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摘要：【目的】探讨小菜粉蝶幼虫对2种寄主植物（甘蓝和旱金莲）叶片汁液的行为及电生理反应，为阐明植食性昆虫寄主植物选择机制提供一定的理论依据。【方法】小菜粉蝶幼虫孵化后饲养在甘蓝叶片上，选用进入5龄24～48 h的小菜粉蝶幼虫供试；植物叶片榨出汁液，用行为试验双选法测试幼虫对汁液的行为反应，用顶端记录法测试幼虫侧栓锥和中栓锥味觉感受器对汁液的电生理反应。【结果】行为试验结果表明，甘蓝饲养小菜粉蝶幼虫取食含有甘蓝叶片汁液的玻璃纤维滤纸圆片极显著多于取食含有旱金莲叶片汁液的圆片（P<0.001）。电生理试验表明，侧栓锥味觉感受器对2种叶片汁液的电生理反应均显著强于中栓锥味觉感受器（P<0.01），且侧栓锥味觉感受器对旱金莲叶片汁液的电生理反应显著强于甘蓝叶片汁液（P<0.01），而中栓锥味觉感受器的反应对两者无显著差异（P>0.05）；侧栓锥味觉感受器有3个味觉神经元对叶片汁液有反应，中栓锥味觉感受器只有2个味觉神经元对叶片汁液有反应，且侧栓锥味觉感受器中味觉神经元1和神经元2对旱金莲叶片汁液的反应频率极显著强于对甘蓝叶片汁液的反应频率（分别为P<
0.01和P<0.001），味觉神经元3对两者反应无显著差异（P>0.05）；中栓锥味觉感受器中味觉神经元1和神经元2对旱金莲叶片汁液和对甘蓝叶片汁液的反应频率则无显著差异（P>0.05）。【結论】甘蓝饲养小菜粉蝶幼虫对旱金莲叶片汁液有拒食行为，这种拒食行为与侧栓锥味觉感受器中相关味觉神经元的激活有关。小菜粉蝶幼虫侧栓锥味觉感受器对2种寄主植物叶片的反应均显著强于中栓锥味觉感受器，说明在对寄主植物的探测上侧栓锥味觉感受器可能起到更重要的作用。
关键词： 小菜粉蝶幼虫；植物叶片汁液；栓锥感受器；味觉神经元；电生理顶端记录
中图分类号： S433.4 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2017）07-1225-06
0 引言
【研究意义】植物的化学构成为昆虫取食选择提供了重要信息，鳞翅目昆虫幼虫通过感受这些信息来区别寄主植物与非寄主植物（Schoonhoven and van Loon， 2002）。植物汁液的组成成分十分复杂，多年来该领域的研究一直集中在纯化合物激发相关昆虫特定味觉神经元反应上（Zhou et al.， 2009，2010； 汤清波等，2015； Ma et al.， 2016）。但在自然界中昆虫幼虫取食时直接接触的是植物汁液，它们得到的所有化学信息均来自于汁液，植物汁液对其生活史影响深远（Thoming et al.， 2013； Pontes et al.， 2014； Cahenzli et al.， 2015； Petit et al.， 2015； Proffit et al.， 2015）。因此，研究昆虫幼虫对寄主植物叶片汁液的反应，对于阐明植食性昆虫探测和选择寄主植物的机理有十分重要的意义。【前人研究进展】昆虫味觉系统中的味觉神经元在寻找寄主植物中起着决定性作用，鳞翅目昆虫幼虫的味觉神经元主要存在于下颚须、外颚叶及内唇的腹面（Schoonhoven and van Loon， 2002； Tang et al.， 2015）。在所有味觉感受器中，外颚叶上的侧栓锥味觉感受器（Lateral styloconic sensillum， L-sensillum）和中栓锥味觉感受器（Medial styloconic sensillum， M-sensillum）在取食行为的选择中起着决定性作用。每个栓锥感受器内有5个神经元，其中一个起机械固定作用，其余4个则是味觉功能神经元，这4个味觉功能神经元的树突会伸到感受器的顶部，接近栓锥感受器顶端小孔的位置，在那里与不同的味觉物质接触反应以获取味觉信息；所有的鳞翅目昆虫均有取食抑制素味觉神经元，这种神经元的激活能抑制甚至停止昆虫的取食行为（Wada-Katsumata et al.