昆蟲化學(xué)信息在害蟲防治中的應(yīng)用

昆蟲化學(xué)信息在害蟲防治中的應(yīng)用

昆蟲化學(xué)生態(tài)學(xué)形成于20世紀(jì)80年代初。本文主要通過化學(xué)法研究了生態(tài)系統(tǒng)信息物質(zhì)的產(chǎn)生、傳播、傳播和功能機(jī)制。由于其量微(mg-μg級(jí))、生物活性強(qiáng)、與農(nóng)藥兼容、對(duì)環(huán)境無污染,便較早地應(yīng)用于治蟲。90年代以來,在微量分析技術(shù)和生物活性測(cè)試技術(shù)的推動(dòng)下、在分子生物學(xué)等學(xué)科的滲透下,該學(xué)科的發(fā)展迅猛。其理論的創(chuàng)新性、手段的先進(jìn)性、定性的準(zhǔn)確性、定量的精確性、信息物質(zhì)的高效性及其遠(yuǎn)大應(yīng)用前景令昆蟲學(xué)界為之側(cè)目。我國則登記了棉鈴蟲性信息素制劑,累計(jì)應(yīng)用面積上千萬畝,獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。預(yù)計(jì)在未來的綠色食品生產(chǎn)中,化學(xué)信息物質(zhì)制劑將倍受注目。1pherom改革的具體類型1959年原西德學(xué)者A.Butenandt確定了家蠶性信息素一蠶蛾醇,推動(dòng)了昆蟲信息素的研究。迄今,一些術(shù)語逐步趨向于統(tǒng)一。昆蟲化學(xué)信息物質(zhì)(semiochemicals)泛指昆蟲與昆蟲、昆蟲與植物、以及昆蟲與環(huán)境之間具有生物活性能夠引起昆蟲行為的化學(xué)物質(zhì)。其中的信息素(pheromone)常指昆蟲外激素,即從昆蟲體內(nèi)散發(fā)到體外,引起昆蟲產(chǎn)生行為的化學(xué)物質(zhì)。與之相對(duì)的是昆蟲內(nèi)激素(荷爾蒙hormone)。Hormone由內(nèi)分泌系統(tǒng)分泌,在昆蟲體內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)節(jié)著昆蟲的代謝,分為腦激素(brainhormone)、蛻皮激素(exuviaehormone)和保幼激素(juniourhormone)。腦激素刺激前胸腺分泌蛻皮激素而促使幼蟲蛻皮,刺激咽側(cè)體分泌保幼激素使昆蟲保持幼體狀態(tài)?；瘜W(xué)生態(tài)學(xué)中廣泛研究的是pheromone,pheromone分為種內(nèi)和種間兩種類型;種內(nèi)pheromone可分為:(1)性信息素(sexpheromone)。一般地,由雌蟲分泌到空中,刺激并引誘雄蟲產(chǎn)生性行為的信息素。而在西雙版納的原始森林中,一種雄性斑蝶的鱗片中具有性腺,稱為“香鱗”,釋放性信息物質(zhì)引誘雌蝶。(2)聚集信息素(aggregationpheromone)。由昆蟲個(gè)體分泌,招引同種個(gè)體聚集在一起的信息素。比如小蠹、蜜蜂的聚集信息素。(3)報(bào)警信息素(alarmpheromone)。由昆蟲個(gè)體分泌、向同種個(gè)體告警的信息素。如蚜蟲受到侵?jǐn)_時(shí)就會(huì)放出這類物質(zhì)。(4)標(biāo)跡信息素(markpheromone)。由螞蟻、白蟻等社會(huì)性昆蟲分泌的、標(biāo)明個(gè)體活動(dòng)蹤跡的信息素。森林中林木上常見的“泥路”中就含有這類信息物質(zhì)。常見的種間pheromone有以下幾種類型:(1)利它素(kairomone)。一種生物釋放的對(duì)另一種生物有利的信息素。比如中國白菜釋放烯丙基異硫氰酸酯強(qiáng)烈地引誘小菜蛾P(guān)lutellaxylostella,蚜蟲的性信息素吸引其天敵一草蛉。(2)利己素(allomone)。一種昆蟲釋放的對(duì)自己有利、對(duì)它種昆蟲有害的信息物。(3)互利素(synomone)。通常由蟲害植株釋放的招引天敵的信息物。(4)抗性素(antimone)。昆蟲分泌的抵抗有害生物和有害物質(zhì)的信息物。(5)它感化合物(allelochemicals)。通常是由植物分泌的影響其它植物的信息物。2昆蟲化學(xué)成分檢測(cè)常規(guī)的信息物質(zhì)研究主要是分離、鑒定、生物活性測(cè)定、合成和應(yīng)用,以及昆蟲腺體、化感器的種類、超微結(jié)構(gòu)等。蛾類性信息物質(zhì)的分離常采用單腺體提取法;植物揮發(fā)物常采用動(dòng)態(tài)采集法,使?jié)崈舻目諝饬鬟^植物組織,帶走氣味,以吸附劑吸附,常用吸附劑為Tenax、XAD2和PorapakQ等,再用有機(jī)溶劑洗脫、濃縮;昆蟲體表利它素可用有機(jī)溶劑漂洗,等等。