论文摘要
小蠹虫是鞘翅目（Coleoptera）小蠹科（Scolytidae）昆虫的总称,全世界约有220属,6000种左右,是林木害虫中一个极重要类群。由于其在木材和树皮下危害,使得小蠹虫随木材进口和各种货物木质包装材料在国际间传播的机会大大增加,因此具有十分突出的检疫重要性。由于受通关时间、检疫工具的约束,目前对小蠹虫的检疫方法仍主要以“目测、手检”为主,方法比较落后,容易出现疏漏,因此,应用新技术进行检疫已是当务之急。此外,由于小蠹科昆虫种类繁多,目前对检疫截获小蠹虫的鉴定工作存在较大困难,且比较系统地反映我国进口货物中截获小蠹虫的专业资料较少,因此,急需建立针对我国进口木材中小蠹虫检疫用的形态图谱以加强检疫人员对其的识别;并通过分子生物学分类技术的研究,辅以DNA条形码技术以提高对其的鉴定水平。为解决上述木材检疫中的实际问题,本项目进行了信息化合物引诱技术在小蠹虫检疫中的应用,以及检疫性小蠹科昆虫形态与分子鉴定等一系列研究,取得了多项研究结果。1.信息化合物在小蠹虫检疫中的应用1.1小蠹虫对各种信息化合物的触角电位及嗅觉反应能诱发小蠹虫产生嗅觉反应,进而使之产生聚集行为的信息化合物有很多种,主要包括:树木的挥发性组分;小蠹虫自身产生的信息素和寄生后转化寄主化学物质合成的信息素（统称虫体信息素）;以及树木被小蠹虫寄生后,其组织在微生物作用下释放的物质。本研究通过触角电位（EAG）技术,研究了3种具有代表性的小蠹虫对不同信息化合物及其不同浓度的EAG反应,并结合“Y”型嗅觉仪测定了3种小蠹虫对不同信息化合物及其组合的趋向反应。研究结果表明:（1）云杉大小蠹与光臀八齿小蠹均能对其较低浓度的虫体信息素成分产生嗅觉反应,说明其对虫体信息素的感受阈值较低;且随着虫体信息素浓度的增大,反应值增加。（2）3种小蠹虫均能对各种浓度的寄主树木挥发性组分产生嗅觉反应,但3种小蠹虫的EAG反应值随树木挥发性组分浓度的变化有所不同:云杉大小蠹与光臀八齿小蠹对树木挥发性组分中等浓度或较低浓度的EAG反应值最大,而随着浓度的升高,EAG反应值有所降低;对粒材小蠹的EAG反应值则随着树木挥发性组分浓度的升高而持续升高;高浓度时,EAG反应值最大。（3）对于α-蒎烯的两种同分异构体（1S）-（-）-α-pinene与R-（+）-α-pinene,测试的3种小蠹虫均对低浓度（0.0001μL/mL）的（1S）-（-）-α-pinene敏感,而对高浓度（10μL/mL）的R-（+）-α-pinene敏感。（4）通过“Y”型嗅觉仪测试3种小蠹虫对信息化合物及其不同组合趋向反应的结果可以看出:乙醇和单萜类化合物在引诱小蠹虫时具有相互增效作用;寄主挥发物能够增强小蠹虫对虫体信息素的反应。1.2引诱剂在木材检疫中的应用及环境因子对诱捕效果的影响利用寄主树木的挥发性组分、小蠹虫虫体信息素的某些成分、侵染寄主的微生物产生的成分等多种信息化合物配制了7种小蠹虫引诱剂,进行了进口木材上小蠹虫的诱捕试验。研究结果表明:（1）根据有关成分配制的引诱剂,在我国的主要进口木材上均能诱捕到小蠹虫。目前已在东南亚、非洲、大洋洲和俄罗斯进口木材上诱捕到4个科:小蠹科（Scolytidae）,长小蠹科（Pkatypodidae）,长蠹科（Bostychidae）,郭公虫科（Cleridae）的昆虫;其中小蠹虫科有9个属,共18个种;长小蠹科4个种;长蠹科1个种。（2）有效成分较全面的BB06和BB07效果较好,与加拿大诱芯相比差异不显著,且成本仅为加拿大诱芯的1/5～1/8左右,是可以推广的诱捕剂。