， 2013）。甘蓝（Brassica oleracea L. var. gemmifera cv. Cyrus）和旱金莲（Tropaeolum majus L. cv. Glorious Gleam）是小菜粉蝶（Pieris rapae）幼虫的天然寄主植物，但前期有研究表明，孵化后饲养在甘蓝上的小菜粉蝶幼虫会拒绝取食旱金莲，尽管旱金莲也是其天然寄主植物之一（Huang and Renwick， 1995）。在昆虫幼虫味觉感受领域，前人研究基本集中在鉴定单个味觉神经元对一些纯化合物的反应上。del Campo等（2001）研究发现烟草天蛾（Manduca sexta）幼虫在对茄科植物和非茄科植物的取食选择中，95%有茄科植物取食经历的幼虫会选择茄科植物，表明茄科植物中的一种化合物idioside D是诱导其取食的信号，电生理研究也发现有取食茄科植物经历的幼虫中栓锥味觉感受器有1个对idioside D强烈敏感的细胞。灯蛾（Grammia geneura）幼虫的侧栓锥味觉感受器有对氨基酸反应的细胞，在中栓锥味觉感受器也有2～3个味觉细胞能感受多种氨基酸，其中1个味觉细胞还能对蔗糖、葡萄糖、海藻糖和梓醇起反应（Bernays and Chapman， 2001a， 2001b）。一直以来，昆虫对天然植物叶片汁液的反应研究极少，其中最重要的原因是植物汁液中含有多种化合物，从而引发多个味觉神经元的反应，给量化分析味觉神经元的活动带来了困难（van Loon et al.， 2008）。【本研究切入点】目前，关于植食性昆虫对天然寄主植物叶片汁液的行为和电生理反应研究尚未见详细报道。【拟解决的关键问题】采用行为试验调查甘蓝饲养的小菜粉蝶幼虫对甘蓝和旱金莲叶片汁液味觉行为上的差别；采用电生理顶端记录技术调查相关味觉神经元对这2种天然寄主植物叶片汁液的神经脉冲反应，探索昆虫幼虫对寄主植物叶片汁液的行为和其栓锥感受器内味觉神经元对叶片汁液的电生理反应，以期为揭示植食性昆虫对寄主植物的选择机制提供一定的理论依据。 1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试甘蓝和旱金莲在温室中培育，培育温度18～22 ℃。小菜粉蝶幼虫饲养在甘蓝叶片上，饲养室温度25～28 ℃，湿度60%～70%，光周期L∶D=16∶8。电生理试验昆虫为5龄蜕皮后24～48 h的小菜粉蝶幼虫，测试前饥饿2 h。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 叶片汁液制备 选取新鲜的甘蓝和旱金莲叶片，用蒸馏水润洗，空气中晾干。把叶片剪成小块，用一个不锈钢压榨器快速榨出汁液，滤除叶片残渣，即为甘蓝叶片汁液和旱金莲叶片汁液，立即放入4 ℃冰箱中保存备用。行为试验中，汁液加注在玻璃纤维滤纸（购自Sigma-Aldrich公司）上；电生理试验中，稀释汁液装入毛细玻璃管中用于测定昆虫幼虫味觉栓锥感受器的反应。
1. 2. 2 行为试验 采用双选法，使用玻璃纤维滤纸作为取食介质。用打孔器将玻璃纤维滤纸打成直径1 cm的圆片，分别将10 μL稀释叶片汁液用移液枪均匀加注于滤纸圆片上。取饥饿后的5龄幼虫置于培养皿中间，将2片加注甘蓝叶片汁液的滤纸圆片和2片加注旱金莲叶片汁液的滤纸圆片依次交叉放置于培养皿的内部边缘， 当有任意约50%甘蓝叶片汁液圆片或旱金莲叶片汁液圆片被取食后，剩下的圆片面积用惠普扫描仪扫描，用Scion Image（Scion Image for Windows 4.3，Scion Co. http：//www.scioncorp.com）软件计算表面积（Zhou et al.， 2009）。行为试验在25 ℃温室中进行，重复20次。
