自主合成美国白蛾性信息素诱芯林间诱捕活性及应用

胡天义,赵旭东,耿薏舒,张龙娃,李逢良,郝德君

(1.南京林业大学林学院，江苏 南京 210037；

2.安徽农业大学林学与园林学院，安徽 合肥 230036；
3.安徽省蚌埠市五河县林业局，安徽 五河 233300)

美国白蛾Hyphantriacunea(Drury)是世界性的检疫害虫，由于其寄主广、取食量大、繁殖力强、传播速度快等特点，被列入全国林业危险性有害生物名单[1]。自1979年首次在辽宁省丹东市发现美国白蛾以来，到2021年3月已扩散至安徽、江苏、上海等13个省(直辖市)607个县(区)[2]，危害包括林木、果树、花卉及农作物在内的49科300多种植物。美国白蛾幼虫取食寄主植物叶片，造成树势衰弱；
大面积暴发时，植物叶片被食光，严重影响林木生长，甚至导致其死亡[3-4]，对我国森林资源及生态安全构成严重威胁。

为控制美国白蛾扩散和危害，对其进行日常虫情监测，是开展防治的依据和基础。性信息素具有特异性强、监测灵敏准确等优点，成为生产单位广泛使用的监测手段[5]。20世纪70年代，世界各国学者开始研究美国白蛾性信息素，先后鉴定出(9Z,12Z)-十八碳二烯醛、(9Z,12Z,15Z)-十八碳三烯醛等5种组分，按照不同配比进行林间试验显示出较好的引诱活性[6-7]。苏茂文 等[8]鉴定出美国白蛾中国种群的性信息素组分有4种化合物，明确了不同组分的构成比例，证明了林间引诱活性,但由于(3Z,6Z,9S,10R)-9,10-环氧-1,3,6-二十一碳三烯等关键组分合成难度大，一直未能实现批量生产。目前生产中应用的性信息素均从国外进口。笔者在前期美国白蛾性信息素组分人工合成的基础上，拟通过林间试验，比较自主研发的性信息素与进口性信息素的引诱效果和诱芯持效时间，研究自主合成性信息素诱芯在美国白蛾种群监测中的应用，以期为美国白蛾的监测和防控提供理论依据与实践指导。

1.1 试验地概况

试验地选在安徽省蚌埠市五河县城关镇黄盆窑村(33°14′36″N，118°03′24″E)，主要树种杨树Populus，平均树高30 m，平均胸径32 cm，树龄18 a。年均气温14.7 ℃，年均降雨量896.3 mm，年均日照时数2 306.7 h。

1.2 试验材料

美国白蛾性信息素组分(3Z,6Z,9S,10R)-9,10-环氧-3,6-二十一碳二烯、(3Z,6Z,9S,10R)-9,10-环氧-1,3,6-二十一碳三烯、(9Z,12Z,15Z)-十八碳三烯醛，均自主人工合成。按质量比例将性信息素组分溶解于100 μL重蒸二氯甲烷中，配制成溶液[9]，置于冰箱内-20 ℃保存备用。选择袖口式橡胶塞[10-11]作为性信息素载体，并进行改进；
诱芯制备前，将橡胶塞用无水乙醇清洗后，自然晾干，然后使用微量注射器取 20 μL性信息素溶液注入到橡胶塞的凹槽内，制成诱芯。以进口的美国白蛾性信息素诱芯为对照。

诱捕器为Unitrap型，江苏功成生物科技有限公司提供。诱捕器由上盖、诱芯笼、漏斗形连接盖和集虫桶4部分组成。集虫桶长13 cm、上部直径17 cm、下部直径14 cm，诱芯笼长4.5 cm、口径2 cm；
漏斗形连接盖开口直径9 cm。诱芯笼四周栅栏式开口，使用时将诱芯放置于诱芯笼中并挂设林间。为防止诱捕器内的美国白蛾逃逸，在诱集桶内加入适量洗衣粉水。

