性信息素在新型杀虫剂中的应用
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激素和性信息素在防治害虫上的应用
王世伟
【期刊名称】《农药市场信息》
【年(卷),期】2004(000)006
【摘要】1.激素昆虫的激素是昆虫体内的分泌物,主要具有调节和控制昆虫个体本身生理机能的作用,如保幼激素和脱皮激素,可以扰乱害虫的生长、发育,达到防治的目的。
(1)保幼激素。
保幼激素的活性很高,制成杀虫剂后,用很小的剂量即可达到防治效果。
保幼激素没有专化性,具有广谱杀虫剂的性质。
保幼激素的杀虫作用在于:①具有变态抑制作用,可以抑制幼虫→蛹→成虫的变态,使之形成过龄幼虫,或幼虫→蛹或蛹→成虫的中间类型,或即使变成正常
【总页数】1页(P27-27)
【作者】王世伟
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】S433
【相关文献】
1.激素和性信息素在防治害虫上的应用 [J], 王世伟
2.变情场为坟场--利用性信息素防治害虫 [J], 王志明
3.缓释技术在性信息素防治害虫中的应用 [J], 李庆燕;刘金龙;赵龙龙;马瑞燕
4.缓释技术在性信息素防治害虫中的应用 [J], 李庆燕;刘金龙;赵龙龙;马瑞燕
5.延迟交配对昆虫生殖行为的影响以及与性信息素防治害虫的关系 [J], 王香萍;张钟宁
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应用性信息素交配抑制剂防治桃园梨小食心虫试验作者:李苗谢媛来源:《西北园艺·果树专刊》 2019年第2期李苗谢媛使用昆虫性信息素交配抑制剂防治害虫是昆虫性信息素交配干扰法(迷向法)防治害虫的方法之一。
它是利用一种特制的喷射装置,在靶标害虫雄蛾活动时间,定时定量向果园喷射高浓度信息素化合物及其类似物,使果园到处弥漫高浓度的化学信息素,钝化、迷惑雄蛾的嗅觉系统,从而干扰、延缓和阻碍雌雄蛾正常交配行为,影响雌蛾交配率,减少田间有效卵量和幼虫数,抑制靶标害虫种群增长,达到控制危害的目的。
同时,可避免传统迷向技术采用的迷向丝(迷向圈)在白天成虫不活动时也大量释放性信息素造成的浪费,以及对环境的影响。
通过本示范试验,我们验证、明确和展示了昆虫性信息素交配抑制剂减轻或控制桃园梨小食心虫危害效果及使用技术。
1 材料与方法1.1 材料梨小食心虫交配抑制剂及释放装置,由宁波纽康生物技术公司提供。
1.2 试验地选择试验示范选择在陕西省泾阳县王桥镇屯杨村连片桃园进行,这里常年梨小食心虫危害较重。
设梨小食心虫交配抑制剂试验区(迷向防治区)100亩。
在距离迷向防治区500 m以外的桃园中,选择一片长势、管理水平与性诱防治区相似的桃园作为常规药剂防治区;距离迷向防治区500 m以外的桃园中选择一片桃园作为空白对照区。
1.3 试验示范方法迷向防治区于2018年5月24日在桃园中放置梨小食心虫交配抑制剂及释放装置(超强迷婚剂喷射器)。
以每3亩1套的密度均匀摆放。
喷射器高度距地面0.8~ 1 m,气味滞留台(喷射方向)朝向不同方位,以利于信息素向各方向扩散。
性信息素持效期5~6 个月,试验期间无需更换。
待末代梨小食心虫成虫终见后将释放装置收回。
交配抑制剂喷射时间设置:从当天傍晚 4:30开始,到次日早上6:30前停止,每隔10分钟喷射1次。
按普通防治指标施用化学农药。
常规药剂防治区,即常规化学农药防治区,按常规化学防治方法防治梨小食心虫,不放置梨小食心虫交配抑制剂及释放装置。
