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红脂大小蠹是近来入侵我国的重大外来入侵林业害虫,它的扩张蔓延已经对我国林业生态环境建设构成直接威胁。寻找有效控制手段遏止其扩张蔓延,显得尤为迫切。在小蠹的整个生活史中,寄主选择阶段对小蠹的繁衍起着至关重要的作用,而信息化合物对寄主选择起关键调控作用。本论文借助气质联用GC-MS、触角电位(EAG)、嗅觉仪,并结合林间释放试验,主要研究了寄主挥发性单萜烯类化合物(Monoterpenes)、非寄主挥发物(Non-hostvolatiles,NHVs)、马鞭草烯酮(Verbenone,小蠹类抗聚集信息素)以及红脂大小蠹自身产生的萜烯类氧化物等对红脂大小蠹的电生理和行为活性,分析它们对红脂大小蠹寄主选择的调控作用,试图从中寻找有效的控制手段。
1)通过对油松挥发性物质GC-MS分析表明,油松树干释放的挥发性萜烯类物质以α-蒎烯含量最高,其次是β-蒎烯,月桂烯,柠檬烯等。室内触角电位、嗅觉试验与先前林间试验结果相一致,即红脂大小蠹对(+)-3-蒈烯表现出最强的电生理和行为反应。对R-(+)-α-蒎烯和S-(-)-α-蒎烯研究发现,与北美的研究结果不同,红脂大小蠹对α-蒎烯两个对映体的触角电位、嗅觉行为无显著不同,并且林间诱捕试验发现S-(-)-α-蒎烯引诱能力反而强于R-(+)-α-蒎烯。
2)7种常见的非寄主挥发物:正己醇、顺-3-己烯醇、反-2-己烯醇、3-辛醇、1-辛烯-3醇、正己醛、苯甲醇均能引起红脂大小蠹的电生理和行为反应。非寄主挥发物的存在能够干扰红脂大小蠹对其利它信息素的趋向反应(诱捕虫量减少率在26.3%-69.5%)。其中3种非寄主挥发物成分:1-辛烯-3醇,顺-3-己烯醇,反-2-己烯醇的驱避效果最为显著,能够降低红脂大小蠹诱捕量。上述研究说明红脂大小蠹能够在电生理、嗅觉水平识别和感知几种常见的非寄主挥发物,并在行为上产生回避。对非寄主挥发物的回避,可能是红脂大小蠹选择寄主的一个重要机制。
3)通过对红脂大小蠹肠道成分GC-MS分析,鉴定了5种单萜烯类氧化产物:反-马鞭草烯醇、顺-马鞭草烯醇、桃金娘烯醇、桃金娘烯醛和马鞭草烯酮,这些成分都是小蠹类常见的信息素成分。室内试验表明:反-马鞭草烯醇,桃金娘烯醇,桃金娘烯醛均能够引起红脂大小蠹的电生理反应,并且对红脂大小蠹具有引诱作用。林间诱捕试验表明:反-马鞭草烯醇,桃金娘烯醇,桃金娘烯醛能够促进植物利它信息素对红脂大小蠹的诱捕效果,虫量增加率分别为30%、41%和16%。初步推测它们可能作为红脂大小蠹的信息素成分或者能够起到促进小蠹聚集的作用。
4)红脂大小蠹对马鞭草烯酮(Verbenone)两个对映体:(S)-(-)-马鞭草烯酮和(R)-(+)-马鞭草烯酮呈现不同的EAG剂量曲线。在所有刺激浓度水平,(S)-(-)-马鞭草烯酮引起的EAG反应均要高于(R)-(+)-马鞭草烯酮的反应。嗅觉试验表明,在高浓度10μg和100μg时,马鞭草烯酮表现出对红脂大小蠹显著的驱避活性;随低浓度下降时,驱避活性减弱;其中,在浓度为0.1μg时,表现出促进植物利它信息素对红脂大小蠹的引诱。林间诱捕试验表明,随释放率升高马鞭草烯酮对红脂大小蠹的驱避作用逐步增强。释放率为24.8mg/d时,驱避活性显著高于两个低剂量释放率(5.2mg/d,3.5mg/d)时的活性。结合室内外结果,我们推测马鞭草烯酮可能是红脂大小蠹的一种多功能信息素。
上述研究说明,红脂大小蠹具备多种寄主选择机制,能够利用来自寄主、非寄主以及小蠹自身等的信息化合物:萜烯类挥发物、非寄主挥发物、萜烯类氧化物等作为重要嗅觉信号来寻找适合寄主;实践上,本文研究结果为以信息化合物为基础的红脂大小蠹控制策略提供了候选信息化合物。