云南木蠹象生物学及其寄主云南松挥发物成分研究

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云南木蠹象Pissodes yunnanensis Langor et Zhang属鞘翅目Coleoptera象虫科Curculionidae木蠹象属Pissodes,是我国西南地区云南、贵州、四川的部分高海拔地区为害较重的蛀干性害虫。云南松Pinus yunnanensis和高山松Pinus densata是云南木蠹象的主要寄主。在贵州省的威宁地区主要的造林树种是云南松。近年来,云南木蠹象在威宁地区的云南松林区危害面积和分布区域逐年扩大,有加速为害的趋势,给当地林业生产和生态环境建设造成了巨大损失。针对其为害,目前还没有有效的防控措施。  本研究以发生于贵州省威宁地区的云南木蠹象和其主要寄主植物云南松为研究材料,对云南木蠹象形态学及生物学方面进行了部分研究,展开了成虫外部形态特征的补充观察,利用扫描电镜对云南木蠹象的复眼、前翅及触角感受器进行了观察,对云南木蠹象生活史、天敌种类进行了调查,并从云南松挥发性物质的研究入手,采用水蒸汽蒸馏萃取法、固相微萃取法(Solid Phase Mixro-extraction,SPME)和野外顶空吸附法对云南松挥发物进行了提取,并利用气相色谱和质谱联用技术(GC-MS)分离鉴定出云南松挥发物的组成成分和相对含量,探讨了云南松挥发物的组成和含量变化及云南木蠹象取食危害对其的影响。主要结果如下:  1.发生于贵州省威宁县秀水乡的云南木蠹象,越冬代幼虫于2月上旬就开始继续取食危害了,这比云南丽江发生的云南木蠹象要提早些。4月上旬开始有蛹出现,5月上旬成虫出现,6月下旬在林间发现卵,10月上旬在林内仍可见到卵。幼虫期和成虫期较长。这一观察结果与云南丽江、云南嵩明和四川盐源发生的云南木蠹象的生活史研究报道有差异。这和各地的气候情况有着密切的关系。  2.云南木蠹象天敌以寄生性昆虫种类居多,捕食性昆虫次之,菌寄生种类最少。其中柄腹茧蜂、茧蜂、变光茧蜂、爱姬蜂和栉姬蜂亚科的寄生蜂(种名待确定),这几种主要寄生蜂在云南木蠹象幼虫期及蛹期各自发挥着对云南木蠹象的自然控制作用。云南木蠹象的捕食性天敌主要有蠼螋和蜘蛛。云南木蠹象寄生菌中其中有1种已经鉴定为青霉Penicillium sp.。  3.云南木蠹象雌雄成虫在外部形态上无显著差异;用扫描电镜观察云南木蠹象头部及前翅的细微结构,电镜下可见雌雄成虫头部额区具圆刻点并具毛,复眼无显著差异,复眼中部的小眼面皆呈六边形;前翅背面有3类毛形附属物,其中1类为灰色,另2类为白色,推测2类白色毛形附属物可能是感受器,可能与云南木蠹象接受外部环境各种刺激信息的感觉作用有关,其具体功能还有待进一步研究。雌雄成虫在前翅腹面端部有很明显的区别,雌虫前翅腹面端部内侧域不具斜纹,而雄虫前翅腹面端部内侧域具有数条明显的斜纹。  4.利用扫描电镜对云南木蠹象雌雄成虫触角上的感器进行观察,发现云南木蠹象雌雄成虫触角在基本形态上没有显著差异,但触角上感器的种类、分布和数量存在一定差异。云南木蠹象成虫触角膝状,由柄节、梗节和鞭节组成,其中鞭节由7个亚节组成。在雌、雄成虫触角上均存在6种感器,即毛形感器、锥形感器、脚形感器、芽形感器、端指形感器和腔形感器,其中毛形感器和端指形感器的数量较多;此外,雌成虫触角还有双芽形感器,雄成虫触角上还有耳形感器。与端指形感器、脚形感器、双芽形感器结构相同的感器在鞘翅目已有的研究资料中还未见报道,是新发现的昆虫触角感器。  5.采用水蒸汽蒸馏法和气相色谱-质谱-计算机联用技术,对贵州地区云南松健康株与云南木蠹象取食危害株挥发物进行提取、分离与鉴定,初步掌握了贵州地区健康株云南松松针、韧皮部、木质部挥发物主要成分,受害株松针、枝条挥发物主要成分。