昆虫信息素代替农药的研究状况及应用(惠州市环境科学研究所,广东惠州 516001)摘要:本文介绍了昆虫信息素的分类以及近年来昆虫信息素的研究状况,讨论了昆虫信息素作为农药的杀虫机理,及其目前在田间的应用情况,并展望了信息素作为新型的杀虫剂在将来的发展前景。
关键词:昆虫信息素;替代农药;杀虫机理;应用中图分类号:x21文献标识码:a引言近年来,传统农药在田间的广泛应用所导致的负面效应逐渐暴露,主要表现为对环境的破坏和对人类健康的威胁。
因此,国内外有关部门正在努力研究寻求新的途径和技术以避免这种危害,主要包括新型、高效、低毒、低残留化学药品的研制,天敌昆虫及生物农药的利用;昆虫激素、昆虫绝育技术,尤其是昆虫信息素的研究正日益受到人们的关注和重视,并已开始应用,其具有良好的发展前景。
1概述1.1昆虫信息素定义昆虫信息素(pheromone) 又称昆虫外激素。
昆虫自身产生释放出的作为种内或种间个体传递信息的微量行为调控物质。
1.2信息素的分类根据信息素的生物功能,目前可将其主要分为以下五类:性信息素、聚集信息素、扩散信息素、告警信息素以及踪迹信息素等。
1.3信息素的特性1.3.1 活性高昆虫的每个感受器能感受一个分子。
因此,微量信息素就能引起昆虫的生物反应。
一只雌性蚕蛾一次释放的蚕蛾醇,足以吸引100 万只以上的雄蛾。
1.3.2 非常高的物种专业性自然界中的物种都有自己的化学信号。
一些化学信号由雌性动物释放,一些则相反。
性信息素通常表现为几种化合物的混合物,一般情况下,在同一属中,不同的物种即便化合物的成分相同,但只要组成比例不同,它们也能够将其分辨出来。
1.3.3 活性的有效距离大一般来说,性信息素的活性有效距离可达50m以上,活性化学物质通过自身扩散在空气中传播。
1.3.4 信息素是低等动物繁衍的主要手段不同地点的雄性或雌性动物利用信息素的传播使其相互聚集、交配。
没有信息素的作用,正常的繁衍将受到影响。
应用性信息素防治蔬菜害虫效果好应用性信息素防治蔬菜害虫效果好昆虫信息素是一种由同种个体释放并引起其他个体行为反应的化学物质,其化学成分主要为脂族化合物,具有清淡芳香味,易挥发。
昆虫信息素包括性信息素、聚集素、告警素和追踪素等。
近几十年来国外对昆虫信息素的研究进展较快,田间筛选试验发现的性信息素性诱剂已达1000多种,并已开始在害虫预测预报和防治上应用,是近年兴起的调节昆虫行为的非农药防治技术之一。
2000年开始,我市采用中科院上海昆虫研究所研究合成生产的信息素,在市区蔬菜基地“放心菜”生产中应用,为害虫预测预报,减少化学农药残留、改善环境以及开展无公害蔬菜生产开辟了一条新的途径,取得了显著的经济、社会和生态效益。
现将试验示范情况总结如下。
1试验基本情况1.1供试材料及使用方法供试材料为上海昆虫研究所提供的含有人工合成昆虫性信息素的小橡皮塞诱芯,分为甜菜夜蛾、斜纹夜蛾两种,各1000颗。
性信息素诱芯使用方法:用细铁丝串上诱芯1颗在直径18.5cm的塑料桶口沿上,诱芯位于桶口中间,桶内盛装肥皂水,离诱芯1cm左右距离,把桶悬挂在1.2m高处。
露地使用诱芯上方遮顶防日晒雨淋,每亩放置3-4颗。
1.2试验项目及地点本试验地点安排在市区蔬菜基地,以殷秀村为试验观察点,许安村和收藏村为试验示范点。
时间在2001年9月7日至11月10日。
1.2.1性信息素专一性的测试在每个诱杀点,观察诱杀的害虫是否为对应此性信息素的同种昆虫。
1.2.2性信息素诱芯有效使用时间的试验调查3个诱捕点,每个点的诱芯不更换,计算每个点在不同使用天数的诱蛾量。
1.2.3性信息素使用效果的试验性信息素对害虫的诱杀量,与非试验区比较,在农药使用量、使用次数,蔬菜的为害程度等方面的差异。
