云南煙草病蟲害防治課件2(李為爭)

專題：植物(zhíwù)源害蟲引誘劑的應(yīng)用李為爭wei-zhengli@163.com共五十八頁五、引誘劑的應(yīng)用原理(yuánlǐ)與前景時間(shíjiān)空間卵幼蟲蛹成蟲子系統(tǒng)超系統(tǒng)卵昆蟲的基本生命需求：取食、求偶、產(chǎn)卵系統(tǒng)進(jìn)化共五十八頁注意(zhùyì)：成蟲會飛是構(gòu)建氣味場進(jìn)行自動化防治的基礎(chǔ)！提示一：場是技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的最高級層次；提示二：昆蟲(kūnchóng)是無脊椎動物唯一成蟲會飛行的；提示三：昆蟲是可以被欺騙的（信息濾過作用）！共五十八頁鱗翅目自從(zìcóng)白堊紀(jì)晚期就開始為顯花植物授粉如此長的地質(zhì)年代已經(jīng)形成了固定的通訊關(guān)系，還會產(chǎn)生抗性嗎？一個人即使再挑食(tiāoshí)厭食，也不可避免要吃小麥、水稻！共五十八頁研究(yánjiū)實例：黑楊Populusnigra

‘Italica’疑難問題黑楊是風(fēng)媒花，不能為夜蛾成蟲提供(tígōng)花蜜；楊樹的葉片從來未見棉鈴蟲幼蟲取食；只有萎蔫的帶葉楊樹枝把能夠誘蛾。棉鈴蟲的產(chǎn)卵寄主：棉花、玉米、小麥、豌豆、加拿大蓬、倉耳、（煙草、番茄）棉鈴蟲的蜜源寄主：大蔥、洋蔥、胡蘿卜、芹菜、向日葵、茼蒿<棉鈴蟲預(yù)測預(yù)報與綜合治理>/王厚振華堯楠牟吉元共五十八頁黑楊引誘(yǐnyòu)棉鈴蟲的機(jī)理假說1、隱藏說（夏邦穎，1978）正面證據(jù)：水楊酸鈉誘導(dǎo)黃猩猩果蠅熱激蛋白合成；水楊酸甲酯有清涼味，廣泛用于解熱鎮(zhèn)痛藥物；反面證據(jù)：楊枝把、棉枝把、模擬枝把比較。夜蛾占82%，多為交配后抱卵雌蛾，而具有同樣隱藏處所的棉枝把和模擬枝把不能誘蛾（原國輝，1998）。主要是氣味引誘作用，水蒸氣蒸餾、二氯甲烷萃取(cuìqǔ)獲得的粗提物有一定活性，且6月份效果最好（楊樹枝把本身8月最好）。共五十八頁2、“楊素”論（或影響(yǐngxiǎng)取食假說）楊素水解(shuǐjiě)產(chǎn)生楊酸和單糖（王厚振，1998）；水楊醇、苯醛、和單糖（陸永躍，2001）。反面證據(jù)：田間試驗發(fā)現(xiàn)，楊素配糖體的引誘量只有天然楊枝把的11％－17％。水楊苷（<簡明植物生物化學(xué)>/李雄彪,張金忠）共五十八頁3、影響(yǐngxiǎng)求偶肖春和杜家緯（中科院上海昆蟲所）：采用“EAG＋風(fēng)洞”試驗發(fā)現(xiàn)，楓楊的氣味只能(zhīnénɡ)誘集處女雌蛾，推測與求偶活動有關(guān)!付新華（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)）：加拿大楊葉片氣味與信息素混用能夠增效！楊樹葉片的氣味刺激性信息素釋放，并作為交尾場所。共五十八頁求偶(qiúǒu)假說證據(jù)一：信息化合物的多義性

（<Insectsexpheromones>/MartinJacobson）Illing（1802）：蝶類釋放的氣味“和它們經(jīng)常光顧的花的氣味是相同的”！雄桂花蟬性興奮時腹部分泌肉桂味液體（催情劑）；大乳草長蝽雄成蟲在飼養(yǎng)容器(róngqì)中產(chǎn)生好聞的水果香味，放進(jìn)雌蟲分泌就不發(fā)生；Otosemaodorata雄蛾后足具有一種能激起雌蛾性興奮的類似蜂蜜的氣味。

