CN108207950B - 一种牧草盲蝽寄主植物挥发物及其应用 - Google Patents

一种牧草盲蝽寄主植物挥发物及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种牧草盲蝽寄主植物挥发物，包括壬醛、金合欢烯、ALPHA‑蒎烯、1‑石竹烯、乙酸顺式‑3‑己烯酯中的任一种或几种的混合物。本发明还公开了上述牧草盲蝽寄主植物挥发物在制备牧草盲蝽引诱剂及在防治牧草盲蝽中的应用。本发明从电生理和行为方面对牧草盲蝽寄主植物挥发物进行了研究，证明了壬醛、金合欢烯、ALPHA‑蒎烯、1‑石竹烯、乙酸顺式‑3‑己烯酯对牧草盲蝽的引诱作用，其中壬醛的引诱率高达66.7％。本发明公开的牧草盲蝽寄主植物挥发物是潜在的趋避剂或引诱剂的候选组分，可设计牧草盲蝽趋向行为调控剂用于牧草盲蝽的测报及防治，从而有效防止牧草盲蝽对我国农牧业造成灾害。

Description

一种牧草盲蝽寄主植物挥发物及其应用
技术领域
本发明涉及植物病虫害防治技术领域，具体涉及一种牧草盲蝽寄主植物挥发物及其应用。
背景技术
牧草盲蝽(Lygus pmtensis)属半翅目，盲蝽科。分布在内蒙古、宁夏、安徽、湖北、四川等地。为害玉米、小麦、棉花、豆类、蔬菜等作物。成、若虫刺吸嫩芽幼叶及叶片汁液，幼嫩组织受害后初现黑褐色小点，后变黄枯萎，展叶后出现穿孔、破裂或皱缩变黄。其危害隐蔽，很容易被忽视，严重影响植株的正常发育，对农作物的产量和品质造成了严重的影响。
近年来植物病虫害防治主要依赖化学防治，但随着Bt棉的大面积种植，棉田中防治鳞翅目害虫的化学农药用量逐步减少，牧草盲蝽出现危害上升的趋势。
昆虫对不同植物的取食选择是昆虫与植物长期协同进化过程中形成的重要生存策略。对于植食性昆虫而言，为了完成其对营养的需求并寻找适宜的产卵场所，寄主定位至关重要。即使寄主植物被众多的植物所包围，植食性昆虫依然能找到。在植食性昆虫的寄主定位选择过程中，植物挥发性物质起着相当重要的作用。几乎所有种类的植食性昆虫都可以借助寄主植物所散发的化学物质来寻找其寄主。
寄主植物挥发性物质对环境无污染、使用剂量微小、活性强，这为人们有效地控制病虫害提供了新的途径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种牧草盲蝽寄主植物挥发物及其应用，用以解决现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种牧草盲蝽寄主植物挥发物，所述牧草盲蝽寄主植物挥发物包括壬醛、金合欢烯、ALPHA-蒎烯、1-石竹烯、乙酸顺式-3-己烯酯中的任一种或几种的混合物。
进一步地，所述牧草盲蝽寄主植物挥发物为壬醛。
本发明的第二方面提供了一种上述的牧草盲蝽寄主植物挥发物在制备牧草盲蝽引诱剂中的应用。
进一步地，当所述牧草盲蝽寄主植物挥发物为壬醛且所述壬醛的体积浓度为10-4-10-3时，所述牧草盲蝽引诱剂适用于牧草盲蝽雌、雄成虫。
进一步地，当所述牧草盲蝽寄主植物挥发物为1-石竹烯时且所述1-石竹烯的体积浓度为10-3时，所述牧草盲蝽引诱剂适用于牧草盲蝽雌成虫。
进一步地，当所述牧草盲蝽寄主植物挥发物为ALPHA-蒎烯且所述ALPHA-蒎烯的体积浓度为10-3时，所述牧草盲蝽引诱剂适用于牧草盲蝽雄成虫。
本发明的第三方面提供了一种上述的牧草盲蝽寄主植物挥发物在防治牧草盲蝽中的应用。
本发明具有如下优点：
本发明从电生理和行为方面对牧草盲蝽寄主植物挥发物进行了研究，证明了壬醛、金合欢烯、ALPHA-蒎烯、1-石竹烯、乙酸顺式-3-己烯酯对牧草盲蝽的引诱作用，其中壬醛的引诱率高达66.7％。本发明公开的牧草盲蝽寄主植物挥发物是潜在的趋避剂或引诱剂的候选组分，可设计牧草盲蝽趋向行为调控剂用于牧草盲蝽的测报及防治，从而有效防止牧草盲蝽对我国农牧业造成灾害。
附图说明