1.3 自主合成与进口美国白蛾性信息素诱芯的诱捕量比较

2021年4月30日，在试验样地通风条件较好处，挂设一个自主合成美国白蛾性信息素诱芯，同时以进口的性信息素诱芯为对照，作为一个处理组，两个诱捕器间距50 m，悬挂高度不低于2 m，共设置5个处理组重复，处理组的间距为100 m。每天检查1次，记录诱捕的美国白蛾雄成虫数量。每次检查时调换各个处理的诱捕器位置，以减少诱捕器位置对诱捕结果的影响。于美国白蛾第1代羽化高峰期后(2021年6月25日)更换各诱捕器内的性信息素诱芯。

1.4 性信息素诱芯发生期监测及持效期对比

选择自主合成和进口的美国白蛾性信息素诱芯，每个处理重复5次，于第1代美国白蛾羽化高峰期后(2021年6月25日)在各处理内新增挂设每种诱芯和诱捕器各1个，原诱芯不更换。新挂设诱芯诱捕数据用于监测美国白蛾发生期，同时与原诱芯诱捕数据比较，以明确诱芯持效时间。

1.5 数据统计分析

林间试验数据用 Excel 2019 整理汇总。利用SPSS 22.0软件对数据进行处理和统计分析，使用Origin 2021制作图表，由于成虫发生期监测时间较长，使用每3 d诱捕数据叠加作图。不同类型性信息素诱芯诱捕的美国白蛾数量的差异显著性采用独立样本T检验分析比较，不同类型诱芯的持效期用广义线性模型(generalized linear model,GLM)分析，以美国白蛾种群数量为响应变量，诱芯类型、更换诱芯与否为解释变量，差异显著性的水平为0.05。

2.1 美国白蛾成虫发生期监测

2021年5月3日，自主合成美国白蛾性信息素诱芯引诱到美国白蛾雄成虫，越冬代羽化高峰期为5月3日左右至5月12日，羽化末期6月5日；
第1代羽化期开始于6月23日，7月2—20日为羽化高峰期，7月26日为羽化末期，成虫持续期为33 d；
第2代成虫出现在8月1日，8月13—16日为羽化高峰期，8月28日为羽化末期，成虫持续期为28 d。

进口性信息素诱芯诱捕的美国白蛾越冬代羽化高峰期为5月3日左右至5月15日，羽化末期为5月27日；
第1代羽化期开始于6月20日，7月2—17日为羽化高峰期，7月26日为羽化末期，持续期为36 d。第2代羽化期开始于8月7日，8月13—16日为羽化高峰期，8月31日为羽化末期，持续期为24 d。

自主合成和进口美国白蛾性信息素诱芯的诱捕曲线趋势基本一致。(图1)

2.2 自主合成与进口美国白蛾性信息素诱芯的诱捕量

根据诱捕动态峰值将成虫分成3个世代，越冬代成虫发生期为2021年4月30日—6月5日，第1代6月20日—7月26日，第2代8月1—31日。自主合成与进口性信息素诱芯对不同世代的美国白蛾诱捕量差异不显著(越冬代t=1.100，P=0.303>0.05；
第1代t=0.407，P=0.695>0.05；
第2代t=1.370，P=0.208 >0.05)(表1)。

图1 两种性信息素诱芯监测美国白蛾雄成虫发生动态比较Fig.1 Comparison of occurrence dynamics of H.cunea male adults by two sex pheromone lures

表1 美国白蛾两种性信息素诱芯的诱捕量Tab.1 Trapping amount of two kinds of sex pheromone lures of H.cunea 头