根据上述试验项目分别记载诱蛾量、农户、分试验区和对照区化学农药使用次数、用量及成本等。
2结果分析2.1昆虫性信息素的专一性。
经试验观察,在斜纹夜蛾性信息素诱杀点诱杀的昆虫都是斜纹夜蛾,甜菜夜蛾点上诱杀到的全部是甜菜夜蛾,说明昆虫性信息素有100%的专一性。
昆虫性信息素在农业害虫防治及生物学教学中的应用作者:乔进军来源:《中学生物学》2008年第03期昆虫性信息素是雌性昆虫分泌到体外,用以诱引雄性个体前来交尾的微量挥发性物质,也叫昆虫性外激素或性诱剂。
依其成分研制而成的农药是近年发展起来的无毒、无副作用的新型无公害药剂。
利用昆虫性信息素进行鳞翅目等害虫的预测预报,具有高效性、灵敏性、操作简便、专一性强、准确度高等优点,用来指导农业害虫的防治,可最大限度地减少田间的用药次数和用药量,降低农药污染,保护生态环境。
笔者多年来指导学生利用昆虫性信息素探究农业害虫发生的影响因素,进行主要害虫田间发生动态监测并指导害虫的防治,充分调动了学生参与探究和体验成功的积极性,提高了学生分析问题和探究问题的能力,取得了其他方法难以达到的效果。
现以性信息素在生产和教学实践中的应用为例简介如下。
1 昆虫性信息素在农业(以果树类为例)生产上的应用1.1 试验材料与用品中国科学院动物研究所(昆虫激素室)已开发研制出多种作物主要害虫的性信息素高效诱芯。
其中在果树生产上较为常用的有:棉铃虫(该虫于上世纪九十年代开始进入果园为害)、桃蛀果蛾、梨小食心虫、金纹细蛾、桃蛀螟、李小食心虫、苹小卷叶蛾、苹大卷叶蛾等主要害虫的性信息素诱芯,实践证明,其应用效果均稳定而可靠。
1.2 诱捕器的制作昆虫性信息素的作用是诱引雄性个体前来交尾。
所以必须预先制作若干个诱捕器才可发挥作用。
方法是将一个口径为15~20 cm的广口容器,如磁碗、铝盆、罐头瓶等,盛水至距上沿约1cm深度(水中加入适量洗衣粉增加表面张力,以粘附落水雄蛾)。
将性外激素诱芯用细铁丝系在水盆中央距水面0.5~1.0 cm高的位置固定,勿使其浸入水中。
这样,一个简易的昆虫性信息素诱捕器即已制成(图1)。
当该类雄蛾前来寻找“雌蛾”交尾,围绕性信息素诱芯上下翻飞时,就会落入水中而被淹死。
1.3 诱捕点的设置诱捕器在田间设置的时间过早,诱芯中的药物逐渐挥发造成浪费,过晚则难以准确掌握害虫的发生动态,可能错过防治时期。
应用性信息素法治理害虫摘要: 从昆虫性信息素的主要种类、影响因子以及优缺点等方面,综述了昆虫性信息素法在害虫治理中的应用,其中包括害虫的预测预报、害虫的防治及害虫检疫鉴定,并对昆虫性信息素未来的发展进行了展望。
关键词: 昆虫性信息素防治应用随着人们生活水平的提高,人们对自身的生存环境越来越重视,而食品作为人们日常生活中最必不可少的组成要素,更加受到人们的关注。
由于“三鹿奶粉事件”的曝光,使食品安全问题受到前所未有的重视。
而目前,我国在农林业害虫的治理中仍以使用化学农药防治为主,由于大量使用化学农药易造成“三R”问题,即害虫产生抗药性(Resistance),害虫再猖獗(Resurgence),及农药残毒(Residue)。
瓜果蔬菜上的农药残留仍十分严重,因此绿色食品的生产倍受人们的关注。
利用昆虫性信息素制成的性引诱剂是一种无公害的杀虫剂,它具有灵敏度高、特异性强、防治效果好、不污染环境、不杀伤天敌、使用方便等特点。
现在某些种类已成为商品在生产实践中得到广泛应用,它不仅对我国绿色食品生产起到促进作用,而且还在害虫预测预报、检疫等方面起到重要作用。
1性信息素的概述昆虫性信息素是指由昆虫某一性别个体分泌于体外,能被同种异性个体所接受,并引起异性个体产生一定的行为和生理反应(如觅偶、定向求偶、交配等)的微量化学物质。