收集到的腺體提取液、植物揮發(fā)物提取液經(jīng)氣—質(zhì)聯(lián)用儀(GC-MS)檢測(cè),核對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品定性定量;以高效液相色譜(HPLC)檢測(cè)昆蟲分泌物質(zhì)等。用嗅覺儀、昆蟲觸角電位儀(electroantennogram)、風(fēng)洞儀等檢測(cè)活性。以常規(guī)化學(xué)合成方法進(jìn)行合成。近年來理論不斷更新、實(shí)驗(yàn)技術(shù)也有重要突破。引入生理生化手段,發(fā)現(xiàn)部分鱗翅目昆蟲性信息素的合成受神經(jīng)肽的調(diào)控。昆蟲口腔中的β-葡萄糖苷酶、從甜菜夜蛾Spodopteraexigua唾液中分離出的N-(17-羥基-亞麻酰基)-L-谷氨酰氨均可刺激蟲害植株釋放招引天敵的揮發(fā)性互利素。已經(jīng)明確,植物受蟲害后,由于產(chǎn)生了特異性的揮發(fā)性物質(zhì)、或者改變了揮發(fā)性化合物中各組分的相對(duì)比例,而對(duì)天敵產(chǎn)生引誘效應(yīng)。蟲害植株揮發(fā)性互利素和害蟲利它素的交互作用強(qiáng)化了對(duì)天敵昆蟲的引誘效應(yīng)。寄主利它素和寄主顏色的組合也會(huì)增強(qiáng)對(duì)昆蟲的引誘效應(yīng)。氣相色譜儀(GC)與觸角電位儀(EAG)的聯(lián)用技術(shù)(GC-EAG)可快速準(zhǔn)確地確定揮發(fā)物中的有效組分及其相對(duì)活性。刺探電位技術(shù)(electricalpenetrationgraph)用于研究植物的抗蟲性、蚜蟲的傳毒機(jī)制,等等。分子生物學(xué)技術(shù)也滲入化學(xué)生態(tài)學(xué)。3防治水盆誘芯犯罪的法迄今,主要是應(yīng)用昆蟲性信息素制劑防治害蟲。美國、英國和德國已登記18種產(chǎn)品。國內(nèi)中科院動(dòng)物研究所則登記了棉鈴蟲性信息素制劑。室內(nèi)先篩選出具有較強(qiáng)生物活性的性引誘劑的化學(xué)組配,再制劑、應(yīng)用于田間。田間可使用誘捕法、迷向法等。誘捕法:把載有性誘劑的誘芯置于田間,放置水盆誘芯下,誘來的雄蟲即落入水中而溺死。此法廣泛用于棉鈴蟲(Heliocoverpaarmigera)、小菜蛾等。也可將誘芯懸于三角紙板之內(nèi),板底涂上昆蟲膠,用于防治蚜蟲、松毛蟲等。還可把誘芯懸于瓶中,瓶上鉆孔,雄蟲被引入瓶中而不能逃逸。迷向法:加大田間使用的誘芯密度,使得田間彌漫著昆蟲性信息素,雄蟲找不到雌蟲,不能有效地交尾,下代蟲口將大為減少。還可以將性誘劑用于蟲情測(cè)報(bào):在田間適當(dāng)位置安置誘芯,逐日觀察記載誘到的蛾數(shù),明確發(fā)蛾始盛期、盛期、盛末期,再結(jié)合各種數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法,參照幼蟲、蛹等蟲態(tài)的發(fā)育進(jìn)度數(shù)據(jù),對(duì)防治適期進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。天敵行為調(diào)節(jié)劑也在研制和小規(guī)模地試驗(yàn)。比如在茶園中噴“人工蜜露”,致長角廣腹細(xì)蜂(Amithuslongiconis)對(duì)黑刺粉虱(Aleurocanthusspiniferus)的寄生率提高10%-20%。4天敵行為調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用隨著我國進(jìn)入WTO,綠色食品將被提上議事日程,而當(dāng)前蟲害發(fā)生頻繁,抗藥性又強(qiáng),急需高新防治技術(shù),昆蟲信息素將會(huì)愈來愈多地應(yīng)用于治蟲實(shí)踐。農(nóng)、林重要害蟲仍是目標(biāo)害蟲,宜繼續(xù)研究和制作高效誘芯,尤其是探查來自蟲體和植物的微量增效成分。天敵行為調(diào)節(jié)劑應(yīng)深入研究,通過施用調(diào)節(jié)劑而強(qiáng)化自然控制作用,減免農(nóng)藥使用。在生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)中強(qiáng)化植保措施,比如,番茄與甘藍(lán)間作,番茄的氣味驅(qū)避小菜蛾,可降低甘藍(lán)的被害率。茶