稻赤斑沫蝉(半翅目:沫蝉科)生物学研究及雄虫性信息素的鉴定

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稻赤斑沫蝉(Callitettixversicolor)(Fabricius,1794)(半翅目:沫蝉科)是水稻和玉米上的重要害虫,随着气候变化和耕作制度的变更,这种害虫逐渐从南方地区向北方扩散并对农业生产造成了严重的损失,但是对于其生物学及发生规律缺乏系统的研究。化学通讯在昆虫的生命活动中起着非常重要的作用,性信息素在其交配行为中尤其重要,尽管在很多种类的昆虫中都已经发现了性信息素的存在,但是到目前为止在蝉类昆虫中还没有性信息素研究的报道。  本文对稻赤斑沫蝉在玉米田中的发生规律进行了调查研究,实现了室内饲养并描记了其若虫阶段;利用气相色谱(GC)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)、触角电位(EAG)、气相色谱-触角电位联用(GC-EAD)、室内行为测定和田间试验等方法,首次对其雄虫性信息素进行了系统的研究。主要研究结果如下:  1、该虫在河南省舞钢市玉米田中每年发生一代。7月中旬初见,7月下旬到8月下旬为为害高峰期,9月中旬玉米收获后数量迅速下降。每天9:00到17:00为活动活跃期,11:00时数量达到最大,19:00之后基本停止活动。7月中旬刚出现时雄虫数量显著多于雌虫数量,到8月中旬时雄虫和雌虫数量逐渐趋于平衡,8月下旬到9月中旬交配高峰过去后雌虫数量显著多于雄虫数量。田边玉米上成虫的数量在每个阶段(7月中旬、8月中旬、9月中旬)都要显著高于田中间玉米和杂草上的成虫数量,表明玉米比杂草更适合该虫取食,并且随着与杂草距离的增大,往玉米上的迁移活动逐渐减弱。  2、在实验室条件下对稻赤斑沫蝉进行了饲养,并对其若虫阶段进行了描记。成虫从野外采集后在实验室中用豆角(Phaseolusvulgaris)饲喂,若虫用水稻幼苗根进行饲喂。成虫、卵和若虫都饲养在温度27±1℃,光周期14:10(光照:黑暗),相对湿度70±5%的人工气候箱中。卵期平均为102.63天,一龄到五龄龄期分别为5.36天、5.48天、7.06天和7.92天。各龄若虫可以从其形态、体长及体色等方面进行区分。  3、分离鉴定了2种稻赤斑沫蝉雄虫特有的信息素组分(Z)-10-heneicosene和(Z)-9-tricosene(两者之间的比例约为1:4)。这2种组分由位于雄虫头部的腺体所分泌,这种腺体为雄虫所特有,在雌虫头部没有发现。GC-MS分析表明,(Z)-10-heneicosene在雄虫头部腺体提取物中的含量(12.00±1.15ng)显著高于其在前翅提取物中的含量(4.23±0.63ng),前者约为后者的3倍;在雌虫头部表皮和前翅提取物中没有检测到(Z)-10-heneicosene。(Z)-9-tricosene在各部分提取物中都存在,在雄虫头部腺体提取物中的含量(51.32±3.88ng)显著高于其在雄虫前翅提取物中的含量(18.44±1.11ng),并且前者也为后者的3倍左右,这与(Z)-10-heneicosene相似。而(Z)-9-tricosene在雌虫头部表皮提取物中的含量(2.89±0.19ng)和前翅中的含量(2.73±0.23ng)显著低于在雄虫对应部位提取物中的含量,并且两者之间没有显著性差异。  4、触角电位-气相色谱联用技术(GC-EAD)及触角电位技术(EAG)研究发现,雌虫触角对(Z)-10-heneicosene的电位反应(0.347±0.019mV)显著高于对(0.027±0.004mV)、溶剂对照(0.026±0.001mV)和空气(0.025±0.002mV)的电位反应,而其对(Z)-9-tricosene、溶剂和空气的电位反应没有显著性差异;雄虫触角对(Z)-9-tricosene的电位反应(0.420±0.015mV)显著高于对(Z)-10-heneicosene(0.103±0.002mV)、溶剂对照(0.074±0.013mV)和空气(0.072±0.016mV)的电位反应,而其对(Z)-9-tricosene、溶剂和空气的电位反应没有显著性差异。  5、在行为测定中,随着剂量的升高,雌虫对(Z)-10-heneicosene的选择率越来越高,在0.5μg和1μg时的选择率显著高于50%;但是雄虫对(Z)-10-heneicosene在各个剂量下均没有明显的选择性。随着剂量的增高,雄虫对(Z)-9-tricosene的选择率越来越高,在0.5μg和1μg时的选择率显著高于50%;但是雌虫对(Z)-9-tricosene在各个剂量下均没有明显的选择性。随着浓度的升高雄虫和雌虫对混合物的选择率都逐渐升高,但雄虫的选择率在各个剂量时与50%没有显著性差异;雌虫的选择率升高比雄虫明显,在浓度为0.5μg和1μg时的选择率显著高于50%。当用雄虫头部腺体提取物进行测试时,随着浓度的升高,雄虫和雌虫对提取物的选择率都有比较明显的升高,在浓度为50和100头时雄虫和雌虫的选择率都显著高于50%。在田间试验中,(Z)-10-heneicosene只能诱捕到雌虫,(Z)-9-tricosene只能诱捕到雄虫,而两者的混合物既能诱捕到雄虫也能诱捕到雌虫。  本研究明确了稻赤斑沫蝉在玉米田中的发生规律,为其防治与预测预报提供理论依据;成功实现了该虫的实验室饲养并描记了其若虫阶段,为其深入研究打下了良好基础;首次鉴定出其雄虫性信息素的2个活性组分并系统研究了它们的电生理活性及行为活性,填补了蝉类昆虫信息素研究的空白并为利用信息素防治该害虫提供理论依据。
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