【摘要】：昆蟲與植物二者經(jīng)過長期的協(xié)同進化,已形成各種各樣的互作關系并建立起復雜的生物群落,其中最為重要的是昆蟲與植物間的營養(yǎng)關系。目前,大多數(shù)昆蟲已經(jīng)擁有特定范圍的寄主植物類別或特定的寄主植物,昆蟲只有趨向寄主植物并趨避非寄主植物,才能正確的選擇適宜其生存的寄主。但在自然生態(tài)系統(tǒng)中,昆蟲的寄主植物常與非寄主植物相伴存在,所以非寄主植物對昆蟲的行為也會產(chǎn)生一定的調控作用。昆蟲在定位與選擇寄主植物時,植物揮發(fā)物發(fā)揮著重要作用,因此,確定寄主植物揮發(fā)物以及其鄰居非寄主植物揮發(fā)物對昆蟲寄主選擇行為的作用,對于明確昆蟲寄主選擇機制及昆蟲與植物間的協(xié)同互作關系至關重要。銀杏大蠶蛾(Dictyoploca japonica Moore)又名核桃楸大蠶蛾,屬鱗翅目(Lepidoptera)大蠶蛾科(Saturniidae)胡桃大蠶蛾屬(Dictyoploca),主要以幼蟲食葉為害,是一種重要的森林和藥用植物害蟲,現(xiàn)已成為有關部門重點的監(jiān)測和防治對象之一。其寄主植物核桃楸(Juglans mandshurica)常與其非寄主植物形成混交林,因此本研究以銀杏大蠶蛾為研究對象,開展了寄主植物與非寄主植物[紅松(Pinus koraiensis)、春榆(Ulmus davidiana var.japonica)、黃檗(Phellodendron amurense)、蒙古櫟(Quercus mongolica)、香楊(Populus koreana)、水曲柳(Fraxinus mandschurica)、紫椴(Tilia amurensis)]對銀杏大蠶蛾寄主選擇行為的影響研究。本研究利用固相微萃取(SPME)技術收集寄主與非寄主植物的揮發(fā)物,通過氣相色譜-質譜聯(lián)用儀(GC-MS)確定其主要的植物揮發(fā)物成分及含量,并進一步利用昆蟲觸角電位技術(EAG)與嗅覺行為學實驗確定對銀杏大蠶蛾有引誘或趨避作用的有效揮發(fā)物成分,進而探討當寄主植物與非寄主植物共存時,銀杏大蠶蛾的種群動態(tài),獲得的主要結論如下:1.通過對寄主與非寄主植物揮發(fā)物的組成與相對含量分析,本研究得到主要植物揮發(fā)物共計120種(相對含量≥0.5%),包括醇類、醛類、酮類、酯類、脂肪酸、炔烴類、烯烴類、烷烴類、芳香族、單萜類、倍半萜類與二萜類等。其中核桃楸的揮發(fā)物包括醇類、醛類、酯類、烯烴類、芳香族、單萜類、倍半萜類,以單萜類(44.25%)與倍半萜類(39.42%)最為豐富。對非寄主植物而言,紅松以單萜類(70.03%)與倍半萜類(23.39%)為主,而落葉闊葉樹則以醇類、酯類與芳香族為主。從釋放揮發(fā)物的含量而言,核桃楸的揮發(fā)物中(1R)-(+)-α-蒎烯(13.61±3.22%)、β-蒎烯(12.29±1.04%)、石竹烯(11.36±1.57%)釋放量較高;紅松中為萜品油烯與β-月桂烯,含量分別為12.228±1.985%、12.08±4.786%;春榆中萘(33.67±3.67%)釋放量最高;黃檗中釋放量較高的為β-水芹烯、(E)-β-羅勒烯、萘,含量分別為11.38±3.63%、10.78±2.2%、10.11±0.64%;蒙古櫟中為(E)-3-己烯-1-醇乙酸酯、乙酸葉醇酯、順-3-己烯-1-醇,含量分別為19.4±12.28%、10.27±9.71%、14.44±3.27%;香楊中為苯乙烯(11.15±4.3%)與正己醇(9.84±3.31%)釋放量較高;水曲柳與紫椴揮發(fā)物均以乙酸葉醇酯與α-法呢烯為主,其中乙酸葉醇酯在水曲柳與紫椴中的含量分別為33.07±7.33%、44.69±13.62%,α-法呢烯的含量分別為19.11±6.38%、20.25±11.66%。