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光肩星天牛Anoplophora glabripennis是中国极为重要的林木蛀干害虫,其主要危害的树种有杨属Populus,柳属Salix,榆属Ulmus和槭属Acer等[1]。成虫取食植物叶和嫩枝,入侵树干产卵,幼虫会阻断植物输送的养分和水分,从而导致树木衰弱甚至死亡[2-3]。近几年来,浙江省慈溪市沿海防护林受其危害严重,成虫在该地的活动时间是5月下旬至8月中旬。这段时间林场内多种树种都遭到了不同程度上的危害,阻碍当地海防林发挥应有的作用,给当地的经济和生态造成了严重的威胁。目前研究认为,昆虫对植物释放的化学信息的识别开始于嗅觉感受器,植食性昆虫的嗅觉感受器在长久的协同进化中能逐渐识别那些离开植物表面向四周传播的植物气体挥发物,且识别的是挥发性信息化合物的化学指纹图谱,进而决定其补充营养和产卵寄主的选择[4-6]。光肩星天牛这类植食性昆虫在寻找寄主植物的过程中,寄主植物所释放的挥发性信息化合物起到极为重要的通信引导作用,天牛通过它可以识别定位寄主植物产生寄主定向行为。除此以外,植物气体挥发物还影响着昆虫的交配产卵行为、驱避行为、致死行为及对天敌的有效定位行为等[7-9]。因此,研究寄主植物气体挥发物对于防治光肩星天牛具有重要的意义。李建光等[10-11]和张风娟等[12]在对光肩星天牛的寄主植物选择研究中,发现不同寄主树种对光肩星天牛的引诱能力是不同的,可以分为感虫树种与抗性树种。感光肩星天牛的树种能释放较多的酯类、 萜类物质,而抗性树种则会释放较多的醇类、醛类物质,而脂肪族化合物,如己醇、反-2-己烯醇、反-2-己烯醛对光肩星天牛都具有一定的刺激,乙酸乙酯和丙酸丙酯对其有较强的趋性反应。NEHME等[13]和张爱军等[14]发现δ-3-萜稀、(E)-石竹稀、(-)-芳樟醇和(Z)-3-己烯-1-醇对光肩星天牛雄虫有一定的吸引力,而(Z)-3-己烯对雄虫有趋避作用,且4-(n-庚氧)丁烷-1-醇和4-(n-庚氧)丁烷的混合物对光肩星天牛是有引诱作用的。这些挥发性物质很可能是引诱剂和驱避剂的重要物质之一。本研究对光肩星天牛成灾地带的几种树种气体挥发物的化学成分进行详细组分分析,并进行室内生物实验的验证,为光肩星天牛相应的引诱剂及驱避剂的研究与制备提供更多的理论基础。
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室内“Y”型嗅觉实验得出光肩星天牛在不同植物为引诱源的条件下分别进入引诱臂和对照臂的平均频次。结果显示:5种植物对光肩星天牛引诱程度不同(表 1)。与对照相比,5种树种挥发物对光肩星天牛的引诱效果差异显著(P<0.05),苦楝和垂柳对光肩星天牛的引诱效果差异极显著(P<0.01)。
植物名称 第1组 第2组 第3组 选择率/% 引诱臂 对照臂 引诱臂 对照臂 引诱臂 对照臂 引诱臂 对照臂 垂柳 8 2 7 2 6 1 81.33 A 18.67 B 意大利杨 6 1 9 3 6 2 78.67 a 21.33 b 苦楝 9 1 8 2 8 2 83.33 A 16.67 B 木麻黄 6 2 4 3 6 2 69.05 a 30.95 b 白蜡 4 3 5 3 4 2 62.10 a 37.90 b 说明:表中数值表示在60 min内光肩星天牛落入球形陷阱的频次及选择率,同行的不同小写字母代表差异显著(P<0.05),不同大写字母代表差异极显著(P<0.01)。 Table 1. Behavior respond of Anoplophora glabripennis to different host plants
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通过GC-MS分析,初步确定光肩星天牛成灾地带的5种树种挥发物的化学组分包括醇类、酮类、酯类、萜类、醛类等,共检测出20余种主要挥发性化合物(表 2)。
化合物 气体挥发物相对含量/% 垂柳 杨树 苦楝 木麻黄 白蜡 2-茚醇 2.23±0.72 2-乙基己醇 17.78±2.35 壬醛 19.43±2.52 20.54±3.56 对乙基苯乙酮 6.65±0.99 1,3-二乙基苯乙酮 31.89±5.01 马苄烯酮 0.9±0.59 γ-丁内酯 26.04±1.23 乙酸丁酯 40.78±6.96 46.03±7.99 α-蒎烯 11.44±1.67 13.36±2.28 62.63±5.27 11.56±1.69 β-蒎烯 21.43±1.67 莰烯 8.16±2.86 7.64±2.86 13.51±3.6 柠檬烯 4.74±1.88 2.8±1.63 长叶烯 5.19±1.4 月桂烯 0.68±0.36 水芹烯 0.77±0.14 对二乙基苯 33.16±3.88 樟脑 6.85±0.80 六甲基环三硅氧烷 7.26±4.44 6.99±0.77 八甲基环四硅氧烷 3.46±1.92 20.39±2.21 2,4-二甲基庚烷 3.54±0.65 2,5-二叔丁基苯酚 6.77±0.75 其他烷烃 8.79±1.46 6.25±0.49 说明:表中数据是平均值±标准差(n=3);若为空白,则说明没有检测到该化合物或者相对含量很低。 Table 2. Main chemical composites of volatiles from host plants of Anoplophora glabripennis adults
其中垂柳的气体挥发物有7种,意大利杨树的气体挥发物有6种,苦楝的气体挥发物有7种,木麻黄的气体挥发物有7种,白蜡的气体挥发物有8种。表 2可知:α-蒎烯同时存在于垂柳、杨树、苦楝及木麻黄的气体挥发物中,垂柳、杨树、苦楝这3种树的气体挥发物中均含有莰稀,其中莰烯(13.51%)和α-蒎烯(62.63%)在苦楝的挥发物成分中所占比例较高,垂柳与杨树挥发物成分中同时含有乙酸丁酯和壬醛,乙酸丁酯(40.78%)和壬醛(19.43%)在垂柳的挥发物成分中所占比例要高于杨树。与其他树种相比,苦楝的气体挥发物中还含有少量的β-蒎烯(21.43%),木麻黄的气体挥发物中含有大量的对二乙基苯(33.16%)和1,3-二乙基苯乙酮(31.89%),白蜡的气体挥发物中含有γ-丁内酯(26.04%),2-乙基己醇(17.78%),少量樟脑(6.85%)和2,4-二叔丁基苯酚(6.77%)。