落叶松(Larix spp.)在我国速生丰产林建设中已成为首选树种之一，并在众多林区形成大面积的人工纯林，在林业生态建设中具有非常重要的生态效益和经济效益。落叶松人工纯林及自然混交林的大面积分布为落叶松八齿小蠹(Ips subelongatus)(鞘翅目：小蠹科)(Coleoptera:Scolytidae)的发生和灾害大面积蔓延提供了环境条件。落叶松八齿小蠹作为次期性害虫先锋种，主要危害抗性较差的落叶松新伐倒木、濒死木；当虫害暴发时，也能够危害衰弱的活立木甚至是健康木(于诚铭，1992)。迄今为止，落叶松八齿小蠹已经给我国落叶松林造成了巨大损失。

为了有效防控落叶松八齿小蠹暴发成灾，国内外学者都积极探索其聚集信息素成分。Zhang等(2000)鉴定了辽宁抚顺大伙房林场落叶松八齿小蠹后肠提取物中可能的聚集信息素成分，发现后肠中含有100%S-(-)-小蠹烯醇、96%S-(+)-小蠹二烯醇和3-甲基-3-丁烯-1-醇及其他6种微量腺体成分(2-苯基乙醇、香叶醇、小蠹烯酮、小蠹二烯酮、桃金娘烯醇和马鞭草烯酮)。Zhang等(2007)进一步研究了内蒙古克什克腾旗桦木沟林场落叶松八齿小蠹对来自寄主、非寄主和成虫释放的信息化学物质的电生理和行为活性，结果表明：落叶松八齿小蠹雌雄成虫对雄虫腺体提取物小蠹烯醇和小蠹二烯醇有触角电位(EAD)活性(作者未鉴定出小蠹烯醇和小蠹二烯醇4种异构体中哪种成分有EAD活性)；对寄主成分α-蒎烯(作者未区分是S构型还是R构型)、β-蒎烯和对伞花烃有EAD活性；对非寄主成分正己醇、顺-3-己烯-1-醇、反-3-己烯-1-醇、3-辛醇、反-2-己烯-1-醇、1-辛烯-3-醇、里哪醇、香叶基丙酮和苯乙醇有EAD活性。野外诱捕试验表明：内消旋小蠹烯醇〖S-(-)-和R-(+)-2种小蠹烯醇异构体的混合物〗对落叶松八齿小蠹雌雄成虫均有强烈的引诱聚集能力；小蠹二烯醇与3-甲基-3-丁烯-1-醇对小蠹烯醇没有增效和抑制作用；α-蒎烯、β-蒎烯和对伞花烃对落叶松八齿小蠹没有引诱作用，但是3者的混合物对小蠹烯醇的引诱活性有一定的抑制作用(Zhang et al., 2007)。Song等(2011)进行落叶松八齿小蠹林间生物活性试验时发现：1)97%S-(-)-小蠹烯醇和97%S-(+)-小蠹二烯醇混合物在吉林省净月潭公园表现出强烈的引诱活性，这2个成分单用无引诱活性，3-甲基-3-丁烯-1-醇对这2种成分无增效或抑制活性；2)在内蒙古克什克腾旗黄岗梁林场进行落叶松八齿小蠹聚集信息素成分活性筛选试验，发现97%S-(-)-小蠹烯醇或者内消旋小蠹烯醇的引诱效果与97%S-(-)-小蠹烯醇和97%S-(+)-小蠹二烯醇混合物或者内消旋的小蠹烯醇和内消旋小蠹二烯醇混合物的引诱效果相当。陈大风等(2013)进一步研究表明，3-蒈烯、S-α-蒎烯、(+)-柠檬烯、γ-萜品烯和萜品油烯均有EAD活性。落叶松八齿小蠹雌雄成虫对聚集信息素成分S-(-)-小蠹烯醇有强烈的EAD活性，但是对S-(+)-和R-(-)-小蠹二烯醇表现出不同的EAD响应现象。东北地区落叶松八齿小蠹虽然对聚集信息素成分的EAD响应和行为趋性方面以及mtDNA COI基因序列方面表现出地域差异，但是还没有形成明显的地理种群(Chen et al., 2016)。