它能够保证昆虫在种内雌雄个体间性的联系及种的有序繁衍[1]。
昆虫性信息素的研究始于1932年Korlson和Lnseher将其定名为性信息激素。
1959年西德化学家Butenandt成功地从50万头家蚕(Bombyxmori)雌蛾中提取出性信息素,鉴定出其化学结构为蚕蛾醇[2]。
随后不断有新的昆虫性信息素被发现,近二十多年来,昆虫性信息素的结构鉴定和化学合成获得了快速发展。
目前全世界已鉴定和合成的昆虫性信息素及其类似物达2000余种,美国、英国和德国已登记18种昆虫性信息素产品[3]。
昆虫性信息素已在多个领域应用于农业害虫的综合治理。
林业虫害治理昆虫性信息素运用在林业有害生物防治过程中,使用各种类型的化学农药,会使害虫的抗性越来越强,防治难度越来越大。
昆虫性信息素的问世,开辟了一条有效的虫害防治途径。
许多昆虫在发育成熟后,能向体外释放一种具有特殊气味的微量化学物质,一般每只成虫释放10-6~10-9克左右。
如此微量的化学物质可引诱同种异性昆虫前去交尾,这种起通讯联络作用的化学物质叫昆虫性信息素或性外激素。
昆虫性信息素已受到国内外学者的高度重视,并正成为害虫综合防治中的主要措施之一,具有广阔的应用和发展前景。
一、概述1、昆虫释放性信息素机理及传递方式目前,对鳞翅目昆虫的性信息素研究较多,雌成虫性成熟后,可从性腺处释放性信息素。
鳞翅目雌虫一般以腹部第8、9节节间膜的腺体分泌性信息素,有一些昆虫分泌性信息素的器官是翅,也有的在后胸背板或胸部前两节上的腺体或体壁上等。
雄成虫通过嗅觉,锁定异性的方位及距离,这可保证昆虫在种内雌雄个体之间性的联系及种的有序繁衍。
性信息素的传递主要有两种方式一是主要靠空气流动,由上风传到下风,形成信息素带,昆虫逆风随此带到达气味源,这种传递方式较快;二是靠性信息素分子的自由运动向四周扩散,这种传递方式较慢。
雄虫主要通过触角感受性信息素,与雌虫进行交尾,少数也有雄虫分泌性信息素来引诱雌成虫的。
2、昆虫性信息素组分1959年德国化学家花了近20年时间,成功从50万头家蚕雌成虫腺体内提取到性信息素———蚕蛾醇,首次对昆虫性信息素的组分进行了分析。
不同昆虫释放的性信息素组分和含量不同,多数昆虫性信息素组分并非单一。
鳞翅目昆虫的性信息素的化学结构大部分为长链不饱和醇和酯类,由10~21个碳的醛、酮、醇、酯等组成。
3、影响昆虫释放性信息素的因素研究表明,昆虫分泌、释放性信息素的生理过程受外界环境因子和心侧体的控制和支配。
对于一些鞘翅目的昆虫,当咽侧体被切除后,性信息素就停止分泌。
另外,温度、光周期对性信息素的释放有直接影响。
昆虫信息素和防治应用昆虫信息素是昆虫自身产生释放出的作为种内或种间个体传递信息的微量行为调控物质,可以用于监测、大量诱捕和迷向防治害虫等。
信息素防治法是国家近年来重点推广的新技术,具有用量少,防治专一,无农残等优点;仿生诱芯监测及诱捕研究得到广泛应用,迷向技术研究正在开展中。
息素用量每年仅约为3克/亩,每年可减少使用农药600-1000克/亩;保护天敌,恢复生态平衡,维护物种多样性;时间空间完全覆盖,防治效果优于化学防治;每年悬挂两次,操作简便;专业化生产,成本较低等优势,因此具有绿色、环保、高效、实用的特点,符合现代绿色农业发展的方向。
昆虫信息素迷向技术原理对害虫的防治是通过少交配或者无交配,使得有效卵少,虫口密度下降,从而达到控制害虫种群的目的。
其主要表现在大量强信息素源---掩盖雌虫信息素气味;误导雄虫定向---使其无法找到雌虫;多次持续强刺激---降低雄虫触角灵敏度。
