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“觅食”是生物生存与繁衍的基础,是生物间食物链的关键一环,也是生物学及进化生态学的核心内容[1-2]。而植物挥发物(VOCs)在寄主植物-植食性昆虫-天敌三级营养链连接中发挥着至关重要的作用,是植食性昆虫及天敌昆虫搜寻和定位寄主的重要信号物质[3-6]。据统计,在植食性昆虫与寄主互作研究中,超98%的报道是以地面昆虫(多以成虫为主)为对象,对于地下昆虫的关注较少[7-8]。相对于地面昆虫而言,在黑暗(视觉刺激缺失)、复杂的土壤环境中昆虫如何定位到寄主植物知之不多[9-11]。自Doane等[12]首次证实马铃薯叩甲(Ctenicera destructor (Brown))幼虫依靠植物根系释放的CO2定位寄主以来,胡萝卜根实蝇(Psila rosae F.)、玉米根萤叶甲(Diabrotica virgifera virgifera Leconte)及大栗鳃金龟(Melolontha hippocastani Fabricius)幼虫等多种地下昆虫被证实对CO2有显著的正趋向性[9,13],CO2一度被认为是地下植食性昆虫定位寄主的唯一信号物质[14-15]。
随着研究的深入,发现相比于CO2,根部释放的挥发物对土壤植食性昆虫定位寄主更有效[11,16-17],如大麦(Hordeum vulgare L.)根系释放的hexanal、(E)-hex-2-enal及(E)-non-2-enal等4种挥发物能显著激发金针虫(鞘翅目(Coleoptera)叩甲科(Elateridae)昆虫幼虫的统称)的定向移动[11]。植物根系挥发物在地下植食性昆虫寄主搜寻过程中发挥着重要作用,但研究报道并不多。筛胸梳爪叩甲(Melanotus cribricollis (Faldermann))是我国南方竹林金针虫的优势种[18],主要蛀食雷竹(Phyllostachys violascens (Carriere) Riviere & C. Riviere)、毛竹(Ph. edulis (Carriere) J. Houzeau)及乌哺鸡竹(Ph. vivaxs McClure)等多种笋用竹种,造成鲜笋腐烂和退笋,部分林分鲜笋受害率超70%,留养的种笋受害率高达100%,严重影响竹笋的产量和质量,威胁竹笋产业的健康发展[19]。前期研究表明,与普通小麦(Triticum aestivum L.)、玉米(Zea mays L.)等禾本科(Poaceae)作物相比,筛胸梳爪叩甲幼虫偏好取食雷竹笋,竹笋特有的挥发物可能发挥了重要作用[20],但竹笋挥发物的组成及与CO2的引诱活性差异尚未明确。本研究监测比较雷竹笋挥发物和CO2释放剂对筛胸梳爪叩甲幼虫的引诱作用,并鉴定了竹笋挥发物组分,旨在探索竹林金针虫的寄主定位及识别机制,为竹林金针虫的高效监测及防控提供科学依据。
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鲜笋诱集试验表明,雷竹鲜笋对筛胸梳爪叩甲幼虫表现出显著的吸引作用(表1),但不同质量的竹笋间差异不显著(χ2=0.576,df=2,P>0.05;图2)。释放金针虫24 h后,大多数金针虫选择在埋有竹笋的一端,聚集在竹笋周围或钻入竹笋内蛀食。供试的200头金针虫,10 g竹笋端有128头,占供试金针虫的64.00%(GP=69.43,P<0.001;GH=21.10,P=0.331;表1);20 g竹笋端有118头,占供试金针虫的59.00%(GP=61.62,P<0.001;GH=23.64,P=0.210;表1);40 g竹笋端有136头,占供试金针虫的68.00%(GP=84.17,P<0.001;GH=8.74,P=0.977;表1)。释放金针虫24 h后,不同处理均有20%左右的金针虫仍停留在中心虫室,未作出选择的金针虫在不同质量鲜笋处理中无显著差异(图2)。
处理
Treatments重复
Replicates作出选择的金针虫数量(百分比)
Number of wireworms at different sides(Percentage)G检验
G test处理端
Treated side对照端
Control sideGP GH 10 g 20 128(82.05%) 28(17.95%) 69.43*** 21.10NS 20 g 20 118(81.38%) 27(18.62%) 61.62*** 23.64NS 40 g 20 136(84.47%) 25(15.53%) 84.17*** 8.74NS 注:仅对作出选择的金针虫个体数进行G检验。***表示P<0.001,NS表示差异不显著(P>0.05)。下同。
Note:G test was performed only on the number of wireworms at the treated and control sides. *** means P<0.001,NS means that the difference is not significant(P>0.05). The same followed.Table 1. Choice tests of M. cribricollis larvae towards different weight bamboo shoots in a dual-choice olfactometer
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CO2对筛胸梳爪叩甲幼虫有显著的吸引作用,且不同浓度的CO2对金针虫引诱力差异显著(χ2=7.945,df=2,P<0.05;表2,图3)。放入10粒CO2释放剂颗粒时,供试的200头金针虫中161头作出了选择,CO2端有99头,占供试金针虫的49.50%(GP=8.58,P<0.01;GH=9.21,P=0.970);放入20粒CO2释放剂颗粒时,作出选择的有141头,CO2端有107头,占供试金针虫的53.50%(GP=36.70,P<0.001;GH=22.22,P=0.274);放入40粒CO2释放剂颗粒时,作出选择的有149头,CO2端有107头,占供试金针虫的53.50%(GP=29.33,P<0.001;GH=11.82,P=0.893)。20粒CO2释放颗粒剂对金针虫的引诱力最强,与10粒CO2释放颗粒剂相比有显著差异,但与40粒CO2释放颗粒剂间差异不显著(图3)。
处理
Treatments重复
Replicates作出选择的金针虫数量(百分比)
