戰(zhàn) 鑫 莊 敏 李國(guó)華 尹淑艷,3

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院 泰安 271018； 2.泰安市泰山林業(yè)科學(xué)研究院 泰安 271000； 3.山東省林業(yè)有害生物防控工程技術(shù)研究中心 泰安 271018)

準(zhǔn)確定位和選擇寄主植物對(duì)于植食性昆蟲(chóng)滿(mǎn)足其營(yíng)養(yǎng)要求并找到合適的產(chǎn)卵地點(diǎn)至關(guān)重要(Bruceetal.， 2005； Websteretal.， 2017)。昆蟲(chóng)定位和選擇寄主的過(guò)程幾乎涉及昆蟲(chóng)所有的感覺(jué)機(jī)制，包括嗅覺(jué)、視覺(jué)、味覺(jué)和觸覺(jué)，在某些昆蟲(chóng)物種中也有聽(tīng)覺(jué)(Beyaertetal.， 2014)。在接觸植物前的定向、降落運(yùn)動(dòng)階段，主要受植物的光學(xué)和氣味特點(diǎn)的影響，因此其視覺(jué)和嗅覺(jué)起著主導(dǎo)作用(Visser, 1986； de Bruyneetal.， 2008； Balkeniusetal.， 2009； Reeves， 2011)； 當(dāng)昆蟲(chóng)接觸到寄主植物時(shí)，昆蟲(chóng)利用觸角、足、口器、產(chǎn)卵器等部位上的接觸性感受器對(duì)植物表面的形態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后對(duì)植物做出取舍決定(陸宴輝等， 2008)。大多數(shù)生物并不是生活在一個(gè)同質(zhì)的環(huán)境中，而是必須應(yīng)對(duì)時(shí)空變化的復(fù)雜性。植物與植食性昆蟲(chóng)之間的相互作用在寄主植物和非寄主植物形成的復(fù)雜且異質(zhì)的化學(xué)環(huán)境中發(fā)展(Meiners， 2015)。了解昆蟲(chóng)與植物的相互作用不僅對(duì)理解昆蟲(chóng)與植物間的協(xié)同進(jìn)化有意義，而且對(duì)于開(kāi)發(fā)新的植物保護(hù)策略也有重要意義 (Bruceetal.， 2005)。

懸鈴木方翅網(wǎng)蝽(Corythuchaciliata)(半翅目Hemiptera： 網(wǎng)蝽科Tingidae)是一種外來(lái)入侵害蟲(chóng)，對(duì)我國(guó)園林綠化樹(shù)種懸鈴木屬(Platanus)樹(shù)木造成嚴(yán)重危害。自2002年在我國(guó)湖南長(zhǎng)沙發(fā)現(xiàn)以來(lái)，目前已擴(kuò)散至華東、華中、西南等多個(gè)地區(qū)(Wuetal.， 2016)。鑒于該害蟲(chóng)的快速入侵和傳播，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其生物學(xué)、危害特性、擴(kuò)散規(guī)律、化學(xué)生態(tài)學(xué)、環(huán)境適應(yīng)性及其防治方法等方面開(kāi)展了一系列研究工作(李峰奇等， 2018)。大多數(shù)生物生活在一個(gè)異質(zhì)的環(huán)境中(Meiners， 2015)，懸鈴木方翅網(wǎng)蝽也不例外。懸鈴木方翅網(wǎng)蝽為寡食性昆蟲(chóng)，僅取食懸鈴木屬植物才能完成整個(gè)世代(鞠瑞亭等， 2010)，與寄主范圍廣的多食性昆蟲(chóng)相比，其在定位和選擇寄主植物的過(guò)程中會(huì)面臨更多非寄主植物的干擾。目前，懸鈴木方翅網(wǎng)蝽化學(xué)生態(tài)學(xué)方面的研究?jī)H有懸鈴木方翅網(wǎng)蝽與其寄主植物間相互作用的研究(付寧寧， 2017； 李峰奇等， 2017； Lietal.， 2019)和報(bào)警信息素的研究(Lietal.， 2018)，而非寄主植物對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽影響的研究還未見(jiàn)報(bào)道。