寄主植物挥发物在小蠹虫寄主定位和产卵繁殖等行为中发挥重要作用。利用健康木和衰弱木挥发性化学成分的差异，小蠹虫能从寄主树种中识别抗性较弱、易于攻击和定殖的衰弱木作为繁殖材料(Byers et al., 1987)。非寄主的挥发性绿叶成分在落叶松八齿小蠹寄主鉴别方面也发挥重要的作用。而其他小蠹虫的聚集信息素成分在落叶松八齿小蠹生态位竞争中也可能扮演重要的角色。前人虽然以寄主挥发物、非寄主挥发物和其他小蠹虫的信息素成分测试落叶松八齿小蠹的EAD活性，但是到目前为止并不清楚各种异种化感物对落叶松八齿小蠹行为功能的影响。本文从落叶松八齿小蠹聚集信息素成分异构体的确定、寄主和非寄主成分及其他小蠹虫信息素成分对落叶松八齿小蠹聚集行为的影响方面进行深入研究，期望在此基础上开发出对落叶松八齿小蠹聚集信息素高效的增效剂或抑制剂，为小蠹虫综合治理提供技术支持。

落叶松八齿小蠹于2013年7月采自内蒙古克什克腾旗广兴林场(42°35′N，117°34′E; 海拔1 267 m)华北落叶松(L.principis-rupprechtii)风倒木或衰弱木树干，采后置于储有少许树皮的离心管中带回实验室，保存在6 ℃冰箱内供EAD测试。

本试验中所用的化学标准品来源及纯度见表 1。

表 1 试验中使用的化学标准品来源及纯度 Tab.1 The sources and purities of the synthetic chemical standards used in our analyses

表 1 试验中使用的化学标准品来源及纯度 Tab.1 The sources and purities of the synthetic chemical standards used in our analyses 标准品 Standard samples CAS号 CAS No. 分子式 Molecular formula 相对分子质量 Mr 纯度 Purity (%) 来源 Source 落叶松八齿小蠹聚集信息素成分及类似物Aggregation pheromone candidates from I. subelongatus S-(-)-小蠹烯醇S-(-)-ipsenol 35628-05-8 C10H18O 154.5 97 Contech S-(+)-小蠹二烯醇S-(+)-ipsdienol 35628-02-3 C10H16O 152.2 97 Contech R-(-)-小蠹二烯醇R-(-)-ipsdienol 60894-97-5 C10H16O 152.2 97 Contech (+/-)-小蠹烯醇(+/-)-ipsenol C10H18O 154.5 50/50 Bedoukian (+/-)-小蠹二烯醇(+/-)-ipsdienol C10H16O 152.2 50/50 Bedoukian 近缘种小蠹虫聚集信息素成分Aggregation pheromone components from closely related bark beetles 顺式马鞭草烯醇Cis-verbenol 1845-30-3 C10H16O 152.2 97 ACROS 反式马鞭草烯醇Trans-verbenol 5416-53-5 C10H16O 152.2 97 ACROS 马鞭草烯酮Verbenone 1196-01-6 C10H14O 150.2 98 ACROS 寄主挥发物成分Host volatiles S-α-蒎烯S-α-pinene 7785-26-4 C10H16 136.2 97 TCI S-β-蒎烯S-β-pinene 18172-67-3 C10H16 136.2 98 ACROS 3-蒈烯3-carene 13466-78-9 C10H16 136.2 90 ACROS 萜品油烯Terpinolene 17092-80-7 C10H16 136.2 98 TCI 里哪醇Linalool 78-70-6 C10H18O 154.2 98 百灵威Bailingwei 桃金娘烯醇Myrtenol 515-00-4 C10H16O 152.2 97 ACROS 非寄主挥发物Non-host volatiles 1-辛烯-3-醇1-octen-3-ol 3391-86-4 C8H16O 130.2 98 ACROS 顺-3-己烯-1-醇(Z)-3-hexen-l-ol 544-12-7 C6H12O 100.1 98 TCI 反-3-己烯-1-醇(E)-3-hexen-1-ol 928-97-2 C6H12O 100.1 95 ACROS 正己醇1-hexanol 111-27-3 C6H14O 102.8 98 ACROS 3-辛醇3-octanol 589-98-0 C8H18O 130.2 95 Fluka 反-2-己烯-1-醇(E)-2-hexen-1-ol 928-95-0 C6H12O 100.1 96 ACROS

