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两种寡食性昆虫对非寄主植物挥发性物质的嗅觉及产卵行为反应

作　者: 舒金平
导　师: 刘树生
学　校: 浙江大学
专　业: 农业昆虫与害虫防治
关键词: 小菜蛾瓜绢螟番茄杭白菊植物挥发物驱避素嗅觉反应产卵选择行为经历学习行为
分类号: S433
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

植物挥发物是植物与昆虫之间最为重要的化学信息纽带。许多非寄主植物挥发物对植食性昆虫成虫有驱避作用,这类次生化合物在害虫行为调控中有开发利用的潜力。已有试验表明,植食性昆虫的学习经历可导致其对源于非寄主植物的驱避素产生习惯性反应乃至诱导嗜好性。为了进一步明确学习经历对植食性昆虫成虫行为影响的普遍性及化学机制和行为机制,本文测定了小菜蛾和瓜绢螟两种寡食性昆虫对多种非寄主挥发物、粗提物或单一驱避性化合物及其混合物,在缺乏和获得经历的生理状态下,其所表现出嗅觉反应和产卵选择行为。研究结果如下：(1)非寄主植物番茄对小菜蛾和瓜绢螟、非寄主植物杭白菊对瓜绢螟有显著的驱避作用。但这两种寡食性昆虫对非寄主植物的短暂经历,都可使其对非寄主植物挥发物产生显著的习惯性反应,甚至诱导嗜好性,非寄主植物挥发性气味对两种寡食性昆虫的驱避作用消失。(2)小菜蛾和瓜绢螟在获得番茄植株经历或经历缺失的状态下都不会选择在番茄植株上产卵。对杭白菊的经历仅能诱导瓜绢螟在杭白菊上产下极少量的卵。(3)番茄粗提物对无经历小菜蛾表现出显著的驱避作用,而对于番茄粗提物的经历可诱导小菜蛾产生习惯性反应。经番茄粗提物处理的寄主植物白菜对小菜蛾具有吸引作用。在经番茄粗提物处理白菜和对照白菜之间,学习经历对小菜蛾的嗅觉及产卵行为影响不明显。番茄和杭白菊粗提物对无经历瓜绢螟表现出显著的驱避作用,但对非寄主植物粗提物的短暂经历可诱导瓜绢螟产生诱导嗜好性,非寄主植物粗提物的驱避作用消失,反而表现出吸引作用。(4)嗅觉反应和产卵选择试验结果表明,β-caryophyllene、(-)-camphor或经此两种化合物分别处理的寄主植物白菜对无经历小菜蛾均具有极显著的驱避作用,而当小菜蛾对这些驱避物质有过短暂的经历之后,无论是经历化合物还是经历经化合物处理的白菜,小菜蛾不再被这些化合物或经其处理的白菜所驱避,相反被吸引。α-humulene、(-)-camphor或经(-)-camphor处理的黄瓜对瓜绢螟有显著的驱避作用,而对驱避素的经历使得瓜绢螟对α-humulene、(-)-camphor或经(-)-camphor处理的黄瓜产生了诱导嗜好性。经α-humulene处理的黄瓜对无经历瓜绢螟表现出了吸引作用。(5)嗅觉反应和产卵选择试验结果表明,β-caryophyllene和(-)-camphor的混合物对无经历小菜蛾具有显著的驱避作用,当小菜蛾对该混合物有过短暂的经历之后,小菜蛾对该混合物的接受概率有所提高,但仍被该混合物所驱避,经历驱避素混合物对小菜蛾的嗅觉及产卵行为影响不显著。α-humulene和(-)-camphor;混合物对无经历瓜绢螟表现出显著的驱避作用,而对α-humulene和(-)-camphor混合物的经历可诱导瓜绢螟产生习惯性反应,混合驱避素的驱避作用消失。(6) Allyl isothiocyanate对未经历小菜蛾表现出显著的吸引作用,当小菜蛾对该化合物有过经历之后,对allyl isothiocyanate的嗜好性略有提高。α-humulene对无经历小菜蛾既不表现出吸引作用,也不表现出驱避作用,经历该化合物对小菜蛾的嗅觉反应基本无影响。(7)利用水蒸汽同步蒸馏、固相微萃取及动态吸附3种方法对番茄挥发物进行了收集,采用动态吸附法对杭白菊的挥发物进行了收集,并通过GC-MS对挥发物进行了鉴定,共鉴定出番茄挥发物25种,杭白菊挥发物38种,为研究番茄和杭白菊在自然状态下所释放的挥发性物质在植食性昆虫与植物互作中的作用奠定了基础。本研究首次证实了小菜蛾、瓜螟对源于非寄主植物番茄或杭白菊的驱避素,均可因经历产生习惯性反应或诱导嗜好性,从而使得这些驱避素的驱避作用减弱或丧失。揭示了这两种植食性昆虫因经历而导致的行为变化主要是对非寄主植物挥发物中驱避化合物的习惯性反应乃至诱导嗜好性引起的。同时证明不同类型驱避化合物的混合可抑制植食性昆虫习惯性反应的发生；这些试验结果为进一步揭示植食性昆虫对驱避素学习行为的化学机制、以及有效利用植物源驱避素进行害虫行为调控提供了新的重要基础信息。

