李為爭(zhēng)，楊 雷，申小衛(wèi)，袁瑩華，原國(guó)輝，羅梅浩，郭線茹

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，鄭州 450002)

金龜甲對(duì)蓖麻葉揮發(fā)物的觸角電位和行為反應(yīng)

李為爭(zhēng)，楊 雷，申小衛(wèi)，袁瑩華，原國(guó)輝*，羅梅浩，郭線茹

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，鄭州 450002)

為了探明金龜甲偏愛(ài)選擇有害非寄主植物蓖麻的原因，應(yīng)用觸角電位(EAG)儀和“Y”型嗅覺(jué)儀，分別測(cè)定了華北大黑鰓金龜、暗黑鰓金龜和銅綠麗金龜雌、雄蟲(chóng)對(duì)5種蓖麻葉揮發(fā)物的觸角電位和選擇行為反應(yīng)。EAG測(cè)定結(jié)果表明，3種金龜甲雄蟲(chóng)對(duì)各處理?yè)]發(fā)物的EAG反應(yīng)值均比參照揮發(fā)物順-3-己烯-醇強(qiáng)。華北大黑鰓金龜對(duì)鄰苯二甲酸二丁酯和肉桂醛的EAG反應(yīng)值相對(duì)較高，暗黑鰓金龜對(duì)苯甲醇的EAG反應(yīng)值相對(duì)較高，銅綠麗金龜對(duì)鄰苯二甲酸二丁酯和苯甲醇的EAG反應(yīng)值相對(duì)較高。選擇行為反應(yīng)測(cè)定結(jié)果表明，當(dāng)順-3-己烯-醇與其他揮發(fā)物配對(duì)測(cè)試時(shí)，華北大黑鰓金龜對(duì)鄰苯二甲酸二丁酯和肉桂醛2種蓖麻葉揮發(fā)物表現(xiàn)出明顯的選擇偏好，暗黑鰓金龜對(duì)蓖麻葉揮發(fā)物苯甲醇表現(xiàn)出明顯的選擇偏好，銅綠麗金龜則更偏好選擇蓖麻的綠葉氣味物質(zhì)順-3-己烯-醇?？傊?，蓖麻葉的揮發(fā)性物質(zhì)與引誘金龜甲偏愛(ài)選擇密切相關(guān)，且偏愛(ài)的揮發(fā)物因金龜甲的種類(lèi)而異。

金龜甲；蓖麻；植物揮發(fā)物；觸角電位(EAG)；“Y”型嗅覺(jué)儀

精確定位寄主植物對(duì)植食性昆蟲(chóng)的種群繁衍具有重要的生物學(xué)意義[1]。通常將寄主植物分為取食寄主和產(chǎn)卵寄主兩大類(lèi)，植食性昆蟲(chóng)的成蟲(chóng)主要從取食寄主中獲得生長(zhǎng)發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而在產(chǎn)卵寄主上繁殖其后代[2]。一般來(lái)說(shuō)，植食性昆蟲(chóng)的取食寄主和產(chǎn)卵寄主的種類(lèi)十分有限，兩者的范圍往往也不完全一致。因此，植食性昆蟲(chóng)適時(shí)尋找到合適的取食寄主和產(chǎn)卵寄主，是其生命歷程中尤為重要的環(huán)節(jié)[3]。在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中，植食性昆蟲(chóng)已經(jīng)發(fā)展出了一系列特殊的行為和生理機(jī)制來(lái)識(shí)別和選擇滿(mǎn)足自身及其后代需要的植物，通過(guò)其靈敏的嗅覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)和味覺(jué)系統(tǒng)感知寄主植物或非寄主植物的存在，從而做出趨向寄主植物或逃避非寄主植物的選擇行為[4]。然而，也有一些例外，有些植食性昆蟲(chóng)會(huì)取食不適合自己的非寄主植物，或者將卵產(chǎn)在不適合其后代生存的非寄主植物上[5- 6]，這種“錯(cuò)誤”選擇非寄主植物的現(xiàn)象有何特殊的生物學(xué)意義？

