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锈色粒肩天牛寄主选择机制初步研究

作　者: 王菊英
导　师: 卢希平
学　校: 山东农业大学
专　业: 森林保护学
关键词: 国槐锈色粒肩天牛寄主植物挥发性化合物植物性引诱剂三级营养
分类号: S763.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

植食性昆虫通常利用寄主植物释放的挥发性物质寻找食物和产卵场所。植物的气味是引导植食性昆虫寄主定位的利它素,是植物-植食性昆虫二级营养关系建立过程中的信息化合物。影响昆虫选择寄主植物的因子很多,如植物化学成分、植物形态特征、各种环境因子(光、温、湿等)和其它生物等。但是植食性昆虫主要是借助化学感受器来鉴别植物的信号物质(主要是植物次生代谢物)。本研究根据资料记载,选定几种北方常见的锈色粒肩天牛[Apriona swainsoni (Hope)]寄主树种,进行室内外寄主选择行为的观察,进一步明确锈色粒肩天牛的寄主范围,并对不同寄主的挥发性化合物进行分析鉴定,了解锈色粒肩天牛的寄主选择机制。还采用国槐枝条和叶片溶剂蒸馏的粗提物进行野外诱捕试验,对植物源引诱剂防治锈色粒肩天牛进行了尝试性研究。以下分7个方面介绍:1.利用“Y”型嗅觉仪分别对国槐、香花槐、垂柳、栾树、黄山栾、云实和黄檀七种植物枝条和叶片进行生物测定。结果表明,国槐的枝条和叶片对锈色粒肩天牛雌雄成虫均有很强的引诱作用,香花槐、栾树、黄山栾、黄檀和云实树种的枝条和叶片也对雌成虫有一定的引诱作用,但是作用差别不大。国槐枝条和叶片对该天牛雄成虫的引诱作用最强,香花槐和黄山栾枝条对雄成虫有引诱作用,但这两种树的叶片却没有使该天牛雄成虫产生选择趋向。除此以外,被测试的植物枝条及叶片对该天牛雄成虫没有明显的引诱作用。总体来说,锈色粒肩天牛对寄主植物枝条和叶片选择规律一致,选择顺序为:国槐>香花槐>黄山栾>栾树>黄檀>云实>垂柳。2.野外观察测定锈色粒肩天牛成虫对国槐、香花槐、黄山栾和垂柳四种植物的选择行为,以取食量和产卵量为指标。结果表明,锈色粒肩天牛成虫在国槐和香花槐上取食和产卵量最大,在黄山栾上有少量产卵和取食,在垂柳上不取食和产卵。该天牛在四种植物上的取食和产卵选择顺序一致,其顺序为:国槐>香花槐>黄山栾>垂柳。3.采用风洞法观察国槐新鲜枝条和叶片对锈色粒肩天牛成虫的引诱作用。结果表明,枝条对天牛成虫的引诱能力较强,有取食行为的雌雄成虫分别占试虫总数的85.33%和77.33%,而叶片的引诱能力稍弱,有取食行为的雌雄成虫分别占试虫总数的64.00%和41.33%。与嗅觉生测结果一致。4.采用水蒸气蒸馏和溶剂蒸馏方法对国槐枝条和叶片挥发性化合物进行粗提,“Y”型嗅觉仪测定各粗提物对锈色粒肩天牛的引诱作用。结果表明,(1)水蒸气蒸馏粗提物的嗅觉生测中,枝条粗提物均对锈色粒肩天牛雌成虫有很强的引诱作用,而只有第3h和4h的粗提物对雄成虫有强烈引诱作用;叶片4h的粗提物对雌成虫的引诱作用最强,而1h、2h和3h粗提物对雄成虫的引诱作用却比4h的强。(2)溶剂蒸馏粗提物的嗅觉生测中,枝条90min的粗提物对雌成虫的引诱作用比40min粗提物强,而叶片不同时间粗提物的作用恰好与之相反,二者比较时,对雌成虫引诱作用强的是叶片40min粗提物;枝条和叶片90min的粗提物对雄成虫的引诱作用均比40min粗提物强,二者比较时,对雄成虫引诱作用强的是枝条90min粗提物。5.应用SPME/GC/MS联用技术,对寄主植物天然材料及粗提物中挥发性化合物成分进行分析鉴定。