全文目录

致谢  7-9
摘要  9-11
Abstract  11-14
目录  14-19
1 文献综述及本研究目的  19-37
  1.1 植物次生物质  19-26
    1.1.1 植物次生物质的特点及种类  19-22
    1.1.2 植物次生物质的收集提取技术  22-26
      1.1.2.1 溶剂萃取  23
      1.1.2.2 水蒸气萃取  23-24
      1.1.2.3 超临界流体提取  24
      1.1.2.4 顶空动态吸附  24-25
      1.1.2.5 顶空固相微萃取  25-26
      1.1.2.6 电子鼻吸附  26
  1.2 植物次生物质在植食性昆虫与植物关系中的作用  26-31
    1.2.1 植物挥发物在植食性昆虫寄主定位中的作用  27
    1.2.2 植物次生性物质对植食性昆虫的防御作用  27-30
      1.2.2.1 对植食性昆虫产卵的驱避和阻碍作用  28-29
      1.2.2.2 对植食性昆虫取食的影响  29
      1.2.2.3 对植食性昆虫生理的影响  29-30
      1.2.2.4 对天敌的影响  30
    1.2.3 植物次生性物质在害虫行为调控中的应用  30-31
  1.3 昆虫对植物次生物质的学习行为  31-33
  1.4 本研究的目的和主要内容  33-37
    1.4.1 目的  33-34
    1.4.2 主要内容  34-36
    1.4.3 技术路线  36-37
2 基本材料与方法  37-44
  2.1 供试昆虫  37
  2.2 供试植物  37-38
  2.3 生态学研究相关的实验仪器和设备  38-39
    2.3.1 人工气候室  38
    2.3.2 养虫笼  38
    2.3.3 试验产卵笼  38
    2.3.4 产卵箱  38-39
    2.3.5 挥发物经历笼  39
    2.3.6 Y型嗅觉仪  39
    2.3.7 温湿度记录仪  39
  2.4 挥发物提取、浓缩及分析的主要仪器和化学试剂  39-41
    2.4.1 主要仪器  39-40
    2.4.2 主要试剂  40-41
  2.5 数据分析方法  41-44
3 经历非寄主植物对植食性昆虫嗅觉和产卵行为的影响  44-61
  3.1 材料与方法  44-47
    3.1.1 供试植物和昆虫  44-45
    3.1.2 仪器及化学试剂  45
    3.1.3 供试昆虫处理  45
      3.1.3.1 经历非寄主植物植株  45
      3.1.3.2 无经历  45
    3.1.4 嗅觉行为测定  45-46
      3.1.4.1 小菜蛾  45-46
      3.1.4.2 瓜绢螟  46
    3.1.5 产卵行为测定  46-47
      3.1.5.1 无选择产卵试验  46
      3.1.5.2 选择性产卵试验  46-47
    3.1.6 数据分析  47
  3.2 结果与分析  47-51
    3.2.1 经历番茄植株对小菜蛾嗅觉及产卵行为的影响  47-49
    3.2.2 经历番茄植株对瓜绢螟嗅觉及产卵行为的影响  49-50
    3.2.3 经历杭白菊植株对瓜绢螟嗅觉及产卵行为的影响  50-51
  3.3 讨论  51-61
4 经历非寄主植物粗提物对植食性昆虫产卵和嗅觉行为的影响  61-76
  4.1 材料和方法  61-66
    4.1.1 供试昆虫和植物  61-62
    4.1.2 供试的番茄或杭白菊粗提物和对照溶液  62
      4.1.2.1 番茄粗提物的制备  62
      4.1.2.2 杭白菊粗提物的制备  62
    4.1.3 嗅觉行为测定  62-64
      4.1.3.1 供试昆虫处理  62-63
      4.1.3.2 测定方法  63
      4.1.3.3 嗅觉行为试验的处理及组合  63-64
    4.1.4 产卵选择行为的测定  64-65
      4.1.4.1 供试昆虫处理  64-65
      4.1.4.2 测定方法  65
      4.1.4.3 产卵行为试验的处理及组合  65
