棉大卷叶螟对棉花和苘麻2种寄主的偏好性及化感物测定

陈文斌，陈 玲，2，王琳丽，苏宏华，杨益众

(1.扬州大学园艺与植物保护学院，江苏扬州 225009; 2.上海都市生活企业发展有限公司，上海 200050;3.北京海关技术中心，北京 100026)

0 引 言

【研究意义】棉大卷叶螟SyleptaderogataFabricius属鳞翅目螟蛾科，别名棉卷叶野螟、棉卷叶虫，是一种分布范围广且寄主种类多的多食性昆虫。在棉花上，该虫以低龄幼虫在受害植株叶片背部取食叶肉，最后仅留表皮；高龄幼虫喜将取食的叶片卷曲呈筒状，并躲藏在卷叶内取食。该虫曾是棉花种植史上的重要害虫，大发生时会导致棉花植株棉叶残缺不全，影响植物光合作用，造成棉籽和纤维不能充分成熟，影响纤维品质。受害严重时甚至使棉株不能开花结铃，影响棉花产量，造成经济损失。棉大卷叶螟幼虫活动能力差，因此其成虫的选择性对幼虫的存活有重要作用。随着转基因棉花的广泛种植，棉大卷叶螟SyleptaderogataFabricius在我国部分棉区为害日渐严重，已成为长江流域棉区的重要食叶性害虫。研究棉大卷叶螟成虫选择，为开发棉大卷叶螟的引诱剂和诱集植物奠定理论基础。【前人研究进展】昆虫和植物作为地球上起源很早的生物类群，亿万年来因为营养、繁殖、保护、防卫、扩散等需要而发生了密切的联系[1，2]，历经长期的相互作用、相互选择、相互适应，形成了各种各样的密切关系，其中植食性昆虫对寄主植物的选择是诸多复杂关系中最基本的生态关系[3-6]。在植食性昆虫与植物的长期协同进化过程中，形成了特定的寄主植物范围，植食性昆虫的某一虫态或几个虫态取食或产卵于寄主植物的特定组织和器官[7]，所以植食性昆虫只有选择了适宜的寄主，以避免在非寄主植物上的中毒和营养不良，才能获取足够的营养物质从而才能保证种群的生存和繁衍。在植物的生长过程中会产生多种挥发性物质，这些物质成分对植物本身的生长和新陈代谢来说意义并不是十分明确，但是对许多取食植物的植食性昆虫而言却是至关重要的。因为植食性昆虫在寻找寄主植物的过程中，植物气味起着重要的导向作用[8]。有研究表明，在棉花和大豆的整个生长期间，苘麻对B 型烟粉虱均有极显著的诱集作用，但不同播期苘麻的诱集效果差异明显。在苘麻和棉花的配置中，烟粉虱对苘麻表现出较强的选择性，选择率达到了57.1%[9，10]。【本研究切入点】不同的植食性昆虫选择或偏嗜不同的寄主植物以维持生存和建立种群，在植食性昆虫不同的发育期表现为昆虫幼虫的取食偏好行为和雌成虫的产卵偏好行为。因此，植食性昆虫选择适宜的产卵寄主植物对其生存至关重要，也是植食性昆虫与寄主建立关系和种群繁衍的关键。棉大卷叶螟成虫飞行能力强，能自由地选择寄主植物，而幼虫的活动能力差，因此，棉大卷叶螟雌成虫对于产卵寄主的选择对其后代存活和增殖起着重要作用。鉴于棉大卷叶螟近些年在长江流域棉区发生为害越来越严重[11]，而有关棉大卷叶螟寄主选择性及其机理的研究还是空白。研究棉大卷叶螟对棉花和苘麻2种寄主的偏好性及测定化感物。【拟解决的关键问题】研究棉大卷叶螟对寄主苘麻的选择偏好，分析对该虫具选择行为的棉花相关挥发物，为研究棉大卷叶螟寄主选择机理提供理论基础，也为棉田害虫的绿色防控提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 供试虫源

棉大卷叶螟采自于扬州大学文汇路校区试验田，在实验室内以新鲜苘麻叶片饲养至成虫，以此为虫源。成虫以10%蜂蜜水饲养，饲养条件为培养箱温度27℃、相对湿度70%、光周期为14L∶10D。

