中国昆虫表皮碳氢化合物与昆虫化学分类学的研究进展

基于表皮碳氢化合物的昆虫化学分类学已成为昆虫分类的一个重要工具。本文首先简述了世界范围内昆虫化学分类学的起源、发展及应用领域;其次在收集的大量文献基础上,综合分析了我国已开展昆虫表皮碳氢化合物组成研究的昆虫种类、研究内容、取样与进样技术、数据的统计分析、应用领域和存在的问题。针对我国昆虫表皮碳氢化合物研究进展及其在昆虫分类中应用的现状,提出了今后我国在昆虫化学分类领域的研究方向,并展望其应用前景。     

表皮碳氢化合物在3种火蚁属蚂蚁成虫鉴定中的应用

红火蚁Solenopsis invicta是火蚁属重要的入侵蚂蚁,与其近缘种黑火蚁S. richteri和杂交蚁S. invicta × S. richteri形态相似,难以区分。为了快速准确鉴定3种火蚁属近缘种,本研究利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）,解析3种火蚁的工蚁、有翅雌蚁、有翅雄蚁的表皮碳氢化合物种类和含量,并进行主成分分析、判别分析及聚类分析。结果表明：3种火蚁共检测到62种表皮碳氢化合物,主要包括一甲基烷烃、二甲基烷烃和正构烷烃等;红火蚁、黑火蚁及杂交蚁不同品级的表皮碳氢化合物种类及含量存在显著的种间差异,红火蚁不同地理种群的表皮碳氢化合物种类及含量相似度较高;建立3种火蚁相应品级的分类判别函数,可准确区分各品级下的3种火蚁。因此,表皮碳氢化合物组成分析可用于红火蚁及其近缘种的分类鉴定,为口岸火蚁属蚂蚁的快速检疫鉴定提供新技术。     

扶桑绵粉蚧及其蜜露对红火蚁的召集作用

为了明确扶桑绵粉蚧Phenacoccus solenopsis Tinsley及其蜜露对红火蚁Solenopsis invicta Buren的召集作用,利用双向选择诱集装置测定了扶桑绵粉蚧雌成虫及其分泌蜜露对红火蚁工蚁的诱集数量动态。结果表明：（1）蜜露对红火蚁工蚁具有强烈的召集作用,不管扶桑绵粉蚧存在与否,均可在10~20 min出现觅食工蚁的数量高峰,之后随着蜜露量减少,觅食工蚁诱集数量也逐渐降低,明显高于对照;（2）仅有扶桑绵粉蚧雌成虫存在时,红火蚁觅食工蚁数量呈现逐渐增加的趋势,50 min才达到数量高峰,之后无明显下降趋势;（3）对比蜜露和雌成虫对红火蚁工蚁的诱集结果发现,蜜露对红火蚁工蚁的召集作用明显较强,10 min即可出现91.50头的觅食工蚁数量高峰,而雌成虫对红火蚁的诱集量较低,诱集高峰出现在42 min,诱集量仅为39.17头。因此,扶桑绵粉蚧及其蜜露均对红火蚁工蚁具有一定的召集作用,蜜露的召集作用明显较强,而雌成虫的召集作用较为稳定,未随着时间延长出现明显下降。     

红火蚁与热带火蚁间的干扰竞争

【目的】为了探讨入侵火蚁在我国成功定殖及其之间的竞争机制。【方法】运用行为学方法研究红火蚁Solenopsis invicta(Buren)和热带火蚁Solenopsis geminata(Fabricius)在个体水平和群体水平上的攻击性、攻击手段及合作能力。【结果】一对一攻击试验中,红火蚁和热带火蚁之间攻击级别多集中在3级,两种入侵蚂蚁间以相互威胁为主;红火蚁大型工蚁与热带火蚁兵、工蚁间最为好斗,其攻击级别达到4级的比例最高,分别为33.04%、37.92%。热带火蚁兵蚁与各型红火蚁间攻击强度差异不显著;热带火蚁工蚁与红火蚁小型工蚁之间的攻击性最强,其攻击性(3.49)显著高于热带火蚁工蚁与红火蚁大、中型工蚁的攻击性(3.32和2.97)。在攻击手段上,3级打斗时各型红火蚁更倾向以物理攻击主动威胁热带火蚁,而热带火蚁兵、工蚁会采取多种方式主动攻击红火蚁,双方皆以躲避应对为主;4级打斗时两种火蚁主要以混合攻击为主动或应对手段。群体攻击试验显示,红火蚁群体间攻击强度和合作性会随着群体数量的增加而显著增加,热带火蚁合作性较差,其群体对抗红火蚁的优势仅仅是由于个体数量的增加。【结论】红火蚁比热带火蚁具有更强的竞争优势。研究结果为入侵蚂蚁间不对称竞争机制和长期群落替代的内在原因提供理论基础。     

