昆虫信息素的利用.doc

昆虫信息素的利用昆虫信息素是由昆虫特有的腺体所分泌的极其微量的化学物质，是昆虫化学通讯的媒介物。昆虫信息素在个体间起到信息传递的作用，影响到昆虫的行为和某些生理功能。在自然界，两个有机体间的化学信息通信必然是一个有机体释放化学信息，并通过传输信息的中间介质而被另一有机体所接受，而后产生一系列生理和行为的应答反应。人工合成的昆虫信息素，又被称作昆虫行为调节剂。一般这些药剂不能直接杀死害虫，而是通过干扰昆虫的正常行为，如交配行为、产卵行为、取食行为、集结行为、自卫行为等，达到控制和防治害虫的目的。目前研究最多的是性信息素、集结信息素、产卵引诱激素、利它素等。我国昆虫信息素系统研究自20世纪70年代开始。主要研究方向是昆虫性信息素的结构鉴定、合成、行为、生理、生化等，同时开展了应用试验。迄今已有50多种昆虫性信息素被研究。自1978年以来，全国昆虫信息素的学术讨论会开过多次。化学生态物质刊载大量昆虫信息素和昆虫激素的论文。该刊物创刊与1975年，当时叫昆虫激素昆虫信息素需多学科的综合性研究，包括昆虫学、化学、生态性、生理学、生物化学、行为学等学科，需要配备各种高精密的化学分析仪器和比较强的化学合成手段，需要化学家和生物学家的密切合作。因此，昆虫信息素的研究有一定的难度。经过多年的努力，国内有些单位已经开始了某些创造性的工作。在应用方面，昆虫信息素已经广泛用于害虫的监测和防治。一、昆虫信息素的生物学基础研究包括昆虫信息素的生物学、行为性、生理学和生物化学等基础研究。例如昆虫的求偶、交配行为、昆虫信息素分泌腺体部位、形态、超微结构、释放节律、飞行定向行为以及嗅觉化学感受电生理学、性信息素生物合成和内分泌调控等方面。我国对以下昆虫的性信息素分泌腺体的部位及形态结构进行了研究：玉米螟、二化螟、红尾白螟和二点螟、桃蛀螟。研究了三化螟的求偶行为，对大袋蛾、桃蛀螟的性信息素的释放节律进行了研究；玉米螟性信息素的生物合成途径。二、昆虫信息素的化学研究昆虫信息素的化学研究始终是该项研究的一个重要方面。当人们了解了昆虫与昆虫之间，昆虫与其它生物间存在的化学联系之后，首要的问题就是弄清这些化合物的结构和组成。由于这些物质含量甚微，组分又比较复杂，要弄清其结构和组分并非易事。初期需要取自几十万头昆虫。但是由于高灵敏度的分析仪器的引进，使结构分析所用的昆虫数量减少到几百头甚至几十头，并能做单腺体内昆虫信息素的全组分分析。我国已鉴定的昆虫性信息素有马尾松毛虫、白杨透翅蛾、杨干透翅蛾、葡萄透翅蛾、蒙古蠹蛾、槐尺蠖、松干蚧、枣粘虫、梨大食心虫、亚洲玉米螟、甘蔗二点螟、甘蔗条螟、甘蔗红尾白螟、水稻三化螟、茄黄斑螟、粘虫、桑毛虫、烟青虫、大豆食心虫等。三、昆虫信息素的剂型研究为使昆虫信息素在田间施用时能正确发挥作用，使昆虫信息素能以一定的速度释放到空间，并能稳定地保持相当时间，这就要有各种缓释剂型。最常用的是以天然橡胶或塑料为载体的剂型。例如用于测报的各种性信息素诱芯。为了用于交配干扰法，研究了塑料夹片剂型和微胶囊剂型。研究有效的，对环境和人畜无副作用的防治技术是建立完善的害虫治理系统的重要基础。随着现代科学技术的发展，信息素的应用发挥了一定作用。一、可利用的信息素类型在昆虫的整个生命周期中，部分生命活动的重要环节，如交配、寄主定向与选择、产卵场所的识别、告警和防御等均受化学气味信息调节的。