结果表明,(1)寄主植物枝条挥发物中均含有大量萜烯类物质,主要为α-蒎烯(α-Pinene)、β-蒎烯(β-Pinene)、3-蒈烯(3-Carene)、罗勒烯(Ocimene)、D-柠檬烯(D-Limonene)和古巴烯(Copaene),此外还含有少量β-大马酮(β-Damascone)、α-水芹烯(α-Phellandrene)、β-水芹烯(β-Phellandrene)、β-月桂烯(β-Myrcene)、(+)-环异洒剔烯[(+)-Cycloisosativene]、大牦牛儿烯D(Germacrene D)、香橙烯(Aromadendrene)、α-紫穗槐烯( .alpha.-Amorphene )、柏木烯( Cedrene )、反式-α-香柠檬醇(trans-.alpha.-Bergamotene)、α-法尼烯(.alpha.-Farnesene)和石竹烯(Caryophyllene)等萜烯类化合物及柏木烯醇(Cedr-8-en-13-ol)、芳樟醇(Linalool)和桉叶油醇(Eucalyptol)等醇类化合物。叶片挥发物中萜烯类物质相对较少,其中,国槐叶片中无萜烯类物质;(2)国槐枝条和叶片水蒸气蒸馏粗提物中挥发性化合物主要为醇类和酮类物质,包括麦芽糖醇( Maltol )、(E)-2-己烯-1-醇[(E)-2-Hexen-1-ol]、(E)-3-己烯-1-醇[(E)-3-Hexen-1-ol]、(E)-4-己烯-1-醇[(E)-4-Hexen-1-ol]、(E)-2-癸烯-1-醇[(E)-2-Decen-1-ol]、(E)-5-癸烯-1-醇[ (E)-5-Decen-1-ol]、1-辛醇(1-Octanol)、芳樟醇(Linalool)和顺-β-萜品醇(cis-.beta.-Terpineol)等醇类物质和顺-茉莉酮(cis-Jasmone)、2-辛酮(2-Octanone)、β-大马烯酮(beta.-Damascenone)和β-大马酮(beta.-Damascone)等酮类物质,其中,(E)-4-己烯-1-醇[(E)-4-Hexen-1-ol]在两种粗提物中的含量都很大。此外叶片粗提物中还有酯类化合物,如(E)-4-己烯-1-醇乙酸酯[(E)-4-Hexen-1-ol, acetate];(3)国槐枝条和叶片溶剂蒸馏粗提物中挥发性化合物主要为醇类和酯类物质,如麦芽糖醇(Maltol)、肌醇(Inositol)、薄荷醇(Menthol)、反-β-戊烯松油醇(trans-.beta.-Terpinyl pentanoate)和(Z)-5,11,14,17-花生四烯酸甲酯[Methyl, (Z)-5,11,14,17-eicosatetraenoate],还有少量草蒿脑(Estragole)、丁香酚(Eugenol)和γ-松柏醇(.gamma.-Hydroxyisoeugenol)等化合物。6.采用“Y”型嗅觉仪分别对8种主要单萜类物质的人工合成标样α-Pinene、(1S)-(-)-α-Pinene、(-)-β-Pinene、R-(+)-Limonene、S-(-)-Limonene、DL-Limonene、(+)-3-Carene和Mycrene及2种混合物Mix 1[DL-limonene:(1s)-(-)-α- pinene:(+)-3-carene =4:4:1]、Mix 2[Mycrene:(+)-3-carene =6:1]进行生物测定。结果表明,Mycrene、(+)-3-Carene、(1S)-(-)-α-Pinene和DL-Limonene对天牛雌成虫有引诱作用,前两者作用较强,但是, Mix 1和Mix 2均未对雌成虫表现强烈的引诱作用。α-Pinene、R-(+)-Limonene和S-(-)-Limonene对天牛雌成虫有驱避作用。所有供试的单萜及混合物均未对雄成虫表现明显的引诱与忌避作用。7.利用国槐枝条和叶片的溶剂蒸馏粗提物进行野外诱捕试验。结果表明,国槐枝条和叶片粗提物对锈色粒肩天牛有一定的引诱作用,以100ml枝条40min溶剂蒸馏粗提物为诱芯时,每诱捕器周均诱集7.42头,能够有效诱捕天牛成虫。

