范麗華, 牛輝林, 張金桐, 劉金龍 , 楊美紅 , 宗世祥

1 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)文理學(xué)院化學(xué)生態(tài)研究所, 太谷 030801 2 寧夏哈巴湖國家級自然保護(hù)區(qū)管理局高沙窩管理站, 鹽池 751501 3 北京林業(yè)大學(xué)省部建森林培育與保護(hù)教育部重點實驗室, 北京 100083

臍腹小蠹聚集信息素的提取鑒定和引誘效果

范麗華1,*, 牛輝林2, 張金桐1, 劉金龍1, 楊美紅1, 宗世祥3

1 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)文理學(xué)院化學(xué)生態(tài)研究所, 太谷 030801 2 寧夏哈巴湖國家級自然保護(hù)區(qū)管理局高沙窩管理站, 鹽池 751501 3 北京林業(yè)大學(xué)省部建森林培育與保護(hù)教育部重點實驗室, 北京 100083

為了確定臍腹小蠹ScolytusschevyrewiSemenov的聚集信息素成分，對臍腹小蠹成蟲后腸和蟲糞的揮發(fā)物進(jìn)行了提取鑒定和引誘試驗。經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)鑒定，結(jié)果表明:雌成蟲后腸揮發(fā)物成分有十四烷、十五烷、十六烷、十八烷、十九烷、十二酸和十四酸，其中十四酸含量最高，達(dá)到了42.2%；雄成蟲后腸揮發(fā)物成分有十一烷、十四烷、十五烷、十六烷、十八烷和十九烷，十六烷(23.3%)和十九烷(21.5%)含量最多；雌成蟲蟲糞揮發(fā)物成分有十一烷、十二烷、十四烷、十六烷、十八烷和十九烷，十九烷含量最高，為29.9%；雄成蟲蟲糞揮發(fā)物成分有庚烷、十一烷、十二烷、十四烷、十六烷、十八烷、二十二烷和二十三烷，庚烷(20.5%)相對含量最多。此外，借助觸角電位儀測定了臍腹小蠹雌雄蟲觸角對這些單一物質(zhì)刺激的反應(yīng)，結(jié)果顯示，觸角電位相對值較大的為十二酸、十四酸和十八烷。雌雄間比較發(fā)現(xiàn)十二酸、十四酸和十九烷刺激后雌雄間觸角電位相對值差異達(dá)到了顯著水平(P<0.05)。田間誘捕結(jié)果顯示，十二酸、十四酸、十九烷對臍腹小蠹的引誘數(shù)量雌雄間差異性達(dá)到了顯著水平(P<0.05)，成蟲誘捕總量最多的是十八烷，誘捕量達(dá)32.1 頭，其后誘捕量較多的為十二酸(24.1 頭)和十四酸(22.7 頭)。可以推斷，十八烷、十九烷、十二酸和十四酸是臍腹小蠹聚集信息素的主要成分。

臍腹小蠹; 聚集信息素; 提取; 鑒定; 觸角電位; 田間引誘

自2008年以來，寧夏鹽池縣的白榆UlmuspumilaL. 林遭受了臍腹小蠹ScolytusschevyrewiSemenov的嚴(yán)重危害，出現(xiàn)了成片白榆干枯死亡的現(xiàn)象[1- 2]，嚴(yán)重影響到了林區(qū)的生態(tài)環(huán)境，該縣環(huán)境保護(hù)與林業(yè)局森防站實施了打農(nóng)藥、掛藥液瓶和砍伐被害樹干等多項措施，但效果終不理想。