1. 2. 3 电生理试验 采用顶端记录电生理技术（Tang et al.， 2014a， 2014b）记录不同味觉神经元对各种纯的或混合化合物的神经反应，并略有改进。具体方法：切下5龄幼虫的头部，将银电极的一端从切口小心插入，并尽量突出下颚叶，使2个栓锥感受器暴露；电极的另一端与前置放大器相连，后者与电生理信号处理系统连接在一起；分别将2种植物叶片汁液注入一尖端直径约30 μm的玻璃电极中，玻璃电极接到微动操作仪上；小心将玻璃电极的开口与幼虫栓锥感受器的顶端相接触，溶液会激发味觉神经元反应，其信号经前置放大器放大后传入电生理信号处理系统，再转化处理成可识别的电生理脉冲信号。味觉神经元脉冲反应的计数，是从0 s到反应后60 s。味觉神经元脉冲信号的识别根据其反应振幅与反应模式进行判定（van Loon et al.， 2008； Zhou et al.， 2009）。試验重复12次。
1. 3 统计分析
应用SPSS 17.0对试验数据进行统计分析，其中行为试验数据采用成对t检验，电生理试验数据采用独立样本t检验。
2 结果与分析
2. 1 甘蓝饲养小菜粉蝶幼虫对不同植物叶片汁液的行为反应
味觉行为试验结果（图1）显示，甘蓝饲养小菜粉蝶幼虫取食甘蓝叶片汁液的玻璃纤维滤纸圆片面积极显著大于旱金莲叶片汁液圆片（P<0.001），小菜粉蝶幼虫取食含有甘蓝叶片汁液圆片的面积在60 mm2以上，而取食含有旱金莲叶片汁液的圆片面积仅10 mm2左右。说明甘蓝饲养的小菜粉蝶幼虫在取食行为选择上极大偏好于甘蓝叶片汁液中的化学物质，而倾向于拒绝旱金莲叶片汁液中的化学物质。
2. 2 味觉感受器对不同植物叶片汁液的总电生理反应频率
从栓锥味觉感受器总的电生理反应频率来看（图2），无论是对甘蓝叶片汁液还是旱金莲叶片汁液，侧栓锥味觉感受器的反应频率均显著高于中栓锥味觉感受器（P<0.01），且侧栓锥味觉感受器对旱金莲叶片汁液的反应频率显著高于对甘蓝叶片汁液的反应频率（P<0.01），但中栓锥味觉感受器对甘蓝叶片汁液和旱金莲叶片汁液的反应频率无显著差异（P>0.05）。
2. 3 不同味觉神经元对不同植物叶片汁液的电生理反应频率
根据不同反应振幅及反应模式可知，侧栓锥味觉感受器有3个味觉神经元对甘蓝叶片汁液及旱金莲叶片汁液有反应（图3），味觉神经元1振幅最高，但反应频率低，味觉神经元2振幅次之，反应频率最高，味觉神经元3振幅最低，反应频率介于神经元1与神经元2之间（图3和图4）。中栓锥味觉感受器有2个味觉神经元对甘蓝叶片及旱金莲叶片汁液有反应（图3），味觉神经元1振幅低，反应频率也低，味觉神经元2振幅高，反应频率亦高（图3和图4）。由图4可知，侧栓锥味觉感受器中味觉神经元1和神经元2对旱金莲叶片汁液的反应频率极显著强于对甘蓝叶片汁液的反应频率（分别为P<0.01和P<0.001），味觉神经元3对两者反应无显著差异（P>0.05）；而中栓锥味觉感受器中味觉神经元1和神经元2对旱金莲叶片汁液和对甘蓝叶片汁液的反应频率无显著差异（P>0.05）。
3 讨论
在自然界中，昆虫幼虫主要通过取食寄主植物来生存和发育，因此，选择寄主植物是鳞翅目昆虫幼虫生命史中的第一步（van Loon et al.， 2008）。昆虫幼虫咀嚼植物叶片产生叶片汁液，汁液中含有多种植物次生化合物，幼虫通过味觉感受器的味觉神经元来感受和评价这些化合物从而决定是否取食植物（Zhang et al.， 2013； Stockton et al.， 2016）。甘蓝和旱金莲均是小菜粉蝶的天然寄主植物，新孵化的幼虫在这两种植物上均能正常生长发育，但甘蓝和旱金莲属于不同种类的植物，其叶片汁液的化学组成差别明显（Huang and Renwick， 1995）。