紅脂大小蠹化學(xué)信息物質(zhì)的研究.pdf

1、紅脂大小蠹(Red Turpentine Beetle，RTB，Dendroctonus valensLeConte)屬鞘翅目(Coleoptera)，小蠹科(Scolytidae)，大小蠹屬(Dendroctonus)，是一種蛀干、蛀根的毀滅性林業(yè)害蟲。該蟲是北美地區(qū)的次期害蟲，1998年在我國山西省發(fā)現(xiàn)后，現(xiàn)已經(jīng)在我國四?。ㄉ轿?、陜西、河南和河北）均有分布。其主要寄主油松廣泛分布在我國大部分地區(qū)，因此該外來入侵小蠹蟲將會(huì)給我國林業(yè)造

2、成具大的損失。本研究重心在于探索紅脂大小蠹觸角是否具有感受信息素的感受器；新羽化的雌蟲注射保幼激素Ⅲ后，能否釋放信息素引誘其它成蟲；利用Y型嗅覺儀測試紅脂大小蠹對(duì)寄主韌皮與交配前后成蟲的趨向行為；紅脂大小蠹危害油松后，誘導(dǎo)油松樹干揮發(fā)性單萜類物質(zhì)相對(duì)含量的變化規(guī)律；分析不同接蟲處理的伐樁揮發(fā)性成分，并進(jìn)行野外引誘試驗(yàn)；定量分析不同階段危害不同寄主的紅脂大小蠹成蟲后腸信息素物質(zhì)。
　　利用掃描電子顯鏡微鏡（SEM）與透射電子顯微鏡（

3、TEM），發(fā)現(xiàn)紅脂大小蠹觸角感受器共4種類型，其中毛形感受器具有3種亞型，錐形感受器具有2種亞型，還有刺形感受器與栓錐形感受器。通過TEM切片分析發(fā)現(xiàn)，毛形感受器Ⅰ與Ⅲ具有微孔，感器腔內(nèi)含有大量神經(jīng)樹突，是一類感受信息素的感受器；毛形感受器Ⅱ腔內(nèi)無神經(jīng)樹突；兩種錐形感受器與一種栓錐形感受器表皮具有密集微孔，該類感器結(jié)構(gòu)與紅脂大小蠹感受寄主氣味有關(guān)。另外，觀察紅脂大小蠹腹部發(fā)現(xiàn)，雌蟲末節(jié)背板與雄蟲相比短小，且被蓋于次節(jié)背板下。雄蟲6節(jié)膜質(zhì)

4、背板層次明顯，末節(jié)背板從次節(jié)中嵌出。此法區(qū)分紅脂大小蠹成蟲對(duì)于野外信息素引誘試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)雌雄數(shù)量等科研工作提供很大幫助。
　　對(duì)新羽化的紅脂大小蠹雌蟲2-3腹板間注射保幼激素Ⅲ（Juvenile HormoneⅢ, JHⅢ）（2μL，10μg/μL）溶液，發(fā)現(xiàn)JHⅢ溶液能夠促使紅脂大小蠹成蟲對(duì)處理后的雌蟲產(chǎn)生聚集行為反應(yīng)。并且處理間差異達(dá)到極顯著水平。可以判定紅脂大小蠹雌蟲釋放信息素。
　　Y型嗅覺儀實(shí)驗(yàn)表明，紅脂大小蠹通過油

5、松韌皮部揮發(fā)性成分實(shí)現(xiàn)寄主選擇行為；交配后的紅脂大小蠹成蟲引誘能力大大提升，且在喂食寄主韌皮后對(duì)其它成蟲的引誘能力與對(duì)照相比差異達(dá)到極顯著水平。采用動(dòng)態(tài)頂空法收集Y管實(shí)驗(yàn)中各處理揮發(fā)性物質(zhì)，再通過GC-FID分析發(fā)現(xiàn)，喂食韌皮后的雌蟲釋放單萜氧化類物質(zhì)，如反式馬鞭草烯醇。但對(duì)紅脂大小蠹成蟲未發(fā)現(xiàn)明顯引誘效果。喂食寄主韌皮，并且交配后的紅脂大小蠹釋放氧化類物質(zhì)如L(-)-馬鞭草烯酮和(-)-桃金娘烯醇等。這些物質(zhì)與寄主韌皮揮發(fā)性氣味結(jié)合，

6、對(duì)紅脂大小蠹成蟲具有更強(qiáng)的引誘能力。
　　采用動(dòng)態(tài)頂空的吸附方法，抽取連續(xù)11個(gè)不同階段的對(duì)照、損傷與蟲害油松樹干的揮發(fā)物成分。運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)樣品和GC-MS對(duì)揮發(fā)物成分定性后，對(duì)各單萜圖譜峰面積利用百分比法進(jìn)行定量分析。與對(duì)照和損傷油松相比，蟲害油松含有高比率的(+)-α-蒎烯（超過90％）和月桂烯，但(+)-3-蒈烯，(-)-β-蒎烯，莰烯和檸檬烯含量較低。對(duì)照和損傷油松中(+)-3-蒈烯含量高于蟲害油松中(+)-3-蒈烯含量（低于

7、4%）。在損傷油松中，(+)-3-蒈烯含量從損傷4天后的最低水平逐漸恢復(fù)到對(duì)照油松中(+)-3-蒈烯含量水平。蟲害處理誘導(dǎo)油松樹釋放的(+)-3-蒈烯明顯降低。(-)-β-蒎烯和檸檬烯在不同處理的油松中含量相近，但在接入雌雄蟲后3個(gè)處理間差異存在顯著性。
　　油松伐樁對(duì)紅脂大小蠹的引誘效果最好，其中接入雌雄成蟲的能夠增強(qiáng)這種效果。油松樹干的引誘效果次于伐樁但優(yōu)于油松木段。GC-MS分析表明，伐樁揮發(fā)性成分種類上多于樹干與木段，且單

8、萜氧化類物質(zhì)與倍半萜含量較高。氧化類物質(zhì)中，(-)-順式馬鞭草烯醇在伐樁中釋放量最大，其中接入雌雄蟲處理的伐樁釋放量達(dá)0.278μg/cm2。伐樁釋放的揮發(fā)物的種類遠(yuǎn)多于樹干與木段；油松樹干釋放的揮發(fā)性物質(zhì)主要以單萜為主；木段處理的揮發(fā)性物質(zhì)，無論種類上還是在數(shù)量上均少于其它兩處理。適宜的寄主能夠增強(qiáng)紅脂大小蠹釋放(-)-順式馬鞭草烯醇、反順馬鞭草烯醇、(-)-桃金娘烯醛，這一特點(diǎn)在伐樁處理中表現(xiàn)最為明顯。野外生測試驗(yàn)表明，與對(duì)照比較馬

9、鞭草烯酮是一種明顯驅(qū)避劑，其它成分均增加對(duì)照誘捕量。
　　野外收集不同寄主不同危害階段的紅脂大小蠹成蟲，放入液氮后帶回實(shí)驗(yàn)室。提取成蟲后腸后，利用GC-FID、GC-MS定性其中的信息素成分，根據(jù)各物質(zhì)的GC圖譜峰面積利用GC-FID外標(biāo)法進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明，主要有5種信息素成分，分別是桃金娘烯醇、反式馬鞭草烯醇、馬鞭草烯酮、順式馬鞭草烯醇和桃金娘烯醛。各階段中桃金娘烯醇的釋放量最高，結(jié)合紅脂大小蠹危害特點(diǎn)分析，該物質(zhì)可能是紅