為盡快地控制臍腹小蠹對白榆林的危害蔓延，依據(jù)一種仿生學(xué)原理，找到該害蟲的聚集信息素，采用集中誘殺的技術(shù)，實現(xiàn)對臍腹小蠹的有效控制[3]。目前，有幾十種小蠹聚集信息素成分已被鑒定[4- 8]，研究大多是關(guān)于為危害針葉樹的小蠹[9- 12]，對危害闊葉樹小蠹的聚集信息素研究很少，只涉及到4種小蠹，分別為杏樹小蠹S.amygdali[13]，山毛櫸雙色小蠹Taphrorychusbicolor[14]，歐洲榆小蠹S.multistriatus[15- 18]，歐洲大榆小蠹S.scolytus[17,19]，其中危害榆樹的兩種小蠹蟲歐洲榆小蠹和歐洲大榆小蠹的聚集信息素成分，不同的人研究結(jié)果是不同的，甚至相同的人在不同時間發(fā)表的物質(zhì)成分是不同的。對歐洲榆小蠹的聚集信息素物質(zhì)而言，Gore等認(rèn)為有3種成分[15]，分別為4-甲基- 3-庚醇、α-波紋小蠹素(5-乙基- 2,4-二甲基- 6,8-二羥二環(huán)[3.2.1]辛烷)和α-蓽澄茄油烯；Cuthbert and Peacock[16]認(rèn)為歐洲榆小蠹的聚集信息素為1-庚醇、波紋小蠹素和蓽澄茄油烯3種成分；Blightet等[17]認(rèn)為只有4-甲基- 3-庚醇1種成分；Dickenset 等[18]認(rèn)為應(yīng)是己醛和1-己醇二種成分。對歐洲大榆小蠹的聚集信息素而言，Blightet 等[19]認(rèn)為其成分為蘇- 4-甲基-庚- 3-醇、庚- 3-醇和α-蘇- 4-甲基-波紋小蠹素3種物質(zhì)；Blightet 等[17]則認(rèn)為只有4-甲基3-庚醇1種成分。

小蠹的聚集信息素是由其蟲體產(chǎn)生，并能引起雌、雄兩性同種昆蟲聚集行為反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)[5]，這些物質(zhì)一般在其消化系統(tǒng)中產(chǎn)生[20]。測定昆蟲對某些化合物的反應(yīng)所采取的技術(shù)種類主要包括觸角電位儀、“Y”型雙向選擇嗅覺儀和風(fēng)洞技術(shù)等[21- 22]。其中，觸角電位儀是一種快速檢測觸角對氣味的反應(yīng)活性和敏感性非常重要的生物測定方法，是昆蟲信息素及其他揮發(fā)性信息化合物生物測定非常得力的工具之一[23- 24]。

迄今為止，國內(nèi)外還沒有人發(fā)現(xiàn)臍腹小蠹的昆蟲源聚集信息素。本文利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)鑒定了臍腹小蠹后腸和蟲糞中的揮發(fā)性物質(zhì)，并借助觸角電位儀測定了臍腹小蠹對這些揮發(fā)性物質(zhì)的觸角電位(EAG)反應(yīng)。最后，在田間進(jìn)行誘捕試驗，試圖找到對臍腹小蠹具有生物活性的聚集信息素物質(zhì)，并探討利用這些物質(zhì)來防治臍腹小蠹。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx

于5月中旬，在臍腹小蠹揚飛后的營養(yǎng)取食期，尋找被臍腹小蠹危害嚴(yán)重的白榆樹樁，將其鋸為木段帶回室內(nèi)，剝?nèi)ロg皮部，露出了正在取食的臍腹小蠹成蟲，分辨其雌雄，額部圓凸且額毛少的為雌蟲，扁凹額毛多的為雄蟲，將雌雄臍腹小蠹分別飼養(yǎng)在放有白榆韌皮部組織的圓柱形(直徑10 cm，高15 cm)玻璃缸中，任其取食。在室內(nèi)飼養(yǎng)時，用黑色聚乙烯塑料遮蓋以避光，模擬其在榆樹樹干中自然取食的狀況。飼養(yǎng)時，室內(nèi)溫度為18—27℃，濕度為30%—40%。

1.2 臍腹小蠹后腸揮發(fā)物的提取

將已分開飼養(yǎng)至完全成熟的雌雄臍腹小蠹成蟲，參照Blomquist等[3]和Phillips等[25]，分別確定其中腸和后腸的位置，切下后腸及相關(guān)組織(部分中腸、馬氏管和一些脂肪體)，放入裝有2 mL重蒸正戊烷的5 mL采樣瓶中。每個采樣瓶收集到50 個后腸，在冷卻狀態(tài)下放置48 h，然后將提取液用濾膜過濾后轉(zhuǎn)移到另一個干凈的采樣瓶中，置冰箱中冷藏保存，以備分析。

1.3 臍腹小蠹蟲糞揮發(fā)物的提取

收集分別飼養(yǎng)有30 頭雌雄臍腹小蠹成蟲的圓柱形玻璃缸(規(guī)格同上)底部的蟲糞和被蛀食后掉落的榆樹韌皮部碎屑混合物，飼養(yǎng)3 d后，在Leica M 26解剖鏡下，用解剖針仔細(xì)分辨并分離蟲糞和榆樹韌皮部碎屑，辨別時根據(jù)蟲糞為紅褐色的有規(guī)則的圓形或橢圓形，樹皮屑為白色不規(guī)則形，放在準(zhǔn)備好的5 mL采樣瓶中，加入1 mL的重蒸正戊烷，放置48 h，濾膜過濾后轉(zhuǎn)移到另一個干凈的采樣瓶中，置冰箱中冷藏保存，以備分析。

1.4 GC-MS條件

1.4.1 臍腹小蠹后腸揮發(fā)物GC-MS分析條件

Finnigan Trace DSQ氣相色譜儀，HP- 1毛細(xì)柱長度、直徑和膜厚度為50 m×0.22 mm×0.33 μm；起始溫度80℃，保持2 min；以5℃/min升溫到200℃，然后以20 ℃/min升溫到280℃，保持10 min。

1.4.2 臍腹小蠹蟲糞揮發(fā)物GC-MS分析條件

thermo公司生產(chǎn)GC型號Trace 2000，MS型號Plaris Q，DB- 5MS毛細(xì)柱，毛細(xì)管長度、直徑和膜厚度為30 m×0.25 mm×0.15 μm；40℃保持1 min，10℃/min升到270℃，270℃保持5 min。

1.5 GC-MS結(jié)果的分析

將GC-MS檢測結(jié)果獲得的圖譜與有機物數(shù)據(jù)圖譜庫系統(tǒng)NIST 2008相比對，得到圖譜中峰所對應(yīng)的化合物名稱，計算各個峰面積和峰面積之和的比值，可得每種揮發(fā)物成分的相對百分含量。

1.6 觸角電位試驗方法

用荷蘭Syntech公司生產(chǎn)的觸角電位儀測定。調(diào)節(jié)刺激氣體流速為20 mL/min，連續(xù)氣體流量為120 mL/min。刺激持續(xù)0.1 s，兩次刺激間隔30 s。迅速將臍腹小蠹成蟲觸角切下，在觸角錘頭部的正中，先用尖細(xì)的解剖針刺1個小孔，然后將充有生理鹽水的毛細(xì)管插入其中，作為記錄電極；在觸角的基部插入另一個充有生理鹽水的毛細(xì)管，作為對比電極。將試驗所用化合物用丙酮分別配成濃度為10 μg/μL，每次將10 μL的樣品滴于濾紙條上。待溶劑揮發(fā)后，迅速將濾紙條放置在巴斯德吸管中，吸管末端連接刺激氣體控制裝置。刺激順序以摩爾質(zhì)量從小到大的順序。每支觸角由每個樣品輪流刺激1次后，中間相隔10 min，繼續(xù)輪流刺激，共輪流重復(fù)3 次，且每輪刺激前及最后均有有溶劑丙酮刺激作為對照。每個樣品至少重復(fù)5根觸角。

1.7 田間誘捕

誘捕器為十字型小蠹誘捕器，從中捷四方公司購買。誘芯為自制誘芯，用微量移液器取各成分的單組分50 mg，放入2 mL的塑料離心管中，用棉花塞滿離心管，起到緩釋作用，將離心管蓋子打開并掛在誘捕器的側(cè)板上。

于2010年6月25日到7月4日，在寧夏鹽池縣高沙窩機械化林場第29 號白榆林斑，該試驗地為立地條件相同且臍腹小蠹危害白榆嚴(yán)重，將配好的誘芯掛在誘捕器的中部。隨機懸掛誘捕器，每2個誘捕器間距大于30 m，每2d檢查1 次，記錄誘集到的臍腹小蠹雌雄成蟲數(shù)。為保證隨機性，每次檢查時，將誘芯隨機調(diào)換位置，對照為不掛任何誘芯。每個處理設(shè)4 個重復(fù)。

1.8 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS 11.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 GC-M S分析結(jié)果