共五十八頁求偶假說證據(jù)二：夜蛾味刷釋放雄性信息素多是花香成分，同樣(tóngyàng)來自糖苷水解！東方粘蟲和披肩粘蟲雄性信息素各為苯乙醇和苯甲醛(jiǎquán)，以苯乙基-β-糖苷和芐基-β-糖苷貯于腺體。釋放時糖苷經(jīng)特殊管道和水解酶、β-糖苷酶混合，分解為信息素和己糖。（《昆蟲生物化學(xué)》/王蔭長）共五十八頁對求偶假說(jiǎshuō)的質(zhì)疑反例一：楊葉萎蔫氣味混入性信息素誘芯，能夠強(qiáng)烈抑制后者的活性（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)）；反例二：肖春的風(fēng)洞試驗在黃昏時進(jìn)行，但取食、求偶(qiúǒu)、交尾、產(chǎn)卵等生命行為發(fā)生于不同的時辰！反例三：吊飛磨測試表明，已交配雌蟲飛行能力下降為處女雌蟲的1/20。棉鈴蟲夜間飛行行為節(jié)律孟祥令（1962）：18：00－21：00：取食1：00－6：00：交尾黎明前：產(chǎn)卵、隱藏苗春生（芹菜）：20：00－21：00（42.3％）：取食1：00－2：00（40.4％）：交尾4：00－5：00（17.3％）：再取食陸永躍（楓楊）：22：00－24：00：趨近但又飛走4：00－6：00：90％是后半夜誘的。共五十八頁4、刺激產(chǎn)卵(chǎnluǎn)假說郭線茹（2003，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文）：楊樹葉片的氣味對棉鈴蟲雌蛾交配(jiāopèi)率、產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵持續(xù)期和蛾子壽命均無顯著影響，刺激產(chǎn)卵量的增加。分析產(chǎn)卵調(diào)控物質(zhì)時，需綜合考慮昆蟲生殖力、卵巢發(fā)育、交配率、受精率等內(nèi)在因素，還要考慮各外部因素。特別是許多蛾類產(chǎn)卵量受補(bǔ)充營養(yǎng)影響極大。共五十八頁黑楊萎蔫(wěiniān)葉片氣味分析2002年5月19日、6月15日、8月25日采集葉片(yèpiàn)收集方法：（1）水蒸氣蒸餾，二氯甲烷萃取；（2）氣體吸附法:6月15日采集的葉片。GC-MS分析共五十八頁ParoparkQ吸附(xīfù)物分析共五十八頁二氯甲烷萃取(cuìqǔ)物分析共五十八頁從有機(jī)化學(xué)(yǒujīhuàxué)角度看，可能是芳香族化合物起作用黑楊氣味成分的規(guī)律(guīlǜ)GC出峰順序按代謝途徑聚為若干峰簇（Peakclusters）;信息化合物需具備“不穩(wěn)定”和“可靠”兩種對立性質(zhì)。Rt∈[5min,30min]；汰除烷烴。共五十八頁棉鈴蟲蛾對萎蔫黑楊葉片揮發(fā)物成分(chéngfèn)的EAG反應(yīng)提示一：Kaissling液6.4-mmolKCl，20.0mmolKH2PO4，2.0-mmolMgCl2，1.0mmolCaCl2，354mmol蔗糖,12.0mmolNaCl，9.6mmolKOH，H2O加至1升。提示二：如黑楊氣味主要引誘交配雌蟲，水楊醛和苯甲醛應(yīng)受到足夠重視，而己醇和己醛可能(kěnéng)是在非大田背景下蛾對綠色植物的期望所致。共五十八頁石蠟油瓊脂(qióngzhī)芳香族初探共五十八頁載體(zàitǐ)的篩選我試驗過各種材料，如球鞋底（多直觀的氣味吸附劑！）