长白山15种常见植物的挥发物对昆虫行为学影响的初步研究.docx
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1、 长白山15种常见植物的挥发物对昆虫行为学影响的初步研究 周海凤金莎蒋璐璐摘 要:昆虫纲是动物界物种数目最多的纲,在陆地生物群落中占有重要的地位,其行为与植物挥发物具有密切的关系。该研究采用网捕法系统调查了长白山区15种常见植物上的昆虫分布情况,共采集昆虫标本2928只,隶属于9个目25科;采用GC-MS技术测定了15种植物的主要挥发物,以研究昆虫的植物定位与植物挥发物之间的关系。结果表明:一些植物挥发物的含量与特定昆虫数量成正相关关系,如Hexanal含量与蝗总科昆虫数量等,这些植物挥发物可能是昆虫选择宿主植物的重要化学物质。关键词:昆虫;宿主定位;长白山植物;植物挥发物S433 A 100
2、7-7731(2018)19-0047-04昆虫纲是动物界物种数目最多的纲,昆虫物种的数量比地球上其他动物物种数量的总和还要多,其在陆地生物群落中占有重要的地位1。昆虫多样性一旦变化,将会影响到整个生物圈的生物多樣性,而植物对昆虫多样性有着极为重要的影响2。特别对于植食性昆虫来说,植物不仅为其提供食物,同时也为其提供了生活场所3。在自然界中,植食性昆虫选择寄主的方式大致有两种:一种是依靠视觉和嗅觉来识别,产生定向反应,寻找合适的寄主栖居、取食或产卵;另外一种则是通过试探进行取食或产卵,以确定植物是否适合其自身及后代的生长需要,而这2种行为方式均与昆虫的感觉及植物的理化性质有关4,5。研究表明,
3、昆虫取食和产卵所依赖的植物理化性质主要是植物体内的次生代谢物质植物挥发物6,7。植物挥发物由植物地上部分(如叶、花和果实等)表面散发的多种微浓度的挥发性次生物质所组成8,包括醇、醛、酮、酯和萜类化合物在内的复杂混合物9,特定植物都含有其自身的挥发性物质,以一定的比例组成该种植物的挥发性化学物质指纹图,是特定植物与昆虫之间最为重要的化学信息纽带10。为进一步了解昆虫与植物的互作关系,本研究以长白山自然保护区为试验样地,针对该地区昆虫对15种寄主植物的选择以及寄主植物挥发物进行了统计和测定,以研究昆虫对寄主植物的定位机制,对更深入了解植物与昆虫的相互关系,以及对防治害虫,促进农林业更好地发展将具有
4、重要的意义。1 研究方法1.1 试验地概况 试验样地选在白山市抚松县露水河长白山狩猎场,中心地理坐标为北纬N42316.03,东经E1274752.14,样地地处温带,属于受季风影响的温带大陆性山地气候。试验时间为7月份,在涉猎场内宽约10m,长约600m的红松种子园内进行实验研究。红松种子园内地势平坦,仅有极少数的红松幼苗木本植物,其余均为草本植物,且草本植物种类繁多,有多种昆虫活动在草丛或地面。1.2 供试材料 试验选取了狩猎场内常见的15种寄主植物作为研究材料,分别是卷边柳(Salix siuzevii)、香杨(Populus koreana)、山杨(Populus davidiana)
5、、兴安毛莲菜(Picris davarlca)、山莴苣(Lagedium sibiricum (Linn.) Sojak)、柳蒿(Artemisia integrifolia Linn.)、野艾蒿(Artemisia lavandulaefolia DC.)、大蓟(Cirsium japonicum DC.)、短萼鸡眼草(Kummerowia stipulacea(Maxim.)Makino)、箭叶蓼(Polygonum sieboldii Meisn.)、翼果薹草(Carex neurocarpa Maxim.)、拂子茅(Calamagrostis epigeios(L.) Roth)、红松
6、(Pinus koraiensis Sieb.et Zucc)、问荆(Equisetum arvense L.)、东北蹄盖蕨(Athyrium brevifrons Nakai ex Kitagawa)。经鉴定后分类如表1所示。1.3 实验方法1.3.1 昆虫收集 分别选取15种寄主植物各3株,对寄主植物上的昆虫进行收集,收集到的昆虫放入毒瓶中,标注收集时间及寄主植物种类名称,利用形态学方法对昆虫种类进行鉴定。1.3.2 植物采样 针对选定的15种寄主植物,在相同区域收集不同植物叶片,分别放进取样袋内(采样量为采样袋的2/3),排出取样袋内的空气,密封,标记物种名称,常温保存待测。1.3.3
7、气相色谱-质谱法(GC-MS)检测 将取样袋内寄主植物的叶片送至中科院应用化学研究所对寄主植物的挥发物进行GC-MS检测,测定出每种寄主植物所有挥发物的具体种类及其相对含量等详细数据。1.4 统计分析 利用Prism 6.0软件处理分析试验数据并绘图。2 结果与分析2.1 寄主植物上的昆虫数量 根据捕获到的昆虫在不同种植物上的数量分布,可直观地反应昆虫和不同种植物间的关系,以采集的15种植物为横坐标,以科分类的昆虫的数量为纵坐标制作,结果如图1所示。综合比较分析不同科昆虫在植物上的数量分布:小灰蝶科、蝎蛉科、蚜总科、小蜂总科、蜜蜂总科、长蝽科、蚊科、食蚜蝇科、步甲科、虎甲科、象甲科和天牛科12
8、个科的昆虫的分布植物有局限性,即仅在少数几种植物上有分布,如蝎蛉科在翼果薹草、红松和问荆上的分布等。而剩余13个科的昆虫广泛分布于多种植物,如蝗总科、蚁科等在多种植物中均有广泛分布。2.2 寄主植物挥发物 将采集到的15种寄主植物叶片进行挥发物组分测定,如表2统计了每种寄主植物含量前五的化合物,包括烃、醇、醛、酮、酯、有机酸、萜烯、芳香类等,其中有些挥发物组分广泛存在于多种植物中,如(E)-2-Hexenal,dodecamethyl-cyclohexasiloxane,而部分挥发物则在个别植物中特有,如Eucalyptol。2.3 昆虫与植物挥发物的相关性 在统计处理所获得的所有数据后,对昆
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