迷向技术在国内应用的现状2007年开始针对苹果蠹蛾和梨小食心虫等昆虫信息素进行合成研究,历经试验室、中试及工厂化工艺流程的数次改进,已经可以产业化生产。
苹果蠹蛾和梨小食心虫是全球性果树重要害虫,寄主:苹果、梨、桃、李、杏、梅、樱桃、沙果、山楂、大枣、木瓜等多种果树。
在新疆、安徽、内蒙古、甘肃等地同时进行推广示范约2万亩,迷向效果均在90%以上。
迷向技术应用关键点园区实际虫口密度;园区形状及面积;高度、风向、坡度;迷向散发器悬挂时间;迷向散发器悬挂方法;迷向技术使用方法和效果诱捕器监测:在进行迷向防治的果园当中,按照每公顷2套的密度设置性信息素诱捕器,配以专用高灵敏度诱芯,对成虫的数量进行监测。
每周两次检查诱捕器中捕获的成虫的数量并对诱捕器进行维护,诱芯每6周更换一次。
蛀果率监测:从迷向防治当年的生理落果后期开始,对迷向防治区域内的果实受害状况进行调查。
每60亩果园随机选取20株果树,在选取的每株果树上随机抽取3个果实,调查记录果实的受害情况并对受害果实进行剖检,确定苹果蠹蛾危害的程度。
害虫防治常用激素类型:保幼激素和性外激
素
利用昆虫性外激素防治害虫
农业害虫防治方法有很多,根据昆虫激素研发应用的主要是保幼激素和性外激素,利用昆虫性外激素防治害虫的属化学防治:
1、保幼激素的应用
又称返幼激素,是一类保持昆虫幼虫性状和促进成虫卵巢发育的激素。
它来源于咽侧体,已经从鳞翅目昆虫中分离出4种保幼激素,分别命名为保幼激素0,保幼激素1,保幼激素2,保幼激素3。
昆虫保幼激素作为杀虫剂多是选择昆虫在正常情况下不存在激
素或只存在少量激素的发育阶段(幼虫末期和蛹期)中使用过量激素,抑制昆虫的变态或蜕皮,影响昆虫的生殖或滞育。
2、性外激素的应用
性外激素也称为性信息素,是指昆虫成虫腹部末端或其他部位的腺体所分泌的一种能引诱同种异性昆虫前来交尾挥发性的化学物质。
很多种类的昆虫性外激素已可人工合成,人工合成的性外激素通常叫性引诱剂,简称性诱剂。
目前性外激素在害虫治理中的应用可分
为害虫监测和害虫控制两大类。
应用性外激素防治害虫,主要是采取直接诱杀和干扰交配两种方式。
【小贴士】昆虫的激素的类别很多,根据激素的分泌及作用过程可分为内激素(又称昆虫生长调节剂)和外激素(又称昆虫信息素)两大类。
在害虫防治工作中研究和应用较多的是保幼激素和性外激素。
小产品期待大市场---昆虫信息素的研究与应用目前在农业生产上对于害虫的基本防治手段主要还是依赖于化学农药,但是长期无节制地使用农药带来了许多副作用,一是害虫抗药性的产生,致使用药量和用药浓度不断增加,成本逐年提高,防治日益困难;二是破坏生态平衡,在防治害虫的同时,大量天敌被杀伤,造成次要性害虫的猖獗为害;三是污染环境,大量农药残留于农作物、土壤和江河湖海中,又通过食物链的形式富集于人体,对人类造成再次危害。
因此,目前国内外有关研究部门均在努力探索和研究害虫防治的新途径、新技术,这些研究包括:新型、高效、低毒、低残留的化学杀虫剂的研制;天敌昆虫和微生物农药的利用;昆虫绝育技术和昆虫激素的应用;其中,利用昆虫激素,特别是利用昆虫性信息素进行害虫防治的研究正日益受到人们的关注和重视。
1、生物间的化学联系生物间的化学联系是一种普遍现象。
蝴蝶在花丛间飞舞采蜜;蚂蚁和蜜蜂形成社会群体,其识别路径的本领令人惊异;法布尔注意到,雄蚕蛾甚至能从几公里外准确无误地找到同种雌虫并与之交配;植食性昆虫有不同的食性,有的取食上百种植物,有的只取食一种植物;连作有时影响到下茬作物的生长;同宿舍的女生的月经周期几乎一致……隐藏在这些现象背后的原因是什么?生物间的化学联系!信息素是生物体之间起化学通讯作用的化合物的统称, 是昆虫交流的化学分子语言。