華北大黑鰓金龜Holotrichiaoblita、暗黑鰓金龜H.parallela和銅綠麗金龜Anomalacorpulenta是北方旱作區(qū)重要的農(nóng)林地下害蟲(chóng)，成蟲(chóng)在植物或雜草的根際土壤中產(chǎn)卵，幼蟲(chóng)(蠐螬)在土壤中取食植物的地下部分[7]。我國(guó)農(nóng)民在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，種植于田間的蓖麻Ricinuscommunis可大量誘殺多種金龜甲成蟲(chóng)[8]，而從嚴(yán)格意義上說(shuō)，蓖麻并不是金龜甲的寄主植物。進(jìn)一步研究表明，3種金龜甲對(duì)蓖麻葉片均表現(xiàn)出比大豆、花生、甘薯等寄主植物明顯的選擇趨性[9- 11]。但蓖麻植株和葉片粗提物不僅對(duì)其幼蟲(chóng)有觸殺毒性，而且成蟲(chóng)少量取食后也表現(xiàn)出中毒反應(yīng)[12]。其他相關(guān)研究也表明，蓖麻植株和葉片提取物對(duì)天幕毛蟲(chóng)Malacosomaneustria和煙蚜Myzuspersicae[13]、斜紋夜蛾P(guān)rodenialitura和菜蛾P(guān)lutellaxylostella[14]、菜青蟲(chóng)Pierisrapae[15]、草地貪夜蛾Spodopterafrugiperda[16]和瓜絹螟Diaphaniaindica[17]等多種害蟲(chóng)也具有觸殺毒性，其活性成分為蓖麻堿和毒蛋白，可作為新型的植物源殺蟲(chóng)劑[18]，且蓖麻堿主要存在于蓖麻植株上部的新鮮葉片中[19]。金龜甲為什么會(huì)有這種趨向蓖麻葉片的“自殺行為”？金龜甲趨向這種有害非寄主植物的行為機(jī)制是什么？顯然，探明這些問(wèn)題不僅對(duì)于深入了解植食性昆蟲(chóng)與非寄主植物的關(guān)系，全面解析植食性昆蟲(chóng)與植物的關(guān)系等具有重要的理論意義，而且可以為發(fā)展金龜甲行為調(diào)控技術(shù)和創(chuàng)制成蟲(chóng)仿生行為調(diào)控產(chǎn)品，變地下害蟲(chóng)的地下防治幼蟲(chóng)為地上防治成蟲(chóng)等提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx(chóng)

選擇華北大黑鰓金龜、暗黑鰓金龜和銅綠麗金龜3種金龜甲作為供試?yán)ハx(chóng)。每年6—8月金龜甲成蟲(chóng)發(fā)生高峰期，在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)農(nóng)作物田采集成蟲(chóng)，鑒定種類(lèi)和區(qū)分雌雄后帶回室內(nèi)分別飼養(yǎng)。飼養(yǎng)前取田間土壤過(guò)20目篩，烘干至恒重后均勻混入蒸餾水，將土壤含水量控制在18%—20%，然后放入l11 cm×w10 cm×h17 cm的養(yǎng)蟲(chóng)盒內(nèi)，土壤厚度10 cm左右。每盒放入成蟲(chóng)約40頭，飼喂新鮮花生葉片。

1.2 供試揮發(fā)物

供試揮發(fā)物共5種。包括鄰苯二甲酸二丁酯(萊陽(yáng)市雙雙化工有限公司)、肉桂醛(武漢盛世精細(xì)化學(xué)品有限公司)、順-3-己烯-醇(北京舒伯偉化工儀器有限責(zé)任公司)、苯甲醇(天津市科密歐化學(xué)試劑開(kāi)發(fā)中心)和2-苯乙醇(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，均是作者在前期研究中從蓖麻葉二氯甲烷索氏提取物中鑒定出的主要成分[20]。其中順-3-己烯-醇也是其他植物中常見(jiàn)的綠葉氣味，在昆蟲(chóng)與植物關(guān)系中具有重要作用[21]，且已證明對(duì)多種金龜甲具有引誘活性[22- 24]。因此，本研究將順-3-己烯-醇作為觸角電位和行為反應(yīng)測(cè)定的參照揮發(fā)物，另外4種揮發(fā)物作為處理?yè)]發(fā)物。供試揮發(fā)物均為分析純，分別分散于石蠟油(天津市凱通化學(xué)試劑有限公司)中，配制成0.01 mol/L溶液，密封保存于4℃下備用。

