喜旱莲子草喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides (Mart.) Griseb.,属苋科Amaranthaceae,莲子草属Alternanthera,又称空心莲子草、水花生等。原产于南美地区,现已广泛蔓延分布于除南极洲外六大洲的热带、暖温带湿地地区,分布在河岸带,以及湖泊、沼泽边缘等光照充足的生境,是一种世界性的严重恶性杂草。莲草直胸跳甲莲草直胸跳甲(Agasicles hygrophila, Selman and Vogt)属鞘翅目Coleoptera,叶甲科Chrysomelidae,跳甲亚科Halticinae,是叶甲科中最大的类群。起源于南美洲,是喜旱莲子草最有效的生防天敌昆虫。嗅觉决定莲草直胸跳甲对寄主的选择偏好性植物释放的挥发物对植物与昆虫之间的相互作用关系非常重要,昆虫主要是依靠嗅觉利用植物释放的挥发性物质进行寄主的寻找、定位、取食和交配等行为。本论文对专食性昆虫莲草直胸跳甲一入侵杂草喜旱莲子草的生防作用物,选择定位寄主植物和非寄主植物进行研究,该跳甲是利用植物挥发物D和Z特异性比例来寻找定位寄主植物。其主要结果如下：1.通过测定田间莲草直胸跳甲对13种不同供试植物的偏好性试验聚类分析结果显示：按照喜好程度,将其分为三个级别：莲草直胸跳甲较其他非寄主植物而言,更倾向于选择寄主喜旱莲子草;近缘种莲子草次之；甜菜、若荙和黄瓜较莲子草的选择量次之；白菜、反枝苋、马齿苋、番茄、蚕豆和茄子的选择量近寄主植物一半;苋菜和藜的选择量为寄主植物的百分之五。研究发现,与选择偏好一致,莲草直胸跳甲最喜欢取食寄主植物,且取食的面积最大为59.50±4.62 mm2,取食莲子草的面积为46.50±3.69 mm2。 田间交配后的雌虫在寄主植物和莲子草叶片上产卵量分别为194.00±10.58/每株和12.33±1.20/每株。其他非寄主植物上未发现大量可计数的卵块。卵块在莲子草上的孵化率可达到50%,2龄幼虫成活率达到83%。Y管内偏好性依次为喜旱莲子草>甜菜>莲子草,莲草直胸跳甲对空白对照的选择量多于对苋菜的选择。在寄主植物不同处理下,跳甲更喜欢健康无损伤的喜旱莲子草。雌虫和2龄幼虫取食过后的寄主植物挥发物比健康植物的挥发物对成虫更有吸引作用。2.对植物挥发物的提取鉴定试验显示,健康植株,机械损伤植株和莲草直胸跳甲取食过的植株的挥发物有明显的不同。寄主植物挥发物主要有D、O、T、B、C五种化合物。其中D是对分类贡献最大的化合物。机械损伤状态下,寄主与非寄主植物释放的挥发物的种类和数量也有显著的差异,其中值最大的是Z(1.25),但在喜旱莲子草和莲子草的挥发物质中未检测到。寄主植物喜旱莲子草被莲草直胸跳甲成虫和幼虫取食后与健康状态下和机械损伤状态下的挥发物也不同,D是释放最多且VIP值最大的化合物(VIP=1.56)。化合物D与Z在寄主植物与非寄主植物挥发物质的分类中起了很大的作用。3.将收集到的寄主植物挥发物质和常见的绿叶挥发物对莲草直胸跳甲触角进行电生理测试,莲草直胸跳甲对寄主植物挥发物有电生理反应,雌虫和幼虫取食的植物释放的D对触角的活性最强。跳甲对机械损伤处理下释放的挥发物质没有显著反应。莲草直胸跳甲触角对(E)-2-hexenal, (Z)-3-hexenyl acetate, (E)-3-hexenol和Z表现出了很强的电位反应。在Y管中进行的莲草直胸跳甲行为测试表明雌虫对20ng的D表现出更强的趋性。而Z在10ng时,对雌虫产生了强烈的驱避反应。因此,有化合物存在的行为反应试验中D对雌虫有很强的吸引作用,Z有很强的驱避作用。4.在Y型嗅觉仪中,莲草直胸跳甲雌虫对喜旱莲子草的的趋性大于苋菜。将Z添加到喜旱莲子草的植株,雌虫更多的选择添加己烷的喜旱莲子草。对于非寄主植物苋菜添加D后,雌虫的选择率高于添加正己烷的苋菜植株。D和Z混合配比下,D：Z=99：1,雌虫较对照有显著的偏好。D：Z=1：1时,雌虫表现出了很强的驱避反应。当Z为可变的化合物时,任何的比例都对雌虫产生强烈的驱避作用。田间添加补充了D或Z标准化合物后,随着Z浓度的增加,莲草直胸跳甲对喜旱莲子草的选择率降低,对莲子草、甜菜、莙荙、黄瓜和苋菜的选择率升高。随着D浓度的增加,莲草直胸跳甲对喜旱莲子草和莲子草的选择率降低,对甜菜、黄瓜和苋菜的选择率升高,对著荙的选择无明显变化。随着Z不同剂量的添加到健康的寄主植物喜旱莲子草上,莲草直胸跳甲对非寄主植物莲子草,甜菜,著荙,黄瓜和苋菜的选择与寄主植物喜旱莲子草表现出了负相关性。相反,在非寄主植物苋菜上添加不同剂量的D后,雌虫对苋菜的选择率与寄主植物喜旱莲子草和莲子草选择率表现出了负相关,而与非寄主植物甜菜,若荙和黄瓜表现出了正相关性。此外,随着Z在寄主植物喜旱莲子草上剂量的增加,雌虫在莲子草上的产卵量增加而在喜旱莲子草上的产卵量减少。二者植物上的卵孵化情况也与产卵情况一致。本研究探讨了一个重要的机制与方法,在自然界中对于专食性昆虫,可以依靠嗅觉识别寄主与非寄主植物的挥发物形成的特殊比例来寻找定位寄主植物,这种机制及其方法对生物防治过程中所产生的寄主选择和寄主转移风险与评估具有潜在的科学与应用价值。