1.1.2 供试植物

棉花品种泗棉3号：由中国农业科学院植物保护研究所提供，野生寄主苘麻采种于扬州大学实验农牧场。

将播种在长40 cm、宽25 cm穴盘中的2种供试植物放置于温度(30±5)℃、相对湿度70%～90%、光周期为14L∶10D的培养箱中，出苗后移栽至塑料盆(30 cm×30 cm× 30 cm)中，每盆1株，置于自然条件下，罩笼，自然光照，不施药，常规管理。

1.1.3 仪 器

Y型嗅觉仪：主要部分Y型无色透明玻璃管，三臂均长30 cm，A、B两臂夹角60°，管内径2 cm；QC-2大气采样仪采购于北京劳动保护研究所。

1.2 方 法

1.2.1 棉大卷叶螟雌性成虫的趋性测定

参照余月书[12](2004)方法。利用“Y”嗅觉仪比较棉大卷叶螟雌性成虫对泗棉3号和苘麻的趋性行为。用QC-2大气采样仪作为气流动力系统，吹出的气流经过活性碳、气流表和味源进入到Y型管的2个侧臂，每个侧臂的流速均为 600 mL/min，所有装置都通过硅胶管相连接[12]。

以交配24 h后的棉大卷叶螟雌性成虫作为试虫，将聚乙烯保鲜袋套在现蕾前期的泗棉3号和开花前期的苘麻健康植株上，然后分别连接到Y型玻璃管的两侧作为味源。将试虫接入到Y型玻璃管主臂C管口后开始记时10 min。在此时间段内，如果试虫在主臂C中向味源方向的行走距离短于臂长1/2 的不纳入记录；当试虫进入到侧臂距离大于臂长1/2，并且停留时间超过1 min 的记为选择了与该侧臂相连的味源；在主臂C中的移动距离超过臂长1/2，但是没有选择任何一个味源时记为不选择。每测完 5 头棉大卷叶螟雌成虫后调换2个侧臂味源的位置，以消除位置对测试虫的影响。每组测试30头雌性成虫，试验重复3次。

1.2.2 棉大卷叶螟成虫产卵偏好性测定

通过罩笼选择性产卵试验，比较棉大卷叶螟在棉花品种泗棉3号和野生苘麻上的落卵量。

参照刘芳[11](2008)的方法，将处于现蕾前期的泗棉3号健康植株和处于开花前期的苘麻植株各一盆放置于100 cm×100 cm× 100 cm罩笼中的相对角。每个罩笼中放入3对刚羽化的棉大卷叶螟成虫，72 h后开始检查产卵量，直至成虫产卵结束。试验重复3次。

1.2.3 棉花和苘麻植株挥发物1.2.3.1 标样及浓度配制

试验所用挥发物标准样品5种，均由中国农业科学院植物保护研究所提供。化合物均用正己烷(色谱纯)溶解。将每种标准样品与溶剂充分混合，分别配成浓度为10、100、1 000和10 000 μg/L的溶液。

1.2.3.2 主要测定仪器

QC-2大气采样仪采购于北京劳动保护研究所；气谱(HP-TRACE)—质谱(HP-DSQ)联用仪由扬州大学测试中心提供；触角电位仪IDAC-232采购于荷兰Syntech公司。

1.2.3.3 挥发物的收集

参照于惠林[13](2007)方法：以处于现蕾期的泗棉3号和处于开花前期的苘麻健康植株作为供试材料，用聚乙烯保鲜袋套在所需植株的顶端，保鲜袋的下开口插入进气硅胶管1根，用胶布缠绕固定在植株上，袋的上部插入出气管1根，用胶带扎紧，进、出气硅胶管均连接到大气采样仪上，进气硅胶管的空气通过活性炭过滤后进入保鲜袋中。带有泗棉3号或苘麻挥发性气体的空气被吸附柱中的40 mg吸附剂(porapak®Type Q 80-100 Mesh(Bulk Packing Material，Altech Assoc. USA))吸附后回流入大气采样仪。气体流量为1 L/min，连续收集4 h。

抽气完毕后，将吸附柱取下，两端用锡箔纸和封口膜进行密封，带回实验室内。先吸取200 μL二氯甲烷(色谱纯)注入吸附柱，然后再吸取200 μL二氯甲烷(色谱纯)到吸附柱中，分2次淋洗吸附柱中收集到的植物挥发物。淋洗液贮存在1.5 mL样品瓶中，用封口膜封好后置于4℃冰箱中。

1.2.3.4 挥发物的定性

收集到的挥发物组分分离、鉴定采用气谱(HP-TRACE)—质谱(HP-DSQ)联用仪。用微量进样器将收集到的淋洗液1 μL在不分流模式下注入气相色谱仪，进样口温度为250℃。色谱柱为TR-5MX毛细管柱(30 m×0.25 mm ID，膜厚0.25 μm)。

利用动态顶空技术采集吸附泗棉3号现蕾期和苘麻开花前期的挥发性物质，并经正己烷洗脱和GC-MS分析。

升温程序参照于惠林[13](2007)。40℃保持1 min，以6℃/min升到100℃保持1 min，以5℃/min升温至150℃保持1 min，然后15℃/min升温至280℃保持1 min。挥发物各组分通过核对谱库(NIST2001)来进行定性分析。

1.2.3.5 挥发物单组分的电生理反应测定—触角电位(EAG)测定

测定方法参照郝德君等[14](2006)。测定前首先在长×宽为5 cm×0.5 cm的滤纸条正反面均匀滴加各10 μL/L挥发物溶液(以滴加20 μL/L色谱纯正己烷为空白对照)，将滤纸条嵌入一个具磨口的玻璃刺激管，然后把玻璃刺激管放入塑料管，密闭后置于冰柜中待用。然后用医用手术刀将棉大卷叶螟触角自基部切下，切除末端1 mm，用SpectraR360导电胶将其固定在PR电极上，再把玻璃刺激管的磨口端接入气流系统，出口正对触角约1～2 cm，由真空泵提供气流，流量1 L/min，待基线稳定后给予刺激，每次刺激时间0.5 s，刺激间隔为30 s。每样品测试雌蛾触角各3根，每次连续刺激3次。

1.3 数据处理

采用DPS软件进行数据分析。棉大卷叶螟雌虫的寄主选择差异性比较采用χ2检验，少数未选择的虫量不计入统计数据中。罩笼产卵偏好试验，先将产卵量平方根转化处理，然后用配对t检验分析选择性试验中产卵量在泗棉3号和苘麻间的差异性。EAG测定数据处理，以刺激样品的触角电位反应的测定值表示，用Duncan测验法检验棉大卷叶螟雌性成虫对5种化学物质各浓度与对照正己烷的触角电位差异。

2 结果与分析

2.1 棉大卷叶螟雌性成虫对2种寄主的趋性行为反应

研究表明，在棉大卷叶螟雌性成虫的行为反应试验中，已交配的棉大卷叶螟雌性成虫对野生苘麻有明显的趋性。经卡方检验，达到显著差异(χ2=11.02，P=0.04)。苘麻对棉大卷叶螟有较强的吸引力。图1

注：*有显著性差异
Note：*Indicated a significant difference
图1 棉大卷叶螟雌虫对2种寄主的选择偏好性
Fig.1 The spawning preference ofS.derogatabetween Simian 3 and A.theophrasti

2.2 棉大卷叶螟成虫的产卵偏好性

研究表明，棉花上和野生苘麻上的落卵量分别是6.78粒/♀、11.53粒/♀，后者是前者的1.7倍，2种不同寄主上的落卵量存在显著差异(t=4.30，df=2，P=0.017)。相对于棉花品种泗棉3号，棉大卷叶螟成虫更喜欢选择苘麻作为产卵寄主。图2

注：不同小写字母示差异达到显著(P<0.05)
Note：The asterisk indicates significant differences between cotton and A.theophrastiin the same trial (P<0.05)
图2 棉大卷叶螟在泗棉3号和苘麻上的产卵量
Fig.2 Mean number of eggs laid on Simian 3 and A.theophrastiplants

2.3 棉花和苘麻挥发物的定性

研究表明，在泗棉3号的挥发物中鉴定出23种化学成分，苘麻的挥发物中鉴定出24中化学成分，其中2-乙基苯乙酮、3-乙基庚烷、癸烷、氰基乙酸、2-甲基哌嗪是2种寄主植物之间具有特异性的化学组分。表1