本课题组研究了孵化后即饲养在甘蓝叶片上的小菜粉蝶幼虫对两种天然寄主植物甘蓝和旱金莲叶片汁液的行为反应和电生理反应，行为反应试验结果表明，甘蓝饲养小菜粉蝶幼虫取食甘蓝叶片汁液的玻璃纤维滤纸圆片面积极显著大于旱金莲叶片汁液圆片，说明旱金莲叶片汁液中含有小菜粉蝶幼虫的拒食素。即孵化后饲养在甘蓝上的小菜粉蝶幼虫会拒绝取食旱金莲，而饲养在旱金莲上的幼虫照样会取食甘蓝，这种现象可能与抑制素味觉神经元对相关植物次生物质的敏感性降低有关（Zhou et al.， 2009， 2010； Ruiz-Montoya and Nunez-Farfan， 2013； Wada-Katsumata et al.， 2013； Zhang et al.， 2013； Liman et al.， 2014； Tang et al.， 2014a， 2014b， 2015； Ma et al.， 2016）。 植物汁液中所含的化學物质十分复杂，种类繁多，当昆虫幼虫接触到植物汁液时，这些化学物质会激发幼虫味觉感受器内多个味觉神经元的反应。本研究结果表明，无论是对甘蓝叶片汁液还是对旱金莲叶片汁液，昆虫幼虫侧栓锥味觉感受器的反应频率均显著高于中栓锥味觉感受器，说明在小菜粉蝶幼虫选择寄主植物时，侧栓锥味觉感受器可能起到更重要的作用。另外，侧栓锥味觉感受器对旱金莲叶片汁液的反应频率显著高于对甘蓝的反应频率，而中栓锥味觉感受器对甘蓝和旱金莲叶片汁液的反应频率无显著差异，这一结果强烈暗示甘蓝饲养的小菜粉蝶幼虫拒食旱金莲汁液与侧栓锥味觉感受器对旱金莲叶片汁液的反应有关，很可能其侧栓锥味觉感受器中存在对旱金莲汁液敏感的抑制素味觉神经元。
本研究的电生理试验分析结果表明，侧栓锥味觉感受器中有3个味觉神经元对植物叶片汁液有反应，而中栓锥味觉感受器只有2个味觉神经元对植物叶片汁液有反应，且侧栓锥味觉感受器中味觉神经元1和神经元2对旱金莲叶片汁液的反应频率极显著强于对甘蓝叶片汁液的反应频率。根据味觉神经元的反应模式分析，侧栓锥味觉感受器中反应脉冲频率最高的味觉神经元2是一个抑制素神经元，其对旱金莲叶片汁液的反应脉冲频率极显著高于甘蓝叶片汁液，说明这个抑制素神经元有对旱金莲叶片汁液的敏感感受，可能是甘蓝饲养的小菜粉蝶幼虫拒食旱金莲的主要原因。
4 结论
甘蓝饲养的小菜粉蝶幼虫对旱金莲叶片汁液具有拒食行为，这种拒食行为与侧栓锥味觉感受器中相关味觉神经元的激活有关。小菜粉蝶幼虫侧栓锥味觉感受器对2种寄主植物叶片的反应均显著强于中栓锥感器，说明在对寄主植物的探测上侧栓锥味觉感受器可能起到更重要的作用。
参考文献：
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（責任编辑 麻小燕）
0.01和P<0.001），味觉神经元3对两者反应无显著差异（P>0.05）；中栓锥味觉感受器中味觉神经元1和神经元2对旱金莲叶片汁液和对甘蓝叶片汁液的反应频率则无显著差异（P>0.05）。【結论】甘蓝饲养小菜粉蝶幼虫对旱金莲叶片汁液有拒食行为，这种拒食行为与侧栓锥味觉感受器中相关味觉神经元的激活有关。小菜粉蝶幼虫侧栓锥味觉感受器对2种寄主植物叶片的反应均显著强于中栓锥味觉感受器，说明在对寄主植物的探测上侧栓锥味觉感受器可能起到更重要的作用。
关键词： 小菜粉蝶幼虫；植物叶片汁液；栓锥感受器；味觉神经元；电生理顶端记录
中图分类号： S433.4 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2017）07-1225-06
0 引言