用剃须刀片将落叶松八齿小蠹雄虫或雌虫触角从基部切下，直接使用导电胶(Spectra 360 electrode gel, Parker Laboratories Inc., Orange, NJ, USA)将触角连接到EAG的2个电极上(PRG-2, Syntech, Kirchzarten, Germany)。将接好触角的电极放置到“L”形玻璃管出口端2 cm处。EAG电极的外部放大系数为10×。

进行聚集信息素标准品剂量反应关系研究时，将测试化合物S-(-)-小蠹烯醇和S-(+)-小蠹二烯醇的正己烷溶液分别以0.01，0.1，1，10，100，1 000 μg的绝对量滴加到巴斯德管中的滤纸条上(0.5 cm×5 cm)，并以正己烷作对照。刺激时每种化合物由低浓度向高浓度的顺序依次刺激触角，刺激持续1 s，2个测试浓度刺激时间间隔是50~60 s，每测试3个浓度后测试1次对照，且每根触角接受2种化合物共12个浓度刺激后就更换新触角。每头试虫仅用其一根触角，2种聚集信息素标准品共测试24根触角。进行触角电位测试时湿润空气的流速为900 mL ·min^-1。

林间测试的3种聚集信息素成分分别为S-(-)-小蠹烯醇(+3/-97，每个诱芯40 mg，释放速率0.4 mg ·d^-1/25 ℃)、S-(+)-小蠹二烯醇(+97/-03，每个诱芯40 mg，释放速率0.2 mg ·d^-1/25 ℃)和R-(-)-小蠹二烯醇(+3/-97，每个诱芯40 mg，释放速率0.2 mg ·d^-1/25 ℃)，其诱芯直接购自Contech Enterprises公司(bubble cap, Delta, BC, Canada)。将(+/-)-小蠹烯醇、(+/-)-小蠹二烯醇、反式马鞭草烯醇、顺式马鞭草烯醇、马鞭草烯酮等成分分别配制成40 mg ·mL^-1的溶液，滴加1 mL到聚乙烯塑料袋载体内的脱脂棉中，然后塑料袋封口备用。本试验测试的寄主挥发物和非寄主挥发物成分以纯物质2克的量直接滴加到聚乙烯塑料袋载体内的脱脂棉中。聚乙烯塑料袋缓释载体厚60 μm (130 mm×70 mm)，含有抗氧剂168(0.4%, W/W)、联苯二甲酸二辛酯(0.6%, W/W)、低密度聚乙烯(99%, W/W)。

落叶松八齿小蠹聚集信息素成分活性筛选试验(2012-06-27-07-27，n=4)、小蠹虫近缘种信息素成分顺式-和反式-马鞭草烯醇及马鞭草烯酮对聚集信息素作用效果试验(2013-07-03-08-12，n=3)、寄主挥发物成分对聚集信息素作用效果试验(2014-07-18-08-16，n=4)和非寄主挥发物成分对聚集信息素作用效果试验(2014-07-01-17，n=3)均在内蒙古克什克腾旗广兴林场完成。黑色十字交叉诱捕器购自北京中捷四方生物科技股份有限公司。林间随机区组设置诱捕器，小蠹虫收集桶距地面0.8~1 m；诱捕器间距15 m，区组间距30 m。每1~2天清空收集桶内诱集到的小蠹虫并记录小蠹虫数，同时将诱芯移到下一个诱捕器上以达到不同诱捕器位置轮换的目的。

触角电位剂量反应曲线数据处理方法：以测试样品触角电位的测试值与前后测试对照平均值的差值作为测试样品触角电位响应的绝对值，对24次触角电位测试绝对值的平均值进行比较研究。林间诱捕数据经lg (x+1)转换后进行单因素方差分析。各处理数据经方差齐性检验，如果数据满足方差齐性，就进行LSD分析处理间的差异显著性；如果数据不满足方差齐性，就进行非参数的Games-Howell tests分析各处理间的差异显著性(α=0.05)。