1.3 觸角電位測(cè)定

采用觸角電位儀測(cè)定。觸角電位儀(MY-15)由微電極交/直流放大器(Syntech AC/DC UN-06)、刺激氣流控制器(Syntech CS-05)和微動(dòng)操作儀(Syntech MP-15)組成，兩根Ag/AgCl電極分別作為參比電極和記錄電極。取健康活潑的金龜甲成蟲(chóng)，選取一根觸角由基部切下，并切除觸角端部末梢，立即將離體觸角兩端用導(dǎo)電膠粘在兩根電極上，然后調(diào)試儀器，待基線平穩(wěn)后進(jìn)行測(cè)定。

測(cè)定時(shí)取處理?yè)]發(fā)物20 μL均勻滴加在5 cm×4 mm長(zhǎng)形濾紙條上，縱向?qū)φ酆蠓湃脒M(jìn)樣管。然后對(duì)觸角進(jìn)行氣味脈沖刺激，連續(xù)潔凈空氣的流量為80 mL/min，刺激氣體流量為30 mL/min，每次刺激時(shí)間為0.2 s，兩次刺激間隔30 s以上。隨機(jī)抽取供試揮發(fā)物樣品進(jìn)行測(cè)試，均以20 μL石蠟油為對(duì)照，以順-3-己烯-醇為標(biāo)準(zhǔn)參照物。共測(cè)試3種金龜甲，每種金龜甲均按雌、雄蟲(chóng)分別進(jìn)行測(cè)試，每種揮發(fā)物測(cè)試10根觸角，同一揮發(fā)物在每根觸角上重復(fù)測(cè)試3次。

1.4 行為反應(yīng)測(cè)定

采用“Y”型嗅覺(jué)儀測(cè)定。嗅覺(jué)儀主臂和側(cè)臂長(zhǎng)均為20 cm，內(nèi)徑4 cm，兩側(cè)臂夾角75°。主臂端與循環(huán)水真空抽氣泵連接，抽氣速度調(diào)節(jié)為600 mL/min。用硅膠管將兩側(cè)臂分別與盛放樣品的玻璃管、活性炭管串聯(lián)起來(lái)。兩個(gè)玻璃管分別放置滴有處理和對(duì)照揮發(fā)物的濾紙條，作為氣味刺激源。根據(jù)金龜甲晝伏夜出的活動(dòng)習(xí)性，全部測(cè)定安排在20∶00—23∶00進(jìn)行。測(cè)定室空氣潔凈，溫度為(25±2)℃，相對(duì)濕度為70%±5%，用紅光作為觀察光源。

測(cè)定時(shí)取處理?yè)]發(fā)物20 μL滴加在上述長(zhǎng)形濾紙條上，放入處理玻璃管內(nèi)，對(duì)照玻璃管則放入滴加有20 μL石蠟油和順-3-己烯-醇的濾紙條，分別作為對(duì)照和參照。然后在距主臂端口3 cm處放入1頭饑餓24 h的金龜甲，連續(xù)觀察10 min。若金龜甲進(jìn)入任一側(cè)臂內(nèi)并停留1 min以上則記為已選擇，若滯留在主臂內(nèi)則記錄為無(wú)選擇。共測(cè)試3種金龜甲，每種金龜甲均按雌、雄蟲(chóng)分別進(jìn)行測(cè)試，每種揮發(fā)物重復(fù)測(cè)試100頭金龜甲。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Syntech公司提供的軟件對(duì)不同處理的觸角電位反應(yīng)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化校正，然后按下列公式計(jì)算觸角電位反應(yīng)相對(duì)值：

按下列公式計(jì)算金龜甲對(duì)不同揮發(fā)物的選擇反應(yīng)頻率：

采用Duncan′s多重比較法分析金龜甲對(duì)不同揮發(fā)物觸角電位反應(yīng)的差異顯著性。用2測(cè)驗(yàn)分析金龜甲對(duì)Y形管兩支臂樣品選擇頻率的差異，無(wú)效假設(shè)為兩支臂裝載的氣味化合物活性相當(dāng)時(shí)，金龜甲進(jìn)入兩支臂的概率相等。因自由度為1，故計(jì)算2值時(shí)需進(jìn)行連續(xù)性矯正，公式如下：

2 結(jié)果與分析

2.1 金龜甲對(duì)不同揮發(fā)物的觸角電位反應(yīng)

圖1 華北大黑鰓金龜對(duì)不同揮發(fā)物的觸角電位反應(yīng)Fig.1 EAG responses of Holotrichia oblita to different volatiles 1: 鄰苯二甲酸二丁酯；2: 肉桂醛；3: 2-苯乙醇；4: 苯甲醇；5: 順-3-己烯-醇(參照); 同一性別的柱形圖上方不同小寫(xiě)字母表示對(duì)不同揮發(fā)物的反應(yīng)差異在0.05水平上顯著