Number of wireworms at different sides(Percentage)G检验
G-test处理端
Treated side对照端
Control sideGP GH T1 20 99(61.49%) 62(38.50%) 8.58** 9.21NS T2 20 107(75.89%) 34(24.11%) 36.70*** 22.22NS T3 20 107(71.81%) 42(28.19%) 29.33*** 11.82NS 注:T1、T2、T3分别表示10、20和40粒CO2释放剂颗粒,下同。**表示P<0.01。
Note: T1, T2 and T3 presents 10, 20 and 40 granules of CO2 resource, respectively. The same followed. ** means P<0.01.Table 2. Choice tests of M. cribricollis larvae towards CO2 of different concentrations in a dual-choice olfactometer
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在竹笋和CO2释放剂颗粒之间,筛胸梳爪叩甲幼虫显著偏好竹笋,竹笋的吸引力强于CO2,但不同的时间处理(24 h和48 h)间差异不显著(χ2=0.314,df=1,P>0.05)。供试的200头金针虫中,24 h后竹笋端有139头(占供试金针虫的69.5%),CO2端有34头(GP=68.37,P<0.001;GH=15.40,P=0.697;表3),而48 h后,竹笋端有142头(占供试金针虫的71.0%),CO2端有35头(GP =47.69,P<0.001;GH=15.40,P=0.749;表3)。
处理
Treatments重复
Replicates作出选择的金针虫数量(百分比)
Number of wireworms at different sides(Percentage)G检验
G-test竹笋
Bamboo shoots二氧化碳
CO2GP GH 24 h 20 139(80.35%) 34(19.65%) 68.37 *** 15.40 NS 48 h 20 142(80.23%) 35(19.77%) 47.69 *** 14.58 NS Table 3. Choice tests of M. cribricollis larvae between bamboo shoots and CO2 resource in a dual-choice olfactometer
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固相微萃取法收集、鉴定雷竹笋挥发物17种,其中萜烯类化合物7种(均是倍半萜),羧酸类化合物2种,醇类、酯类及酚类化合物各1种,还有1种烷烃和1种烯烃类化合物(表4)。17种化合物中,相对含量最高的为烯烃类化合物,相对含量占比达66.62%,其次是倍半萜(27.98%),而7种倍半萜中以α-葎草烯含量最高,占16.49%(表4)。
物质峰编号
No. of
peak保留时间
Retention
time/min保留指数
Retention
indices/iu分子式
Molecular
formula化合物名称
Compounds相对含量±标准误
Relative content ± SE/%1 9.12 2705 C20H40O 1-(乙烯氧基)-十八烷 1-(ethenyloxy)-octadecane 0.68±0.21 2 10.11 1180 C9H10O 4-(1-甲基乙烯基)-苯酚 4-(1-methylethenyl)-phenol 0.19±0.03 3 10.65 1471 C11H22O2 十一烷酸 undecanoic acid 0.20±0.05 4 10.96 1620 C16H32 (Z)-7-十六碳烯 (Z)-7-hexadecene 2.58±0.42 5 11.04 1413 C14H30 tetradecane 十四烷 0.30±0.06 6 11.28 1430 C15H24 α-香柠檬烯 α-bergamotene 0.88±0.19 7 11.39 1494 C15H24 β-石竹烯 β-caryophyllene 3.07±1.87 8 11.60 1440 C15H24 (Z)-β-farnesene (Z)-β-法呢烯 0.42±0.11 9 11.64 1446 C15H24 β-倍半水芹烯 β-sesquiphellandrene 1.16±0.08 10 11.71 1579 C15H24 α-葎草烯 α-humulene 16.49±3.25 11 11.88 1304 C13H26 1-十三碳烯 1-tridecene 64.04±8.23 12 12.11 1500 C15H24 β-双油烯 β-bisabolene 2.84±0.98 13 12.23 1435 C15H24 γ-杜松烯 γ-cadinene 3.12±1.01 14 12.84 1790 C16H34O 2-己基-1-癸醇 2-hexyl-1-decanol 0.41±0.03 15 12.91 1910 C19H40 十九烷 nonadecane 0.84±0.92 16 17.43 1908 C16H22O4 邻苯二甲酸二异丁酯 diisobutyl phthalate 1.96±0.97 17 18.56 1968 C16H32O2 十六烷酸 hexadecanoic acid 0.82±0.31 Table 4. Relative content (%) and volatile components of Ph. violascens shoot collected by HS-SPME
Larval Behavioural Responses of Melanotus cribricollis (Coleoptera: Elateridae) to the Volatiles Emitted from Bamboo Shoot and Carbon Dioxide
- Received Date: 2022-03-07
- Accepted Date: 2022-04-19
- Available Online: 2022-12-20
Abstract: