張治科，虎花，尚小霞

（寧夏農林科學院植物保護研究所，寧夏 銀川 750002）

西花薊馬（Frankliniella occidentalis（Pergande）），又稱苜蓿薊馬，屬纓翅目（Thysanoptera）薊馬科（Thripidae）花薊馬屬（Frankliniella）昆蟲，原產于北美洲，迄今為止，已遍布美洲、歐洲、亞洲、非洲、大洋洲。西花薊馬以銼吸式口器為害植物，致使植株花瓣退色，葉片皺縮，莖和果形成傷疤，甚至枯死，同時還傳播番茄斑萎病毒等[1]。由于西花薊馬食性雜，繁殖能力強[2-3]，適生區(qū)廣泛[4]，競爭能力強[5]，個體微小，極具隱匿性，采用多次、高濃度化學藥劑防治很容易使其產生抗藥性[6-10]，且嚴重污染環(huán)境，生物防治技術研究[11-12]大多仍處于探索階段。

寧夏地區(qū)自2012 年發(fā)現西花薊馬，該害蟲已對辣椒、黃瓜等設施蔬菜作物造成了比較嚴重的危害[13-14]。鑒于植食性昆蟲能識別寄主植物揮發(fā)的特異性氣味[15-17]，從而引起寄主定向、求偶[18-21]等行為反應的特征，筆者借鑒西花薊馬對寄主植物的選擇性[22-27]及其嗅覺識別機制方面的研究[28-30]，運用氣相色譜-質譜聯用儀（GC-MS）對黃瓜花中的揮發(fā)性化合物進行分離和鑒定，基本探明了黃瓜花中信息化學物質的組成，并采用自制的“Y”形嗅覺儀測定西花薊馬對這些揮發(fā)性化合物的行為反應，以期找出對西花薊馬引誘或趨避效果理想的植物源揮發(fā)性化合物及其最佳濃度，為西花薊馬的理化誘控提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

西花薊馬以新鮮四季豆飼喂，在（26±1） ℃、相對濕度（65±5）%、14 h 光照條件下飼養(yǎng)，選取羽化3 d 的西花薊馬成蟲作為供試蟲源。供試黃瓜為寧夏近年大面積推廣種植的“L-1”品種，由寧夏農林科學院植物保護研究所提供。

1.2 方法

1.2.1 黃瓜花揮發(fā)性化學物質的提取和鑒定

采集新鮮黃瓜花，研碎，加入20 mL 頂空瓶，60 ℃水浴預熱5 min，插入SPME 針，以頂空方式萃取30 min，采用Agilent 7890 A/5975C 氣相色譜-質譜聯用儀解析進樣：柱箱程序升溫40 ℃，保持 5 min，8 ℃/min 升溫 至 250 ℃，恒溫 10 min；運行41.25 min，前進樣口He，模式分流，加熱器250 ℃，壓力7.069 9 psi，總流速9 mL/min，分流比5 1；毛細色譜柱DB-5ms，325 ℃，長30 m、內徑250 μm、液膜厚0.25 μm；低質量數 40.0，高質量數 400.0，離子源溫度230 ℃（最大值 250 ℃），四極桿溫度150 ℃（最大值 200 ℃）。

根據總離子流圖中的各峰經質譜計算機數據系統(tǒng)檢索標準質譜圖，確定揮發(fā)物成分，用峰面積歸一化法測定各成分的相對質量分數，鑒定黃瓜花的揮發(fā)性成分的結構，計算相對含量。

1.2.2 西花薊馬對黃瓜花揮發(fā)性物質的行為反應的測定

將黃瓜花揮發(fā)性化合物單一組分分別用液體石蠟稀釋為102的制劑，通過對西花薊馬進行行為反應的測試，初步篩選出對西花薊馬具有吸引或趨避作用的植物源揮發(fā)性化合物11 種；再將這些單一組分分別用液體石蠟稀釋梯度為10、102、103、104、105的制劑對西花薊馬進行行為反應測試。

自制“Y”形嗅覺儀由透明玻璃制成，基部長16 cm，兩臂長15 cm，內徑 2 cm，兩臂夾角 60°。對西花薊馬成蟲進行行為測試時，將“Y”形嗅覺儀一側臂連接放有黃瓜花揮發(fā)性物質的味源瓶，另一側臂連接放有液體石蠟的味源瓶，作為對照，通氣5 min, 使氣味充滿管道?！癥”形管兩臂的氣流量控制在200 mL/min，室內溫度控制在（25±1） ℃，相對濕度60%～80%。

