应用信息素防治小菜蛾的研究

应用信息素防治小菜蛾的研究

魔芋是蔷薇科植物科的一种重要害虫。世界每年的预防和管理约为10亿美元。多年来防治小菜蛾以化学农药为主,不仅杀伤天敌,对食品造成污染,而且使小菜蛾的抗药性不断增加。使用性信息素防治小菜蛾是综合防治中采取的措施之一,具有无污染,专一性强,对环境和食品安全等优点。2顺式反式与反式16碳烯乙酸酯的合成Tamaki等从保护基11-十二碳炔醇-1和碘代正丁烷合成中间体11-十六碳炔醇-1,经选择性还原分别得顺式和反式十六碳烯醇,再氧化成顺式和反式11-十六碳烯乙酸酯。成都有机化学研究所从癸二醇出发,经各种氧化还原反应得顺式和反式十六碳烯醇,再经三氧化镉-吡啶络合物氧化得顺式和反式11-十六碳烯乙酸酯。刘■等比较了炔化物路线和Witting反应路线组分的获得率,不带保护基的炔化物路线得到的收率很高,11-十六碳烯醛和11-十六碳烯乙酸酯的总收率在50%左右,顺式异构体含量接近99%;带保护基的炔化物路线的总收率在40%左右,Witting反应路线很低,只有20%左右。顺式异构体含量93.3%,在信息素组分中顺式结构效果更好。3细胞组成和感觉器昆虫性信息素分泌部位因昆虫类别不同而不同。鳞翅目雌蛾产生性信息素结构的特征为第9节间褶或节间内陷臭囊中的大型分泌细胞。小菜蛾分泌性信息素的腺体在雌蛾腹部3个不同的部位,由单层柱状细胞组成,包括第8和第9节间褶,第9节背部内层厚的表皮细胞和交配囊孔周围的上皮细胞。小菜蛾主要是通过触角对性信息素进行感受。Chow等通过扫描电镜观察认为小菜蛾触角主要有4类感觉器:刚毛感觉器、有柄感觉器、毛状感觉器、腔状感觉器。未发现其触角具有锥形感觉器,且雌雄蛾触角差异主要是毛状感觉器数量不同,雄虫数量远大于雌虫。扬广等发现小菜蛾雄蛾有9种感觉器:毛形感觉器、刺形感觉器、腔锥形感觉器、鳞形感觉器、栓锥感觉器、具弯端感觉器、柱形感觉器、锥形感觉器、端毛感觉器;雌蛾只有8种感觉器,没有栓椎感觉器,认为栓椎感觉器是性信息素的感受器官。4信息素小黄鼠的应用4.1幼虫发生高峰根据性诱剂诱捕数量和田间小菜蛾数量,建立线性回归,在局部地区可利用诱捕量推测蛾发生高峰;根据温度、湿度等气象条件及幼虫发育历期估计田间幼虫发生高峰。利用性诱剂预测小菜蛾虫情,为适时防治害虫提供信息,其预测准确性较黑光灯更为灵敏,尤其在害虫刚发生或虫口密度较低的时候。4.2小菜砂性诱剂的应用性诱剂的控制作用主要有两个方面:诱杀雄性成虫和干扰成虫正常交尾。前者使雄蛾的群体数量减少,交配机率降低,田间有效卵量减少,即为大量诱捕法;后者小菜蛾正常活动规律被打乱,种群繁殖活动受到一定程度的抑制,此为干扰交配法即迷向法。目前研究认为50μg性诱剂Z11-16:Ald、Z11-16:Ac1∶1或7∶3比例诱蛾量相当于5头处女雌蛾诱蛾量。应用性诱剂诱杀较应用雌蛾进行诱杀效果更为稳定,持效期更长。大量诱捕能够有效地降低小菜蛾的种群密度,控制小菜蛾造成的危害。印度在2400m2菜田内应用6个诱捕器,每天每个诱捕器诱捕虫量为18.59～24.11头。小菜蛾形成的孔洞诱捕区明显少于对照区,防治田产量明显高于对照田。诱捕法不能减少当代田间幼虫数量,但可以显著减少下一代虫量,对照田下代诱捕量显著高于诱捕田。王维专利用性诱剂防治小菜蛾诱杀效果达到48.53%。