文章信息
- 郑雅楠, 唐艳龙, 杨忠岐, 唐桦
- Zheng Yanan, Tang Yanlong, Yang Zhongqi, Tang Hua
- 栗山天牛成虫补充营养方式及所取食的寄主树液中的主要化学成分
- Characteristics of Supplementary Nutrition Feeding of Massicus raddei (Coleoptera: Cerambycidae) Adults and the Main Components of the Fed-Sap of Host Tree Quercus mongolica
- 林业科学, 2014, 50(12): 156-160
- Scientia Silvae Sinicae, 2014, 50(12): 156-160.
- DOI: 10.11707/j.1001-7488.20141222
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文章历史
- 收稿日期:2013-11-19
- 修回日期:2014-06-18
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作者相关文章
2. 沈阳农业大学林学院 沈阳 256603
2. College of Forestry, Shenyang Agricultural University Shenyang 256603
栗山天牛(Massicus raddei)属鞘翅目(Coleoptera)天牛科(Cerambycidae)山天牛属(Massicus)(陈世骧,1959),是近年来在我国东北林区造成严重危害的蛀干害虫,主要危害辽东栎(Quercus liaotungensis)和蒙古栎(Q.mongolica)等天然林树种。自20世纪90年代开始在东北栎树天然林中暴发以来,对我国东北林区的生态环境建设造成了巨大损害。受害树干内天牛坑道密布,轻者生长衰弱,重者风折、死亡(孙永平,2001;侯义等,2000)。
目前,栗山天牛的生物学、生态学特点及其幼虫防治技术已有较多研究(唐艳龙,2011; 姜静,2011),针对栗山天牛成虫的防治技术也取得突破性进展(姜静等,2010)。为了进一步明确栗山天牛成虫补充营养的特点,本文研究了栗山天牛成虫补充营养的寄主选择行为。通过室内和林间长期调查和观察发现,栗山天牛成虫补充营养的方式与其他天牛种类不同,不像其他大多数天牛种那样啃食寄主树木的树皮,而是吸食栎树伤口处渗出的树液,一般是雄成虫先羽化,随后寻找到合适、健康的栎树作为补充营养的寄主;补充营养一般在晚上进行。先由雄成虫在寄主树木主干树皮(一般在3 m以下)上啮咬,形成伤口,吮吸从伤口处渗出的树液,而后招引雌成虫也前来吸食,并在吸食的过程中进行交配(图 1)。为了研制植物源引诱剂,本文对栗山天牛成虫所取食的树液成分进行分析测定。
1 材料与方法 1.1 栗山天牛成虫补充营养方式的调查观察1)室内观察 2011年栗山天牛成虫期,在辽宁省宽甸县大西岔镇栗山天牛危害较重的林地,采集林内主要树种的枝条带回室内,去除不完整的叶片后置于3 m×3 m×3 m的笼子内,放入从林间捕回的成虫50对,观察栗山天牛成虫对枝、皮和叶的取食情况,采集的树种主要有栗山天牛的寄主辽东栎、蒙古栎和槲栎 (Q.aliena),其他植物包括色木槭(Acer mono)、杜鹃(Rhododendron simsii)等。
2)林间观察 在栗山天牛成虫羽化、活动高峰期,于白天和晚上到林间观察栗山天牛成虫的活动和补充营养的行为,特别注意观察栎树和林间主要树种的树干、叶子及枝条上有无栗山天牛咬食的痕迹。
1.2 栗山天牛成虫补充营养的树液的采集2013年6月,在内蒙古宁城县坤头河林场受栗山天牛危害的林区,采集蒙古栎树干上栗山天牛成虫啮咬的伤口处渗出的树液。采集时用注射器吸取树液,然后装入1.5 mL的样品瓶(日本岛津公司)内保存,置于低温保温箱内带回室内备用。