图1分别是牧草盲蝽的7种寄主植物的挥发物GC-MS检测图谱，其中，A：木地肤Kochiaprostrata(L.)Schrad.；B：灰绿藜Chenopodium glaucum；C：花椰菜Brassicaoleracea L.var.botrytis L.；D：田旋花Convolvulus arvensis L.；E：小白菜BrassicacampestrisL.ssp.chinensisMakino var.communisTsen et Lee；F：小藜Chenopodiumserotinum L.；G：番茄Lycopersicon esculentum Mill.。
图2是牧草盲蝽雌、雄成虫对9种寄主植物挥发性物质的触角电位(EAG)反应，其中，1为ALPHA-蒎烯、2为金合欢烯、3为1-石竹烯、4为乙酸顺式-3-己烯酯、5为壬醛、6为邻苯二甲酸二丁酯、7为2-甲基-1-己醇、8为2,6-二叔丁基对甲苯酚、9为结晶紫内酯，*表示雌、雄虫对同一化合物的EAG反应相对值达到显著差异水平(t检验，P＜0.05)。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
以下实施例中的牧草盲蝽成虫采自新疆第一师十二团农业科技产业园区周边杂草，于室内继代饲养，饲养的环境条件为温度(27±1)℃，相对湿度为(60±5)％，光照16:8(L：D)，将自制养虫网置入恒温培养箱中，自制养虫网由80目的纱网缝合为50cm×50cm×30cm的长方体，其中一面缝制一个袖筒，方便喂食和观察。
牧草盲蝽的寄主植物包括木地肤、灰绿藜、小藜、田旋花、小白菜、花椰菜、番茄。其中，木地肤、灰绿藜、小藜、田旋花采自野外环境，小白菜、花椰菜、番茄采自塔里木大学植物科学学院园艺试验站。
实施例1
采用固相微萃取技术(SPME)提取牧草盲蝽的寄主植物的挥发物。
实验前采取新鲜离体植株，伤口部分用沾水的棉球包裹，防止伤口产生的挥发物散发，并迅速带回实验室。将带回实验室的寄主植物植株放入500ml的广口瓶中，瓶口用硅胶塞塞紧。将萃取头放在250℃的GC进样口活化1h，用铁架台固定好SPME的手柄，缓缓将萃取头推出，插入广口瓶中，进行挥发物的提取，提取时间为40min。
采用GC-MS联用技术对提取物进行分离测定，图1分别是牧草盲蝽的7种寄主植物的挥发物GC-MS检测图谱。结合计算机检索技术对分离的化合物进行鉴定，共鉴定出的化合物种类有31种，每一寄主植物所检测到的化合物及含量见表1。
表1
Figure BDA0001559126990000041
Figure BDA0001559126990000051
其中，A：木地肤Kochiaprostrata(L.)Schrad.；B：灰绿藜Chenopodium glaucum；C：花椰菜Brassica oleracea L.var.botrytis L.；D：田旋花Convolvulus arvensis L.；E：小白菜Brassica campestrisL.ssp.chinensisMakino var.communisTsen et Lee；F：小藜Chenopodium serotinum L.；G：番茄Lycopersicon esculentum Mill.，“-”表示未检测到。
从表1可以得出：灰绿藜鉴定出的化合物种类最多，有9种；其次是田旋花，有8种；小藜和小白菜最少，为5种；其他如木地肤、花椰菜和番茄各6种。在所鉴定到的化合物中，烷烃类和酯类最多，各9种；其次是萜烯类5种；醇类4种，醛类2种，酮、酚各1种。在7种寄主植物中，十二烷在灰绿藜、花椰菜、田旋花、小白菜中均有发现；乙酸顺式-3-己烯酯、四十四烷、ALPHA-蒎烯为三种植物共有；2-甲基-1-己醇、壬醛、结晶紫内酯、1-石竹烯、二十七烷均在两种不同植物中发现；剩余挥发性化合物均为各寄主植物所特有。
GC-MS用面积归一化法计算各组分的百分比含量。分析结果表明，1-石竹烯在田旋花中的相对含量达到49.2％，金合欢烯在田旋花中的相对含量为4.79％；乙酸顺式-3-己烯酯在番茄中的相对含量为8.71％；邻苯二甲酸二异丁酯在花椰菜中的相对含量为8.44％；剩余所鉴定出的化合物在各自寄主植物中的相对含量均小于3％，属微量水平。