在大棚内使用性诱剂防治小菜蛾效果更好,而且连续使用性诱剂对控制害虫种群起到累积作用,控制效果达80%,大大减轻小菜蛾危害,减少化学农药的使用次数。迷向法如何干扰昆虫的定向机理不完全清楚,但其结果主要是降低或延迟昆虫的交配。减少昆虫下代基数、减轻危害。迷向法可以减少小菜蛾交配几率,减少下代小菜蛾幼虫虫口基数。Syed移栽初期使用性信息素,45d后迷向田蛾量为4.54头/100株,而对照田为92.61头/100株,幼虫和蛹下降76%。Mclaughlin认为迷向法更适于在综合治理中应用。Schroeder则认为小菜蛾诱捕法比迷向法更为可靠,易于控制。因性诱剂防治小菜蛾成本高,且只对雄蛾作用,目前对小菜蛾性诱剂具有增效作用的因素以及小菜蛾性诱剂与其他防治措施相结合的研究越来越多。Reddy的研究认为,小菜蛾寄主结球甘蓝挥发物组分青叶醇(Z-3-hexenoyl)、顺-3-己烯酸乙酯(Z-3-hexylacetate)等对性信息素有协同作用。其中以顺-3-己烯乙酯的协同效果最好,可以提高雄虫引诱率20%～30%,而且对雌蛾的引诱率高出性信息素6～7倍。应用不同剂型也可以提高诱蛾效果,以花生油和蜂蜜作为介质时诱蛾效果较好。信息素中加入0.01%顺-3-己烯乙酯或糖酒醋液(2∶1∶1)在田间均能提高小菜蛾诱捕量,可提高诱捕率18.20%和21.60%。微量的Z9-14:Ac也可以增强诱蛾效果。在迷向法中小菜蛾性诱剂诱芯内还可以和其他害虫诱剂相混合,起到一个诱芯防治多种害虫的作用。如小菜蛾性诱剂与粉纹夜蛾(Tricheplusisni)性诱剂一起进行迷向法防治害虫,结果粉纹夜蛾的交配被抑制达75d,小菜蛾交配受抑制达60d,混合性诱剂有助于降低应用性诱剂防治害虫的成本。性诱剂也可以与小菜蛾病原菌结合应用加强防治效果,如设计一种内置小菜蛾病原菌根虫疫霉(Zoophthoraradicans)的诱捕器,小菜蛾被诱进诱捕器后感染病原菌,然后将其释放,使病原菌在小菜蛾种群中传播流行。在小范围内试验(16.4m×16.4m),被小菜蛾取食的550株植株中,14d后发现20%小菜蛾幼虫和蛹被寄生,48d后寄生率上升为79%,其中3～4龄幼虫占99%。在小菜蛾性信息素中加入少量化学农药,喷雾迷向法中迷向率达90%的效果持续时间达21d以上,在整个生长季节可大量减少用药次数,既可以保证食品安全,又可以降低使用性信息素防治害虫的成本。性诱剂不但能诱杀小菜蛾,而且对小菜蛾空间分布也有影响。大田小菜蛾成虫为均匀随机分布,在性诱剂作用下小菜蛾成虫以性诱剂为中心,分布直径在18m范围内,对其下一代卵和幼虫的空间分布都有影响,使它们都有聚集分布的趋向,由于性诱剂对小菜蛾分布的影响,对下代小菜蛾结合其他生防或化防时针对性可以更强。5影响剂诱导的效果的因素5.1性诱剂的诱杀行为温度、湿度等对小菜蛾性诱剂诱捕效果的影响较大。Syed研究认为,同样条件干燥气候应用性诱剂控制小菜蛾的效果优于湿润气候。虫口基数相同时干燥气候下诱捕量是湿润气候诱捕量的7倍。Koshihara应用同样性信息素低温下诱蛾量高于高温下诱蛾量。Chandramohan认为,温度、相对湿度和与诱捕量成负相关。除了温湿度对诱蛾效果有影响,光周期对小菜蛾性诱剂诱杀节律等也有较大影响。王维专认为,小菜蛾性信息素引诱高峰期在18∶00～24∶00。