    4.1.5 数据分析  65-66
  4.2 结果与分析  66-68
    4.2.1 小菜蛾对番茄粗提物的嗅觉及产卵行为反应  66
    4.2.2 瓜绢螟对番茄粗提物的嗅觉及产卵行为反应  66-67
    4.2.3 瓜绢螟对杭白菊粗提物的嗅觉及产卵行为反应  67-68
  4.3 讨论  68-76
5 番茄和杭白菊挥发物的提取鉴定  76-88
  5.1 材料和方法  76-78
    5.1.1 供试植物  76
    5.1.2 主要仪器和供试的化学试剂  76-77
    5.1.3 番茄挥发物的收集和分析  77-78
      5.1.3.1 提取与收集  77
      5.1.3.2 分析鉴定  77-78
    5.1.4 杭白菊挥发物的收集与分析  78
      5.1.4.1 提取收集  78
      5.1.4.2 分析鉴定  78
  5.2 结果与分析  78-79
    5.2.1 番茄挥发物成分分析  78-79
    5.2.2 杭白菊挥发物成分分析  79
  5.3 讨论  79-88
6 经历非寄主植物挥发物单一组分对植食性昆虫嗅觉及产卵行为的影响  88-103
  6.1 材料与方法  88-92
    6.1.1 供试昆虫和植物  88-89
    6.1.2 供试化合物  89
    6.1.3 嗅觉行为测定  89-91
      6.1.3.1 供试昆虫处理  89-90
      6.1.3.2 测定方法  90-91
    6.1.4 产卵选择行为的测定  91-92
      6.1.4.1 供试昆虫处理  91
      6.1.4.2 测定方法  91-92
    6.1.5 数据分析  92
  6.2 结果与分析  92-94
    6.2.1 小菜蛾对β-caryophyllene和(-)-camphor单一组分嗅觉反应及产卵选择行为  92-93
    6.2.2 瓜绢螟对α-humulene和(-)-camphor单一组分嗅觉反应及产卵选择行为  93-94
  6.3 讨论  94-103
7 经历驱避化合物混合物及不同作用化合物对植食性昆虫行为的影响  103-112
  7.1 材料及方法  103-105
    7.1.1 供试昆虫和植物  103
    7.1.2 供试化合物  103-104
    7.1.3 嗅觉行为测定  104-105
      7.1.3.1 供试昆虫处理  104
      7.1.3.2 测定方法  104-105
    7.1.4 产卵选择行为的测定  105
      7.1.4.1 供试昆虫处理  105
      7.1.4.2 测定方法  105
    7.1.5 数据分析  105
  7.2 结果与分析  105-107
    7.2.1 小菜蛾对β-caryophyllene和(-)-camphor的混合物的嗅觉反应及产卵行为  105-106
    7.2.2 瓜绢螟对α-humulene和(-)-camphor的混合物的嗅觉反应及产卵行为  106
    7.2.3 小菜蛾对吸引素的嗅觉反应  106-107
  7.3 讨论  107-112
8 总讨论  112-119
  8.1 植食性昆虫对非寄主植物源驱避素的学习行为  113-114
  8.2 驱避性化合物在植食性昆虫学习行为中的作用  114-115
  8.3 不同驱避化合物混合对植食性昆虫学习行为的影响  115-116
  8.4 驱避素与寄主植物间的互作  116
  8.5 值得继续研究的几个问题  116-117
    8.5.1 经历时间及驱避素浓度对植食性昆虫学习行为和昆虫记忆的影响  116-117
    8.5.2 植食性昆虫学习能力的差异及学习行为的遗传机制  117
    8.5.3 混合驱避素在田间的应用效果评价  117
    8.5.4 驱避素与寄主植物间的互作  117
  8.6 本研究特色及创新之处  117-119
9 植物对专食性昆虫的组成抗性和诱导抗性的平衡调节机制  119-120
参考文献  120-142
附录  142-151

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