根据上述分析结果，购置寄主植物挥发物气味化合物标样，分别是ALPHA-蒎烯、1-石竹烯、金合欢烯、乙酸顺式-3-己烯酯、2-甲基-1-己醇、壬醛、2,6-二叔丁基对甲苯酚、邻苯二甲酸二丁酯、结晶紫内酯。上述9种化合物的CAS号、纯度及来源见表2。表2中的3-己烯-1-醇，即“叶醇”，为内参化合物。
表2
Figure BDA0001559126990000061
Figure BDA0001559126990000071
实施例2
牧草盲蝽对寄主植物挥发物气味化合物标样的触角电位(EAG)反应测定
触角电位测定方法：用指形管套取一只6-10日龄的牧草盲蝽雌成虫，然后放在冰上冻晕。将其放在体视显微镜下，腹面向上，用昆虫针按住其腹部，用双面刀片沿牧草盲蝽前足腿节中部迅速向下切去，切下后观察头部分开处的组织膜是否有组织液流出，如果无组织液流出，表明膜完好无损，可以进一步试验；如果组织膜破裂则不能使用，需重新准备。之后将两根触角尖端切去很小一部分，然后用事先准备好的参考电极(毛细管中浸有重量分数为0.9％的NaCl溶液)对准切口处的组织膜轻轻地插入，插入时稍靠下部且不能插入太深，当感觉到轻微的阻力便停止，将带有头部的参比电极连接到EAG微操做台上，先调节微操做台上的“上下左右前后”旋钮并用昆虫针辅助将一根触角拨入记录电极的毛细管中，再用昆虫针将另一根触角也轻轻拨入毛细管中，便连通了。两个电极通过银丝连接，这样整个EAG系统便连通了。
设石蜡油为空白对照，以叶醇为内参，分别将内参和气味标样配制浓度为100uL/mL，测试剂量为10uL。
待EAG信号稳定以后，开始记录触角电位反应值。每头牧草盲蝽先测试对照刺激，然后测试参照刺激，再随机测试其余标准化合物，最后再分别测试参照和对照刺激。将巴斯德滴管的尖端通过管壁上的小孔插入到钢管中，刺激时间为0.5s，两次刺激的间隔时间为30s，重复6次。EAG仪器通过IDAC-2信号采集器与计算机相连。触角距离钢管口大约1mm，150ml/min的气流经过活性碳和加湿瓶进入钢管，然后携带刺激源吹向触角，刺激气流为20ml/min。试验过程中环境温度为25±2℃，湿度60-70％。通过以下公式：R＝(挥发物反应值-对照反应值)/(参照反应值-对照反应值)，R为挥发物的EAG反应相对值。采用SPSS22.0统计软件的Duncan’s新复极差法比较候选挥发物EAG反应绝对值差异。
牧草盲蝽雄成虫的触角电位测定方法同上。
图2为牧草盲蝽雌、雄成虫对9种寄主植物挥发性物质的触角电位相对反应值。
从图2可以得知，牧草盲蝽成虫对壬醛的EAG反应相对值最高，对结晶紫内酯的EAG反应相对值最低。雌成虫对这些化合物的EAG反应相对值大小依次为：壬醛＞金合欢烯＞ALPHA-蒎烯＞1-石竹烯＞乙酸顺式-3-己烯酯＞2,6-二叔丁基对甲苯酚＞邻苯二甲酸二丁酯＞2-甲基-1-己醇＞结晶紫内酯；雄成虫的EAG反应相对值大小依次为：壬醛＞ALPHA-蒎烯＞金合欢烯＞1-石竹烯＞2,6-二叔丁基对甲苯酚＞邻苯二甲酸二丁酯＞2-甲基-1-己醇＞乙酸顺式-3-己烯酯＞结晶紫内酯。雌、雄成虫对不同植物挥发物质EAG反应相对值经Duncan氏新复极差法检验均有显著差异(P＜0.05)(图2)。对同种化合物雌成虫的反应相对值均大于雄成虫的反应，但只有乙酸顺式-3-己烯酯和壬醛引发的EAG反应值，经独立t检验，显著差异(P＜0.05)。
实施例3
牧草盲蝽成虫对寄主植物挥发物气味标样的趋向行为反应测定
利用Y型嗅觉仪测定牧草盲蝽对9种寄主植物挥发物的趋向行为，Y型嗅觉仪由内径为3cm的无色透明玻璃制成，其基部及两臂长均为15cm，两臂夹角60°。基部与牧草盲蝽成虫的释放管相连接，两臂木塞塞紧，用玻璃管连接气味源。用移液枪吸取10uL含有单组分纯品的液体石蜡滴加到对折的滤纸条(0.5cm×5cm)上，放置30s后把滤纸条放入到锥形瓶中作为气味源，以液体石蜡为溶剂和对照。用QC-1B大气采样仪作为气流动力系统，气味源连接真空泵，气流进入味源前，经过活性碳过滤，以及蒸馏水加湿，气体流速500ml/min。将单头成虫释放至Y型管基部，当牧草盲蝽成虫处于基部管长1/2处开始计时，观察牧草盲蝽成虫5min内的行为反应。评判标准如下：若成虫越过某臂3cm处且在此区域停留5s以上时，则记为试虫对该臂所连接的气味源做出选择；若成虫放入后5min内未做出选择，则记为不反应。每头成虫只测试一次，每测试10头时交换左右两臂位置，测试10头时交换气体来向并更换Y型管，测试20头时更换气味源内的植物材料。每组处理测试牧草盲蝽雌、雄成虫各60头，牧草盲蝽成虫饥饿5h后用于试验。试验在26±1℃下进行。每天测试完成后用丙酮清洗Y型管、洗气瓶与连接胶管。