包括:利它素、利己素、协同素、集合信息素、追踪信息素、告警信息素、疏散信息素、性信息素。
在自然界中,害虫雌成虫在性成熟后,会释放一种叫性信息素的化合物,它释放至空气中后随气流扩散,刺激雄虫触角中的化学感觉器官,引起雄性个体性冲动及引诱雄虫向释放源定向飞行,并与释放雌成虫交配以繁衍后代。
因此,昆虫性诱剂产品是仿生高科技产品,通过诱芯释放人工合成的性信息素化合物,并缓释至田间,引诱雄蛾至诱捕器,并用物理法杀死雄蛾,从而破坏其交配,最终达到防治的目的。
2 昆虫信息素的化学研究2.1昆虫信息素的鉴定昆虫信息素研究的首要问题是信息素化学结构的鉴定。
昆虫性信息素在新型杀虫剂研制中的应用本文介绍了昆虫性信息素领域所取得的成就。
并综述了昆虫性信息素的化学结构特征,化学通讯系统,昆虫性信息素结构测定的常规方法以及性信息素在虫情预测、诱杀防治、干扰交配防治和配合治虫等方面的实用价值和应用前景。
1昆虫性信息素的认识1.1昆虫性信息素的基本概念昆虫信息素是昆虫各种腺体向外分泌的具有不同作用的种内激素,是用于进行同种个体与他种个体之间的信息交流的化学物质。
根据昆虫散发信息素用途可将信息素分为性信息素、集合信息素和追踪素,根据信息素对害虫的控制作用可分为性信息素、产卵驱避素和报警激素。
昆虫性信息素,又称性外激素,是由同种昆虫的某一性别个体的特殊分泌器官分泌于体外,能被同种异性个体的感受器所接受,并引起异性个体产生一定的行为反应或生理效应(如觅偶、定向求偶、交配等)的微量化学物质。
全世界已鉴定和合成的昆虫性信息素或类似物约2 000余种,我国研制成功的重要害虫的性信息素也有近百种,为科研人员研究和应用昆虫性信息素防治害虫提供了可靠的保障。
1.2昆虫性信息素的组分特征及化学结构昆虫性信息素是由昆虫某一性别个体分泌于体外,能被同种异性个体所接受,并引起异性个体产生一定的行为和生理反应(如觅偶、定向求偶、交配等)的微量化学物质。
它能够保证昆虫在种内雌雄个体之间性的联系及种的有序繁衍。
虽然已发现的性信息素具有多种多样的化学结构,但大多数性信息素具有共同的特征。
(1)碳链。
性信息素分子是由10~18 个偶数碳原子组成的直链化合物。
(2)功能基。
由伯醇及其乙酸酯或醛构成。
(3)双键。
性信息素分子含1~3 个碳碳双键,其位置多在5,7,9 或11 位上。
其分子构型多为顺式,但有时也由顺式和反式或反式组成。
多数昆虫性信息素由 2 种以上组分组成,仅用单一组分作为其性信息素的昆虫很少。
鳞翅目雌蛾性信息素主要是C12,C14,C16 和C18 等碳链化合物,终端为乙酸酯、醛、醇和烃类化合物,少数为酮类,一般链上带有1~2 个双键。
昆虫性信息素在新型杀虫剂研制中的应用本文介绍了昆虫性信息素领域所取得的成就。
并综述了昆虫性信息素的化学结构特征,化学通讯系统,昆虫性信息素结构测定的常规方法以及性信息素在虫情预测、诱杀防治、干扰交配防治和配合治虫等方面的实用价值和应用前景。
1昆虫性信息素的认识
1.1昆虫性信息素的基本概念
昆虫信息素是昆虫各种腺体向外分泌的具有不同作用的种内激素,是用于进行同种个体与他种个体之间的信息交流的化学物质。
根据昆虫散发信息素用途可将信息素分为性信息素、集合信息素和追踪素,根据信息素对害虫的控制作用可分为性信息素、产卵驱避素和报警激素。
昆虫性信息素,又称性外激素,是由同种昆虫的某一性别个体的特殊分泌器官分泌于体外,能被同种异性个体的感受器所接受,并引起异性个体产生一定的行为反应或生理效应(如觅偶、定向求偶、交配等)的微量化学物质。
全世界已鉴定和合成的昆虫性信息素或类似物约2 000余种,我国研制成功的重要害虫的性信息素也有近百种,为科研人员研究和应用昆虫性信息素防治害虫提供了可靠的保障。