全文目录

中文摘要  8-11
Abstract  11-14
1 前言  14-25
  1.1 锈色粒肩天牛研究概述  15-19
    1.1.1 锈色粒肩天牛形态特征  15-16
    1.1.2 锈色粒肩天牛的生物学特性  16-17
    1.1.3 锈色粒肩天牛寄主范围及其对寄主的危害  17
    1.1.4 锈色粒肩天牛及其它天牛的防治现状  17-19
  1.2 信息化学物质概述  19-24
    1.2.1 植物挥发性信息化合物  20-21
    1.2.2 虫害诱导植物释放的挥发物（herbivore-induced volatiles, HIV）  21-22
    1.2.3 植食性昆虫释放的信息化合物  22
    1.2.4 信息化合物在植食性昆虫寄主选择行为中的作用  22-24
  1.3 本项目研究的目的及意义  24-25
2 材料和方法  25-34
  2.1 锈色粒肩天牛对不同寄主植物相关材料的选择反应  25-27
    2.1.1 室内生测  25-26
      2.1.1.1 供试材料  25
      2.1.1.2 实验装置及生测方法  25-26
    2.1.2 野外小区测定  26-27
      2.1.2.1 供试材料  26
      2.1.2.2 小区设置及测定方法  26-27
    2.1.3 风洞法测定  27
      2.1.3.1 供试材料  27
      2.1.3.2 实验装置及测定方法  27
  2.2 锈色粒肩天牛对国槐粗提物挥发性成分的选择反应  27-29
    2.2.1 挥发物的提取及室内生测  27-29
      2.2.1.1 供试材料  27-28
      2.2.1.2 挥发物提取装置及方法  28
      2.2.1.3 室内生测  28-29
    2.2.2 寄主植物粗提物诱集锈色粒肩天牛试验  29
      2.2.2.1 引诱剂来源  29
      2.2.2.2 诱捕器  29
      2.2.2.3 试验地设置及试验方法  29
  2.3 对锈色粒肩天牛有引诱作用的挥发性化合物的定性分析  29-32
    2.3.1 供试材料  29-30
    2.3.2 SPME 收集挥发性物质条件的筛选  30-31
      2.3.2.1 不同萃取头效果比较  30
      2.3.2.2 不同萃取温度效果比较  30
      2.3.2.3 不同萃取时间效果比较  30-31
    2.3.3 挥发性化合物的定性分析  31
      2.3.3.1 植物源材料挥发性化合物  31
      2.3.3.2 国槐粗提物的挥发性化合物  31
    2.3.4 GC-MS 分析条件  31-32
  2.4 锈色粒肩天牛对单萜类标准化合物的选择行为反应  32
    2.4.1 试剂  32
    2.4.2 实验装置及生测方法  32
  2.5 数据分析  32-34
3 结果与分析  34-101
  3.1 锈色粒肩天牛对不同寄主植物相关材料的选择反应  34-49
    3.1.1 室内生测  34-43
      3.1.1.1 锈色粒肩天牛雌成虫对寄主植物枝条的选择反应  34-37
      3.1.1.2 锈色粒肩天牛雌成虫对寄主植物叶片的选择反应  37-40