華北大黑鰓金龜對(duì)蓖麻不同揮發(fā)物的觸角電位反應(yīng)見(jiàn)圖1。從圖1可以看出，雌蟲(chóng)對(duì)不同揮發(fā)物的EAG反應(yīng)相對(duì)值均低于雄蟲(chóng)，其中雌蟲(chóng)對(duì)肉桂醛的EAG反應(yīng)相對(duì)值最高，達(dá)146.01%，其次為鄰苯二甲酸二丁酯，達(dá)135.12%，兩者差異不顯著，但與其他處理的差異均達(dá)到顯著水平。雄蟲(chóng)對(duì)鄰苯二甲酸二丁酯的EAG反應(yīng)相對(duì)值最高，達(dá)200.34%，其次為2-苯乙醇，達(dá)168.43%，它們與苯甲醇和順-3-己烯-醇處理的差異均達(dá)到顯著水平。雌雄蟲(chóng)平均相對(duì)EAG反應(yīng)值最高的是鄰苯二甲酸二丁酯，其次是肉桂醛，而對(duì)兩種芳香族醇類(lèi)化合物苯甲醇和2-苯乙醇的EAG反應(yīng)則存在著性別差異，雄蟲(chóng)的反應(yīng)遠(yuǎn)強(qiáng)于雌蟲(chóng)。

暗黑鰓金龜對(duì)蓖麻不同揮發(fā)物的觸角電位反應(yīng)見(jiàn)圖2。從圖2可以看出，雌雄蟲(chóng)對(duì)同一揮發(fā)物的EAG反應(yīng)相對(duì)值沒(méi)有明顯差別，但同一性別對(duì)不同揮發(fā)物的反應(yīng)值卻明顯不同，苯甲醇能激發(fā)雌蟲(chóng)和雄蟲(chóng)最高的EAG反應(yīng)相對(duì)值。其中，雌蟲(chóng)對(duì)苯甲醇的EAG反應(yīng)相對(duì)值達(dá)167.86%，與其他揮發(fā)物處理的差異均達(dá)到顯著水平，其次為肉桂醛(136.95%)；雄蟲(chóng)對(duì)苯甲醇的EAG反應(yīng)相對(duì)值為149.95%，與其他揮發(fā)物處理的差異均達(dá)到顯著水平，其次為肉桂醛(125.31%)和鄰苯二甲酸二丁酯(123.31%)。

銅綠麗金龜對(duì)蓖麻不同揮發(fā)物的觸角電位反應(yīng)見(jiàn)圖3。從圖3可以看出，除了苯甲醇處理外，其他處理激發(fā)的雌蟲(chóng)和雄蟲(chóng)的觸角電位反應(yīng)值之間差別不大，平均反應(yīng)值最強(qiáng)的物質(zhì)是鄰苯二甲酸二丁酯，雌雄蟲(chóng)EAG反應(yīng)相對(duì)值分別為144.45%和143.86%。此外，雄蟲(chóng)對(duì)苯甲醇的反應(yīng)值(143.70%)與鄰苯二甲酸二丁酯相當(dāng)，且顯著強(qiáng)于雌蟲(chóng)的反應(yīng)值。其他處理間的反應(yīng)值的差異則未達(dá)到顯著性水平。

圖2 暗黑鰓金龜對(duì)不同揮發(fā)物的觸角電位反應(yīng)Fig.2 EAG responses of Holotrichia parallela to different volatiles

圖3 銅綠麗金龜對(duì)不同揮發(fā)物的觸角電位反應(yīng)Fig.3 EAG responses of Anomala corpulenta to different volatiles

綜合比較供試揮發(fā)物可以看出，觸角電位活性最強(qiáng)的揮發(fā)物是蓖麻葉片中含量最高的鄰苯二甲酸二丁酯，尤其是雄蟲(chóng)的選擇反應(yīng)較強(qiáng)。綜合比較供試金龜甲可以看出，3種金龜甲雄蟲(chóng)對(duì)各處理?yè)]發(fā)物的EAG反應(yīng)值均高于參照揮發(fā)物順-3-己烯-醇，雌蟲(chóng)的EAG反應(yīng)值則因金龜甲或揮發(fā)物的不同而有所變化，但絕大多數(shù)處理也高于參照揮發(fā)物順-3-己烯-醇，其中華北大黑鰓金龜雌雄蟲(chóng)對(duì)供試蓖麻揮發(fā)物的觸角電位反應(yīng)相對(duì)較強(qiáng)，而暗黑鰓金龜和銅綠麗金龜相對(duì)較弱。