同時,每個樹種都含有與其他樹種相同的組分,如在寄主與7種非寄主中均含有2-己烯醛。并且,每個樹種均存在特異的成分,其中核桃楸所特有的成分有9種、紅松有15種、黃檗13種、春榆9種、蒙古櫟2種、香楊15種、水曲柳3種、紫椴3種。2.通過電生理實驗檢驗銀杏大蠶蛾對寄主與非寄主植物揮發(fā)物的行為響應,實驗結果表明,銀杏大蠶蛾對不同化合物的反應不同。雌性銀杏大蠶蛾對順-3-己烯-1-醇、反式-2-己烯-1-醇、正己醇、反-2-已烯醛、苯乙烯的EAG反應相對值較高,且與其他化合物具有顯著性差異,且其EAG反應值與化合物濃度相關,其中順-3-己烯-1-醇、反式-2-己烯-1-醇、反-2-已烯醛、苯乙烯、羅勒烯、α-蒎烯、左旋-α-蒎烯、乙酸反-2-己烯酯、水楊醛、β-苯乙醇、芳樟醇的EAG反應值與濃度呈正相關,而萜品油烯、乙酸香葉酯、正己醇的反應值與濃度呈負相關。對雄蛾而言,β-月桂烯、羅勒烯、(-)-β-蒎烯、反式-2-己烯-1-醇可引起雄蛾較強的EAG響應。雄蛾對石竹烯、α-石竹烯、(1R)-(+)-α-蒎烯、羅勒烯、D-檸檬烯、乙酸葉醇酯、乙酸己酯、乙酸反-2-己烯酯、順-3-己烯-1-醇、反式-2-己烯-1-醇、β-蒎烯、α-水芹烯、萜品油烯、水楊醛、苯甲醛及苯乙烯的EAG反應值與濃度呈正相關,對左旋-α-蒎烯的反應值與濃度呈負相關。并且銀杏大蠶蛾對β-月桂烯、D-檸檬烯、萜品油烯、乙酸己酯、順式-3-己烯基丁酸酯、正壬醇的EAG反應相對值存在雌雄差異。3.為驗證寄主與非寄主植物揮發(fā)物對銀杏大蠶蛾是否具有吸引作用或趨避作用,選取引起銀杏大蠶蛾顯著EAG反應的揮發(fā)物進行嗅覺行為學測定。結果表明,雌蛾對順-3-己烯-1-醇、反式-2-己烯-1-醇、苯乙烯有趨向反應,而對正己醇有趨避反應。雄蛾對(-)-β-蒎烯有趨向反應,而對反式-2-己烯-1-醇有趨避反應。對銀杏大蠶蛾具有吸引作用的揮發(fā)物存在于寄主植物核桃楸與非寄主植物紅松、黃檗、蒙古櫟、紫椴、香楊中,對其有趨避作用的揮發(fā)物共同存在于春榆與水曲柳中。因此,結果表明當核桃楸與非寄主植物紅松、黃檗、蒙古櫟、紫椴、香楊中一種或多種形成混交林時,會形成聯(lián)合易感的氣味復合體,可能增加銀杏大蠶蛾的種群數(shù)量。本研究從化學生態(tài)學角度探究寄主與非寄主植物揮發(fā)物對銀杏大蠶蛾定向行為的調控作用,由于各樹種揮發(fā)物類別相似,但組成成分有所不同,并且均含有特異的揮發(fā)物成分,當寄主植物與非寄主植物形成混交林時,若寄主植物與非寄主植物揮發(fā)的化學成分對銀杏大蠶蛾具有吸引作用,則該混交林分可能增加其種群數(shù)量。因此,本研究為探究植物揮發(fā)物在植物與昆蟲的互作關系研究中提供一定的理論基礎;也為寄主植物與非寄主植物混交的林分中對銀杏大蠶蛾種群動態(tài)進行預測預報提供一定的理論依據(jù)。
【學位授予單位】：東北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S433.4

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本文編號：2755110