、衛(wèi)生筷（從這里(zhèlǐ)釋放，還回到這里(zhèlǐ)去怎樣？）、凡士林（清涼油的載體）、脫脂棉（同衛(wèi)生筷的依據(jù)）、石蠟油（風(fēng)油精的溶劑）、大豆油（上海昆蟲所提供的信息）、羊毛脂（大寶SODmilk）等。室內(nèi)固體芳香劑用瓊脂作載體，能否在昆蟲的引誘劑上應(yīng)用呢？后來發(fā)現(xiàn)，瓊脂膠有一些奇妙的性質(zhì)。共五十八頁多糖凝膠的奇妙(qímiào)結(jié)構(gòu)提示一：瓊脂凝膠含水量越大，氣味揮發(fā)物揮發(fā)速度反而越慢；提示二：瓊脂凝固過程中可等比例收縮直到完全干燥；提示三：沒有這種載體的發(fā)現(xiàn)，夜蛾對花的種類(zhǒnglèi)的偏好性無從談起。許多花的開放期與棉鈴蟲成蟲的4個飛行季節(jié)不重疊；另外即使重疊，各種花在自然生態(tài)系統(tǒng)中的豐度是不同的，如胡蘿卜、芹菜、大蔥這些人工栽培的蔬菜。共五十八頁結(jié)論楊樹枝(shùzhī)把模擬了夜蛾取食的花香成分，肯定了“取食論”；楊枝把誘蛾沒有明顯的種、性別、交尾狀態(tài)的特異性（回憶一下，肖春、原國輝的相互矛盾的結(jié)論是否可用陸永躍的節(jié)律觀察來解釋？），但夜蛾卻是鱗翅目中補(bǔ)充營養(yǎng)習(xí)性最突出的一類；一個“荒唐”的結(jié)論，應(yīng)研究“昆蟲與試劑的關(guān)系”，而不是昆蟲與“植物”的關(guān)系。共五十八頁為什么必須是黑楊而不是其他(qítā)樹葉？夜蛾成蟲只能取食水溶性的單糖和低聚糖，糖苷水解產(chǎn)生的芳香族化合物便是可靠的“引路人”。植物或靠花瓣釋放，或在木質(zhì)部成苷貯存這些“生理性廢氣”。楊樹新鮮葉片不能誘蛾，但萎蔫(wěiniān)后的氣味濃度比蜜源植物的高，這是楊樹枝把與“背景蜜源”共存仍能大量誘蛾的保證；蜜源寄主和產(chǎn)卵寄主相分離是楊枝把棉田誘蛾基本原理，應(yīng)盡量將夜蛾類蜜源寄主氣味用在產(chǎn)卵寄主田。共五十八頁鱗翅目專用(zhuānyòng)誘殺器的發(fā)明鱗翅目幼蟲（棉鈴蟲、煙夜蛾、小地老虎、粘蟲、斜紋(xiéwén)夜蛾、銀紋夜蛾、甜菜夜蛾、菜青蟲、小菜蛾等）對農(nóng)作物為害嚴(yán)重。鱗翅目成蟲誘殺系統(tǒng)包括活性成分、載體、誘捕器3方面；研究基礎(chǔ)：（1）采用UM設(shè)計優(yōu)選了引誘劑活性配方；（2）以瓊脂為載體使持效期延長到50天。技術(shù)難題：誘捕器體積大、伺服次數(shù)多、對益蟲和害蟲的選擇性差、誘捕容量小。共五十八頁專利檢索液體(yètǐ)誘捕器。體積大，成本高，不適宜干旱地區(qū)應(yīng)用；粘膠誘捕器，容量小，耐候性差；CN1656891，CN1925743，CN1961665錐籠狀誘捕器，誘捕效果差，體積大，成本高；CN87104978，CN101133728，CN1666607，CN1843108，CN1994080，CN101081020，CN101123877，CN101356913，CN101564025附帶光線、電源或熱力的誘捕器，設(shè)計復(fù)雜，體積大，選擇性差，對電源依賴性強(qiáng)。