1.2昆虫性信息素的组分特征及化学结构
昆虫性信息素是由昆虫某一性别个体分泌于体外,能被同种异性个体所接受,并引起异性个体产生一定的行为和生理反应(如觅偶、定向求偶、交配等)的微量化学物质。
它能够保证昆虫在种内雌雄个体之间性的联系及种的有序繁衍。
虽然已发现的性信息素具有多种多样的化学结构,但大多数性信息素具有共同的特征。
(1)碳链。
性信息素分子是由10~18 个偶数碳原子组成的直链化合物。
(2)功能基。
由伯醇及其乙酸酯或醛构成。
(3)双键。
性信息素分子含1~3 个碳碳双键,其位置多在5,7,9 或11 位上。
其分子构型多为顺式,但有时也由顺式和反式或反式组成。
多数昆虫性信息素由 2 种以上组分组成,仅用单一组分作为其性信息素的昆虫很少。
鳞翅目雌蛾性信息素主要是C12,C14,C16 和C18 等碳链化合物,终端为乙酸酯、醛、醇和烃类化合物,少数为酮类,一般链上带有1~2 个双键。
如洋槐蠹蛾性信息素为顺- 3,反- 5- 十四碳二烯醇醋酸酯。
有些蛾类性信息素
组分非常特殊,如棉潜蛾的性信息素为Z9- 十四碳硝酸酯和Z8- 十三碳硝酸酯。
而雄蛾性信息素则几乎全是简单的醛、醇、羧酸和萜类,其分子量小,挥发性高,如大蜡螟雄蛾分泌物为正壬醛和正十一醛。
2昆虫的化学通讯系统
昆虫的化学通讯系统是由信息素释放器、传播信息素的介质———空气和接收信息素分子的器官所组成,分别称之为释放系统、传递系统和接收系统。
2.1释放系统
昆虫性信息素由特有的腺体或特化的细胞产生,其性腺体的形态及所在部位因昆虫种类不同而异,一般着生在头部、胸部、腹部,也有的着生在腿部或翅上。
例如,鳞翅目昆虫雌蛾的性分泌腺大部分位于腹部第8,9 节间膜上。
美洲茧蛹雌虫性信息素由嚷囊和中肠产生,随粪便排出体外。
家蝇性信息素由体壁表皮分泌;而许多鳞翅目雄性蝶类的性信息素分泌腺分布在翅上,有时位于后足或腹部末端,成为特化的刷状物,称为芳香刷。
例如,蛱蝶科的一种斑蝶,其分泌腺位于腹尖,求偶时会呈扇形散开,释放气味物质,诱使雌蝶与其交尾。
2.2 传递系统
昆虫性信息素分子从释放源到达接受者主要是通过介质空气或水传递的,气味分子在空气中或水中扩散的方式有 2 种,一种是由于布朗运动而进行的扩散作用;另一种是由于介质流动而引起的传导作用。
昆虫性信息素的传递主要是通过空气的流动,即依靠风力的作用,由上风处传到下风处,在扩散过程中形成一定的浓度梯度(性信息素带),接受信号的个体会随此浓度梯度逆向移动或飞行,直至定向到达性信息素释放源,所以在性信息素研究领域风洞被大量应用。
2.3 接收系统
昆虫性信息素的接收系统是昆虫的触角或感觉毛,昆虫通过触角产生神经冲动,做出定向飞行、振翅和交尾等各种行为反应。
有人做过这样的试验,如切除棉红铃虫雄蛾的触角或用蜡涂封后,雄蛾就失去了对雌蛾释放性信息素的反应;但若保留触角而涂黑眼睛,雄蛾仍能准确地找到雌蛾,完成交尾。
昆虫性信息素的受体具有蛋白质性质,由于受体空间结构的特异性,使不同种的昆虫能区分性信息素分子结构上的微小差别,能区别不同的官能团,如- OH,- CHO,- COOH,双键位置(位置异构体),几何异构体和光学异构体等。
以2 种卷
叶蛾为例,其分布、发生时间及寄主作物均相同,交尾时间也一样,分别将 2 种雌蛾腹末粗提物10FE(雌蛾当量)置于同一田间,仅相隔 1 m 左右,结果均各自引诱同种雄蛾,相互并不混淆,这充分反映了性信息素接收系统的高度特异性和专一性,也充分说明了昆虫性信息素在种间生殖隔离上的重要作用。
3昆虫性信息素在新型杀虫剂中的的应用