2.1.1 臍腹小蠹成蟲后腸揮發(fā)物的鑒定

臍腹小蠹成蟲后腸揮發(fā)物成分的離子圖見圖1(雌蟲)和圖2(雄蟲)，其主要成分的保留時間以及每種成分的相對百分含量見表1，雌成蟲后腸揮發(fā)性物質(zhì)成分有：十四烷、十五烷、十二酸、十六烷、十四酸、十八烷和十九烷五種正烷烴和兩種酸，其中十四酸含量最高，達(dá)到了42.2%，十四烷最少，占5.71%，其余成分相對含量均在10%左右。雄成蟲后腸揮發(fā)性物質(zhì)成分有：十一烷、十四烷、十五烷、十六烷、十八烷和十九烷六種正烷烴，十六烷(23.3%)和十九烷(21.5%)含量最多，其余相對含量從多到少依次為十五烷(18.4%)、十八烷(17.7%)、十四烷(14.4%)和十一烷(4.59%)，與雌蟲相比雄蟲并無酸的成分。

圖1 臍腹小蠹雌成蟲后腸揮發(fā)物成分的離子圖Fig.1 The ion chromatogram of hindgut components of female adults of Scolytus schevyrewi Semenov

圖2 臍腹小蠹雄成蟲后腸揮發(fā)物成分的離子圖Fig.2 The ion chromatogram of hindgut components of male adults of Scolytus schevyrewi Semenov

2.1.2 臍腹小蠹成蟲蟲糞揮發(fā)物的鑒定

臍腹小蠹成蟲蟲糞揮發(fā)物成分總離子圖見圖3(雌蟲)和圖4(雄蟲)，其主要成分的保留時間和每種成分的相對百分含量見表2，雌成蟲蟲糞揮發(fā)性物質(zhì)成分有：十一烷、十二烷、十四烷、十六烷、十八烷和十九烷，六種物質(zhì)全部為正烷烴，其中十九烷含量最高，達(dá)到了29.9%；其后依次為十六烷(23.4%)和十八烷(18.7%)，最少為十四烷、十二烷和十一烷，相對含量在5%左右。雄成蟲蟲糞揮發(fā)性物質(zhì)成分有：庚烷、十一烷、十二烷、十四烷、十六烷、十八烷、二十二烷和二十三烷八種正烷烴，庚烷(20.5%)相對含量最多，其余從多到少依次為十六烷(16.5%)、十八烷(16.5%)、二十二烷(12.3%)和二十三烷(9.78%)、十四烷(8.13%)、十一烷(2.93%)和十二烷(2.41%)。

圖3 臍腹小蠹雌成蟲蟲糞揮發(fā)物成分的離子圖Fig.3 The ion chromatogram of feces components of female adults of Scolytus schevyrewi Semenov

圖4 臍腹小蠹雄成蟲蟲糞揮發(fā)物成分的離子圖Fig.4 The ion chromatogram of feces components of male adults of Scolytus schevyrewi Semenov

表1 臍腹小蠹成蟲后腸揮發(fā)物主要成分及相對含量

Table 1 The main hindgut components and relative percentage composition of adults ofScolytusschevyrewiSemenov

表2 臍腹小蠹成蟲蟲糞揮發(fā)物主要成分及相對含量

Table 2 The main feces components and relative percentage composition of adults ofScolytusschevyrewiSemenov

2.2 臍腹小蠹成蟲觸角對其后腸和蟲糞主要揮發(fā)性物質(zhì)的電位反應(yīng)

從臍腹小蠹雌雄成蟲后腸和蟲糞揮發(fā)性化學(xué)信息物質(zhì)中，選取鑒定出的12種化學(xué)信息物質(zhì)(表3)，利用觸角電位儀測定觸角對這些物質(zhì)的電位反應(yīng)，結(jié)果見圖5所示，單一物質(zhì)刺激下，雌雄蟲的觸角對12種物質(zhì)的電位反應(yīng)相對值較對照差異均達(dá)到了顯著水平(P<0.05)，觸角電位反應(yīng)相對值較大的為十二酸、十四酸、十八烷；雌雄成蟲比較，十二酸、十四酸和十九烷3種單一物質(zhì)刺激后觸角反應(yīng)的相對值雄蟲顯著高于雌蟲 (P<0.05)，其余化學(xué)物質(zhì)刺激后臍腹小蠹的觸角電位反應(yīng)值雌雄間差異均未達(dá)到顯著水平。

