双条杉天牛成虫的感受器及对侧柏挥发物的行为反应

论文摘要

双条杉天牛[Semanotus bifasciatus （Motschulsky）]是侧柏等柏科树木的重要钻蛀性害虫。近年来,双条杉天牛已对我国北方的古柏保护、林木资源和生态环境构成严重威胁。本文从双条杉天牛成虫头部感受器的细微结构研究入手,利用顶空动态采样和吹扫捕集与GC-MS联用法,以及昆虫的电生理学、行为学等研究方法,探讨了双条杉天牛对寄主植物挥发物的行为反应,为开发双条杉天牛的植物性引诱剂及配套的持续控制技术提供理论依据。主要结论如下:1.首次对双条杉天牛雌雄成虫头部感受器的细微结构进行了研究。双条杉天牛头部感受器主要有8种,其中触角分布有刺形、毛形、锥形、栓锥形、钟形和Bobhm氏鬃毛等6种感受器;下颚须分布有刺形、栓锥形、板形、芽孢和Bobhm氏鬃毛等5种感受器;下唇须仅分布有刺形感受器。触角感受器的种类、数量和分布规律在雌雄两性间无明显差异,感受器的数量和种类从基部的柄节到鞭节的末梢逐渐增多。双条杉天牛成虫下颚须和下唇须感受器的种类与数量雌雄间无明显差异。触角的刺形感受器具有感受机械刺激的功能;毛形感受器属嗅觉感受器,也许是感觉萜烯类化合物的嗅角受体;钟形感受器可能为嗅觉、味觉或温湿感受器。2.首次将吹扫捕集法用于植物类挥发物的采集,通过与顶空动态采样法并用,建立了一套较为成熟的对植物材料从离体到活体采样,用GC/MS联用来分析与鉴定植物挥发物的较为可靠的方法。3.首次对不同生理状态（健康、衰弱和饵木）侧柏的树干、枝条与树叶等部位的挥发物的组分进行了研究与比较。发现双条杉天牛的寄主植物侧柏的挥发物主要由17种化合物组成,包括单萜类和倍半萜类化合物。在3个生理状态下,侧柏的不同部位都检测到有α-蒎烯、β-水芹烯和3-蒈烯释放,且这3种组分的相对百分含量也较高。当树势衰弱时,发现有月桂烯和α-水芹烯释放,而没有检测到有β-蒎烯释放,仅在饵木中检测有龙脑烯、2-蒈烯和对繖花烃释放。4.通过对双条杉天牛成虫触角电位测定表明,雌雄成虫对侧柏挥发物的不同单体化合物原液的触角电位反应没有明显差异。双条杉天牛对萜品油烯的触角电位反应最大,对柠檬烯、γ-萜品烯、3-蒈烯和石竹烯也具有很强的触角电位反应。对大部分单体化合物从低浓度到高浓度时的触角电位反应均呈上升趋势,与浓度的变化基本一致。混配试验表明,双条杉天牛对多种挥发物以1/10浓度,体积比1:1混合后,引起较大触角电位反应的配方有:α-蒎烯、石竹烯、α-萜品烯和柠檬烯混合;3-蒈烯、α-蒎烯和α-雪松烯混合;γ-萜品烯、α-蒎烯、石竹烯和柠檬烯混合,以及γ-萜品烯、α-蒎烯和α-雪松烯的混合;对α-蒎烯、石竹烯和α-萜品烯的1/10浓度混和物也具较强的触角电位反应。5.用自制的Y型嗅觉仪测定了双条杉天牛成虫对侧柏挥发物的行为反应,发现不同的挥发物种类与浓度,双条杉天牛对其表现出不同的行为反应,3-蒈烯、石竹烯对双条杉天牛的正趋性反应最大。3-蒈烯、α-萜品烯和石竹烯3种物质对双条杉天牛表现为正趋性,并且随着浓度的增大,趋性也逐渐增强。对萜品油烯、γ-萜品烯、3-蒈烯、α-蒎烯、α-雪松烯、石竹烯的1/10溶液,以1:1体积比的混合物,引起的反应最强,选择系数为0.5947。6.在野外利用各种诱捕器进行引诱试验,筛选出效果比较好的配方为萜品油烯原液;α-萜品烯原液;萜品油烯、α-蒎烯、石竹烯和柠檬烯的原液的1/10浓度混合物,以及萜品油烯、γ-萜品烯、3-蒈烯、α-蒎烯、α-雪松烯、石竹烯的1/10浓度混合物。7.通过双条杉天牛引诱技术的研究表明,在林间采用蓝色和绿色的十字漏斗型诱捕器和漏斗型诱捕器,以离心管中塞入脱脂棉为诱芯,可以基本满足野外引诱试验的需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 双条杉天牛研究现状
