烟青虫和棉铃虫对烟草挥发物的电生理和行为反应

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多食性昆虫棉铃虫Helicoverpaarmigera(Hübner)和寡食性昆虫烟青虫Helicoverpaassulta(Guenée)是近缘种,二者同域分布,形态相似。烟草是这两种昆虫的共同寄主植物,其挥发物在成虫寻找寄主植物方面起着非常重要的作用。寄主植物的开花和结实期是两种昆虫最喜欢产卵和取食的时期,我们在田间采用顶空吸附法收集了烟草在叶期和花期的气味物质,通过GC-EAD、GC-MS分析,鉴定出对烟青虫有电生理活性的化合物,并结合行为实验明确了这些化合物在烟青虫寻找烟草中所起的作用;还通过GC-EAD和单感受器记录(SingleSensillumRecording,SSR)比较了棉铃虫和烟青虫在寻找共同的寄主植物时所利用的嗅觉线索有何异同。  结果表明,烟草在叶期和花期所释放的碳氢化合物在量上没有明显的不同,但在花期释放的萜烯类化合物在量上有明显的增加,特别是反式-β-罗勒烯和里那醇的释放量都有较大的提高。在叶中没有发现而在花中存在的化合物有顺-3-已烯丁酸酯、顺-3-已烯-1-醇、顺-3-已烯2-甲基丁酸酯。根据已有报道,这是首次在烟草挥发物中检测到顺-3-已烯2-甲基丁酸酯。  利用GC-EAD在烟草花中发现有9种化合物能够引起烟青虫雌蛾的触角电生理反应,经GC-MS鉴定,这9种化合物分别为:反式-β-罗勒烯、辛醛、顺-3-已烯乙酸酯、顺-3-已烯-1-醇、壬醛、顺-3-已烯2-甲基丁酸酯、癸醛、里那醇和反式-β-石竹烯。风洞行为实验表明这9种化合物组成的混合物能够明显刺激己交配烟青虫雌蛾的逆向飞行。一系列的削减实验表明,由反式-β-罗勒烯、顺-3-已烯乙酸酯、壬醛,反式-β-石竹烯组成的4元混合物对已交配的烟青虫雌蛾的吸引力与9种化合物组成的9元混合物的没有明显区别。而移去4元混合物中任何一种都会失去对烟青虫的引诱效果。  在对烟青虫研究的基础上,研究了交配的棉铃虫雌蛾对烟草花挥发物的触角反应。研究表明,有8种化合物对棉铃虫和烟青虫雌蛾均有触角电生理活性,分别为反式-β-罗勒烯、辛醛、顺-3-已烯乙酸酯、顺-3-已烯-1-醇、壬醛、顺-3-已烯2-甲基丁酸酯、癸醛和里那醇。反式-β-石竹烯可以引起烟青虫雌蛾触角的反应,而不能诱发棉铃虫的反应;相反,一种未鉴定出来的化合物能够诱发棉铃虫的触角反应,而烟青虫对该化合物没有反应。进一步利用SSR技术鉴定了烟青虫和棉铃虫触角上对相关化合物的嗅觉受体神经元(ORN),发现了对里那醇、壬醛、顺-3-已烯醇和辛醛有专一反应的ORN;在烟青虫触角上发现有反式-β-石竹烯对专一反应的嗅觉受体神经元,但在棉铃虫触角上没有发现。以上研究表明,这两种昆虫在对共同寄主植物烟草进行定位时所利用的嗅觉线索大部分相同,但也有所不同。
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