前期通過(guò)嗅覺(jué)儀生物測(cè)定發(fā)現(xiàn)，水杉(Metasequoiaglyptostroboides)、楓香(Liquidambarformosana)、構(gòu)樹(shù)(Broussonetiapapyrifera)、毛白楊(Populustomentosa)、木瓜(Chaenomelessinensis)、鵝掌楸(Liriodendronchinense)、白蠟(Fraxinuschinensis)等7種非寄主植物葉片的揮發(fā)物同寄主植物二球懸鈴木(Platanusacerifolia)葉片揮發(fā)物一樣對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)具有顯著的引誘作用，但懸鈴木方翅網(wǎng)蝽為何不選擇這些植物取食？這些植物葉片中是否含有對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽有驅(qū)避作用或有毒的非揮發(fā)性物質(zhì)，導(dǎo)致懸鈴木方翅網(wǎng)蝽雖能被氣味吸引到這些植物體上，但通過(guò)觸覺(jué)、味覺(jué)等的判斷而放棄取食和不在這些樹(shù)種上危害？搞清楚這些問(wèn)題，不僅能在一定程度上揭示懸鈴木方翅網(wǎng)蝽的寄主選擇機(jī)制，也可為通過(guò)樹(shù)種搭配防治懸鈴木方翅網(wǎng)蝽提供依據(jù)，以及在防治該害蟲(chóng)上發(fā)現(xiàn)新的環(huán)境友好型資源。

1 材料與方法

1.1 材料 供試植物： 水杉、楓香、構(gòu)樹(shù)、毛白楊、木瓜、鵝掌楸、白蠟等7種非寄主植物和寄主植物二球懸鈴木的葉片均采自山東農(nóng)業(yè)大學(xué)校園。

供試?yán)ハx(chóng)： 懸鈴木方翅網(wǎng)蝽若蟲(chóng)采自山東省泰安市校場(chǎng)街道路兩旁的懸鈴木，將其以濕潤(rùn)小毛筆挑至新鮮的懸鈴木葉片上，用吸足水分的脫脂棉包裹葉柄保濕，將葉片放置在盒蓋帶有小孔的塑料養(yǎng)蟲(chóng)盒中，然后置于恒溫培養(yǎng)箱(溫度： 28 ℃±1 ℃;濕度： 80%±5%; 光周期： 16L∶8D)中飼養(yǎng)至1日齡成蟲(chóng)供試。飼養(yǎng)過(guò)程中根據(jù)需要及時(shí)更換葉片并保持脫脂棉濕潤(rùn)。

1.2 方法1) 粗提物的制備 將供試植物葉片清洗干凈、晾干，各稱(chēng)取200 g并加入10 mL水于勻漿機(jī)中研磨，然后用2層醫(yī)用紗布過(guò)濾后得到原液，并制備稀釋液(設(shè)原液體積分?jǐn)?shù)為100%，加水制備體積分?jǐn)?shù)為75%、50%和25%的稀釋液)備用。

2) 粗提物對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)生存的影響 將0.25 g脫脂棉放入養(yǎng)蟲(chóng)盒中，分別用3.5 mL提取液原液、50%的稀釋液浸濕，盒中挑入20頭1日齡懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)，置于恒溫培養(yǎng)箱(溫度： 28 ℃±1 ℃;濕度： 80%±5%; 光周期： 16L∶8D)中持續(xù)飼養(yǎng)，每8 h觀(guān)察記錄1次試蟲(chóng)的存活情況。存活判斷： 用小毛筆輕觸蟲(chóng)體，能爬行者視為存活，否則視為死亡。每24 h更換1次養(yǎng)蟲(chóng)盒和脫脂棉，每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)。以清水為對(duì)照(即養(yǎng)蟲(chóng)盒內(nèi)放置吸水的脫脂棉)。

