暗黑鳃金龟寄主植物挥发物对性信息素的增效及机制研究

The goals of this project are to study the synergic attraction of sex pheromone by host plant volatiles and to reveal the molecular mechanism of synergism. Using dynamic headspace adsorption, plants volatiles are extracted from the headspace of plant leaves. GC-MS was used to isolate and identify the classes, structures and contents of the volatiles and then to screen active volatiles combined with GC-EAD. The synergic effects of different volatiles and concentration ratios with sex pheromone are clarified by indoor behavioral experiments and electrophysiological experiments. Combined with field trapping experiments, the actual trapping effects of the mixtures of sex pheromone and single or multi compounds are further measured. In addition, the distribution and location of octopamine (OA) in antennae is measured by using immunofluorescence techniques and the relationship between volatiles and contents of OA is discussed. Single-cell recording technique is used to record the sensibility of sex pheromone incepting neuron regulated by OA and to reveal the relationship between the content of OA and synergism. This project can effectively select active plant volatiles, value the enhancement of attraction of sex pheromone by plant volatiles and clarify the mechanism of synergism. Furthermore, it has the important significance for the development of new green pesticides and biological control techniques.

本项目以深入研究寄主植物挥发物对性信息素的增效诱集效果，揭示章鱼胺（OA）在增效机制中的功能为目标，拟利用暗黑鳃金龟偏好的榆树等植物，采用动态顶空吸附法收集叶片挥发物。运用GC-MS技术，分离并鉴定主要挥发物的种类，结构与含量，结合GC-EAD技术，筛选有引诱活性的挥发物。通过室内的行为实验和电生理实验，明确不同挥发物的增效效果及其与性信息素的最佳浓度配比。并结合田间诱集实验，进一步测定性信息素与单组分和多组分挥发物混合时的实际诱捕效果。另外，利用免疫荧光技术，明确神经递质OA在暗黑鳃金龟触角中的分布。测定植物挥发物对OA含量变化的影响。应用单细胞记录，测定OA对性信息素接受神经元敏感性的调节作用，揭示OA含量变化与增效作用的关系。本研究旨在筛选活性植物挥发物，并探讨植物挥发物对性信息素的增效作用，初步研究其增效机制，同时，为开发暗黑鳃金龟生物农药及生物防控技术也具有重要意义。

暗黑鳃金龟Holotrichia parallela是一种世界性分布的重要地下害虫。其食性广杂，幼虫成虫都为害严重。近几年，随着免耕等种植模式的推广，其在我国的发生日益严重。性信息素作为一种重要的绿色防治手段已被应用于防治暗黑鳃金龟。有研究发现，植物挥发物对于性信息素存在协同增效作用。本研究针对章鱼胺在暗黑鳃金龟生殖中的作用进行了研究，为揭示章鱼胺的调控作用机理，以及寄主植物挥发物对于性信息素的增效机制提供依据。.(1) 通过GC-MS分析鉴定出多种寄主植物挥发物，并测定其对暗黑鳃金龟的引诱作用，在田间验证了这几种化合物对性信息素的增效作用。.(2)建立了利用HPLC检测暗黑鳃金龟神经组织内章鱼胺含量的方法。经方法学考察，其回归方程具有显著的正相关线性关系，加样回收试验测定平均回收率为102.23%，表明该方法适用于暗黑鳃金龟神经组织内章鱼胺含量的准确分析与测定。.(3)暗黑鳃金龟在不同生育期、不同性别、不同神经组织内的章鱼胺含量存在显著差异。雌、雄成虫之间，产卵初期的雌虫在腹部神经节和脑部神经组织中的章鱼胺含量均高于同期的雄虫，但在胸部神经节中显著低于雄虫；产卵后期的雌虫在脑部神经组织中章鱼胺含量显著高于雄虫，而在胸部和腹部神经组织中均显著低于雄虫。.(4) 利用Y型嗅觉仪测定章鱼胺对暗黑鳃金龟雄虫对性信息素的定位能力及选择性。通过Y型嗅觉仪的趋性行为测试表明，2 ug/mL章鱼胺处理能够极显著的提高暗黑鳃金龟雄虫对性信息素的定位能力，对性信息素的选择系数显著高于对照组，而其拮抗剂米安色林则减弱了这种作用。.(5) 章鱼胺能够显著提高暗黑鳃金龟雌成虫单日单雌产卵量，而且可延长产卵期。其中喂食2 ug/mL章鱼胺处理的单日单雌产卵量是对照组雌虫产卵量的2倍以上，当对照组停止产卵后，章鱼胺处理组依然保持产卵。章鱼胺对于暗黑鳃金龟雌雄成虫寿命无显著影响，而米安色林则显著延长了雌雄成虫寿命。而不同浓度章鱼胺及其拮抗剂米安色林处理对卵的孵化率无显著影响。