Reddy认为,诱蜂高峰在16∶00～18∶00。Pivnick等在加拿大实验认为诱蛾高峰在暗周期开始即18∶00之后。Furlong等认为,在马来西亚诱芯在24h内都可以引诱。这可能与地理环境及气候影响小菜蛾的交配活动有关,中高温情况下小菜蛾主要在黄昏之后交配产卵,而低温条件下小菜蛾可以在白天进行交配产卵。5.2性诱捕剂的体外诱导效果不同地区应用性信息素的比例不相同,部分昆虫性信息素组分有差异。在我国台湾Chow认为田间10μg小菜蛾性信息素的释放速率,十六碳烯酯与十六碳烯醛的比例以1∶1～3∶1为好,不同的比例8∶2～6∶4在田间都有活性,依赖于气候。Pivnick在加拿大以7∶3的比例为较好。Michereff应用商业诱芯Z11-16:Ald、Z11-16:OH7∶3和5∶5的比例及5个处理女雌蛾研究商业诱芯诱蛾效果最好,但诱蛾量与5∶5的比例差异没有达到显著水平。Mayer50∶50的比例比70∶30或67∶23的效果要好,Zilahi三组分的效果优于两组分的效果。小菜蛾性信息素组分的纯度影响诱捕量,如Z11-16:Ac、Z11-16:Ald和Z11-16:OH(30∶60∶10),载量100μg,97%纯度的雌蛾引诱率为7.5%,应用99%纯度的引诱率上升为20%～47%。刘■等研究醇含量对诱蛾效果影响,在夏季醇含量在1%和10%,而冬季仅1%可以增加诱蛾活性,Chisholm加入1%或10%的醇均可增加诱蛾量,但1%的含量诱蛾量更大。异构体含量对田间诱蛾活性有影响。含有1%或5%反式异构体时,诱蛾效果低于顺式异构体,但仍有诱蛾活性。含有1.5%反式异构体时诱蛾活性相当于3头活雌蛾。刘等认为其活性超过5头雌蛾。性诱剂含量以每诱芯含50μg效果最好,其次是10μg和100μg,200μg诱蛾效果则较低。Zilahi认为100μg含量优于10μg,且诱蛾量大于5个处女雌蛾。Chow田间剂量以每诱芯10μg较好。Chisholm研究剂量以100μg较好。M⌀ttus性信息素释放速率以8～17ng/mL为宜。橡胶内物质暴露于室外60d仍然有引诱活性。性诱剂中除了常规的三组分外包含15%～35%Z9-14:Ac,可以引诱到较多的雄虫。性诱剂中的Z11-16:Ald醛降解到50%后,抑制性信息素的活性。Mayer认为诱芯的挥发速率与诱捕量没有相关关系。5.3诱捕距离阈值Reddy研究认为性信息素诱芯的有效距离,在0.5m时下风口诱蛾率达100%,上风口诱蛾率为95%。随着距离的增大诱蛾率下降,在10m时下风口诱蛾率为47.5%,上风口为27.5%;18m时则没有诱捕量。诱捕距离阈值上风口为14m,下风口为16m。胡慧建研究认为,性诱剂诱芯的作用距离可达到19m,在19m范围内可引起小菜蛾以诱芯为中心形成大聚集,而且作用距离与风速无关,风速只是加快信息素扩散的速度。王维专研究性信息素的作用距离为20～25m。Lee认为性信息素的作用距离只有4m。目前田间应用性诱剂防治,诱捕法诱芯作用距离一般为10～15m,迷向法一般为5m左右。5.4性诱剂持效期和诱捕器的使用效果诱芯最佳高度与诱捕对象的飞行、交配活动范围有关。诱芯置于地面、高蔬菜30cm、60cm试验结果,诱芯高于蔬菜30cm时诱捕效果最佳。其他昆虫中也存在最佳诱芯高度的问题,如Pawar研究认为诱集棉铃虫的诱芯最佳高度为离地面2m。