【研究意义】植物的化学构成为昆虫取食选择提供了重要信息，鳞翅目昆虫幼虫通过感受这些信息来区别寄主植物与非寄主植物（Schoonhoven and van Loon， 2002）。植物汁液的组成成分十分复杂，多年来该领域的研究一直集中在纯化合物激发相关昆虫特定味觉神经元反应上（Zhou et al.， 2009，2010； 汤清波等，2015； Ma et al.， 2016）。但在自然界中昆虫幼虫取食时直接接触的是植物汁液，它们得到的所有化学信息均来自于汁液，植物汁液对其生活史影响深远（Thoming et al.， 2013； Pontes et al.， 2014； Cahenzli et al.， 2015； Petit et al.， 2015； Proffit et al.， 2015）。因此，研究昆虫幼虫对寄主植物叶片汁液的反应，对于阐明植食性昆虫探测和选择寄主植物的机理有十分重要的意义。【前人研究进展】昆虫味觉系统中的味觉神经元在寻找寄主植物中起着决定性作用，鳞翅目昆虫幼虫的味觉神经元主要存在于下颚须、外颚叶及内唇的腹面（Schoonhoven and van Loon， 2002； Tang et al.， 2015）。在所有味觉感受器中，外颚叶上的侧栓锥味觉感受器（Lateral styloconic sensillum， L-sensillum）和中栓锥味觉感受器（Medial styloconic sensillum， M-sensillum）在取食行为的选择中起着决定性作用。每个栓锥感受器内有5个神经元，其中一个起机械固定作用，其余4个则是味觉功能神经元，这4个味觉功能神经元的树突会伸到感受器的顶部，接近栓锥感受器顶端小孔的位置，在那里与不同的味觉物质接触反应以获取味觉信息；所有的鳞翅目昆虫均有取食抑制素味觉神经元，这种神经元的激活能抑制甚至停止昆虫的取食行为（Wada-Katsumata et al.， 2013）。甘蓝（Brassica oleracea L. var. gemmifera cv. Cyrus）和旱金莲（Tropaeolum majus L. cv. Glorious Gleam）是小菜粉蝶（Pieris rapae）幼虫的天然寄主植物，但前期有研究表明，孵化后饲养在甘蓝上的小菜粉蝶幼虫会拒绝取食旱金莲，尽管旱金莲也是其天然寄主植物之一（Huang and Renwick， 1995）。在昆虫幼虫味觉感受领域，前人研究基本集中在鉴定单个味觉神经元对一些纯化合物的反应上。del Campo等（2001）研究发现烟草天蛾（Manduca sexta）幼虫在对茄科植物和非茄科植物的取食选择中，95%有茄科植物取食经历的幼虫会选择茄科植物，表明茄科植物中的一种化合物idioside D是诱导其取食的信号，电生理研究也发现有取食茄科植物经历的幼虫中栓锥味觉感受器有1个对idioside D强烈敏感的细胞。灯蛾（Grammia geneura）幼虫的侧栓锥味觉感受器有对氨基酸反应的细胞，在中栓锥味觉感受器也有2～3个味觉细胞能感受多种氨基酸，其中1个味觉细胞还能对蔗糖、葡萄糖、海藻糖和梓醇起反应（Bernays and Chapman， 2001a， 2001b）。一直以来，昆虫对天然植物叶片汁液的反应研究极少，其中最重要的原因是植物汁液中含有多种化合物，从而引发多个味觉神经元的反应，给量化分析味觉神经元的活动带来了困难（van Loon et al.， 2008）。【本研究切入点】目前，关于植食性昆虫对天然寄主植物叶片汁液的行为和电生理反应研究尚未见详细报道。【拟解决的关键问题】采用行为试验调查甘蓝饲养的小菜粉蝶幼虫对甘蓝和旱金莲叶片汁液味觉行为上的差别；采用电生理顶端记录技术调查相关味觉神经元对这2种天然寄主植物叶片汁液的神经脉冲反应，探索昆虫幼虫对寄主植物叶片汁液的行为和其栓锥感受器内味觉神经元对叶片汁液的电生理反应，以期为揭示植食性昆虫对寄主植物的选择机制提供一定的理论依据。 1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试甘蓝和旱金莲在温室中培育，培育温度18～22 ℃。小菜粉蝶幼虫饲养在甘蓝叶片上，饲养室温度25～28 ℃，湿度60%～70%，光周期L∶D=16∶8。电生理试验昆虫为5龄蜕皮后24～48 h的小菜粉蝶幼虫，测试前饥饿2 h。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 叶片汁液制备 选取新鲜的甘蓝和旱金莲叶片，用蒸馏水润洗，空气中晾干。把叶片剪成小块，用一个不锈钢压榨器快速榨出汁液，滤除叶片残渣，即为甘蓝叶片汁液和旱金莲叶片汁液，立即放入4 ℃冰箱中保存备用。行为试验中，汁液加注在玻璃纤维滤纸（购自Sigma-Aldrich公司）上；电生理试验中，稀释汁液装入毛细玻璃管中用于测定昆虫幼虫味觉栓锥感受器的反应。