2012年在广兴林场进行落叶松八齿小蠹聚集信息素异构体生物活性筛选试验结果见图 1。S-(-)-小蠹烯醇和S-(+)-小蠹二烯醇2种成分进行林间引诱时表现出很强的引诱活性，且显著高于其他6个处理(F_{(6, 21)}=71.324;P < 0.001;n=4, α=0.05, Games-Howell test)。S-(-)-小蠹烯醇和(+/-)-小蠹二烯醇共同处理的引诱效果显著高于对照，但是与S-(-)-小蠹烯醇处理间差异不显著。其他3种处理与空白对照差异不显著，表明没有引诱效果。

图 1 落叶松八齿小蠹聚集信息素成分不同异构体配比处理的林间生物活性测试(n=4) Fig.1 Field trap catches of Ips subelongatus to different enantiomers combinations of its aggregation pheromone candidates (n=4)

采用林间具有非常好引诱效果的S-(-)-小蠹烯醇和S-(+)-小蠹二烯醇2种成分对广兴林场的落叶松八齿小蠹触角进行剂量反应曲线关系研究，结果如图 2所示。落叶松八齿小蠹触角对这2种成分6种刺激剂量具有相似的反应模式，即在0.01~100 μg刺激范围内，随着刺激剂量的增加，反应强度逐渐增大，刺激剂量达到100 μg时，触角EAG响应达到最大值；在刺激剂量100~1 000 μg时，EAG响应值不是随着刺激剂量的升高而升高，而是明显下降。落叶松八齿小蠹对这2种成分的检测阈值都是0.1 μg，饱和水平是100 μg。

图 2 落叶松八齿小蠹触角2种信息素成分系列刺激剂量的触角电位剂量-反应曲线(n=24) Fig.2 Dose-response curves constructed from mean EAGs of I.subelongatus(Guangxing population) to serial stimulus loads of S-(-)-ipsenol and S-(+)-ipsdienol (n=24)

主要寄主萜烯成分S-α-蒎烯、S-β-蒎烯、3-蒈烯和萜品油烯对落叶松八齿小蠹具有EAD活性(陈大风等，2013)，以林间生物测定的方法评价上述4种萜烯成分是否对落叶松八齿小蠹聚集信息素成分具有增效或者抑制作用(图 3)。试验结果表明，落叶松八齿小蠹聚集信息素成分S-(-)-小蠹烯醇和S-(+)-小蠹二烯醇有很好的林间引诱活性，与对照差异显著。寄主成分S-β-蒎烯和3-蒈烯对聚集信息素的林间引诱效果具有显著的增效作用，而S-α-蒎烯和萜品油烯2种寄主成分对聚集信息素的增效效果不显著(F_{(5, 18)}=124.895;P < 0.001;n=4, α=0.05, Games-Howell test)。

图 3 4种寄主萜烯成分对落叶松八齿小蠹聚集信息素林间引诱效果的影响(n=4) Fig.3 Effects of four major host terpenes on the filed trap catches of I. subelongatus to its aggregation pheromone (n=4) 聚集信息素为S-(-)-小蠹烯醇和S-(+)-小蠹二烯醇。Ph are S-(-)-ipsenol and S-(+)-ipsdienol.下同The same below.

以具有落叶松八齿小蠹EAD活性的非寄主成分C₆醇及2种萜烯氧化物桃金娘烯醇和里哪醇进行林间对聚集信息素引诱效果影响的评价试验(图 4)。试验结果再次证明，落叶松八齿小蠹聚集信息素成分S-(-)-小蠹烯醇和S-(+)-小蠹二烯醇具有很强的林间引诱效果，与对照差异显著。测试的非寄主成分中只有(Z)-3-己烯-1-醇对聚集信息素具有显著的抑制效果，其他非寄主成分如(E)-3-己烯-1-醇、(E)-2-己烯-1-醇、正己醇、3-辛醇和1-辛烯-3-醇对聚集信息素成分没有增效或者抑制作用。萜烯氧化物里哪醇对聚集信息素的引诱效果有显著的抑制作用(F_{(6, 14)}=23.594, P < 0.000 1, n=3, α=0.05, LSD test)。