表3是牧草盲蝽雌成虫对不同寄主植物挥发物气味标样的趋向行为反应数据。
表4是牧草盲蝽雄成虫对不同寄主植物挥发物气味标样的趋向行为反应数据。
其中，趋避率，引诱率及反应率的计算方法如下：
趋避率＝对照臂内的总虫数/测试的总虫数×100％
引诱率＝处理臂内的总虫数/测试的总虫数×100％
反应率＝(对照臂内的总虫数+处理臂内的总虫数)/测试的总虫数×100％
表3
Figure BDA0001559126990000101
Figure BDA0001559126990000111
其中，显著性中ns表示P＞0.05，*表示P＜0.05，**表示P＜0.01。
表4
Figure BDA0001559126990000112
Figure BDA0001559126990000121
其中，显著性中ns表示P＞0.05，*表示P＜0.05，**表示P＜0.01。
采用Y型嗅觉仪测定了牧草盲蝽雌、雄成虫对壬醛、金合欢烯、ALPHA-蒎烯、1-石竹烯、乙酸顺式-3-己烯酯、2,6-二叔丁基对甲苯酚、邻苯二甲酸二丁酯、2-甲基-1-己醇和结晶紫内酯共9种化合物10-2、10-3、10-4(V/V)3个浓度的趋向行为反应。总体来看，雌、雄成虫在同一化合物下，不同浓度的引诱作用呈倒“V”型，且大体上挥发性物质对雌成虫的引诱作用均明显高于雄成虫。X2检验结果表明(表3、表4)，牧草盲蝽雌成虫对壬醛、金合欢烯、ALPHA-蒎烯、1-石竹烯、乙酸顺式-3-己烯酯、2-甲基-1-己醇的大部分浓度的行为反应差异显著(P＜0.05)，其中1-石竹烯、壬醛浓度为10-3(V/V)时，达到极显著差异(P＜0.01)；当ALPHA-蒎烯浓度达到10-3，壬醛浓度达到10-4时，牧草盲蝽雄成虫的行为反应差异显著(P＜0.05)，当壬醛浓度达到10-3时，牧草盲蝽雄成虫的行为反应差异极显著(P＜0.01)，其余各浓度差异均不显著(P＞0.05)。
本发明采用触角电位及行为测定两种技术，比较了牧草盲蝽雌雄成虫对来自7种不同寄主植物挥发物的反应，发现牧草盲蝽的电生理反应和行为选择反应的测试结果存在着一定的差异，尽管壬醛和ALPHA-蒎烯对牧草盲蝽在EAG反应和趋向行为反应中都表现出显著地引诱作用，但在EAG反应中，牧草盲蝽对金合欢烯、1-石竹烯、乙酸顺式-3-己烯酯均有较高的EAG反应值，却趋向行为反应中表现不显著。
植食性昆虫主要通过嗅觉感受器感知植物挥发性物质。在本研究中9种挥发性物质中有大部分对牧草盲蝽雌成虫具有一定的引诱作用，而对雄成虫几乎没有引诱作用。这可能是由于昆虫雌雄个体在寻找寄主、繁殖后代等行为中所起的作用不同而导致，同时牧草盲蝽的触角感受器可能受性别的不同而存在一些差异，对气味的感受也会存在不同。
本发明从电生理和行为方面对9种牧草盲蝽寄主植物挥发物进行了研究，证明了壬醛、金合欢烯、ALPHA-蒎烯、1-石竹烯、乙酸顺式-3-己烯酯对牧草盲蝽的引诱作用，其中壬醛的引诱效果最好，引诱率高达66.7％。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (1)

1.一种牧草盲蝽寄主植物挥发物在制备牧草盲蝽引诱剂中的应用，其特征在于，所述牧草盲蝽寄主植物挥发物为1-石竹烯，当所述牧草盲蝽寄主植物挥发物为1-石竹烯时且所述1-石竹烯的体积浓度为10-3时，所述牧草盲蝽引诱剂适用于牧草盲蝽雌成虫。
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