2.2 金龜甲對(duì)不同揮發(fā)物的選擇行為反應(yīng)

圖4 華北大黑鰓金龜對(duì)不同揮發(fā)物的行為反應(yīng)Fig.4 Behavioral responses of Holotrichia oblita to different volatiles條形圖后的“**”和“*”分別表示兩配對(duì)測(cè)試樣品被選擇頻次的卡方測(cè)驗(yàn)結(jié)果在1%和5%水平上差異顯著，“ns” 表示卡方測(cè)驗(yàn)結(jié)果差異不顯著

圖5 暗黑鰓金龜對(duì)不同揮發(fā)物的行為反應(yīng)Fig.5 Behavioral responses of Holotrichia parallela to different volatiles

圖6 銅綠麗金龜對(duì)不同揮發(fā)物的行為反應(yīng)Fig.6 Behavioral responses of Anomala corpulenta to different volatiles

綜合比較金龜甲對(duì)5種蓖麻葉揮發(fā)物的選擇行為反應(yīng)可以看出，不同金龜甲對(duì)不同揮發(fā)物的選擇偏好不同。就供試化合物的作用范圍而言，苯甲醇和鄰苯二甲酸二丁酯的引誘活性較為廣譜，肉桂醛僅對(duì)華北大黑鰓金龜表現(xiàn)出較強(qiáng)的引誘活性，2-苯乙醇的綜合表現(xiàn)最差。就金龜甲對(duì)不同供試揮發(fā)物的選擇偏好看，華北大黑鰓金龜對(duì)鄰苯二甲酸二丁酯和肉桂醛表現(xiàn)出明顯的選擇偏好，暗黑鰓金龜對(duì)苯甲醇表現(xiàn)出明顯的選擇偏好，而銅綠麗金龜則更偏好選擇綠葉氣味物質(zhì)順-3-己烯-醇。

3 討論

植食性昆蟲(chóng)表現(xiàn)出對(duì)有害非寄主植物的偏愛(ài)選擇是一類(lèi)少見(jiàn)的現(xiàn)象。已有的報(bào)道多見(jiàn)于鱗翅目蛾類(lèi)，如豆莢野螟Marucatestulalis喜歡將卵產(chǎn)在非寄主植物菽麻Crotalariajuncea上，但幼蟲(chóng)取食菽麻后死亡率達(dá)75%以上，可在田間種植菽麻誘殺豆莢野螟[25]。歐洲山芥Barbareavulgaris葉片中含有三萜皂角苷[26]，是一種對(duì)菜蛾幼蟲(chóng)有拒食活性的化合物[27]，但菜蛾雌成蟲(chóng)卻喜歡選擇在這種非寄主植物上產(chǎn)卵[6]。香根草Vetiveriazizanioides在自然界很少遭受昆蟲(chóng)侵害，因?yàn)橄愀萦途哂休^強(qiáng)的驅(qū)蟲(chóng)活性[28]，但斑禾草螟Chilopartellus成蟲(chóng)非常喜歡在這種植物上產(chǎn)卵，而幼蟲(chóng)取食葉片后則大量死亡[29]。通常將這種偏愛(ài)選擇有害非寄主植物的現(xiàn)象稱(chēng)為消極的偏愛(ài)與表演[30]，將這類(lèi)誘集植物稱(chēng)為致死性誘集植物，可直接用于害蟲(chóng)的誘殺防治[31]。我國(guó)在田間種植蓖麻誘殺金龜甲已有數(shù)十年的歷史，最近研究表明，以蓖麻作為伴生植物可作為實(shí)施地下害蟲(chóng)綠色防控的重要措施，但如何在田間科學(xué)配置蓖麻，還有很多問(wèn)題需要深入研究[32]。

