 2017 本 研 究 结 果 显 示 罗 勒 烯 和 蒎 烯 对 西 花 蓟 马 成 虫 的 选 择 行 为 无 显 著 影 响 但 水 杨 酸 甲酯对西花蓟马成虫有显著驱避效果 甘蓝中存在 活性物质壬醛 黄宇萍 2012 本研究测定结果显示 其 对 西 花 蓟 马 成 虫 的 选 择 行 为 无 显 著 影 响 1 辛 烯 3 醇 和 水 杨 酸 甲 酯 是 已 报 道 对 西 花 蓟 马 有 较 好 活性的植物挥发物 张骏 2015 本研究结果显示两 者对西花蓟马成虫均有显著的驱避效果 本 研 究 结 果 显 示 对 西 花 蓟 马 选 择 行 为 有 显 著 影 响 的5 种 挥 发 物 只 在 特 定 浓 度 下 发 挥 作 用 这 种 特定浓度挥发物产生的行为响应效果也出现在其他 研 究 中 如 唐 宇 翀 等 2014 研 究 发 现 乙 酸 乙 酯 丁 酮 蒎 烯 和 乙 醇 在 特 定 浓 度 对 枯 叶 蛱 蝶Kallima inachus 有 引 诱 作 用 Sun et al 2019 研 究 结 果 表 明 顺 式 茉 莉 酮 在 特 定 浓 度 对 棉 铃 虫Helicoverpa ar migera 有 显 著 引 诱 作 用 Carroll et al 2006 发 现 草 地 贪 夜 蛾Spodoptera frugiperda 的6 龄 幼 虫 对 特 定 浓 度 芳 樟 醇 有 显 著 趋 向 性 Wicheretal 2008 研 究 发现 当气味物质浓度较低时 动作电位的形成首先 需 由G 蛋 白 诱 导 产 生 环 磷 酸 腺 苷 cyclic adenosine monophosphate cAMP 随 后cAMP 激 活 气 味 受 体 共 受 体 odorantreceptorco receptor Orco 以 促 进 阳 离子内流 当气味物质浓度较高时 第二信使不参与 门 控 离 子 通 道 的 激 活 这 可 能 与 昆 虫 对 植 物 挥 发 物 行为反应的浓度效应有关 植物在不同生长时期或 不 同 组 织 中 的 挥 发 物 组 成 和 浓 度 均 有 差 异 伍 苏 然 等 2010 昆 虫 对 不 同 浓 度 挥 发 物 的 响 应 差 异 可 能 有利于昆虫准确寻找合适的寄主植物 因此在研究 植 物 挥 发 物 对 昆 虫 的 吸 引 或 者 驱 避 效 应 时 需 系 统 设 计 浓 度 梯 度 以 确 定 挥 发 物 的 活 性 浓 度 区 间 并 且在制备田间使用的诱芯时要充分考虑活性化合物 的浓度阈值 设计释放速度适宜且均匀的缓释载体 以确保释放的试剂浓度在活性阈值范围内 同样的植物挥发物在不同条件下对西花蓟马的 选 择 行 为 不 同 如 张 治 科 等 2022 用Y 型 嗅 觉 仪 测 出 与 溶 剂 体 积 比 为10 1 和10 3 的 叶 醇 和 体 积 比 为 10 5 10 1 的1 辛 烯 3 醇 对 西 花 蓟 马 有 显 著 吸 引 作 用 而 本 试 验 中 体 积 比 为10 3 10 1 的 叶 醇 对 西 花 蓟 马 有 显 著 的 驱 避 效 果 体 积 比 为10 1 的1 辛 烯 3 醇 显 著 驱 避 西 花 蓟 马 所 得 结 果 与 上 述 研 究 有 所 不 同 可 能 是 由 于 试 验 条 件 不 同 造 成 的 具 体 原 因 有 待 进3 期 金奕轩等 西花蓟马对12 种植物挥发物的选择行为 681 一 步 研 究 张 骏 等 2015 发 现 体 积 比 为10 5 10 1 的 叶 醛 对 西 花 蓟 马 有 显 著 驱 避 作 用 与 本 研 究 得 到 的 结 果 相 近 证 明 叶 醛 作 为 西 花 蓟 马 驱 避 剂 进 行 开 发 具有较高的可靠性 运用植物挥发物对昆虫的吸引 和驱避作用 通过引诱剂将害虫拉出作物的区域 同 时 结 合 驱 避 剂 将 害 虫 推 出 作 物 的 区 域 以 实 现 推 拉 策 略 的 综 合 防 治 是 未 来 生 物 防 治 的 重 点 比 单 独 使 用 引 诱 剂 或 者 驱 避 剂 有 更 好 的 防 治 效 果 开 发 田 间 高 效 的 植 物 源 引 诱 剂 和 驱 避 剂 是 实 现 推 拉 策 略 的 基础 参 考 文 献 References Bielza P Quinto V Gr valos C Fern ndez E Abell n J Contreras J 2008 Stability of spinosad resistance in Frankliniella occidenta lis Pergande under laboratory conditions Bulletin of Entomo logicalResearch 98 4 355 359 Br dsgaard HF 1994 Effect of photoperiod on the bionomics of Frankliniella occidentalis Pergande Thysanoptera Thripidae JournalofAppliedEntomology 175 5 498 507 BruceTJA PickettJA 2011 Perceptionofplantvolatileblendsbyher bivorous insects finding the 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