图 4 主要非寄主挥发物成分及2种萜烯氧化物对落叶松八齿小蠹聚集信息素林间引诱效果的影响(n=3) Fig.4 Effects of major non-host volatiles together with two terpene oxides on the field trap catches of I. subelongatus to its aggregation pheromone (n=3)

利用小蠹虫近缘种的聚集信息素成分或者抑制剂进行落叶松八齿小蠹聚集信息素林间作用效果试验(图 5)。试验结果表明，落叶松八齿小蠹聚集信息素成分S-(-)-小蠹烯醇和S-(+)-小蠹二烯醇具有非常好的林间引诱效果，而马鞭草烯酮对其没有抑制或者增效作用。顺式马鞭草烯醇或反式马鞭草烯醇对落叶松八齿小蠹聚集信息素都具有非常显著的抑制效果，导致聚集信息素的引诱力与对照没有显著差异(F_{(4, 10)}=46.335;P < 0.001;n=3, α=0.05, Games-Howell test)。

图 5 近缘种小蠹虫聚集信息素成分或者抑制剂对落叶松八齿小蠹聚集信息素林间引诱效果的影响(n=3) Fig.5 Effects of pheromone components or inhibitor from closely related bark beetle on the filed trap catches of I. subelongatus to its aggregation pheromone (n=3)

本研究表明，内蒙古克什克腾旗广兴林场落叶松八齿小蠹主要以S-(-)-小蠹烯醇和S-(+)-小蠹二烯醇作为聚集信息素成分，林间测试表现出非常高的引诱活性，小蠹虫触角对其也具有很高的灵敏度。S-(-)-小蠹烯醇、内消旋小蠹烯醇或S-(+)-小蠹二烯醇单独林间测试对落叶松八齿小蠹均没有引诱活性，且R-(-)-小蠹二烯醇异构体表现出强烈的行为抑制活性。这一测试结果与Zhang等(2007)的测试结果不同，他认为在内蒙古克什克腾旗桦木沟林场(位于广兴林场西南部大约40 km)内消旋小蠹烯醇对落叶松八齿小蠹具有强烈的引诱聚集效果；与Song等(2011)在黄岗梁林场(位于广兴林场西北部大约70 km)的测试结果也有差异，其认为S-(-)-小蠹烯醇或者内消旋小蠹烯醇的引诱效果与S-(-)-小蠹烯醇和S-(+)-小蠹二烯醇混合物引诱效果相当。在同一地域内(克什克腾旗)广兴林场小蠹虫种群对聚集信息素成分或其异构体的行为反应表现出的差异现象需要进一步研究。另外，虽然在落叶松八齿小蠹腺体提取物中发现了3-甲基-3-丁烯-1-醇成分(Zhang et al., 2000)，而且其也是欧洲落叶松齿小蠹(I.cembrae)必不可少的聚集信息素成分之一(Francke et al., 1983)，但是根据Zhang等(2007)和Song等(2011)的林间试验结果表明，3-甲基-3-丁烯-1-醇自身没有引诱活性或者对S-(-)-小蠹烯醇和S-(+)-小蠹二烯醇没有增效作用，所以本研究没有考虑该成分对落叶松八齿小蠹聚集信息素林间诱虫活性的影响。

不同落叶松树种单萜烯挥发物组成成分基本一致，主要成分是α-蒎烯、3-蒈烯和S-β-蒎烯。但是兴安落叶松(L.gmelinii) α-蒎烯的释放量占优势，长白落叶松(L.olgensis) 3-蒈烯的释放量占优势，华北落叶松S-(-)-β-蒎烯的释放量占优势(陈大风等，2013)。另外，S-α-蒎烯、3-蒈烯、S-β-蒎烯和萜品油烯均有EAD电生理活性(陈大风等，2013；Zhang et al., 2007)。本试验结果表明S-β-蒎烯和3-蒈烯对落叶松八齿小蠹聚集信息素组分的引诱力能增效1.45~1.65倍，而S-α-蒎烯和萜品油烯仅有15%~30%的增效效果。α-蒎烯、β-蒎烯和对伞花烃混合物对落叶松八齿小蠹聚集信息素小蠹烯醇和小蠹二烯醇引诱剂有很强的抑制效应(Zhang et al., 2007)，这说明引起抑制的原因可能是由R-α-蒎烯或者对伞花烃引起的，而不是由S-β-蒎烯或者S-α-蒎烯引起的。寄主挥发性单萜烯成分对具有强烈聚集信息素的齿小蠹属昆虫并没有引诱作用(Schlyter et al., 1999; Erbilgin et al., 2000)，但对其聚集信息素诱集效果表现出一定的增效或抑制效果，这一现象在云杉八齿小蠹(I.typographus)(Erbilgin et al., 2007)、云杉松齿小蠹(I.pini)(Erbilgin et al., 2000; 2003)、南部松齿小蠹(I.grandicollis)(Erbilgin et al., 2000)和北美西部松小蠹(I.latidens)(Miller et al., 1990)等虫种中均有发现。这说明寄主萜烯挥发物受物种、环境、气候等因素的影响释放量存在差异，对小蠹虫的作用机制也比较复杂。