广东省草地贪夜蛾种群周年动态及发生特征

为了明确广东省草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda (J. E. Smith)种群周年消长动态及发生特征,根据2020年和2021年广东省草地贪夜蛾性诱监测及田间调查数据,分析不同生态区草地贪夜蛾成虫及幼虫种群周年发生动态。结果表明：(1) 草地贪夜蛾在广东省大部分冬种玉米区可以周年繁殖,仅在清远、韶关、河源等地未发现幼虫为害;不同地区之间草地贪夜蛾越冬虫源基数差异较大,粤西发生为害较重,珠三角及粤东地区发生相对较轻;(2) 周年繁殖区草地贪夜蛾成虫和幼虫全年均可发生为害,而季节发生区一般于3-4月才零星始见草地贪夜蛾成虫和幼虫,且诱蛾量、幼虫种群数量及为害程度均相对较低;(3) 广东省草地贪夜蛾种群消长动态呈多峰型,发生高峰期主要集中于5-10月,期间出现多个大小不等的高峰,但峰期、蛾量和虫量在不同地区之间差异较大。本研究明确了广东省不同生态区草地贪夜蛾种群的周年消长动态及发生特征,为广东省乃至全国草地贪夜蛾的早期预警和精准防控提供重要参考。     

与中红侧沟茧蜂生境与寄主定位相关的玉米及棉铃虫幼虫体表挥发性成分的提取与鉴定

【目的】鉴定玉米Zea mays L.和棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)幼虫体表挥发性成分中对中红侧沟茧蜂 Microplitis mediator (Haliday)具有生境与寄主定位作用的信息化合物,从化学生态学的角度研究玉米-棉铃虫-中红侧沟茧蜂三重营养关系,解释中红侧沟茧蜂寻找寄主的过程中的信息识别机制,为害虫的综合防治的“推-拉”方法提供一定的理论基础。【方法】利用触角电位仪(EAG)、触角电位联用仪(GC-EAD)、气质联用仪(GC-MS)及“Y”型嗅觉仪确定玉米和棉铃虫幼虫体表提取物的信息化合物。在室内利用玉米以及棉铃虫幼虫体表挥发物标准品化合物以及模拟混合物,使用“Y”型嗅觉仪进行中红侧沟茧蜂成虫行为反应试验。【结果】玉米挥发物中有11种化学成分,棉铃虫幼虫体表挥发物中有6种化学成分对中红侧沟茧蜂的触角具有电生理活性,其中4种成分在两种挥发物中都存在。室内行为反应试验发现：与正己烷对照相比,玉米的模拟组分对雌、雄蜂均表现出显著（P<0.05）的诱引作用;棉铃虫1龄幼虫体表模拟组分对雌蜂具有极显著的诱引作用（P<0.01）,对雄蜂具有显著的诱引作用（P<0.05）;棉铃虫2龄幼虫体表模拟组分对雌蜂具有显著的诱引作用（P<0.05）。【结论】本研究证明了玉米以及棉铃虫幼虫体表挥发物中分别存在11种（庚醛、2-己醇、1-己醇、1-辛烯-3-醇、壬醛、葵醛、苯甲醛、反式-2-壬烯-1-醇、己酸、苯基乙醇、月桂醇）和6种（2-己醇、己酸乙酯、1-己醇、壬醛、辛酸乙酯、癸醛）中红侧沟茧蜂生境及寄主定位的化学信息物质。     