3.1害虫预测预报
性信息素专一性强,可以灵敏地监测害虫的发生,当害虫刚从外地迁入或是刚从蛹中羽化出时,就能及时监测到,尤其对一些偶发性害虫和目前尚无测报方法的害虫特别有价值。
国外已鉴定了80 种可用于虫情测报及防治应用的昆虫性信息素,其中,美国已有39 个产品作为杀虫剂进行了登记,我国先后合成了40 多种重要害虫的性信息素,并研究出一批适合于测报的诱捕器和各种剂型。
使用性信息素进行监测的害虫以鳞翅目昆虫为最多,我国先后在30 余种害虫上开展应用性信息素预测预报和防治技术研究。
如用性信息素监测防治苹果蠹蛾技术[14],提高了防治效果;用性信息素诱捕器能够灵敏地监测到松毛虫的存在,尤其在虫口密度较低的情况下。
3.2 大量诱捕法
该法就是在农田中设置大量的性信息素诱捕器诱杀田间雄蛾,导致田间雌雄比例严重失调,减少雌雄间的交配概率,使下一代虫口密度大幅度降低[15]。
例如杨树透翅蛾是我国北方地区防护林杨树的主要害虫。
它以幼虫蛀入树干或枝条取食,限制了杀虫剂和其他防治方法的实施严重影响幼树的生长和木材质量。
采用含杨树透翅蛾性信息素(反- 3,顺- 13- 十八碳二烯醇)的硅橡皮塞作诱芯,自发蛾期开始,每公顷地悬挂15 个双层船形黏胶诱捕器,能有效地达到防治目的。
3.3 交配干扰法
该法就是在充满性信息素气味的环境中,雄蛾丧失寻找雌蛾的定向能力,致使田间雌雄间的交配几率大为减少,从而使下一代虫口密度急剧下降。
干扰雌雄间的交配可直接使用人工合成的目标昆虫的性信息素,例如美国用飞机喷洒带黏胶的含棉红铃虫性信息素的空心纤维,防治棉红铃虫的效果显著。
也可采用目标昆虫性信息素类似物,尽管它们的生物活性比天然的低,但合成方便,价格便宜,
适于大规模应用。
另外,还可采用目标昆虫性信息素的抑制剂,如研究发现反- 9- 十二碳烯醇醋酸是苏丹棉铃虫性信息素的强烈抑制剂,可干扰交配,则利用超低容量喷雾器喷洒含抑制剂的微胶囊剂型,可产生显著的防治效果[16]。
3.4 配合治虫
该法就是将性信息素与化学不育剂、病毒、细菌等配合使用,利用性信息素诱捕器引诱雄蛾,让被诱的雄蛾沾染病毒、原生动物,或接触化学不育剂后仍返回田间,该种雄蛾通过与田间雌蛾交配而使病毒蔓延,导致整个种群产生流行病;接触过化学不育剂的雄蛾,同样通过交配使雌蛾产生子代不育[17]。
采用性信息素和生物农药相组合的联用技术发挥了二者的长处,是目前重点发展的一个方面。
总之,人们在掌握和了解昆虫雌雄间交配通讯的特点后,人为地加以模拟和利用,使微量的化学信息物质显示出奇妙和巨大的生物效应,开辟了一条高效新型的害虫防治途径。
4昆虫性信息素的应用前景
昆虫性信息素在害虫防治上具有专一性强、不污染环境、对天敌和有益生物安全等特点,已受到国内外学者的高度重视,正在成为害虫综合治理措施之一,有广阔的应用和发展前景[18- 20]。
但也存在一些问题,如害虫的监测是一项长期的系统工程,需要进行系统的数据积累,而诱虫的效果在很大程度上还受到气候、降雨、风向等生态因子的影响。
此外,根据诱虫数量预报危害的程度和界定级别方面的研究还不够,使预测预报与生产实际脱节,也限制了其在害虫综合治理中的应用;且昆虫性信息素诱芯的商品化难以形成,给应用推广带来困难。
目前,昆虫性信息素虽作为一种特殊的防虫药剂已投人使用,但在评价、量化信息素监控和防治效果方面,还缺乏有效的评价数据。
因此,我们要加强有关昆虫行为,昆虫性信息素的分离、鉴定、人工合成以及昆虫种群密度变化等基础应用研究,重视开展昆虫性信息素与其他防治法配合防治的研究,更好地发挥性信息素在害虫防治中的作用。
Insect Sex Pherom。