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生物农药之昆虫信息素

  昆虫信息素又称昆虫外激素,是由昆虫体内释放到体外,可引起同种其他个体某种行为或生理反应的微量挥发性化学物质。它是对生物群落结构起重要作用的物质流或信息流因素。早在1690年就有人提出雌蛾释放一种气味引诱雄蛾的现象,1959年德国的布特南特(A.Butenandt)确定了家蚕性信息素的化学结构后,信息素的概念才得以公认。随着微量分析技术的改进,信息素的研究不断扩大和深化。如从性信息素扩大到与食性分化、协同进化有关的信息素;从单一性信息素深入到多组分性信息素,从而引入信息素的应用阶段。信息素的广泛研究导致20世纪60年代“化学生态学”这一新学科的形成,昆虫的化学生态学也随后形成。

1.分类
  昆虫信息素分为作用于同种个体间的种内信息素和异种间的种间信息素两大类。有时同一种信息素在种内和种间起不同作用,有的信息素种的特异性不强,在种内和种间起同样作用。
  信息素的特点有:绝大多数容易挥发;易被氧化和生物降解;无直接杀虫作用,可以通过诱捕、迷向等方法防治害虫;毒性很低,不污染环境;生物活性很高;专化性很强;多为几种化合物的混合物,各组分间有严格的比例。
  1.1 种内信息素
  ①性信息素:多数由性成熟雌虫分泌,以吸引雄虫交配。交配后的雌虫极少或不再分泌,多次交配的种类则可多次分泌。
  ②聚集信息素:多见于小蠹科。小蠹钻蛀树木时排出的粪便和木屑中含有吸引更多小蠹群集为害的信息素,对雌雄虫均有吸引力。
  ③报警信息素:常见于蚜虫中,受天敌侵袭的蚜虫从腹管释放法尼烯类化合物,驱使附近蚜虫逃避或落地。蚜虫密度过大、个体间挤碰时也释放此类化合物,起疏散蚜虫的作用,故亦为疏散信息素的一种,其种的特异性不强。
  ④疏散信息素:是昆虫对种群密度进行自我调节的信息物质。除上述蚜虫的例子外,还见于鞘翅目、鳞翅目和双翅目昆虫中。在鞘翅目和鳞翅目昆虫中已发现当一个种数量过大,高浓度的性信息素可阻止食性相似的其他昆虫侵入其“领地”,这类信息素起到了种间疏散信息素的作用。
  ⑤标迹信息素:常见于白蚁、蚂蚁等社会性昆虫。工蚁找到食物源即沿途释放标迹信息素,使同种工蚁得以寻迹觅食。已知蚁类的标迹信息素为甲酸。
  1.2种间信息素
  ①利己素:是对释放者有利、对接受者不利的信息素。昆虫释放的防御性物质大都属利己素。如蝽类臭腺排出的醛或酮化合物,龙虱臀腺排出的p-羟基-苯甲酸甲酯、p-羟基-苯甲醛等化合物,隐翅虫从肛腺排出的氢醌、甲苯氢醌和过氧化氢混合物等。
  ②利他素:是对释放者不利而有利于接受者的信息素。任何昆虫都以代谢产物为其天敌提供寻找寄主的信息,而且一种昆虫的不同代谢物可为不同的天敌提供信息。如蚜虫粪便(蜜露)中的信息素为捕食性天敌(瓢虫、草蛉)提供信息,血淋巴中的信息素则为寄生蜂产卵提供信息。植物的次生性物质对植食性昆虫也存在同样关系。
  ③互利素:常见于互利共生的种间,如蜜源植物与传粉昆虫,取食木质纤维的昆虫与共生的微生物。蚜虫为蚂蚁提供蜜露、蚂蚁保护蚜虫等,这类信息素的研究尚不多。