在“ Y”形嗅覺玻璃管的基臂端引入經饑餓處理5 h 的西花薊馬成蟲，單頭測試5 min。對西花薊馬成蟲爬至超過連接味源瓶側臂1/3 處并持續(xù)30 s 以上的，記為該成蟲對該臂作出選擇，產生正向反應；如果成蟲爬行至另一側臂，則記為產生負向反應；如果在5 min 內沒有作出選擇，則記為無反應。每處理測定供試西花薊馬5 頭，重復3 次。對照以液體石蠟為味源劑進行測試。試驗中每頭西花薊馬僅測試1 次。

1.3 數據處理

采用Excel 2010 和DPS 數據處理系統(tǒng)分析試驗數據。

2 結果與分析

2.1 黃瓜花揮發(fā)性物質的組分及含量

經GC-MS 分析，得到黃瓜花揮發(fā)性物質的總離子流圖（圖1）。經質譜計算機數據系統(tǒng)檢索以及人工譜圖分析，鑒定出81 種揮發(fā)性物質（表1），大致可分為16 類（圖2），分別是醇類、醛類、酯類、酮類、環(huán)烷烴、烷烴、烯烴、環(huán)烯烴、芳香烴、醚類、 芳香醛、芳香醇、酚類、胺類、酰鹵類、其他類。

圖1 黃瓜花揮發(fā)性化合物 HSSPME GC-MS 圖譜Fig. 1 Spectrum of volatile compounds in cucumber flowers

圖2 黃瓜花主要揮發(fā)性化學物質的種類及其數量Fig.2 Types and quantities of volatile compounds in cucumber flowers

表1 黃瓜花的主要揮發(fā)性化學物質Table 1 Main volatile compounds in cucumber flowers

黃瓜花揮發(fā)性化合物中種類最多的是醇類，共包含19 種化合物，占總含量的34.41%，其中含量超過5%的化合物有3 種，即葉醇、（S）-氧化芳樟醇和芳樟醇；其次為醛類化合物，共有11 種，占總含量的18.22%，主要包括正己醛、2-已烯醛、正辛醛和壬醛；酯類化合物共有11 種，占總含量的7.42%，以梨醇酯和乙酸癸酯為主，其余幾種化合物的含量均小于1%；環(huán)烷烴化合物共7 種，占總含量的7.4%，以甲基環(huán)戊烷、十甲基環(huán)五硅氧烷和環(huán)癸烷為主；酮類化合物共有7 種，占總含量的3.28%，以7-辛烯-2-酮和3,5-辛二烯-2-（E,E）-酮為主；烷烴化合物共有4 種，占總含量的1.25%，包括正十二烷、2,6,10-三甲基十二烷、四（三甲基硅氧基）硅烷和正二十三烷；烯烴化合物共有3 種，占總含量的0.54%，包括松油烯、莰烯和月桂烯；芳香烴類化合物共有3 種，占總含量的2.02%，以甲苯為主；醚類化合物有2 種，包括雙（p-叔丁基苯基）醚和鄰苯二甲醚，占總含量的5.2%；芳香醛類化合物共有2 種，占總含量的13.67%，包含苯甲醛和苯乙醛；環(huán)烯烴僅有3,5,5-三甲基-環(huán)己烯，占總含量的0.16%；芳香醇、酚類、胺類、酰鹵類均只有1種化合物，分別占總含量的1.65%、2.17%、2.45%、0.16%，分別為苯甲醇、2,6-二叔丁基苯酚、（3-甲氧基-苯基）-（6-甲基-4-苯基-2-喹唑啉）-胺和亞麻酰氯；其他化合物共7 種，占總含量的4.68%，主要包括2-乙基呋喃、甲氧基苯基肟和4-（4-甲基戌烷-3- 烯基）-3,6-二氫-1,2-二噻。

2.2 西花薊馬對黃瓜花揮發(fā)性物質的行為反應

西花薊馬成蟲對黃瓜花11 種揮發(fā)性物質的行為反應的測定結果列于表2。稀釋梯度為10～105的1-辛烯3-醇和苯甲醛對西花薊馬均有引誘作用，1-辛烯3-醇稀釋梯度為104時的引誘能力最強，正反應率為73.33%，苯甲醛稀釋梯度為102和104時引誘西花薊馬的正反應率為66.67%；稀釋梯度為10的葉醇、芳樟醇、異戊醛和乙酸癸酯對西花薊馬具有較強的引誘力，其中芳樟醇、異戊醛和乙酸癸酯的正反應率為53.33%；102的乙酸癸酯、異戊醇、1-戊烯-3-醇和月桂烯對西花薊馬具有一定的引誘作用，其中1-戊烯-3-醇引誘能力最強；103葉醇和芳樟醇對西花薊馬的正反應率分別為 66.67%和46.67%；104芳樟醇、異戊醛和乙酸癸酯對西花薊馬的正反應率分別為66.67%、46.67%和46.67%。

表2 西花薊馬對黃瓜花11 種揮發(fā)性化合物的行為反應Table 2 Behavioral responses of Frankliniella occidentalis to volatiles in different concentrations