这种由昆虫或植物产生、分泌释放出体外，而对其它个体表现强烈的特有的生理机能的化学活性物质即为信息化合物。随着人类对这种生物件化学信息联系机制理解的加2深，模拟和利用这类改变和扰乱害虫的正常生命活动的信息化合物，已为害虫治理开辟了一条新途径。主要类型：性信息素、聚集信息素等二、信息素在害虫综合治理中的应用昆虫释放的信息素，被接受者的化感器所接收，并通过神经系统和反应器发生密切的有机联系，引起昆虫的一系列行为，阻止害虫的繁殖、食物寻找和种内联系，促进有益天敌的寄主搜寻和繁殖，以达到控制害虫的目的。（一）应用领域目前，昆虫信息素在害虫治理中的应用可分为害虫检测和害虫控制两大类。1.害虫预测预报：预测害虫的发生期和发生量：用于害虫监测的昆虫性信息素，具有灵敏度高，特异性强、方法简便、成本低廉的优点，知道防治可以提高防治质量，减少喷药次数。国外已经有100多种昆虫性诱剂商品用于测报；国内也有30多种，如桃小食心虫、梨小食心虫、金纹细蛾、桃蛀螟、棉红铃虫、甘蔗螟虫、杨树透翅蛾、棉铃虫等。一般被个测报点挂3-5个诱捕器，逐日记载诱蛾数量，根据测报监测到的成虫发生高峰期和发生数量，结合卵量、幼虫量调查及其它防治阈值，决定是否喷药和喷药时期。2.直接防治害虫：诱捕法和迷向法诱捕防治技术：大量设置诱捕器，将部分雄蛾捕获，压低虫口密度，使雌蛾没有交配的机会，以减少危害。一般需要将85%90%的雄蛾都诱到，诱捕器达到一定数目才能有效。如果虫口密度太大，诱捕法很难奏效，需要先用其它方法压低虫口密度，再采用诱捕法防治。如果这种害虫一生只交配一次，诱捕法防治比较有效。但多数昆虫一生不只交配一次。昆虫性诱剂诱捕防治对于保护天敌有很大好处。诱捕法与其它防治方法相结合可以获得综合防治效果。交配干扰或迷向法：大量设置散发器（特制的塑料管或橡皮头），或喷洒性诱剂微胶囊缓释剂型，使气味散发到空间，到处都有气味，使昆虫分辩不出真假，失去交配的机会，从而压低虫口密度。迷向法用性诱剂量比较大，每公顷设置1500-7500个散发器，或30-75克药剂。因此成本较高，但操作简单。迷向防治法国内外都进行了研究，国外已经有集中商品出售，如棉红铃虫、葡萄小卷蛾、梨小食心虫等。国内在防治棉红铃虫、梨小食心虫、桃小食心虫、甘蔗条螟等进行了一些试验，取得较好的效果。我国研究开发的果树害虫的性信息素，诱梨小食心虫、桃小食心虫、苹小卷叶蛾、金纹细蛾、枣粘虫、苹果蠹蛾、桃潜蛾等。森林害虫信息素：马尾松、白杨透翅蛾、杨干透翅蛾、舞毒蛾、桑毛虫、微红梢斑螟、油松毛虫、槐尺蠖等。蔬菜害虫：小菜蛾、烟青虫大田作物：棉红铃虫、棉铃虫、亚洲玉米螟、粘虫、茄黄斑螟、大螟、二化螟、三化螟、甘蔗二点螟、甘蔗条螟和甘蔗红尾白螟等。棉红铃虫性信息素是推广时间最久、面积最大、效果最显著的一种杨樟法1988年总结1975-1987年用性信息素测报的经验，指出性信息素诱捕器在三种类型的棉田做测报，比室内养虫、田间查虫花、查羽化孔等常规方法更复合田间棉红铃虫的发生情况，是一种可靠的测报工具。（二）应用技术1.诱捕器诱捕器由诱芯和捕虫器组成。诱芯是其心脏部分，它直接影响到诱捕效率的稳定性和持续时间。因此，诱芯应具有一定信息素而又能以恒定速率释放的特性，诱芯中的信息素量的高度直接影响到释放量的大小。一般在低剂量时，随着信息素剂量的增加而诱集量也相应增加，但到达某一最适点后，就不再增加。