另外，已报道正己醇、(Z)-3-己烯-1-醇和(E)-2-己烯-1-醇这3种绿叶成分对云杉八齿小蠹具有很强的EAD活性，其单用或者混用能降低云杉八齿小蠹聚集信息素85%的引诱力；而正己醛、(E)-2-己烯醛和(E)-3-己烯乙酸酯对云杉八齿小蠹既没有触角电位活性，也没有行为活性(Zhang et al., 1999)。(E)-2-己烯-1-醇对落叶松八齿小蠹聚集信息素成分没有增效或者抑制作用，这一结论与该成分作用于云杉八齿小蠹的效果不同(Zhang et al., 1999)，说明齿小蠹近缘种对相同成分的响应有很大差异。非寄主C₆和C₈醇类成分虽然对落叶松八齿小蠹有很好的触角电位活性，但是测试的6个成分中仅(Z)-3-己烯-1-醇表现出了行为抑制活性，而(E)-3-己烯-1-醇没有表现出这一现象，这说明落叶松八齿小蠹对信息素成分异构体的识别是非常敏感的。关于C₆或者C₈的醛类和乙酸酯类非寄主化合物对落叶松八齿小蠹触角电位活性及其对聚集信息素行为的影响需要进一步分析测试。顺式马鞭草烯醇和2-甲基-3-丁烯-2-醇是云杉八齿小蠹的聚集信息素成分，反式马鞭草烯醇和(+/-)-小蠹二烯醇对其聚集信息素引诱活性没有显著影响(Schlyter et al., 1987)，但是马鞭草烯酮能使其聚集信息素的诱集能力降低70%(Zhang et al., 1999)。针对落叶松八齿小蠹，其触角对顺式马鞭草烯醇和马鞭草烯酮具有电生理活性，且这2种成分也表现出很强的行为抑制效果(Zhang et al., 2007)。但是，本研究发现顺式马鞭草烯醇和反式马鞭草烯醇能完全抑制落叶松八齿小蠹聚集信息素的引诱能力，表现出近缘种信息素成分强烈的抑制效果。马鞭草烯酮对落叶松八齿小蠹聚集信息素引诱力没有影响，这与Zhang等(2007)的研究结论相反。顺式、反式马鞭草烯醇及马鞭草烯酮这3种成分可能在落叶松八齿小蠹和云杉八齿小蠹资源利用和竞争中发挥非常重要的作用。

本研究从行为学的角度探讨了落叶松八齿小蠹对聚集信息素异构体、寄主挥发物、非寄主挥发物和其近缘种主要聚集信息素成分行为响应的差异，明确了内蒙古克什克腾旗广兴林场落叶松八齿小蠹主要以S-(-)-小蠹烯醇和S-(+)-小蠹二烯醇作为聚集信息素成分；S-β-蒎烯和3-蒈烯对落叶松八齿小蠹聚集信息素的引诱能力有增效效果；非寄主成分顺-3-己烯-1-醇表现出显著的行为抑制活性；近缘种云杉八齿小蠹的主要聚集信息素成分顺式马鞭草烯醇对落叶松八齿小蠹聚集信息素的引诱活性表现出完全的抑制效果。研究结论为开发高效仿生诱芯及大面积生物防控落叶松八齿小蠹打下了一定的基础。