2.3 臍腹小蠹的后腸和蟲糞主要揮發(fā)性物質(zhì)對臍腹小蠹的林間引誘

臍腹小蠹的林間引誘結(jié)果如表4所示，與對照相比，12種物質(zhì)(表3)對臍腹小蠹的誘捕量均達(dá)到了顯著水平(P<0.05)。十二酸、十四酸、十九烷對對臍腹小蠹雄蟲的引誘數(shù)量顯著高于雌蟲數(shù)量(P<0.05)，其余單一物質(zhì)對臍腹小蠹誘捕量雌雄蟲間均無顯著性差異。12種物質(zhì)中對臍腹小蠹雌雄蟲誘捕總量最多的是十八烷，達(dá)32.1頭，其后誘捕量較多的依次為十二酸(24.1)、十四酸(22.7)、十一烷(19.2)、十九烷(18.2)、十六烷(18.1)、二十二烷(17.1)和十二烷(16.0)，庚烷、十四烷、十五烷和二十三烷的成蟲誘捕總量最少。

表3 試驗所用化學(xué)物質(zhì)Table 3 Tested chemicals in the study

表4 林間誘臍腹小蠹的誘捕量

Table 4 Trapping catch numbers ofScolytusschevyrewiSemenov in the forest

*表示雌雄差異達(dá)顯著水平(P<0.05)

圖5 臍腹小蠹雌雄成蟲的觸角電位反應(yīng)的相對值 Fig.5 EAG relative value of adults of Scolytus schevyrewi Semenov A:庚烷; B:十一烷; C:十二烷; D:十四烷; E:十五烷; F:十二酸; G:十六烷; H:十四酸; I:十八烷; J:十九烷;K:二十二烷; L: 二十三烷; M: 對照; *表示雌雄差異達(dá)顯著水平(P<0.05)

3 討論

在臍腹小蠹雌雄成蟲后腸和蟲糞揮發(fā)性化學(xué)信息物質(zhì)的GC-MS分析中發(fā)現(xiàn)，表3中的12種化學(xué)成分在室內(nèi)觸角EAG反應(yīng)測試中，觸角反應(yīng)的相對值較對照有顯著效果，田間誘捕試驗中誘捕量較對照顯著，說明，這些化學(xué)物質(zhì)成分都是與臍腹小蠹聚集有關(guān)的化學(xué)信息物質(zhì)。

雌蟲后腸中的十四烷 、十五烷、十六烷、十八烷和十九烷，雄蟲后腸中的十一烷、十四烷、十五烷、十六烷、十八烷、十九烷和二十三烷，雌蟲蟲糞中十一烷、十二烷、十四烷、十六烷、十八烷和十九烷，雄蟲蟲糞中的庚烷、十一烷、十二烷、十四烷、十六烷、十八烷、二十二烷和二十三烷，這些來自臍腹小蠹蟲體的揮發(fā)性物質(zhì)在范麗華等用3 種不同方法提取，并通過GC-MS分析鑒定得到的白榆樹干的揮發(fā)性物質(zhì)成分中均能找到[26]。Martín 等采用石油醚和乙醚混合浸泡提取了白榆、歐洲白榆U.Laevis和小葉榆U.minor的樹干揮發(fā)物成分，并通過GC-MS進(jìn)行了鑒定，最終認(rèn)為小蠹在搜尋和確定寄主以及進(jìn)行種間的化學(xué)通訊，在很大程度上利用了寄主的揮發(fā)性正烷烴類物質(zhì)[27]。Gore等[15]和Cuthbert and Peacock等[16]鑒定的歐洲榆小蠹的聚集信息α-蓽澄茄油烯均來自其寄主英國榆樹U.procera。十二酸和十四酸兩種物質(zhì)對臍腹小蠹有明顯的引誘作用，但其不屬于臍腹小蠹寄主的揮發(fā)物成分，可以認(rèn)為，臍腹小蠹與聚集有關(guān)的化學(xué)信息物質(zhì)成分大多來自其寄主白榆，部分物質(zhì)成分是其利用寄主的揮發(fā)物成分作為前體并通過生化途徑合成了其用來進(jìn)行化學(xué)通訊的化學(xué)信息物質(zhì)[3,28]。