3) 粗提物對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)的忌避活性 選取形態(tài)大小及生理狀態(tài)相似的健康新鮮二球懸鈴木葉片清洗干凈并晾干，用毛筆蘸取植物粗提物原液或稀釋液均勻地涂抹于懸鈴木葉片主脈的一側(cè)，另一側(cè)涂抹純凈水作對(duì)照。用濕潤(rùn)的脫脂棉包裹葉片的葉柄以保鮮，置于養(yǎng)蟲(chóng)盒內(nèi)。葉片上挑入40頭1日齡懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)后置于恒溫培養(yǎng)箱(28 ℃±1 ℃; RH： 80%±5%; 光周期： 16L∶8D)中，24 h后觀(guān)察記錄每側(cè)葉片著落(不管是靜止還是活動(dòng)，只要觀(guān)察時(shí)蟲(chóng)體位于哪一側(cè)，即認(rèn)為對(duì)哪一側(cè)有選擇)的懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)的數(shù)量，計(jì)算懸鈴木方翅網(wǎng)蝽的著落率和忌避率(趙善歡等， 1983)： 著落率(%)=[A/(A+B)] ×100(處理)或[B/(A+B)]×100(對(duì)照)，忌避率(%)=[(B-A)/(B+A)] ×100(A為處理上著落蟲(chóng)數(shù),B為對(duì)照上著落蟲(chóng)數(shù))。每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理 用SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，致死時(shí)間用Bliss法計(jì)算，差異顯著性分析用Duncan’s多重比較法，圖表均利用Excel 2017制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 粗提物對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)存活的影響 以寄主植物二球懸鈴木葉片粗提物原液處理的試蟲(chóng)半致死時(shí)間、99%致死時(shí)間和平均存活時(shí)間分別為123.6、218.65和126.67 h，均極顯著長(zhǎng)于對(duì)照(純凈水)和7種非寄主植物。除水杉外，其他6種非寄主植物葉片粗提物原液處理的試蟲(chóng)半致死時(shí)間、99%致死時(shí)間和平均存活時(shí)間均極顯著短于對(duì)照(P<0.01)，其中木瓜最為明顯，半致死時(shí)間、99%致死時(shí)間和平均存活時(shí)間分別為20.74、33.99和26.00 h(表1)。即以懸鈴木葉片粗提物原液處理的試蟲(chóng)存活狀況優(yōu)于對(duì)照，而對(duì)照優(yōu)于非寄主植物葉片粗提物原液處理的試蟲(chóng)。非寄主植物木瓜葉片粗提物原液處理的試蟲(chóng)存活情況最差，說(shuō)明非寄主植物尤其是木瓜葉片中存在不利于懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)生存的物質(zhì)。

表1 不同植物粗提物原液對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)生存的影響①Tab.1 Effects of crude extracts from different plants on the survival of C. ciliata adults

比較同一種植物粗提物原液與50%稀釋液處理的懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)發(fā)現(xiàn)，非寄主植物葉片粗提物50%稀釋液處理的試蟲(chóng)的半致死時(shí)間、99%致死時(shí)間和平均存活時(shí)間均長(zhǎng)于或顯著長(zhǎng)于原液處理的試蟲(chóng)，而寄主植物相反，二球懸鈴木葉片粗提物50%稀釋液處理的試蟲(chóng)的半致死時(shí)間、99%致死時(shí)間和平均存活時(shí)間極顯著短于原液處理的試蟲(chóng)(圖1)。此結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明水杉、楓香、構(gòu)樹(shù)、毛白楊、木瓜、鵝掌楸、白蠟7種非寄主植物葉片粗提物中存在不利于懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)生存的物質(zhì)，原液稀釋后，由于不利物質(zhì)體積分?jǐn)?shù)降低而使得存活時(shí)間延長(zhǎng)。而寄主植物粗提物原液稀釋后由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)體積分?jǐn)?shù)降低導(dǎo)致存活時(shí)間縮短。

圖1 不同體積分?jǐn)?shù)粗提物對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)生存的影響Fig.1 Effects of different volume fraction of crude extracts on the survival of C. ciliata adults當(dāng)P<0.01時(shí)，表明不同體積分?jǐn)?shù)處理間存在極顯著差異，記作**； 當(dāng)0.010.05時(shí)，表明不同體積分?jǐn)?shù)處理間不存在顯著差異，記作ns，下同。When P<0.01, it indicates that there is a very significant difference between treatments with different volume fraction, which is recorded as **; when 0.010.05, it indicates that the difference is no significant, recorded as ns. The same below.