对于某些昆虫，当信息素剂量超过最佳点时，诱捕数反而下降。如二化螟性信息素诱芯中的含量在0.5200微克时，对雄蛾均有引诱作用，但以2575微克的诱集量最高。目前，用于监测的性信息素诱芯有硅橡皮塞、夹层塑片和空心纤维等，以第二种为例简介3夹层塑片型的诱捕器是由三层塑料组成，第一层和第三层为多孔性塑料释放和保护层，其作用是控制信息素的释放速率及保护中间一层内的信息素免受光和氧化作用，第二层是信息素的贮存层。依次为贴粘层、防护塑料层、信息素贮存层、防护塑料层，上层的防护塑料层上有微孔，信息素分子通过微孔扩散至空气中。有效期可达3个月。为了防止信息素的分解和氧化及延长残效，常在诱捕器制作过程中加入抗氧化剂和持效剂。2.诱捕器的设置大量应用诱捕法时，要求以各诱捕器间的有效诱捕范围能覆盖全部被防治区域为原则，若诱捕器设置量过高，后使诱捕器间的有效诱捕防伪相互重叠，使每个诱捕器的诱捕量相对减少，经济效益降低。3.注意问题信息素具有高度专化性，不伤害天敌，对环境无副作用，施用方便。在能人工合成大量较廉价的信息素的条件下，可作为害虫防治中的一种有效防治手段。然而，一些与昆虫信息联系有关的种群生物学特性和外部环境因子对信息素的传播和感受的影响，在一定程度上限制了信息素的应用。种群间和种群内信息素通讯系统的差异。同一物种的不同地理种群，或同一种群的不同个体在进化中可能形成信息素通讯系统的差异。而且同一种群中个体间的信息素通讯系统也有显著差异。种群间和种群内的这种信息素通讯系统的差异不仅对应用信息素的基础研究提出了很高的要求，种群中存在着的一些对某一种信息素系统不敏感的个体也可能影响到其实际的控制效果。同时，从理论上讲，长期采用大量诱捕法防治害虫时，诱掉了大量对诱捕法所采用的标准诱芯中的信息素系统有完整反应的雄蛾，而哪些对标准诱芯没有反应的雄蛾仍在田间与雌蛾交配，繁殖后代。在这种大量诱捕法的长期选择下，昆虫有可能通过改变化学通讯中的顺反异构体比例而建立起新的性信息素化学通讯系统。昆虫的生物学特性利用信息素控制害虫的效果与害虫的一些生物学特性诱密切关系。一般认为，雌雄性比例接近一比一，雄蛾为单次交尾，或至少是虽多次交尾，但一夜仅交尾一次的害虫较宜达到理想的防治效果。对于雄性具有多次交尾能力的害虫，即使诱掉相当的数量的雄蛾，残存的雄蛾仍足以和田间雌额交配并繁殖大量后代，引起严重危害。昆虫在寻找配偶过程中，除了通过信息素的联系外，还可通过视觉或听觉信号来联系。因此主要以视觉和听觉联系害虫来讲，就不能用性信息素作为一种控制手段。虫口密度多数研究表明，田间虫口密度较低时，信息素诱捕器的诱集量与田间种群数量几乎成线性关系，但当虫口密度过高时，诱捕量的增加显著减慢，几乎成平坦区县，不再与种群数量成正相关。例如，用黑共灯和信息素诱捕器诱集茶小卷叶蛾的研究表明，在第一代虫口密度较低时，信息素诱捕器能准确反映田间种群数量的动态。到第二、三代时，蛾量骤增，诱捕器的诱蛾量增加不明显，而黑光灯却仍能反映种群数量的增加。这种情况在棉红铃虫、苹果蠹蛾等害虫的测报中也有发生。这种现象与高密度下，田间自然种群中所释放的信息素增多所引起的竞争、诱捕器中诱集到的昆虫的鳞片或尸体所带来的干扰和诱捕器诱捕容量的饱和等原因有关。气象因子气候的变化，包括气温、风速、降雨等，均会影响到诱捕器的诱捕量。气温不仅影响到昆虫的活动性，还影