• 1.2.1 生物学特性
• 1.2.2 生态学特性
• 1.2.3 寄主与分布
• 1.2.4 天敌
• 1.3 双条杉天牛的主要治理措施
• 1.4 双条杉天牛对植物挥发物趋性的研究现状
• 1.5 昆虫的化学感受器
• 1.6 利用植物挥发物对昆虫的行为调控及其机理
• 1.6.1 植物挥发物的种类、合成部位
• 1.6.2 植物挥发物生物合成途径
• 1.6.3 影响植物挥发物释放的因子
• 1.6.4 植物挥发物对昆虫行为调控机理
• 1.6.4.1 植物挥发物对害虫的引诱作用
• 1.6.4.2 植物挥发物对害虫的忌避、拒食和生长发育抑制作用
• 1.6.4.3 植物挥发物对昆虫交配和产卵影响
• 1.6.4.4 植物挥发物对昆虫杀灭作用
• 1.6.4.5 植物挥发物对昆虫外激素的协同作用
• 1.6.4.6 植物挥发物在天敌寻找寄主过程中的作用
• 1.7 植物挥发物在害虫防治中的应用
• 1.7.1 植物各挥发性单体混用对昆虫产生的增效作用
• 1.7.2 乙醇对昆虫引诱的增效作用
• 1.7.3 植物各挥发性单体与合成农药混用对昆虫所产生的增效作用
• 1.8 研究目的与意义
• 1.9 研究内容及技术路线
• 2 双条杉天牛成虫头部感受器的细微结构
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验昆虫
• 2.1.2 观察样品制作
• 2.1.2.1 扫描样品制作
• 2.1.2.2 透射样品制作
• 2.1.3 仪器设备与观察条件
• 2.1.4 统计分析和图象处理
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 双条杉天牛触角的细微结构
• 2.2.1.1 触角的形态
• 2.2.1.2 触角感受器的种类、形态和分布
• 2.2.1.3 触角感受器的分布和数量上雌雄间差异
• 2.2.1.4 触角感受器的结构和功能
• 2.2.2 双条杉天牛下颚须和下唇须感受器的类型、分布与数量
• 2.3 小结和讨论
• 2.3.1 小结
• 2.3.2 讨论
• 3 侧柏挥发物的提取与鉴定
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 侧柏挥发物的动态顶空吸附及热脱附（TCT-GC-MS 分析）
• 3.1.1.1 采样植株、饵木的选择
• 3.1.1.2 采样材料及条件选择
• 3.1.1.3 动态顶空气体循环采集法的设计
• 3.1.1.4 植物挥发物采集的步骤
• 3.1.1.5 侧柏挥发物分析
• 3.1.2 侧柏挥发物的吹扫捕集（PTI－GC-MS 分析）
• 3.1.2.1 材料取样与保存
• 3.1.2.2 仪器设备与条件
• 3.1.2.3 样品测定
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 动态顶空采样法收集的侧柏挥发性化合物种类及相对含量比较
• 3.2.1.1 健康侧柏树干和树枝挥发性化合物比较
• 3.2.1.2 衰弱侧柏树干和树枝挥发性化合物比较
• 3.2.1.3 健康和衰弱侧柏树叶挥发性化合物比较
• 3.2.1.4 饵木和饵木树皮挥发性化合物的比较
• 3.2.1.5 饵木的树皮与木材挥发性化合物的比较
• 3.2.1.6 不同生理状态下侧柏挥发性化合物的组分种类和相对含量比较