广东省草地贪夜蛾冬季发生特征及周年繁殖区域研究

广东省是草地贪夜蛾入侵我国的桥头堡和主要的北迁虫源地之一,明确该虫在广东省的冬季发生特征及越冬存活情况,对广东省乃至全国草地贪夜蛾的预测预报及源头治理意义重大。为准确掌握广东省草地贪夜蛾的周年繁殖区范围及冬季发生为害情况,2020年1-3月在粤东、粤西、粤北及珠三角地区,利用成虫性诱、挖土查蛹、幼虫密度及植株为害率普查等方法,分析广东省草地贪夜蛾冬前、冬后种群发生为害情况及冬季发生特征。调查结果表明:(1)广东省冬玉米种植区主要分布在湛江、茂名、阳江、惠州等地,冬玉米种植区均发现草地贪夜蛾幼虫为害,主要为害冬玉米,极少为害甘蔗;(2)不同地区冬种玉米上草地贪夜蛾的发生程度差异较大,湛江、茂名、阳江发生为害较为严重,平均为害率30%左右,而珠三角及粤东地区发生较轻,为害率低于10%;较冬前调查,冬后草地贪夜蛾发生量和为害程度出现不同程度的下降;(3)广东省大部分地区的冬种玉米田和空闲地均可持续诱捕到草地贪夜蛾成虫,而挖土调查发现草地贪夜蛾蛹密度较低。本调查明确了草地贪夜蛾在北回归线以南的冬玉米区可以周年繁殖,无明显的滞育越冬现象,粤西茂名、阳江以南至雷州半岛一带为典型冬种玉米区,草地贪夜蛾发生为害较为严重,珠三角及粤东大部分地区草地贪夜蛾种群数量相对较低,调查结果为广东省乃至全国草地贪夜蛾的早期预警和精准防控提供了重要参考。     

烟粉虱MEAM1和AsiaⅡ7隐种对不同寄主的选择性和生态适应性

广东省感染木尔坦棉花曲叶病毒(CLCuMuV)的朱槿上烟粉虱隐种为MEAM1和AsiaⅡ7混合种群,并且AsiaⅡ7是该病毒有效传毒介体,明确这两个隐种的寄主选择性差异,能够为介体烟粉虱的防治提供依据。本研究选择锦葵科的棉花、黄秋葵和茄科的茄子、番茄4种寄主植物为供试寄主,通过笼内自由扩散、实验室嗅觉测定、发育观察,比较了MEAM1和AsiaⅡ7隐种对不同寄主的选择性和生态适应性。结果表明:烟粉虱MEAM1和AsiaⅡ7对4种寄主存在明显的寄主选择性,MEAM1成虫和产卵选择趋性为棉花>茄子>番茄>黄秋葵;AsiaⅡ7成虫和产卵选择趋性为棉花>黄秋葵>茄子>番茄。MEAM1和AsiaⅡ7在4种寄主上的发育历期、存活率有显著差异,MEAM1的存活率(卵到成虫)在棉花、茄子、黄秋葵上均较高(80%以上),番茄上最低(59%);AsiaⅡ7的存活率(卵到成虫)为棉花(90%)>黄秋葵(71%)>茄子(64%),在番茄上发育至1龄全部死亡。上述结果表明,4种作物均适宜MEAM1生长发育,锦葵科的2种作物适宜AsiaⅡ7隐种生长发育,茄科的2种作物不适宜。应避免棉花与黄秋葵近距离种植,防止传毒介体烟粉虱将黄秋葵作为桥梁寄主将病毒传播至棉花。     

两种火蚁与黑头酸臭蚁上颚形态及其超微结构观察

应用扫描电镜和光学显微镜观察了红火蚁Solenopsis invicta Buren、热带火蚁Solenopsis geminata Fabricius和黑头酸臭蚁Tapinoma melanocephalum Fabricius的上颚类型及形态特征。头宽和上颚长度测量结果表明:两种火蚁的头宽和上颚大小具有连续性特征,黑头酸臭蚁工蚁仅1个类型,3种蚂蚁中黑头酸臭蚁的上颚最小,其前端具4个锋利切齿叶,后部有一排小而钝的臼齿叶,上颚内缘较光滑。在形态上,红火蚁的大、中、小型工蚁与热带火蚁工蚁的上颚区别不大,表面纹理光滑,都具4个锋利小齿,上颚内缘也比较光滑;热带火蚁兵蚁上颚仅3个小齿且较钝,其上颚内缘凹面比两种火蚁工蚁的深且纹理粗糙,推测红火蚁工蚁不仅用于筑巢,还用于防御,而热带火蚁兵蚁的强壮上颚可能主要用于磨碎食物,而非保卫蚁巢。