2.2 粗提物對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)的忌避活性 懸鈴木方翅網(wǎng)蝽1日齡成蟲(chóng)在水杉、楓香、構(gòu)樹(shù)、毛白楊、木瓜、白蠟及鵝掌楸7種非寄主植物葉片粗提物原液處理過(guò)的葉片部位的著落率均極顯著低于試蟲(chóng)在對(duì)照部位的著落率(圖2)，說(shuō)明7種非寄主植物葉片的粗提物原液對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽的1日齡成蟲(chóng)均具有忌避效果，忌避率最高的是構(gòu)樹(shù)(74.84%)，其次是白蠟(70.74%)，楓香、木瓜、水杉、毛白楊、鵝掌楸的忌避率分別為53.90%、53.33%、51.66%、49.47%、43.19%(表2)。

圖2 懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)在涂有不同非寄主植物葉片粗提物的二球懸鈴木葉片上的著落率Fig.2 Landing rate of C. ciliata adults on Platanus acerifolia leaves coated with crude extracts of different non-host plantsA.水杉M. glyptostroboides； B.楓香L. formosana； C.構(gòu)樹(shù)B. papyrifera； D.毛白楊P. tomentosa； E.木瓜C. sinensis； F.白蠟F. chinensis； G.鵝掌楸L. chinense.

表2 7種非寄主植物葉片粗提物對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)的忌避作用Tab.2 Repellent effects of crude extracts from leaves of seven non-host plants on C. ciliata adults

為明確非寄主植物粗提物濃度對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽忌避效果的影響，測(cè)試了不同體積分?jǐn)?shù)下各植物粗提物對(duì)該蟲(chóng)忌避作用的差異性。由圖3和表3可知，7種非寄主植物葉片粗提物均在體積分?jǐn)?shù)為100%(即原液)時(shí)，對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)的忌避作用最強(qiáng)。構(gòu)樹(shù)葉片粗提物從高到低4個(gè)體積分?jǐn)?shù)均對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)表現(xiàn)出顯著的忌避作用，忌避率分別為74.84%、61.56%、29.32%、33.12%。水杉、毛白楊、木瓜、鵝掌楸4種非寄主植物葉片粗提物對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)的忌避作用隨著體積分?jǐn)?shù)的降低而減弱，水杉、毛白楊、鵝掌楸的粗提物在50%、25%2個(gè)體積分?jǐn)?shù)下，木瓜粗提物在25%體積分?jǐn)?shù)下，不具有顯著的忌避作用，25%的水杉、毛白楊粗提物甚至具有引誘作用。楓香、構(gòu)樹(shù)和白蠟3種非寄主植物粗提物隨著體積分?jǐn)?shù)降低，忌避效果并非呈單向遞減趨勢(shì)，楓香在粗提物體積分?jǐn)?shù)為50%時(shí)對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)無(wú)顯著的忌避作用，而粗提物體積分?jǐn)?shù)為25%時(shí)卻表現(xiàn)出顯著的忌避作用； 25%構(gòu)樹(shù)葉片粗提物的忌避率高于50%，但無(wú)顯著差異； 75%白蠟葉片粗提物的忌避率低于50%，但無(wú)顯著差異。

表3 7種非寄主植物的不同體積分?jǐn)?shù)粗提物對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)的忌避活性Tab.3 Repellent activity of crude extracts from seven non-host plants at different volume fraction against C. ciliata adults %

圖3 懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)在涂有同種植物不同體積分?jǐn)?shù)粗提物的二球懸鈴木葉片上的著落率Fig.3 Landing rate of C. ciliata adults on P. acerifolia leaves coated with crude extracts from the same non-host plant at different volume fraction

3 討論

以二球懸鈴木葉片粗提物飼喂的懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)的存活狀況優(yōu)于對(duì)照飼喂的，而以水杉、楓香、構(gòu)樹(shù)、毛白楊、木瓜、鵝掌楸、白蠟等7種非寄主植物粗提物飼喂成蟲(chóng)的存活狀況均比對(duì)照飼喂的差，說(shuō)明這7種非寄主植物葉片的粗提物可能含有對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)有毒的物質(zhì)，但因7種非寄主植物葉片的粗提物對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)均有忌避作用，用非寄主植物粗提物飼喂時(shí)，成蟲(chóng)的死亡也可能是因粗提物的忌避作用導(dǎo)致饑餓而死。為明確其成蟲(chóng)的死亡原因，還需進(jìn)一步研究。不管是毒殺作用還是忌避作用，明確的是這7種非寄主植物葉片的粗提物均不利于懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)的存活。這一研究結(jié)果不僅在一定程度上解釋了“為什么水杉、楓香、構(gòu)樹(shù)、毛白楊、木瓜、鵝掌楸以及白蠟等7種植物葉片的揮發(fā)物對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)具有引誘作用，卻沒(méi)能成為該蟲(chóng)的寄主植物？”，也為控制懸鈴木方翅網(wǎng)蝽發(fā)現(xiàn)了新資源。下一步有必要進(jìn)一步研究確定這些非寄主植物葉片中的活性成分，并優(yōu)化提取方法，為研制新型植物源殺蟲(chóng)劑防治懸鈴木方翅網(wǎng)蝽奠定基礎(chǔ)。