• 3.2.2 吹扫捕集法收集的侧柏挥发性化合物种类及相对含量比较
• 3.2.2.1 健康侧柏枝条的树皮与木材挥发物比较
• 3.2.2.2 衰弱侧柏树枝的树皮与木材挥发性化合物相对含量比较
• 3.2.2.3 健康侧柏和衰弱侧柏树叶的挥发性化合物的相对含量比较
• 3.2.2.4 饵木树皮与木材的挥发性化合物的相对含量比较
• 3.2.3 不同生理状态下侧柏挥发性化合物的组分种类和相对含量比较
• 3.2.4 大气采样法和吹扫捕集法采集侧柏挥发性化合物的效果比较
• 3.3 小结与讨论
• 3.3.1 小结
• 3.3.2 讨论
• 4 双条杉天牛对侧柏挥发物的触角电位反应
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 供试虫源
• 4.1.2 试验试剂及样品配制
• 4.1.3 其他试验材料
• 4.1.4 触角电位记录仪
• 4.1.4.1 气流刺激装置
• 4.1.4.2 EAG 记录系统
• 4.1.4.3 试验方法
• 4.1.4.4 数据处理
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 双条杉天牛雌雄成虫的触角电位反应
• 4.2.2 双条杉天牛成虫对侧柏挥发物的不同浓度化合物的触角电位反应
• 4.2.3 双条杉天牛成虫对侧柏挥发物单体化合物原液的触角电位反应
• 4.2.4 双条杉天牛成虫对侧柏挥发物原液混合物的触角电位反应
• 4.2.5 双条杉天牛成虫对浓度为1/10 的侧柏挥发物混合物的触角电位反应
• 4.2.6 双条杉天牛成虫对浓度为1/100 侧柏挥发物混合物的触角电位反应
• 4.2.7 双条杉天牛成虫对侧柏挥发物的不同浓度混合物的触角电位反应
• 4.3 小结与讨论
• 4.3.1 小结
• 4.3.2 讨论
• 5 双条杉天牛对侧柏挥发物的嗅觉行为反应
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 试验昆虫
• 5.1.2 试剂
• 5.1.3 试验装置及环境
• 5.1.4 试验方法
• 5.1.5 数据处理与统计
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 双条杉天牛成虫在嗅觉测定装置中的行为反应
• 5.2.2 双条杉天牛成虫对不同浓度侧柏挥发物的嗅觉反应
• 5.2.3 双条杉天牛成虫对侧柏挥发物原液的嗅觉反应
• 5.2.4 双条杉天牛成虫对侧柏挥发物不同浓度化合物混配的嗅觉反应
• 5.3 小结与讨论
• 5.3.1 小结
• 5.3.2 讨论
• 6 侧柏挥发物对双条杉天牛的野外引诱活性试验
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 试验地概况
• 6.1.2 诱捕器及诱芯的制作
• 6.1.2.1 诱捕器
• 6.1.2.2 诱芯
• 6.1.3 试验配方
• 6.1.4 林间试验设计
• 6.1.5 数据处理
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 双条杉天牛对不同颜色的趋性比较
• 6.2.2 诱捕器的诱集效果及诱芯材料的选择
• 6.2.3 侧柏挥发物的不同单体化合物的野外诱集效果
• 6.2.4 侧柏挥发物不同化合物复配的野外诱集效果
• 6.3 小结与讨论
• 6.3.1 小结
• 6.3.2 讨论
• 7 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 导师简介
• 致谢