1. 2. 2 行为试验 采用双选法，使用玻璃纤维滤纸作为取食介质。用打孔器将玻璃纤维滤纸打成直径1 cm的圆片，分别将10 μL稀释叶片汁液用移液枪均匀加注于滤纸圆片上。取饥饿后的5龄幼虫置于培养皿中间，将2片加注甘蓝叶片汁液的滤纸圆片和2片加注旱金莲叶片汁液的滤纸圆片依次交叉放置于培养皿的内部边缘， 当有任意约50%甘蓝叶片汁液圆片或旱金莲叶片汁液圆片被取食后，剩下的圆片面积用惠普扫描仪扫描，用Scion Image（Scion Image for Windows 4.3，Scion Co. http：//www.scioncorp.com）软件计算表面积（Zhou et al.， 2009）。行为试验在25 ℃温室中进行，重复20次。
1. 2. 3 电生理试验 采用顶端记录电生理技术（Tang et al.， 2014a， 2014b）记录不同味觉神经元对各种纯的或混合化合物的神经反应，并略有改进。具体方法：切下5龄幼虫的头部，将银电极的一端从切口小心插入，并尽量突出下颚叶，使2个栓锥感受器暴露；电极的另一端与前置放大器相连，后者与电生理信号处理系统连接在一起；分别将2种植物叶片汁液注入一尖端直径约30 μm的玻璃电极中，玻璃电极接到微动操作仪上；小心将玻璃电极的开口与幼虫栓锥感受器的顶端相接触，溶液会激发味觉神经元反应，其信号经前置放大器放大后传入电生理信号处理系统，再转化处理成可识别的电生理脉冲信号。味觉神经元脉冲反应的计数，是从0 s到反应后60 s。味觉神经元脉冲信号的识别根据其反应振幅与反应模式进行判定（van Loon et al.， 2008； Zhou et al.， 2009）。試验重复12次。
1. 3 统计分析
应用SPSS 17.0对试验数据进行统计分析，其中行为试验数据采用成对t检验，电生理试验数据采用独立样本t检验。
2 结果与分析
2. 1 甘蓝饲养小菜粉蝶幼虫对不同植物叶片汁液的行为反应
味觉行为试验结果（图1）显示，甘蓝饲养小菜粉蝶幼虫取食甘蓝叶片汁液的玻璃纤维滤纸圆片面积极显著大于旱金莲叶片汁液圆片（P<0.001），小菜粉蝶幼虫取食含有甘蓝叶片汁液圆片的面积在60 mm2以上，而取食含有旱金莲叶片汁液的圆片面积仅10 mm2左右。说明甘蓝饲养的小菜粉蝶幼虫在取食行为选择上极大偏好于甘蓝叶片汁液中的化学物质，而倾向于拒绝旱金莲叶片汁液中的化学物质。
2. 2 味觉感受器对不同植物叶片汁液的总电生理反应频率
从栓锥味觉感受器总的电生理反应频率来看（图2），无论是对甘蓝叶片汁液还是旱金莲叶片汁液，侧栓锥味觉感受器的反应频率均显著高于中栓锥味觉感受器（P<0.01），且侧栓锥味觉感受器对旱金莲叶片汁液的反应频率显著高于对甘蓝叶片汁液的反应频率（P<0.01），但中栓锥味觉感受器对甘蓝叶片汁液和旱金莲叶片汁液的反应频率无显著差异（P>0.05）。
2. 3 不同味觉神经元对不同植物叶片汁液的电生理反应频率