分离鉴定出健康云南松松针挥发物组分共101种,健康云南松韧皮部挥发物组分共54种,健康云南松木质部挥发物组分共51种,分离鉴定出受害株云南松松针和枝条挥发物组分共85种,其中松针挥发物组分55种,枝条挥发物组分59种。研究发现,健康株松针、韧皮部、木质部挥发物的化学组成有差异,受害株松针和枝条挥发物的化学组成有差异。健康株云南松检测出的成分中醇类、倍半萜、酚和酯的种类较受害株多,而单萜、醛类和烷烃类组分种类较受害株少。在健康和受害株云南松松针挥发物组分中,倍半萜的数量皆比单萜多,且总的相对含量较单萜的高,与挥发物中其它各类物质总的相对含量比较是最高的;而在受害株枝条挥发物中则是单萜组分的数量比倍半萜多,总的相对含量较倍半萜高。受害株松针与枝条挥发物组分中,酚类、酯类、醇类物质总的相对含量皆为松针大于枝条;石竹烯氧化物的相对含量则为枝条大于松针。  6.通过固相微萃取部分条件优化试验,确定固相微萃取研究云南松挥发物成分采用100μmPDMS(red)固相微萃取头,萃取40min最佳。采用100μmPDMS萃取头固相微萃取和气相色谱-质谱-计算机联用(SPME-GC/MS)技术对贵州省威宁县秀水乡健康株云南松松针、松皮、韧皮部、木质部和受云南木蠹象取食危害过的云南松松针和松皮不同部位挥发物进行研究,分别检测出52、33、27、20、54、38种组分。通过分离鉴定可知健康株松针释放的挥发物成分种类较松皮、韧皮部及木质部多,受害株松针释放的挥发物成分种类较松皮多。研究发现,无论在健康株云南松的松针、松皮、韧皮部和木质部挥发物中,或是在受害株松针、松皮挥发物中,萜烯类组分是云南松中占很大比例的气味物质,且用该方法分离鉴定出来的挥发性成分中单萜类组分总的相对含量最高。  7.采用野外动态顶空吸附法和气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术,对自然状态下云南松健康木、机械损伤木、云南木蠹象取食危害木的枝梢挥发物进行提取,研究发现在不同生理状态下云南松挥发性成分种类有明显差异。鉴定出云南松三种生理状态下挥发物的组分共21种成分,其中健康株枝梢挥发性成分主要鉴定出11种,机械损伤株枝梢挥发性成分主要鉴定出14种,受害株枝梢挥发性成分主要鉴定出19种。健康株云南松松梢的挥发物种类最少,受害云南松松梢的挥发性物质组分种类较健康株和机械损伤株的挥发性成分多。健康云南松枝梢释放的挥发物主要是以萜烯类化合物为主,机械损伤后云南松枝梢释放的挥发物种类也主要是以萜烯类化合物为主,仅增加了1种烷烃类物质,而受云南木蠹象取食危害的云南松枝梢释放的挥发物除了萜烯类化合物,烷烃类物质,还增加了醛和醇类物质。受云南木蠹象取食危害较轻的云南松枝梢挥发物组分结构主要也是萜烯类化合物,醛和醇的出现主要是在受害较重,树势较为衰弱的云南松枝梢。  8.利用触角电位技术测定了云南木蠹象雌、雄成虫对其寄主云南松挥发性气味β-石竹烯、γ-松油烯、正己醇、苯甲醛、β-榄香烯、芳樟醇等15种成分100μg/μL浓度的触角电位(EAG)反应。研究发现,云南木蠹象雌雄成虫对15种云南松挥发性气味物质均能产生触角电位反应。雌、雄成虫对莰烯的EAG反应差异显著,对其余14种成分的EAG反应没有显著差异。云南木蠹象雌虫对100μg/μL的芳樟醇、正己醇的EAG反应较强。雄虫对100μg/μL莰烯的EAG反应最强,2,6-二叔丁基-4-甲基酚次之。雌虫对β-蒎烯((-)-β-pinene)和月桂烯的相对EAG反应值与对芳樟醇的相对EAG反应值差异显著,而雄虫则差异不显著。雌虫除对正己醇、α-蒎烯((+)-α-pinene)和芳樟醇的EAG反应比雄虫强外,其他成分均比雄虫弱。
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