有關(guān)植食性昆蟲(chóng)偏愛(ài)選擇有害非寄主植物的原因目前還不明確。一般認(rèn)為，當(dāng)非寄主植物與寄主植物上的化學(xué)信息或物理信息極其相似時(shí)，有些昆蟲(chóng)會(huì)被這些非寄主植物的“假象”所“蒙騙”，從而做出“錯(cuò)誤”判斷，將卵產(chǎn)在自己或其后代不適合生存的非寄主植物之上[33]。研究表明，蓖麻葉的揮發(fā)性物質(zhì)與引誘金龜甲偏愛(ài)選擇密切相關(guān)，且偏愛(ài)的揮發(fā)物因金龜甲的種類(lèi)而異，華北大黑鰓金龜偏愛(ài)選擇鄰苯二甲酸二丁酯和肉桂醛，暗黑鰓金龜偏愛(ài)選擇苯甲醇，銅綠麗金龜偏愛(ài)選擇順-3-己烯-醇，但究竟蓖麻中哪種或哪些揮發(fā)物起著關(guān)鍵的“蒙騙”作用還有待進(jìn)一步探討。由于蓖麻對(duì)金龜甲具有毒性，金龜甲趨向蓖麻不是為了取食[9- 11]，初步推測(cè)金龜甲偏愛(ài)選擇蓖麻可能與其求偶、交配等繁殖行為有關(guān)。綜合分析已經(jīng)鑒定出的齒爪鰓金龜屬Holotrichia雌性信息素可以發(fā)現(xiàn)，華北大黑鰓金龜雌性信息素的主要成份為甘氨酸甲酯和脯氨酸甲酯[34]，暗黑鰓金龜為L(zhǎng)-異亮氨酸甲酯[35]，而蓖麻葉片揮發(fā)物中也含有包括鄰苯二甲酸二丁酯在內(nèi)的大量酯類(lèi)物質(zhì)[36]。此外，本試驗(yàn)結(jié)果還表明，雄蟲(chóng)對(duì)蓖麻揮發(fā)物的選擇反應(yīng)頻率明顯高于雌蟲(chóng)，而雄蟲(chóng)是感受性信息素的蟲(chóng)態(tài)[8]，這是否意味著“性信息素誤導(dǎo)”是造成兩種鰓金龜偏愛(ài)選擇蓖麻的主要原因？有待進(jìn)一步研究予以證實(shí)。麗金龜屬Anomala的雌性信息素多具有呋喃類(lèi)的母核結(jié)構(gòu)，如銅綠麗金龜雌性信息素的主要成份為5-十四烷基二氫2(3H)-呋喃酮[37]，因供試蓖麻揮發(fā)物中缺少該類(lèi)物質(zhì)，所以對(duì)銅綠麗金龜?shù)囊T活性以順-3-己烯-醇最強(qiáng)，是不是因?yàn)楸吐橹羞@一綠葉氣味含量多于寄主植物所致，也有待進(jìn)一步研究予以明確。至于金龜甲為什么表現(xiàn)出偏愛(ài)選擇蓖麻的“自殺行為”，這種冒險(xiǎn)行為是否可以通過(guò)提高交配成功率得到補(bǔ)償？也值得進(jìn)行深入研究。

觸角電位和嗅覺(jué)行為反應(yīng)測(cè)定是評(píng)價(jià)化學(xué)物質(zhì)對(duì)昆蟲(chóng)生物活性的常用方法。前者測(cè)定的是昆蟲(chóng)觸角對(duì)化學(xué)信號(hào)刺激的電生理反應(yīng)，后者測(cè)定的是昆蟲(chóng)對(duì)化學(xué)信號(hào)的嗅覺(jué)定向行為表現(xiàn)[38]。本研究綜合采用觸角電位和行為測(cè)定兩種技術(shù)，比較了3種金龜甲雌雄蟲(chóng)對(duì)來(lái)自蓖麻的不同揮發(fā)物的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)華北大黑鰓金龜和暗黑鰓金龜?shù)碾娚矸磻?yīng)和行為選擇反應(yīng)的測(cè)試結(jié)果基本一致，而銅綠麗金龜兩方面的測(cè)試結(jié)果一致性程度最低，除了雄蟲(chóng)對(duì)苯甲醇的電生理反應(yīng)和行為活性吻合外，其他測(cè)試均是電生理測(cè)試中揮發(fā)物活性強(qiáng)于參照，但行為測(cè)試卻不如順-3-己烯-醇的引誘力。這可能是因?yàn)橛|角電位反映的是嗅覺(jué)感受器對(duì)特定化合物反應(yīng)電壓的強(qiáng)弱，而最終輸出的行為反應(yīng)則要經(jīng)歷嗅覺(jué)受體至大腦嗅葉之間的神經(jīng)編碼和投射、中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)神經(jīng)電生理信號(hào)的綜合評(píng)判以及大腦依據(jù)評(píng)判結(jié)果對(duì)運(yùn)動(dòng)器官的調(diào)控，這3個(gè)過(guò)程均有可能造成神經(jīng)電生理信號(hào)的重新整合。因此，通常情況下用觸角電位技術(shù)初步篩選活性物質(zhì)，用嗅覺(jué)儀評(píng)價(jià)這些活性物質(zhì)的生物學(xué)作用。