鞘翅目昆蟲中，聚集信息素可由雄蟲或雌蟲單獨產(chǎn)生，對兩性成蟲均有引誘作用，同時聚集信息素有時也擔(dān)任性信息素的功能[11,29]。Liu等[30]認(rèn)為紅脂大小蠹DendroctonusvalensLeConte的瘤額大小蠹素frontalin((1S,5R)- 1,5-二甲基- 6,8-二氧[3,2,1]-二環(huán)辛烷)在雌蟲中產(chǎn)生，試驗中將瘤額大小蠹素加入到紅脂大小蠹的聚集信息素成分3-蒈烯中，誘捕量可以提高200%，但如果再增加瘤額大小蠹素的濃度，會明顯降低誘捕到的雌蟲的數(shù)量，認(rèn)為瘤額大小蠹素既是紅脂大小蠹的聚集信息素又是其性信息素。在臍腹小蠹成蟲蟲糞中分析得到的揮發(fā)物成分中，十九烷在雌蟲蟲糞中相對含量為29.9%，而在雄蟲蟲糞中尚未提取到，十二酸(12.1%)和十四酸(42.2%)只存在于臍腹小蠹雌蟲后腸中，雄蟲觸角反應(yīng)相對值對以上3 種物質(zhì)較雌蟲有顯著性強烈(P< 0.05)的反應(yīng)以及田間誘捕試驗中3 種物質(zhì)對臍腹小蠹雄蟲較雌蟲有顯著多(P< 0.05)的誘捕量，推斷，十九烷、十二酸和十四酸是臍腹小蠹成蟲聚集信息素主要成分，同時又可能作為臍腹小蠹的性信息素成分。對于十八烷而言，在雌雄蟲中無論是后腸還是蟲糞中所占相對含量都相當(dāng)，結(jié)合EAG實驗和田間誘捕試驗的誘捕量，推斷十八烷是臍腹小蠹聚集信息素的主要成分。

Negron[31]等利用乙醇、乙醇和α-蒎烯的混合物、云杉八齒小蠹的引誘劑包括小蠹二烯醇、馬鞭草烯醇和2-甲基- 3丁烯- 2-醇以及歐洲榆小蠹引誘劑包括波紋小蠹素、己醇、己醛、蓽橙茄烯和4-甲基- 3-庚醇的單一物質(zhì)分別對臍腹小蠹和歐洲榆小蠹進(jìn)行誘捕，結(jié)果顯示，只有2-甲基- 3-丁烯- 2-醇和波紋小蠹素較其它物質(zhì)對臍腹小蠹有顯著高的誘捕效果(P=0.0245)，這兩種物質(zhì)間對臍腹小蠹的引誘效果沒有差異顯著性。值得注意的是，波紋小蠹素作為歐洲榆小蠹的引誘劑平均一周誘捕到的臍腹小蠹成蟲數(shù)量較歐洲榆小蠹要多10頭。多數(shù)昆蟲的聚集信息素在同屬中具有極大的相似性[5]，但本研究對臍腹小蠹后腸和蟲糞揮發(fā)物成分的GC-MS分析結(jié)果中沒有鑒定出歐洲榆小蠹的聚集信息素成分波紋小蠹素，而且也沒有鑒定出對臍腹小蠹有顯著誘捕效果的2-甲基- 3丁烯- 2-醇，所以臍腹小蠹的聚集信息素成分是否含這兩種物質(zhì)成分還待進(jìn)一步的鑒定去證實。

昆蟲在尋找寄主時往往是通過多種化合物的共同作用來實現(xiàn)的[32]，來自小蠹自身、其寄主或存在于環(huán)境中的物質(zhì)，經(jīng)常會以混合方式起作用，這樣來提高種的特異性[5]。臍腹小蠹聚集信息素成分的配比和最佳釋放速度以及范麗華等[26]文中列出的臍腹小蠹寄主揮發(fā)物的其它物質(zhì)是否也可作為其聚集信息素成分,有待研究。

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Extraction and identification of aggregation pheromone components ofScolytusschevyrewiSemenov(Coleoptera: Scolytidae) and trapping test

FAN Lihua1,*, NIU Huilin2, ZHANG Jintong1, LIU Jinlong1, YANG Meihong1, ZONG Shixiang3