CN1207646，CN1215304，CN101170900，CN1794910共五十八頁Varioustrapdesigns共五十八頁提取(tíqǔ)上述誘捕器的物理矛盾粘膠誘捕器：涂布材料需要很粘，以便可以捕獲大體型的蛾類；同時涂布材料又需要不粘，以便飽和后能夠連膠帶蟲一塊刮下，回收利用(lìyòng)板子；錐籠型誘捕器：下部開口既需要大，以便害蟲容易進(jìn)入；下部開口又需要小，以便進(jìn)入的害蟲不易再次逃逸；液體誘捕器：殺蟲介質(zhì)需要流體，以便浸潤飛蛾的鱗片；殺蟲介質(zhì)又要是固體，以便誘捕器因風(fēng)倒伏后洗滌劑不會污染土壤。共五十八頁AstudentfromShanghaiOceanUniversity（left）wereintroducinghertrapdesignsubmittedtoNo.11CollegeStudent“Challenge-cup”,October28,2009Multi-functionaltrapbionicallybasedonspiderweb共五十八頁28WatertrapusedinourfieldexperimentToomanypollinatorsandnaturalenemieswerekilled(1:4);ThewaterneedtobeaddeddailyatsummerThecapturesneedtoberemovedevery3daysTheapparatusistoolargeThecostishighforthephotoagingofsunlight……共五十八頁理想系統(tǒng)誘捕容量不是500頭、1000頭或10000頭的問題，而是應(yīng)當(dāng)趨近于無窮大；誘捕選擇性不應(yīng)該是盡量地少殺滅授粉昆蟲、捕食性天敵昆蟲、寄生性天敵昆蟲，而應(yīng)當(dāng)達(dá)到100%的分離(fēnlí)效率；伺服次數(shù)最好趨近于0次；誘捕器的體積趨近于0；對環(huán)境的負(fù)面影響趨近于0；對害蟲有可持續(xù)控制作用。共五十八頁發(fā)明思路將“誘捕”與“蟲體收集”的功能分離，使后者在超系統(tǒng)（大地(dàdì)）中實現(xiàn)；基于鱗翅目成蟲具有專食花蜜而特化出的虹吸式口器，通過簡單的網(wǎng)狀構(gòu)造使天敵、授粉昆蟲和害蟲實現(xiàn)100%分離。共五十八頁發(fā)明特點白堊紀(jì)晚期顯花植物(xiǎnhuā-zhíwù)出現(xiàn)時，鱗翅目成蟲即利用花香化合物作為取食信號，因此本品具有廣譜引誘活性，且害蟲不會產(chǎn)生抗性；巧妙利用采用網(wǎng)狀構(gòu)造實施了害蟲、授粉者和天敵的完全分離。結(jié)構(gòu)簡單，成本低，持效期長；鱗翅目成蟲是卵—幼蟲—蛹—成蟲發(fā)育鏈中最薄弱的環(huán)節(jié)；本發(fā)明可直接掛在農(nóng)作物或果樹上，無需支撐裝置。但其誘捕容量可以達(dá)到無窮大。共五十八頁32專題二：芳香植物源棉鈴蟲幼蟲拒食劑篩選(shāixuǎn)和化學(xué)鑒定李為ei-zhengli@163.com共五十八頁33根據(jù)氣味環(huán)渡理論，通過若干種基本呈味物質(zhì)的搭配即可實現(xiàn)調(diào)香和調(diào)味。昆蟲呢？當(dāng)前來自天然產(chǎn)物的拒食劑篩選比較混亂，用中國不太成熟的分析化學(xué)和電生理手段與發(fā)達(dá)國家競爭(jìngzhēng)沒有優(yōu)勢。若能從調(diào)香調(diào)味方面汲取新的思路，發(fā)現(xiàn)昆蟲味覺感受器敏感的幾種“原味”，就可以為害蟲防治和益蟲飼養(yǎng)提供全新的思路。