根据不同反应振幅及反应模式可知，侧栓锥味觉感受器有3个味觉神经元对甘蓝叶片汁液及旱金莲叶片汁液有反应（图3），味觉神经元1振幅最高，但反应频率低，味觉神经元2振幅次之，反应频率最高，味觉神经元3振幅最低，反应频率介于神经元1与神经元2之间（图3和图4）。中栓锥味觉感受器有2个味觉神经元对甘蓝叶片及旱金莲叶片汁液有反应（图3），味觉神经元1振幅低，反应频率也低，味觉神经元2振幅高，反应频率亦高（图3和图4）。由图4可知，侧栓锥味觉感受器中味觉神经元1和神经元2对旱金莲叶片汁液的反应频率极显著强于对甘蓝叶片汁液的反应频率（分别为P<0.01和P<0.001），味觉神经元3对两者反应无显著差异（P>0.05）；而中栓锥味觉感受器中味觉神经元1和神经元2对旱金莲叶片汁液和对甘蓝叶片汁液的反应频率无显著差异（P>0.05）。
3 讨论
在自然界中，昆虫幼虫主要通过取食寄主植物来生存和发育，因此，选择寄主植物是鳞翅目昆虫幼虫生命史中的第一步（van Loon et al.， 2008）。昆虫幼虫咀嚼植物叶片产生叶片汁液，汁液中含有多种植物次生化合物，幼虫通过味觉感受器的味觉神经元来感受和评价这些化合物从而决定是否取食植物（Zhang et al.， 2013； Stockton et al.， 2016）。甘蓝和旱金莲均是小菜粉蝶的天然寄主植物，新孵化的幼虫在这两种植物上均能正常生长发育，但甘蓝和旱金莲属于不同种类的植物，其叶片汁液的化学组成差别明显（Huang and Renwick， 1995）。本课题组研究了孵化后即饲养在甘蓝叶片上的小菜粉蝶幼虫对两种天然寄主植物甘蓝和旱金莲叶片汁液的行为反应和电生理反应，行为反应试验结果表明，甘蓝饲养小菜粉蝶幼虫取食甘蓝叶片汁液的玻璃纤维滤纸圆片面积极显著大于旱金莲叶片汁液圆片，说明旱金莲叶片汁液中含有小菜粉蝶幼虫的拒食素。即孵化后饲养在甘蓝上的小菜粉蝶幼虫会拒绝取食旱金莲，而饲养在旱金莲上的幼虫照样会取食甘蓝，这种现象可能与抑制素味觉神经元对相关植物次生物质的敏感性降低有关（Zhou et al.， 2009， 2010； Ruiz-Montoya and Nunez-Farfan， 2013； Wada-Katsumata et al.， 2013； Zhang et al.， 2013； Liman et al.， 2014； Tang et al.， 2014a， 2014b， 2015； Ma et al.， 2016）。 植物汁液中所含的化學物质十分复杂，种类繁多，当昆虫幼虫接触到植物汁液时，这些化学物质会激发幼虫味觉感受器内多个味觉神经元的反应。本研究结果表明，无论是对甘蓝叶片汁液还是对旱金莲叶片汁液，昆虫幼虫侧栓锥味觉感受器的反应频率均显著高于中栓锥味觉感受器，说明在小菜粉蝶幼虫选择寄主植物时，侧栓锥味觉感受器可能起到更重要的作用。另外，侧栓锥味觉感受器对旱金莲叶片汁液的反应频率显著高于对甘蓝的反应频率，而中栓锥味觉感受器对甘蓝和旱金莲叶片汁液的反应频率无显著差异，这一结果强烈暗示甘蓝饲养的小菜粉蝶幼虫拒食旱金莲汁液与侧栓锥味觉感受器对旱金莲叶片汁液的反应有关，很可能其侧栓锥味觉感受器中存在对旱金莲汁液敏感的抑制素味觉神经元。
本研究的电生理试验分析结果表明，侧栓锥味觉感受器中有3个味觉神经元对植物叶片汁液有反应，而中栓锥味觉感受器只有2个味觉神经元对植物叶片汁液有反应，且侧栓锥味觉感受器中味觉神经元1和神经元2对旱金莲叶片汁液的反应频率极显著强于对甘蓝叶片汁液的反应频率。根据味觉神经元的反应模式分析，侧栓锥味觉感受器中反应脉冲频率最高的味觉神经元2是一个抑制素神经元，其对旱金莲叶片汁液的反应脉冲频率极显著高于甘蓝叶片汁液，说明这个抑制素神经元有对旱金莲叶片汁液的敏感感受，可能是甘蓝饲养的小菜粉蝶幼虫拒食旱金莲的主要原因。
4 结论
甘蓝饲养的小菜粉蝶幼虫对旱金莲叶片汁液具有拒食行为，这种拒食行为与侧栓锥味觉感受器中相关味觉神经元的激活有关。小菜粉蝶幼虫侧栓锥味觉感受器对2种寄主植物叶片的反应均显著强于中栓锥感器，说明在对寄主植物的探测上侧栓锥味觉感受器可能起到更重要的作用。
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（責任编辑 麻小燕）