Reddy研究,诱芯在84d内可以诱捕到小菜蛾,认为在田间14～21d内需换一次诱芯。Baker认为诱芯持效期为21～28d。我国研究表明,性诱剂持效期可以维持30d左右。小菜蛾性诱剂的持效期与地理气候有一定关系。Z11-16:Ald在空气中不稳定,易氧化成酸和过氧化物。刘将Z11-16:Ald转化为光敏缩醛,用顺-1,1-二邻硝基苯甲基-十六碳烯-11和顺-10-十五碳烯基1-4-(邻硝基苯基)-1,3-二氧环戊烷在光照下缓解释放出Z11-16:Ald,有效期较普通诱芯长。诱捕器类型也直接影响到性诱剂诱捕量,目前认为粘性诱捕器和水盆型诱捕器效果较好。从经济效益考虑一般认为设诱芯4～6个/667m2诱捕小菜蛾效果较好,大棚内可适量增加。5.5红酵母卵量控制性诱剂在小菜蛾低密度时对小菜蛾种群控制效果明显,高密度时效果则相对较差。如小菜蛾卵量1～3粒/株下,控制效果可达70%左右,>3粒/株控制效果不明显。性诱剂防治小菜蛾效果与其蔬菜种类也有关系,这可能与不同蔬菜上小菜蛾种群发生动态有关,虽然小菜蛾取食范围广,但某些蔬菜上如菜心更适宜其生长,种群繁殖快,防治效果相对较差。6性诱剂的应用随着人们对植物挥发物和次生物质的认识,三级营养关系、四级营养关系的研究已越来越多。目前正在通过研究小菜蛾三级营养关系,揭示寄主—害虫—天敌三者之间的关系,这有可能为进一步利用昆虫性信息素提供依据。如小菜蛾性信息素对小菜蛾的寄生蜂螟黄赤眼蜂(Trichogrammachilonis)和小菜蛾绒茧蜂(Cotesiaplutella)及捕食性天敌普通草蛉(Chrysoperlacarnea)都具有引诱作用,这就为同时利用性信息素和天敌增强对小菜蛾的控制,减少化学农药的使用之后,有可能引起其他害虫的较大危害。要真正减少化学农药的使用,性诱剂作用于主要害虫之时应有适量天敌控制其他害虫,从而使整个生态系统处于相对比较稳定的状态防治小菜蛾。蔬菜商品安全性要求高,外观要求严格,而小菜蛾适应能力强,分布范围广,抗药性发展快等特点,这使得小菜蛾的防治比较困难。随着中国加入WTO之后对出口商品有更高的要求,应用综合治理措施防治小菜蛾更为必要。利用性诱剂防治害虫专一性强,无污染,保护天敌,不易产生抗性等特点,不断改善小菜蛾性诱剂的诱效,在综合治理中有重要意义。我国地域辽阔,区域条件差异较大,各地应结合当地实际情况,合理使用性诱剂。1小菜砂雄蛛性信息素的增效作用1974年Chow等报道在室内生物测定时小菜蛾雄蛾对雌蛾腹部有机溶剂提取物有强烈的行为反应,且此提取物具有诱蛾活性。1977年肯定小菜蛾雌蛾腹部提取物组分为顺-11-十六碳烯醛(Z11-16:Ald)和顺-11-十六碳烯乙酸酯(Z11-16:Ac)。但两组分比例的研究结果则有所不同。Koshihara应用Z11-16:Ald和Z11-16:Ac以1∶1比例诱蛾效果较好。Chisholm等试验认为Z11-16:Ald和Z11-16:Ac以7∶3对小菜蛾具有较好的引诱能力。Kawasaki室内试验也表明小菜蛾雄蛾对Z11-16:Ald和Z11-16:Ac在8∶2到5∶5的比例具有较高的反应活性。小菜蛾雄虫对多种十六碳烯醛类似物具有较强的触角电位反应(EAG)。田间诱蛾试验结果表明,小菜蛾性信息素中除了Z11-16:Ald和Z11-16:Ac,还可能包含有顺-11-十