1InstituteofChemicalEcologyofArtandScienceCollege,ShanxiAgricultureUniversity,Taigu030801,China2GaoshawoManagementStationofNingxiaHabahuNaturalReserve,Yanchi751501,China3KeyLaboratoryforSilvicultureandConservationofMinistryofEducation,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China

The banded elm bark beetle (BEBB),ScolytusschevyrewiSemenov (Coleoptera: Scolytidae), is a pest ofUlmuspumilaL. This pest, which was first reported in Asia, carries spores of tmhe fungal pathogen that causes Dutch elm disease. In recent years, an extensive elm forest in Yanchi County, Ningxia Province, was severely damaged by the BEBB, resulting in large-scale destruction and death of trees. At least 98% of the mortalities occurred in forestry stations, with the extent of damage similar to that produced by a raging fire. The staff of local bureaus of environmental protection and forestry bureaus implemented various measures to revive these forests; however, their efforts yielded little success. Foreign countries have installed traps to preserve their forests from further destruction due to BEBB infestation. For example, these pests were collected in Colorado, USA, using traps containing attractants for woodborers (i.e., α-pinene and ethanol) as bait, whereas those in Utah were gathered in traps baited with ethanol or the 3 components of the aggregation pheromone of the Eurasian spruce engraver,IpstypographusL. (Coleoptera: Scolytidae). Chemical communication in bark beetles using aggregation pheromones plays a key role in mate location and in harming host plants. However, the components of the aggregation pheromone of the BEBB remain unidentified. To screen the chemicals of the BEBB aggregation pheromone, the volatiles in male and female adult hindguts and feces were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry in the laboratory and in the elm forest fields in Yanchi County. The volatiles of male adult hindguts mainly contained seven components—tetradecane, pentadecane, hexadecane, octadecane, nonadecane, dodecanoic acid, and myristic acid---of which myristic acid was predominant (42.2%). The volatiles of the female adult hindgut consisted of six ingredients-undecane, tetradecane, pentadecane, hexadecane, octadecane, and nonadecane---of which hexadecane (23.3%) and nonadecane (21.5%) were the predominant types. Volatiles in male feces consisted of six components-undecane, dodecane, tetradecane, hexadecane, octadecane, and nonadecane-of which nonadecane was predominant (29.9%), whereas those in female feces contained eight chemicals-heptanes, undecane, dodecane, tetradecane, hexadecane, octadecane, docosane, and tricosane---of which the alkanes accounted for 20.5%. In addition, the responses of adult antennae to 10 μL of individual volatiles at a concentration of 10 μg/μL were measured using an electroantennogram (EAG) detector. Among the various substances examined, dodecanoic acid, myristic acid, and octadecane showed the strongest response. By comparing the EAG values of the substances in the antennae in females with those in males, dodecanoic acid, myristic acid, and nonadecane reached significant levels (P< 0.05) in terms of responses. Both adult males and female BEBB were collected in the field using cross-shaped traps containing chemoattractants from June 25th to July 4th in 2010. There was a significant difference (P<0.05) between the number of male and female BEBBs captured using dodecanoic acid, myristic acid, and nonadecane. In terms of the trapping effect, octadecane was most effective, resulting in 32.1 adults trapped, followed by dodecanoic acid (24.1 adults), and myristic acid (22.7 adults). Therefore, octadecane, nonadecane, dodecanoic acid, and myristic acid are the most probable main components of the BEBB aggregation pheromone.

ScolytusschevyrewiSeme.; aggregation pheromone; extraction; identification; eag; trapping test

國家“十二五”科技支撐項目(2012BAD19B0701); 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新基金項目(201227); 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)博士科研啟動項目(XB2011006)

2013- 10- 30;

日期:2014- 07- 07

10.5846/stxb201311032656

*通訊作者Corresponding author.E-mail: fanlihua2011@163.com

范麗華, 牛輝林, 張金桐, 劉金龍, 楊美紅, 宗世祥.臍腹小蠹聚集信息素的提取鑒定和引誘效果.生態(tài)學(xué)報,2015,35(3):892- 899.

Fan L H, Niu H L, Zhang J T, Liu J L, Yang M H, Zong S X.Extraction and Identification of aggregation pheromone components ofScolytusschevyrewiSemenov(Coleoptera: Scolytidae) and trapping test.Acta Ecologica Sinica,2015,35(3):892- 899.