共五十八頁34試驗(shìyàn)1NaCl--咸味物質(zhì)代表檸檬酸--酸味物質(zhì)代表蔗糖(zhètáng)--甜味物質(zhì)代表奎寧-苦味物質(zhì)代表線辣椒Capsicumannuumvar.annuutri晉產(chǎn)紅花椒Zanthoxylumbungeanum共五十八頁35葉碟法示意圖及選擇性拒食率和非選擇性拒食率的計算(jìsuàn)共五十八頁36潛在拒食活性的呈味物質(zhì)(wùzhì)初步篩選試驗共五十八頁37棉鈴蟲幼蟲對呈味物質(zhì)的選擇性取食反應(yīng)(fǎnyìng)測定共五十八頁38棉鈴蟲幼蟲對呈味物質(zhì)(wùzhì)的非選擇性取食反應(yīng)共五十八頁39共五十八頁40目前，以菜青蟲、小菜蛾作為研究對象測試其對各種非寄主植物粗提物的反應(yīng)的報道居多，但是它們的寄主局限于十字花科，需要異硫氰酸酯類作為“標(biāo)志性刺激物”，故不能在普遍意義上反映鱗翅目幼蟲的對呈味物質(zhì)的取食特性。對廣食性棉鈴蟲幼蟲取食影響較大的呈味物質(zhì)是氯化鈉和花椒(huājiāo)提取物。盡管測試劑量甚微，但活性優(yōu)于已報道的多種植物提取物。共五十八頁41試驗(shìyàn)2各寄主植物葉片的取食選擇性比較花椒不同溶劑提取物拒食活性比較分別對食鹽水和花椒乙醇提取液的劑量反應(yīng)花椒提取物/食鹽混合液最佳配比的確定最佳“椒鹽比”的最佳劑量測定共五十八頁4202040401008060100806020煙草N.tabacumVar.NC89花生Arachishypogaea玉米Zeamays辣椒Capsicumannum番茄Solanumlycopersicum棉花Gossypiumarboreum其他植物Otherplants0.655.82**3.87**4.36**0.08t-Test相對取食面積Relativeleafareabeingconsumed共五十八頁43提取溶劑被食葉面積±SE/mm2選擇性拒食率t值處理對照蒸餾水40.90±19.2747.20±18.067.150.19乙醇2.40±2.0970.10±15.2393.384.23**丙酮50.70±22.5140.50±11.44-11.180.40二氯甲烷21.60±14.7860.90±21.4647.641.30正己烷50.00±20.7720.70±6.65-41.441.17不同(bùtónɡ)溶劑花椒提取液對棉鈴蟲的拒食效果（t0.01=3.25t0.05=2.26）共五十八頁44劑量（μL）花椒乙醇提取液飽和食鹽水被食葉面積±SE/mm2選擇性拒食率被食葉面積±SE/mm2選擇性拒食率064.00±17.78A/170.13±4.00A/1052.63±20.14AB9.7591.44±11.89B30.082049.88±17.98AB12.4019.88±5.88C79.08303.00±1.23B91.049.81±5.18C89.09407.25±3.89B79.6515.25±7.81C83.55棉鈴蟲幼蟲分別對不同劑量的花椒乙醇(yǐchún)提取液及飽和食鹽水的取食反應(yīng)共五十八頁45花椒乙醇提取物和飽和食鹽水體積比（μL/μL）被食葉碟的面積±SE/mm2選擇性拒食率t值處理T對照5/3523.40±11.10269.80±27.980.84±0.05b10.23**10/3012.50±6.23224.70±39.280.89±0.03ab6.04**15/252.50±2.08241.40±34.430.98±0.01a7.08**20/204.10±2.81257.40±32.880.97±0.02a7.89**25/150.10±0.10246.80±33.721.00±0.00a7.31**30/107.60±6.47276.80±34.200.95±0.03a8.19**35/55.30±3.07264.60±31.690.96±0.02a8.59**氯化鈉和花椒乙醇提取物不同(bùtónɡ)配比對棉鈴蟲的拒食作用（t0.01=3.25