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ElectroantennographicandbehaviouralresponsesofscarabbeetlestoRicinuscommunisleafvolatiles

LI Weizheng, YANG Lei, SHEN Xiaowei, YUAN Yinghua, YUAN Guohui*, LUO Meihao, GUO Xianru

CollegeofPlantProtection,HenanAgriculturalUniversity,Zhengzhou450002,China

Holotrichiaoblita,H.parallelaandAnomalacorpulentaare important pests in the dry land areas of North China, which feed roots or stems of plants in larvae stage and leaves of variety of plants in adult stage. Most interestingly, three species all prefer to feeding on leaves ofRicinuscommunis, a non-host plant, despite that the extract ofR.communisleaf is toxic to their larvae and adults. In order to elucidate the mechanisms behind this phenomenon, in the present study, the electroantennographic and behavioural responses of the male and female adults of three scarab beetle species to five components ofR.communisleaf volatiles were tested using the electroantennogram (EAG) and a Y-typed olfactometer, respectively. The EAG bioassay showed that the relative EAG values of three species male scarab beetles were higher to four components, i.e., dibutyl phthalate, cinnamaldehyde, 2-phenylethanol and benzyl alcohol, than that to control volatile (Z)-3-hexene-1-ol, especially the males ofH.oblitaexhibited strong responses to dibutyl phthalate and 2-phenylethanol, with 200.34% and 168.43% relative EAG values, respectively. Corresponding females ofH.oblitaresponded strongly to cinnamaldehyde and dibutyl phthalate with the 146.01% and 135.12% relative EAG values, respectively. The relative EAG values ofH.parallelato benzyl alcohol arrived 149.95%(male) and 167.86%(female).A.corpulentaexhibited responses to dibutyl phthalate with about 144% the relative EAG values. The response ofA.corpulentamale to benzyl alcohol is strong with the 143.70% relative EAG values. The results of behavioural bioassay indicated the preference to volatiles derived fromR.communisis is species-dependent, that is,H.oblitaexhibited significant preferences to dibutyl phthalate and cinnamaldehyde, with the choice response percentages of 64% and 63% in females and 76% and 65% in males, significantly higher than that to (Z)-3-hexene-1-ol. Females and males ofH.parallelashowed significant preference to benzyl alcohol, with the 66% and 56% mean choice response percentages, respectively.A.corpulentawas most preferred to a green leaf volatile (Z)-3-hexene-1-ol, and the average choice response percentages of males and females to (Z)-3-hexene-1-ol were 88%, 87% and 89% in the controls of dibutyl phthalate, cinnamaldehyde and 2-phenylethanol, respectively. The results of comparison betweenR.communisvolatiles and the female-produced sex pheromones of the tested scarab beetle species, found thatR.communisleaves emitted abundant dibutyl phthalate, while the major components ofH.oblitafemale-produced sex pheromone were glycine methyl ester and proline methyl ester, and the major component ofH.parallelafemale-produced sex pheromone was methylL-isoleucinate. Therefore, “sex pheromone misleading” may possibly answer for the preferences of twoHolotrichiaspecies toR.communis. The green leaf volatile (Z)-3-hexene-1-ol may possibly be the main attractant ofA.corpulentatoR.communis.

scarab beetle;Ricinuscommunis; plant volatile; electroantennogram (EAG); “Y”-typed olfactometer

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31071972)；國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))專(zhuān)項(xiàng)資助項(xiàng)目(201203036)

2012- 07- 08;

2012- 11- 28

*通訊作者Corresponding author.E-mail: hnndygh@126.com

10.5846/stxb201207080959

李為爭(zhēng)，楊雷，申小衛(wèi)，袁瑩華，原國(guó)輝，羅梅浩，郭線茹.金龜甲對(duì)蓖麻葉揮發(fā)物的觸角電位和行為反應(yīng).生態(tài)學(xué)報(bào),2013,33(21):6895- 6903.

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