1.3 样品的制备准确称取树液30 mg放入研钵中,加入50 mL超纯水研磨成匀浆,12 000 r·min-1离心3 min,提取上清液,经0.45 μm Sep-Pak微孔滤膜过滤消除非极性和较大颗粒,将过滤完的上清液置于1.5 mL进样瓶中,为进行HPLC做准备。测定所用HPLC为LC-20A,进样体积为10 μL。
1.4 糖组分的HPLC测定条件糖组分测定采用shim-pack SCR-101C色谱柱(7.9 mm I.D.×300 mm×10 μm),柱温80 ℃,流动相为超纯水,流速0.6 mL·min-1,检测器为示差折光检测器,检测池温度55 ℃,外标法进行定量,标样购自Sigma公司,所用标样均为色谱级标准品。
1.5 有机酸组分的HPLC测定条件有机酸测定采用Inertsil ODS-SP色谱柱(4.6 mm I.D.×250 mm×5 μm)。柱温40 ℃,流动相为0.02 mol·L-1KH2PO4溶液(pH2.4),流速1.0 mL·min-1。检测器为紫外检测器,检测波长210 nm,采用外标法进行定量,标样购自Sigma公司,所用标样均为色谱级标准品。
1.6 挥发性化学成分测定条件1)色谱条件分析仪器为日本岛津GCMS-QP 2010 Plus;进样口温度: 230 ℃;柱温: 60 ℃(1 min),以6 ℃·min-1的速度升温至250 ℃,保持3 min;进样方式:不分流;进样量: 1 μL;载气:氦气;色谱柱: Rtx-5 ms(30 m×0.25 mm×0.25 μm);恒线速度: 44.9 cm·s-1,进样量1.0 μL。
2)质谱条件 离子源: 200 ℃; 接口: 250 ℃; SCAN扫描方式: 50~550 m·z-1。
1.7 标准曲线的制作称取蔗糖、果糖、葡萄糖、苹果酸、柠檬酸和乙酸各10 mg,加入100 mL超纯水配制成100 g·L-1的糖和酸标准母液,分别用超纯水稀释糖及有机酸的母液,制得浓度为0.1,0.2,1,5, 20 g·L-1的糖和酸的工作液。
2 结果与分析 2.1 栗山天牛成虫补充营养的方式和特点室内外观察和调查结果表明,栗山天牛成虫补充营养的方式与其他天牛不同。一般天牛成虫主要啃食寄主植物嫩枝的韧皮部,而栗山天牛成虫既不取食寄主树种的树皮和树叶,也不取食其他植物的树皮和树叶,而是吮吸从寄主树木(辽东栎和蒙古栎)伤口处渗出的树液补充营养(图 1,表 1)。栗山天牛成虫先是在树皮上啮咬出伤口,然后吮吸从伤口处渗出的树液来补充营养,雌雄成虫均会啮咬,其他昆虫啮咬或者人为机械损伤造成的伤口也会成为其补充营养的地点。另外,在某些生活史不整齐的林区(如内蒙古宁城县),幼虫取食寄主树皮也会造成寄主流汁,而成虫也会吸食幼虫钻蛀取食寄主树皮形成的渗出树液。
在0.1~20 g·L-1内对糖和酸组分进行HPLC分析(表 2),对测定值进行相关关系分析和线性回归分析,结果表明,糖、酸测定相关系数都在0.999 8~0.999 9之间,说明各组分保持较好的线性关系。
从糖的混合标准样和样品的色谱出峰情况来看,高效液相色谱法可以很好地分离各种糖组分。标样中各组分的出峰顺序依次为蔗糖、葡萄糖和果糖,所有样品在12.5 min内出峰完毕(图 2)。如图 3所示,测定出树液样品中的3种糖组分,对照标样的色谱图(图 2),可以确定3个峰依次是蔗糖、葡萄糖和果糖。3种糖组分的含量如表 2所示,其中葡萄糖含量最高,其次是蔗糖,果糖含量最少。
图 4为酸混合标准样品的色谱出峰情况,出峰顺序依次为苹果酸、乙酸和柠檬酸,所有样品在7 min内出峰完毕。对照标准样品的色谱图,树液样品中只测定出1个峰(图 5),为乙酸。