表2(續(xù))

稀釋梯度為10 的月桂烯、苯甲醇和1-戊烯-3-醇對西花薊馬具有驅避作用，負向選擇率為66.67%；102的苯乙醛和103的乙酸癸酯可驅避西花薊馬，負向反應率分別為40%和46.67%；104月桂烯和苯乙醛均對西花薊馬有驅避作用，苯乙醛的負向反應率為53.33%；105月桂烯和芳樟醇對西花薊馬也具有驅避作用，芳樟醇負向反應率為53.33%。

西花薊馬對稀釋梯度為10～103的異戊醛、10和103的苯乙醛、104和105的苯甲醇、102的芳樟醇、103的月桂烯和104的1-戊烯-3-醇均沒有明顯的趨性反應。

3 結論與討論

植物的揮發(fā)性化合物以一定的濃度比例構成了植物特定的化學指紋圖譜[31]，在植物與昆蟲之間的相互聯系中發(fā)揮傳遞信息的作用。植食性昆蟲在嗅覺相關蛋白的參與下完成對寄主的遠程定位[32]，例如馬鈴薯甲蟲會對馬鈴薯葉片氣味產生定向行為[33]，棉鈴蟲對胡蘿卜花中的 5 種組分具有明顯的引誘作用[34]。張治科[35-36]采用掃描電鏡觀察發(fā)現西花薊馬觸角上存在大量的毛形感器，可能在對寄主植物識別過程中發(fā)揮關鍵作用。

對從黃瓜花中初步篩選出的11 種揮發(fā)性化合物設置不同的濃度，對西花薊馬進行行為趨性測定，發(fā)現對西花薊馬有吸引作用的化合物有苯甲醛（稀釋梯度10～105）、1-辛烯3-醇（10～105）、月桂烯（102）、1-戊烯-3-醇（102、105）、芳樟醇（10、103、104）、乙酸癸酯（10、102、104）、葉醇（10、103、105）、異戊醛（10、104、105）、異戊醇（102）；對西花薊馬驅避作用較好的揮發(fā)性化合物有月桂烯（10、104、105）、苯甲醇（10）、苯乙醛（102、104）、1-戊烯-3-醇（10）、芳樟醇（105）和乙酸癸酯（103）。

植食性昆蟲對寄主植物的揮發(fā)性信息化合物的反應具有特異性。韓云等[37]研究發(fā)現，稀釋梯度106的煙酸乙酯、芳樟醇，104的苯甲醛、月桂烯、鄰茴香醛，102的月桂烯和106橙花醇對花薊馬具有較好的引誘作用，106β-香茅醇對花薊馬具有一定的驅避反應，本研究中西花薊馬對月桂烯（102）和苯甲醛（10～105）的行為反應結果與其相似。西花薊馬對102芳樟醇沒有明顯反應，但唐良德等[38]研究發(fā)現102橙花醇、芳樟醇和3-苯丙醛、106鄰茴香醛、1043-苯丙醛和橙花醇對豆大薊馬具有極顯著的引誘反應，104β-香茅醇、106β-香茅醇和苯甲醛對豆大薊馬具有顯著的驅避反應，這可能與所測試的薊馬種類不同有較大關系。

植物揮發(fā)性化合物的濃度對昆蟲的行為反應影響較大。本研究發(fā)現，芳樟醇在高濃度（稀釋10倍）時對西花薊馬有引誘作用，在102時對其無影響，在低濃度（105）時對其有驅避作用；1-戊烯-3-醇在稀釋10 倍時對西花薊馬有驅避作用，在102時對其有引誘作用，在104時沒有明顯反應。

通常認為蟲害發(fā)生后大多數寄主植物揮發(fā)性物的種類要多于健康植物的，如西花薊馬為害后的黃瓜揮發(fā)物比健康的黃瓜多出了E-β-羅勒烯、吲哚、（E，E）-α-法尼烯、十六烯等7 種化合物，但西花薊馬對黃瓜健康植株與蟲害寄主之間的選擇沒有顯著差異[39]；因此，西花薊馬蟲害后寄主植物多出的揮發(fā)物的具體作用尚待進一步研究。寄主植物通常包含多個以特定的濃度和比例形成的具有特異性調控植食性昆蟲具體行為的揮發(fā)性化合物的混合物。本研究僅測試了西花薊馬對黃瓜花單一揮發(fā)性化合物在不同濃度下對的趨性行為，后續(xù)將開展不同揮發(fā)性化合物組分的比例、濃度以及劑量對西花薊馬的行為反應的影響研究，旨在為進一步研發(fā)特異性強、活性高、成本低廉、使用簡便、不殺傷天敵的西花薊馬監(jiān)測和防控的植物源誘控劑提供依據。