（3）温度、风和降雨对诱捕效果的影响均比较明显:有风条件下的诱捕效果明显差于无风条件;引诱剂在29-36℃温度下的诱导效果明显好于23-30℃;降雨导致木材湿润,可提高诱捕效果。（4）在木材检疫时,宜在木堆上层悬挂诱捕器,这样诱捕效果较好。悬挂时间以24h为宜,为检测更为准确,可以48h为标准。1.3引诱剂的缓释剂研制及缓释效果试验根据不同检疫对象,研制了4种小蠹虫的引诱缓释剂。通过诱捕试验,初步推断出4种缓释剂的药效释放速率为:多孔淀粉缓释剂＞缓释胶囊缓释剂≥微胶囊水剂缓释剂＞无纺布缓释剂。多孔淀粉缓释剂在放置初期诱捕效果最好,但由于其药效释放速率较快,在中、后期诱捕效果即显著降低,其“缓释”效果并不明显,此类缓释剂适合应用于进口集装箱木材等通关时间较短的木材检疫。而多孔淀粉缓释剂经过改进添加PVA作为阻隔材料后,持效期明显延长,可调整PVA外壳的厚度制成适应各种需要的缓释剂,有较好的应用前景。无纺布缓释剂药效的释放较为平缓,较好地达到了“缓释”的效果,且各个时段诱捕效果均较好,使用起来也较方便,适合应用于进口货轮木材等通关时间相对较长的木材检疫或小蠹虫的监测工作。缓释胶囊与微胶囊水剂缓释剂药效的释放速率适中,但持效期较短;且微胶囊水剂缓释剂添加低温黏合剂后,持效期延长也不明显,特别是其使用过程较为烦琐,因此不是理想的缓释剂类型。2.进口木材易携带小蠹虫形态鉴定数据库的初步构建从中科院动物研究所昆虫标本馆与江苏出入境检验检疫局木材检疫重点实验室收藏的众多小蠹虫标本中选择了进口木材及木质包装材料易携带的132种小蠹虫进行了形态描述和数码摄影,编写了形态鉴定数据库;其内容基本涵盖了我国口岸截获的小蠹虫常见种类,其中很多种类是国内首次进行中文描述。数据库通过准确的形态描述和大量的原色图片来展现小蠹虫的直观鉴定特征,弥补了以前资料中特征描述不足和黑白图片直观感觉不强的缺陷;同时,该数据库还包含了涉及小蠹虫的寄主植物和分布,为口岸检疫和昆虫研究提供了有实用价值的资料。上述材料已编辑出版了“进口木材小蠹虫鉴定图谱”（上海科技出版社,2007）,将通过在木材小蠹虫检疫中的应用和验证,不断完善,并增加新的内容,以在木材检疫中发挥更大的作用。3.基于线粒体COⅠ基因的DNA条形码技术应用于小蠹科昆虫分子鉴定的可行性研究通过对采自不同地区、不同寄主的15个小蠹虫样本的线粒体COⅠ基因研究,对基于线粒体COⅠ基因的DNA条形码技术应用于小蠹科昆虫分子鉴定的可行性进行了探讨。研究结果表明:小蠹科15个样本的mtDNA COⅠ基因目的片段全部可用通用引物扩增出来,并且有足够的变异将物种区别开;其种内遗传距离均小于、等于0.019,无明显的地理差异及与寄主相关的差异,而种间遗传距离均大于等于0.040,其种间平均遗传距离为0.213。小蠹科昆虫15个样本基于mtDNA COⅠ序列构建的NJ树结果与小蠹科昆虫形态学分类的结果基本一致,且同一物种不同寄主及地理居群的最初分支自展值均达到99%,说明基于Kimura-2-Parameter双参数模型的NJ树可以很好地满足小蠹科昆虫种类鉴定的需要。该研究证明:基于线粒体COⅠ基因的DNA条形码技术应用于小蠹科昆虫分子鉴定是切实可行的。该研究为进境原木易携带小蠹虫DNA条形码数据库的构建提供了理论依据,可提高对截获小蠹虫的总体鉴定水平。本研究从解决进境木材及木质包装材料携带小蠹虫检疫的实际问题出发,进行了信息化合物引诱技术在小蠹虫检疫中的应用,以及检疫性小蠹科昆虫形态与分子鉴定等一系列研究,为小蠹虫整体检疫水平的提高奠定了理论与实践基础。
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