从蒙古栎树液挥发物中共鉴别出11种成分(图 6,表 3),占总峰面积的60.79%。其中2-氨基-6-甲基苯甲酸含量最高,为34.31%,其次是乙酸(12.11%)、甲酸(6.81%)、邻苯二甲酸二乙酯(5.34%)、2,3-丁二醇(3.22%)和邻二氯苯(2.05%),其余5种成分含量较低,均低于1%。含量由高到低依次是2-异丙基-5-甲基茴香醚(0.90%)、二乙二醇(0.85%)、十九烷(0.65%)、二十烷(0.58%)和苯乙醛二甲缩醛(0.54%)。
成虫是天牛类蛀干害虫唯一暴露在外生活的阶段,也是其生活史中的薄弱环节,利用天牛类害虫的这个薄弱环节开展防治已有较多成功的经验(杨忠岐,2004)。但是对不同的害虫而言,应采取不同的防治策略,因为每一种害虫均有其特殊的生物学及行为学特点,明确害虫的危害特点对防治具有重要意义(张执中,1997)。目前已发现栗山天牛成虫与其他天牛不同的特点: 一是其具有较强的趋光性,利用这一特点开展的灯光引诱防治成效显著(姜静,2011); 二是其主要靠吸食从寄主树干伤口处渗出的汁液来补充营养。研究表明,栗山天牛成虫补充营养时在寄主树干上所啮咬的伤口距离地面较近(树干3 m以下),事实上,在人工捕捉栗山天牛成虫时,有相当一部分是从栎树主干上栗山天牛成虫咬出的伤口树液渗出点所抓捕的(高纯等,2008)。这个特点可为研制食物源引诱剂防治成虫提供依据,利用食物源引诱剂可作为栗山天牛成虫期防治的方法之一,而弄清栗山天牛成虫补充营养的树液成分甚为关键,是研制食物源引诱剂的基础和依据。
树木含有的醇类、醛类、萜烯类等化学物质在化学通讯中能够调控天牛的寄主定向、取食、交配和产卵等一系列行为(王广利等,2007),用食物源引诱剂防治害虫已在生产上得到应用(王菊英等,2011; 赵锦年等,2000)。对蒙古栎化学生态学的研究表明,蒙古栎叶片挥发油中含有烷烃、醇、酯、酮、酸、酚和烯等成分(王耀辉等,2006),树干部挥发物成分主要有醇、烷、萜烯、酸和酯类(张丽萍等,2013),但对蒙古栎树液的研究还未见报道,特别是昆虫造成伤口渗出的树液。本研究测定了蒙古栎干部栗山天牛成虫啮咬的伤口中渗出树液中的化学物质成分,树液中的挥发性物质主要有由酸、酯、苯、醇、醛、醚和烷,共有11种,其中烷的种类(十九烷和二十烷)与王耀辉等(2006)对蒙古栎叶片挥发油的研究结果相符,苯、醛和醚类是在蒙古栎中新发现的挥发性成分,另外,酸、酯和醇的种类也与他人所研究的不同。
栗山天牛成虫补充营养的主要目的是摄取营养物质,以完成卵巢发育和供给卵形成所需要的营养,其所摄取的寄主树木树液中的诸多化学成分特别是挥发性物质在雌雄成虫的化学行为联系上具有的作用还待于进一步研究。本研究结果可为研制栗山天牛成虫食物源引诱剂提供重要的依据。
[1] | 陈世骧,谢蕴贞,邓国藩.1959.中国经济昆虫志:第一册.天牛科.北京:科学出版社,43.(1) |
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[3] | 侯义,季长龙,高纯,等.2000.栗山天牛生物学特性及防治技术研究.辽宁林业科技,(5):15-18.(1) |
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[8] | 王广利,迟德富.2007.天牛化学通讯及其在害虫综合治理中的应用.林业科学,43(9): 88-94.(1) |
[9] | 王菊英,李艳,张起玉,等.2011.天牛引诱剂的研究与应用进展.山东农业大学学报:自然科学版,42(1): 150-154.(1) |
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[13] | 张执中.1997.森林昆虫学.北京:中国林业出版社,108.(1) |
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