2.4 EAG电生理反应

研究表明，棉大卷叶螟雌性成虫对不同浓度的2-乙基苯乙酮和3-乙基庚烷有明显反应，且反应值高于对照组。2-乙基苯乙酮，在10、100和10 000 μg/L不同浓度下，随着浓度的增高，反应差异越大；而对于3-乙基庚烷，棉大卷叶螟雌性成虫的EAG电生理反应值仅在对照与各种浓度间有差异，而不同浓度间差异不显著。棉大卷叶螟雌性成虫对癸烷、氰基乙酸、2-甲基哌嗪这3种特异性组分在不同浓度间以及处理与对照间电生理反应差异均不显著。图3

注：不同小写字母表示经过Duncan法比较后差异达到显著水平(P<0.05)
Note：The asterisk indicates significant differences (P<0.05)
图3 棉大卷叶螟雌性成虫对5种气味物质的EAG反应
Fig. 3 EAG responses of female adults ofS.derogata

表1 泗棉3 号和苘麻挥发物成分比较Table 1 VOCs compared of Simian 3 and A.theophrasti

注：+表示可以检测到，空白表示未检测到
Note：+Indicate can be detected，blank indicate no detected

3 讨 论

棉大卷叶螟成虫罩笼产卵试验结果和“Y”型嗅觉仪试验数据均表明棉大卷叶螟对苘麻有强烈的正趋性。棉大卷叶螟在苘麻上从卵到成虫的发育历期显著短于泗棉3号寄主；从卵到成虫各虫态的存活率也显著高于泗棉3号，同时该虫在苘麻上的种群增长指数也高于在泗棉3号上[15]。不同寄主对棉大卷叶螟幼虫发育、蛹重以及成虫产卵量等的影响较大。取食苘麻的棉大卷叶螟与取食常规棉花相比较，取食苘麻的幼虫发育速度更快、成虫寿命更长，且比取食转基因棉的死亡率低[16]。苘麻对棉大卷叶螟有非常强的引诱作用，说明苘麻作为棉大卷叶螟的诱集植物具有一定的理论基础。

野生苘麻是棉大卷叶螟的重要寄主之一。陈建等[15]的研究指出，在江淮棉区棉大卷叶螟虽始见在6月中下旬，但是发生量很少，其种群主要在苘麻等寄主上，7月棉田虫量开始明显增长，在8月时达到虫害高峰[15]。潘洪生等[18]研究也发现，棉大卷叶螟幼虫在苘麻、蜀葵和黄秋葵上的种群数量显著高于陆地棉，且在苘麻上出现时间最早。由此表明，苘麻对棉大卷叶螟成虫的引诱性较强。研究结论与前人的研究结果一致；在棉田四周种植苘麻作为棉大卷叶螟的诱集植物，在棉大卷叶螟转入棉田之前灭杀防治。

从泗棉3号植物挥发物中鉴定出24种化合物，苘麻中鉴定出23种，其中多为酯类、醛类和烷烃类等化合物，这与前人的报道相符合[19]。但是分析出的挥发物的种类少于林克剑[8]报道的棉花挥发物成分38种和苘麻的35种。这可能与植株所处的生育期不同有关。研究表明，有5种不同挥发物即2-乙基苯乙酮、3-乙基庚烷、癸烷、氰基乙酸、2-甲基哌嗪在棉花与苘麻间存在特异性，通过EAG测定发现，棉大卷叶螟成虫只对2-乙基苯乙酮和3-乙基庚烷有电生理反应，但还不能分辨是正向刺激还是反向刺激。这还需要结合嗅觉仪或风洞技术做进一步的行为反应测试。同时，2-乙基苯乙酮和3-乙基庚烷2种挥发物在大田对棉大卷叶螟有没有正向或负向引诱或拒避作用，还需要在生产实践中进一步检验。

4 结 论

棉大卷叶螟在棉花和苘麻之间更趋向苘麻，同时棉大卷叶螟成虫更喜欢选择苘麻作为产卵寄主。苘麻植物可作为棉大卷叶螟的引诱寄主。泗棉3号和苘麻通过气相色谱-质谱联用仪分析以及EAG电生理反应，2种寄主之间的5种不同挥发物中有2种，即2-乙基苯乙酮和3-乙基庚烷对棉大卷叶螟雌性成虫有刺激作用。应合理利用苘麻对棉大卷叶螟的引诱作用，尝试引诱剂和作诱集植物等应用，将苘麻诱集作为棉田棉大卷叶螟综合防治中的一项有效措施。