昆虫化学信息在害虫防治中的应用

昆虫化学信息在害虫防治中的应用

昆虫化学生态学形成于20世纪80年代初。本文主要通过化学法研究了生态系统信息物质的产生、传播、传播和功能机制。由于其量微(mg-μg级)、生物活性强、与农药兼容、对环境无污染,便较早地应用于治虫。90年代以来,在微量分析技术和生物活性测试技术的推动下、在分子生物学等学科的渗透下,该学科的发展迅猛。其理论的创新性、手段的先进性、定性的准确性、定量的精确性、信息物质的高效性及其远大应用前景令昆虫学界为之侧目。我国则登记了棉铃虫性信息素制剂,累计应用面积上千万亩,获得了显著的经济效益和生态效益。预计在未来的绿色食品生产中,化学信息物质制剂将倍受注目。1pherom改革的具体类型1959年原西德学者A.Butenandt确定了家蚕性信息素一蚕蛾醇,推动了昆虫信息素的研究。迄今,一些术语逐步趋向于统一。昆虫化学信息物质(semiochemicals)泛指昆虫与昆虫、昆虫与植物、以及昆虫与环境之间具有生物活性能够引起昆虫行为的化学物质。其中的信息素(pheromone)常指昆虫外激素,即从昆虫体内散发到体外,引起昆虫产生行为的化学物质。与之相对的是昆虫内激素(荷尔蒙hormone)。Hormone由内分泌系统分泌,在昆虫体内运转、调节着昆虫的代谢,分为脑激素(brainhormone)、蜕皮激素(exuviaehormone)和保幼激素(juniourhormone)。脑激素刺激前胸腺分泌蜕皮激素而促使幼虫蜕皮,刺激咽侧体分泌保幼激素使昆虫保持幼体状态。化学生态学中广泛研究的是pheromone,pheromone分为种内和种间两种类型;种内pheromone可分为:(1)性信息素(sexpheromone)。一般地,由雌虫分泌到空中,刺激并引诱雄虫产生性行为的信息素。而在西双版纳的原始森林中,一种雄性斑蝶的鳞片中具有性腺,称为“香鳞”,释放性信息物质引诱雌蝶。(2)聚集信息素(aggregationpheromone)。由昆虫个体分泌,招引同种个体聚集在一起的信息素。比如小蠹、蜜蜂的聚集信息素。(3)报警信息素(alarmpheromone)。由昆虫个体分泌、向同种个体告警的信息素。如蚜虫受到侵扰时就会放出这类物质。(4)标迹信息素(markpheromone)。由蚂蚁、白蚁等社会性昆虫分泌的、标明个体活动踪迹的信息素。森林中林木上常见的“泥路”中就含有这类信息物质。常见的种间pheromone有以下几种类型:(1)利它素(kairomone)。一种生物释放的对另一种生物有利的信息素。比如中国白菜释放烯丙基异硫氰酸酯强烈地引诱小菜蛾Plutellaxylostella,蚜虫的性信息素吸引其天敌一草蛉。(2)利己素(allomone)。一种昆虫释放的对自己有利、对它种昆虫有害的信息物。(3)互利素(synomone)。通常由虫害植株释放的招引天敌的信息物。(4)抗性素(antimone)。昆虫分泌的抵抗有害生物和有害物质的信息物。(5)它感化合物(allelochemicals)。通常是由植物分泌的影响其它植物的信息物。2昆虫化学成分检测常规的信息物质研究主要是分离、鉴定、生物活性测定、合成和应用,以及昆虫腺体、化感器的种类、超微结构等。蛾类性信息物质的分离常采用单腺体提取法;植物挥发物常采用动态采集法,使洁净的空气流过植物组织,带走气味,以吸附剂吸附,常用吸附剂为Tenax、XAD2和PorapakQ等,再用有机溶剂洗脱、浓缩;昆虫体表利它素可用有机溶剂漂洗,等等。收集到的腺体提取液、植物挥发物提取液经气—质联用仪(GC-MS)检测,核对标准样品定性定量;以高效液相色谱(HPLC)检测昆虫分泌物质等。用嗅觉仪、昆虫触角电位仪(electroantennogram)、风洞仪等检测活性。以常规化学合成方法进行合成。近年来理论不断更新、实验技术也有重要突破。引入生理生化手段,发现部分鳞翅目昆虫性信息素的合成受神经肽的调控。昆虫口腔中的β-葡萄糖苷酶、从甜菜夜蛾Spodopteraexigua唾液中分离出的N-(17-羟基-亚麻酰基)-L-谷氨酰氨均可刺激虫害植株释放招引天敌的挥发性互利素。已经明确,植物受虫害后,由于产生了特异性的挥发性物质、或者改变了挥发性化合物中各组分的相对比例,而对天敌产生引诱效应。虫害植株挥发性互利素和害虫利它素的交互作用强化了对天敌昆虫的引诱效应。寄主利它素和寄主颜色的组合也会增强对昆虫的引诱效应。气相色谱仪(GC)与触角电位仪(EAG)的联用技术(GC-EAG)可快速准确地确定挥发物中的有效组分及其相对活性。刺探电位技术(electricalpenetrationgraph)用于研究植物的抗虫性、蚜虫的传毒机制,等等。分子生物学技术也渗入化学生态学。3防治水盆诱芯犯罪的法迄今,主要是应用昆虫性信息素制剂防治害虫。美国、英国和德国已登记18种产品。国内中科院动物研究所则登记了棉铃虫性信息素制剂。室内先筛选出具有较强生物活性的性引诱剂的化学组配,再制剂、应用于田间。田间可使用诱捕法、迷向法等。诱捕法:把载有性诱剂的诱芯置于田间,放置水盆诱芯下,诱来的雄虫即落入水中而溺死。此法广泛用于棉铃虫(Heliocoverpaarmigera)、小菜蛾等。也可将诱芯悬于三角纸板之内,板底涂上昆虫胶,用于防治蚜虫、松毛虫等。还可把诱芯悬于瓶中,瓶上钻孔,雄虫被引入瓶中而不能逃逸。迷向法:加大田间使用的诱芯密度,使得田间弥漫着昆虫性信息素,雄虫找不到雌虫,不能有效地交尾,下代虫口将大为减少。还可以将性诱剂用于虫情测报:在田间适当位置安置诱芯,逐日观察记载诱到的蛾数,明确发蛾始盛期、盛期、盛末期,再结合各种数理统计方法,参照幼虫、蛹等虫态的发育进度数据,对防治适期进行准确的预测。天敌行为调节剂也在研制和小规模地试验。比如在茶园中喷“人工蜜露”,致长角广腹细蜂(Amithuslongiconis)对黑刺粉虱(Aleurocanthusspiniferus)的寄生率提高10%-20%。4天敌行为调节剂的应用随着我国进入WTO,绿色食品将被提上议事日程,而当前虫害发生频繁,抗药性又强,急需高新防治技术,昆虫信息素将会愈来愈多地应用于治虫实践。农、林重要害虫仍是目标害虫,宜继续研究和制作高效诱芯,尤其是探查来自虫体和植物的微量增效成分。天敌行为调节剂应深入研究,通过施用调节剂而强化自然控制作用,减免农药使用。在生态农业的建设中强化植保措施,比如,番茄与甘蓝间作,番茄的气味驱避小菜蛾,可降低甘蓝的被害率。茶