2.昆虫信息素在生产上的应用
  目前昆虫性信息素的应用主要体现在种群监测、大量诱捕、干扰交配和区分近缘种等方面。
  2.1种群监测
  性信息素和性诱剂在害虫防治上的第一个用途是监测虫情,利用性信息素和借助诱捕器可了解害虫季节消长及昼夜动态,准确定出杀虫的日期,在我国利用性信息素作为虫情测报手段。
  由于它具有灵敏度高、准确性好、使用简便、费用低廉等优点,获得越来越广泛的应用。研究表明,用性信息素进行棉铃虫发生期测报准确可靠,比黑光灯诱蛾法灵敏、简便、省工、省钱,用其指导化学防治效果好、效益高。此外,性信息素还被应用在昆虫抗药性方面的种群监测。
  2.2大量诱捕
  昆虫信息素可诱集异性或两种昆虫而达到降低虫口,减少下一代危害的目的。人工合成美国白蛾性信息素已应用于其成虫的大量诱杀。利用性信息素防治苹果小卷蛾,取得了较好的防治效果。烟草甲信息素、印度谷螟信息素、谷蠹信息素和斑皮蠹信息素均能诱杀相应的储粮害虫。应用性诱剂对棉铃虫诱杀效果较好,用苹果蠹蛾性信息素来诱杀雄虫非常有效,甲基子丁香酚、诱蝇酮、甲基丁香油和地中海实蝇性信息素4种实蝇性信息素在田间能诱捕多种实蝇。通过信息素诱捕器诱杀口间害虫,使田间雌雄比例失调,减少雌雄之间的交配机率,使下一代重口密度大幅度降低。
  2.3干扰交配
  许多害虫是通过性信息素相互联络求偶交配的,如果能干扰破坏雌雄间这种通讯联络,害虫就不能交配和繁殖后代。干扰交配俗称“迷向法”,就是在田里普遍设置性信息素散发器,使空气中到处都散发性信息素的气味,从而导致雄虫分不清真假,无法定向找到雌虫进行交配的一种治虫新技术。利用性信息素来干扰雌雄间的交配,使雄虫丧失寻找雌虫的定向能力,致使田间雌雄间的交配机率大为减少,从而使下一代虫口密度急剧下降。
  2.4区分近缘种
  由于性信息素具有种的特异性,不同种的昆虫有不同的性信息素化台物,他们能选择性的识别不同种昆虫,尤其是对于同地域分布的近縁种而言,它们的形态相近,性信息素不失为一种准确而可靠的手段。
  2.5配合治虫
  将性信息素与化学不育剂、病毒、细菌等配合使用也是很有意义的。用性信息素把害虫诱来,使其与不育剂、病毒、细菌等接触后离开,再与其他昆虫接触、交配。这样,对其种群造成的损害要比当场死亡大得多。这是近年来国内外开始研究的一个新领域,目前还处于试验和探索阶段。

3.昆虫性信息素的应用前景展望
  利用昆虫性信息素进行虫情侦查并用以指导大田的防治工作已日趋成熟,在生产上得到了较大面积的推广应用,也取得了明显的效果,与传统的黑光灯诱蛾预测法比较,性诱测报具有专一性强、准确性高、方法简便、成本低廉和安全可靠、不杀伤天敌等优点。昆虫性信息素作为同种异性昆虫之间生殖阶段的化学通讯工具,其化学结构的高度复杂性和特殊性是昆虫种间生殖隔离的重要保证,因此,不同昆虫之间的性信息素相互不能替代,也不会引起混淆,这在昆虫的区域性调查、植物检疫以及诱杀防治等方面具有较大的实用价值。
  目前生产上应用的性诱测报大都以诱集雄蛾为测报依据,即使将附近田块的雄成虫诱集至一块田中,对当代为害程度及后代发生量均无不良影响,同时,昆虫性信息素对人、畜、家蚕及环境安全,无不良副作用,而黑光灯诱测易将附近田块的其他害虫诱集至灯光所在田块,造成成虫集中产卵反而加重为害。另外,利用昆虫性信息素进行大量诱杀防治,目前主要在鞘翅目、直翅目、同翅目等害虫中应用较多,鳞翅目昆虫中的诱翅蛾科以及雄成虫交配次数少的种类也有一定的实用价值;而迷向防治则以干扰成虫交配前的化学通讯为主要手段,因此在害虫的防治上具有广阔的发展前景,并且利用害虫性信息素进行监测和防治农林害虫,符合以生态管理为基础,以生物防治为主导的害虫综合管理的发展方向,是一种很有前途的害虫测报和防治的技术方法。
  但由于昆虫信息素的提取、结构分析和合成等技术难度大,需昆虫学家和化学家的密切合作,且具备相应的试验条件方能取得理想的效果。随着社会的文明和科技的发展,在构建环境友好型和谐社会的推动下,昆虫信息素将在害虫综合治理中起到十分重要的作用。

(本刊编辑部  赵利利)

 
 
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