2.3 美国白蛾性信息素诱芯持效期

自主合成美国白蛾性信息素新挂设诱芯和原诱芯的野外诱蛾量在8月13日开始出现显著差异(P<0.05)，原诱芯在野外悬挂105 d时，与新挂诱芯的野外引诱效果出现显著差异(P<0.05)；
进口性信息素新挂诱芯和原诱芯的野外诱蛾量在8月25日开始出现显著差异(P<0.05)，原诱芯在挂设117 d后和新挂设诱芯野外诱捕效果显著差异(P<0.05)。(表2)

表2 两种性信息素诱芯不同挂设时间的诱捕效果比较Tab.2 Trapping effect of two kinds of sex pheromone lures at different time

利用昆虫性信息素进行害虫监测和防治具有高效、无毒、无污染、不伤害天敌等优点，已经成为农林害虫绿色防控的重要措施[12]。我国针对美国白蛾的性信息素分离鉴定与人工合成开展了大量研究，然而，近年来监测和诱杀美国白蛾仍然以使用进口性信息素诱芯为主。本研究中，自主合成与进口的美国白蛾性信息素诱芯对不同世代美国白蛾的诱捕量之间无显著差异，且自主合成性信息素诱芯对越冬代和第1代成虫的诱捕总量均高于进口的。因此，自主合成的性信息素诱芯可以用于生产中美国白蛾的监测和诱杀。

应用性信息素监测成虫的发生期及种群动态已被研究证明其有效性[13-14]。笔者通过在林间长期布设诱捕器监测美国白蛾的发生期，发现美国白蛾在安徽省蚌埠市1 a发生3代。由于试验开始时间稍晚于越冬代羽化时间，推测越冬代在5月3日之前羽化；
第1代和第2代羽化的时间间隔短于越冬代与第1代羽化的时间间隔，可能是由于不同世代的生物学和环境因素的影响，引起同一世代发育不同步，导致世代重叠现象[15]。本研究结果与安徽省发布的2021年美国白蛾的发生趋势预测[16]基本吻合，表明自主合成的性信息素诱芯适用于美国白蛾种群动态及发生期监测。

本研究中，自主合成性信息素诱芯在美国白蛾成虫期的不同时间段内均可诱捕到雄成虫，反映了美国白蛾的林间虫口数量和发生动态，也表明自主合成的性信息素诱芯用于监测美国白蛾发生期和发生量具有可靠性。昆虫性信息素诱芯的缓释期长，能够减少诱芯更换次数，降低使用成本。但是，如果诱芯的更换时间过长，引诱数量减少，不能准确反映林间的虫口数量，达不到精准监测的目的。自主合成诱芯在挂设105 d后与新挂诱芯和进口诱芯诱捕效果显著差异，此时为第2代美国白蛾羽化始盛期，表明自主合成的性信息素诱芯高效持效期为105 d；
进口诱芯在挂设117 d时与新挂诱芯和自主合成新挂诱芯诱捕效果显著差异，此时为第2代美国白蛾羽化盛末期，表明进口性信息素诱芯高效持效期为117 d。无论是进口性信息素诱芯还是自主合成性信息素诱芯的持效期均超过100 d，但更换后的新挂诱芯和不更换的原诱芯诱捕数量差异显著，所以需根据美国白蛾不同世代间隔时间科学更换诱芯。此外，诱芯持效期的差异可能是由于诱芯缓释载体的不同，因为载体本身的物理性质对性信息素的释放速率会产生一定影响[17]。在性信息素中加入抗氧化剂可以提高诱芯的持效期，在黄斑卷蛾Aclerisfimbriana性信息素中加入5%～10%的抗氧化剂BHT(2,6-二叔丁基对甲酚)，持效期延长了6～8周[18]；
在梨小食心虫Grapholitamolesta性信息素中添加40%的抗氧化剂BHT，持效期是单独添加性信息素的3.8倍[19]。后续将研究添加抗氧化剂对诱芯持效期的影响，进一步优化诱芯相关配套使用技术，推动自主合成的性信息素诱芯在美国白蛾种群监测和防控中的推广应用。

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