研究發(fā)現(xiàn)，隨著植物葉片粗提物體積分?jǐn)?shù)的變化忌避作用的變化不同，水杉、毛白楊、木瓜、鵝掌楸4種植物葉片粗提物對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)的忌避作用隨著體積分?jǐn)?shù)的降低而降低，而楓香、構(gòu)樹(shù)、白蠟葉片粗提物對(duì)試蟲(chóng)的忌避作用隨著體積分?jǐn)?shù)的降低并非呈現(xiàn)單調(diào)遞減的效果。生物活性的變化與活性物質(zhì)含量的變化不一致的現(xiàn)象在昆蟲(chóng)引誘劑和驅(qū)避劑中是常見(jiàn)現(xiàn)象，如： 在100～5 000 mg·L-1質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，肉桂(Cinnamomumzeylanicum)油對(duì)褐飛虱(Nilaparvatalugens)雌成蟲(chóng)的驅(qū)避指數(shù)先升高再降低再升高，魚(yú)腥草(Houttuyniacordata)油的驅(qū)避指數(shù)是先降低再升高，而丁香(Syzygiumaromaticum)花蕾油的驅(qū)避指數(shù)是一直降低(茆國(guó)鋒等， 2018)； 灰茶尺蠖(Ectropisgrisescens)成蟲(chóng)隨著土荊芥(Chenopodiumambrosioides)、留蘭香(Menthaspicata)和黃花蒿(Artemisiaannua)3 種非寄主植物精油質(zhì)量濃度(0.1～10 000 mg·L-1)的升高，觸角電位呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)(張方梅等， 2018)； 0.1 mol·L-1和1 mg·L-1的蕓香草(Cymbopogondistans)精油對(duì)稻虱纓小蜂(Anagrusnilaparvatae)有顯著的引誘作用，而質(zhì)量濃度為10 mg·L-1和100 mg·L-1時(shí)，無(wú)引誘作用(Maoetal.， 2018)； 0.1 mol·L-1的寄主植物揮發(fā)物——芳樟醇對(duì)中華弧麗金龜甲(Popilliaquadriguttata)雌成蟲(chóng)無(wú)引誘作用，而濃度為0.001 mol·L-1和0.000 01 mol·L-1時(shí)，具有顯著的引誘作用(徐偉等， 2018)； 落葉松(Larixgmelinii)揮發(fā)物 (R)-α-蒎烯在濃度為4×10-1mol·L-1時(shí)對(duì)松癭小卷蛾(Cydiazebeana)雌成蟲(chóng)表現(xiàn)為顯著的驅(qū)避作用，而在4×10-4mol·L-1時(shí)表現(xiàn)為顯著的引誘作用(狄貴秋等， 2019)。因此，在應(yīng)用植物源引誘劑或驅(qū)避劑的時(shí)候，一定要考慮濃度對(duì)其生物活性及作用效果的影響。

4 結(jié)論

水杉、楓香、構(gòu)樹(shù)、毛白楊、木瓜、鵝掌楸、白蠟等7種非懸鈴木方翅網(wǎng)蝽寄主植物葉片揮發(fā)物對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)有吸引作用，但這些植物葉片粗提物中含有對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽成蟲(chóng)有毒殺作用或(和)忌避作用的物質(zhì)，可能是這些植物未能被懸鈴木方翅網(wǎng)蝽利用的原因之一。7種植物中，構(gòu)樹(shù)提取物對(duì)懸鈴木方翅網(wǎng)蝽的忌避作用最強(qiáng)，木瓜提取物對(duì)網(wǎng)蝽的毒殺作用最大，可進(jìn)一步研究二者在懸鈴木方翅網(wǎng)蝽防控中的可能應(yīng)用。