）共五十八頁46共五十八頁47（1）植株層疊的葉片生長結(jié)構(gòu)，理論估計值偏低；（2）室內(nèi)測定在封閉培養(yǎng)皿中進(jìn)行，供試?yán)ハx不能遠(yuǎn)距離擴(kuò)散且耐受饑餓時間(shíjiān)較短，在大田可以選擇未被拒食劑涂布的葉片取食，造成理論估計值偏低；理論上2g花椒用15mL乙醇來提取，假設(shè)作物田單層全覆蓋(fùgài)。如要想達(dá)到100%拒食效果，每畝田只需要花椒22.64g。共五十八頁48（3）棉鈴蟲一般只取食作物果實，實際應(yīng)用時可能只需處理果實即可，造成理論估計值偏高；（4）2g花椒中的有效拒食活性成分采用15mL無水乙醇未被完全(wánquán)提取，造成估計值偏高；（5）如果花椒提取物中活性成分僅占很小一部分，則有可能采用更高效的拒食劑純化學(xué)品代替花椒原料；（6）該拒食劑是針對廣食性昆蟲篩選出來的，對其他單食性或寡食性害蟲可能具有更大效力。共五十八頁49試驗(shìyàn)3共五十八頁50共五十八頁51共五十八頁52組別材料取食方格數(shù)平方根轉(zhuǎn)換值顯著性A花椒1.66**CK9.99黑胡椒0.48**白胡椒1.15**紅辣椒9.04青麻椒5.98*BCK9.36肉豆蔻5.24草寇8.53良姜9.86白芷0.11**肉桂皮7.05共五十八頁53花椒11種淋洗樣品(yàngpǐn)的相對拒食率組別樣品取食量轉(zhuǎn)換值組別樣品取食量轉(zhuǎn)換值組別樣品取食量轉(zhuǎn)換值1（20）正己烷15.64*2（22）乙醚24.74**3（20）乙醇22.40**正己烷23.62**二氯甲烷11.27**乙醇33.51**乙醚15.35*二氯甲烷22.37**乙醇47.11殘液7.78乙醇12.58**乙醇52.38**母液1.89**母液1.68**母液0.85**CK9.92CK9.51CK8.19共五十八頁54黑胡椒柱層析產(chǎn)物(chǎnwù)對棉鈴蟲幼蟲的拒食活性組別樣品取食量平方根轉(zhuǎn)換值組別樣品取食量平方根轉(zhuǎn)換值組別樣品取食量平方根轉(zhuǎn)換值1正己烷6.49**2二氯甲烷10.85**3乙醇22.18**乙醚11.08**二氯甲烷21.82**乙醇36.16**乙醚20.06**乙醇12.27**乙醇43.16**CK10.61CK12.43CK10.82共五十八頁55花椒活性柱層析產(chǎn)物(chǎnwù)GC-MS分析峰號保留時間物質(zhì)名稱相對含量%16.02β-水芹烯8.2626.152（10）-蒎烯6.5436.423-蒈烯6.9846.522-蒈烯5.1256.64D-檸檬烯21.8966.715-異丙基-2-甲基二環(huán)己-2-醇0.3476.94γ-萜品烯0.5887.12花椒獨有，僅有結(jié)構(gòu)式0.2297.34β-芳樟醇29.65108.15花椒獨有，僅有結(jié)構(gòu)式0.33118.52乙酸芳樟醇酯0.31129.345-蒈醇0.171310.54古巴烯2.281410.87