      3.1.1.3 锈色粒肩天牛雄成虫对寄主植物枝条的选择反应  40-42
      3.1.1.4 锈色粒肩天牛雄成虫对寄主植物叶片的选择反应  42-43
    3.1.2 野外测定  43-47
      3.1.2.1 锈色粒肩天牛在不同寄主植物上补充营养的选择行为  43-45
      3.1.2.2 锈色粒肩天牛在不同寄主植物上产卵的选择行为  45-47
    3.1.3 风洞法测定  47-49
      3.1.3.1 锈色粒肩天牛对寄主植物枝条挥发性物质的选择反应  48
      3.1.3.2 锈色粒肩天牛对寄主植物叶片挥发性物质的选择反应  48-49
  3.2 锈色粒肩天牛对国槐粗提物挥发性成分的选择反应  49-57
    3.2.1 锈色粒肩天牛成虫对国槐水蒸汽蒸馏粗提物挥发性物质的选择反应  49-56
      3.2.1.1 锈色粒肩天牛雌成虫对国槐水蒸汽蒸馏粗提物挥发性物质的选择反应  49-51
      3.2.1.2 锈色粒肩天牛雄成虫对国槐水蒸汽蒸馏粗提物的选择反应  51-53
      3.2.1.3 锈色粒肩天牛雌成虫对国槐溶剂蒸馏粗提物的选择反应  53-55
      3.2.1.4 锈色粒肩天牛雄成虫对国槐溶剂蒸馏粗提物的选择反应  55-56
    3.2.2 寄主植物粗提物诱集锈色粒肩天牛试验  56-57
  3.3 对锈色粒肩天牛有引诱作用的挥发性化合物的定性分析  57-99
    3.3.1 不同萃取头效果比较  57-61
    3.3.2 不同萃取温度效果比较  61-64
    3.3.3 不同萃取时间效果比较  64-70
    3.3.4 四种寄主植物枝条挥发性化合物的定性分析  70-76
    3.3.5 四种寄主植物叶片挥发性化合物的定性分析  76-80
    3.3.6 国槐枝条水蒸气蒸馏粗提物中挥发性化合物的定性分析  80-87
    3.3.7 国槐叶片水蒸气蒸馏粗提物挥发性化合物的定性分析  87-93
    3.3.8 国槐枝条和叶片混合溶剂粗提物挥发性化合物的定性分析  93-99
  3.4 锈色粒肩天牛对单萜类标准化合物的选择行为反应  99-101
    3.4.1 锈色粒肩天牛雌成虫对单萜类标准化合物的选择反应  99-100
    3.4.2 锈色粒肩天牛雄成虫对单萜类标准化合物的选择反应  100-101
4 讨论  101-107
  4.1 锈色粒肩天牛对不同寄主植物相关材料的的选择反应  101-103
    4.1.1 室内测定锈色粒肩天牛对寄主植物挥发性物质的选择反应  101-102
    4.1.2 野外测定锈色粒肩天牛对寄主植物的选择反应  102
    4.1.3 风洞法测定锈色粒肩天牛对寄主材料挥发性物质的选择行为  102-103
  4.2 锈色粒肩天牛对国槐粗提物挥发性成分的选择反应  103-104
    4.2.1 室内测定国槐粗提物对锈色粒肩天牛引诱作用  103-104
    4.2.2 寄主植物粗提物诱集锈色粒肩天牛试验  104
  4.3 对锈色粒肩天牛有引诱作用的挥发性化合物的定性分析  104-105
  4.4 锈色粒肩天牛对单萜类标准化合物的选择行为反应  105-107
5 结论  107-109
附图  109-111
参考文献  111-119
致谢  119-120
攻读学位期间发表论文情况  120-121
硕士学位论文内容简介及自评  121

锈色粒肩天牛寄主选择机制初步研究

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