植物的抗虫性机理

1、植物抗虫性物质的研究张佳琴 园林（风景） 2012级2班摘要：几乎没有一种植物能够避免昆虫的取食为害，但也没有一种植物能被所有的昆虫取食为害。植食性昆虫有其特定的取食范围，植物对昆虫具有防御能力，植物在与昆虫漫长的生存斗争中，产生了抗虫性，研究植物的抗虫性对培育栽种植物，推广无公害农业，开发植物性农药、培育具有强抗虫性的作物品种、开发利用诱导剂、等方面具有广阔的应用前景。关键词： 次生物质 抗虫机理 害虫防治 植物 植食性昆虫 1抗虫性物质的主要类型 在自然界，存在于植物体内的抵抗虫害的物质及其作用是多种多样的，有些植物能直接产生有毒物质，将害虫直接杀死或使其受到严重的生物化学损伤。大多数植物

2、在遭受植食性昆虫的攻击后，会做出相应的生理生化反应，产生大量次生物质，增强植物的抗虫性和增强对植食性昆虫天敌的引诱作用以防御害虫的攻击。1.1有毒物质 有些植物能直接产生有毒物质，而将害虫直接杀死或使其受到严重的生物化学损伤。目前已知的杀虫植物就有1 000余种，如白花菜科、十字花科、金莲花科植物都含有芥子油，对害虫组织能产生严重伤害；茄科植物所含的生物碱能使害虫中毒；还有很多豆科植物种子含有大量的L一刀豆氨酸，萝摩科植物中所含的非极性甾类化合物，毛地黄属植物中所含的强心类化合物，千里光属和野百合属植物中所含的吡咯嗪烷等均可引起害虫中毒、麻痹或死亡。1.2保幼激素和蜕皮激素类似物有些植物可形成

3、保幼激素或蜕皮激素类似物，能使害虫超龄；无法蜕皮或提早蜕皮，从而无法正常发育。如香枞能分泌保幼酮，可控制幼虫的成熟，使幼虫无法蜕皮羽化成蛾而死亡；凤尾蕨含有蜕皮激素衍生物，可促使一些害虫提早蜕皮。2抗虫机理植物产生的抗虫物质不同，其作用机理也不同。2.1扰乱昆虫生理系统 一些植物含有的次生物质能够通过扰乱昆虫内分泌系统功能、抑制昆虫的神经系统反应、抑制昆虫体内的解毒酶系活性、降低昆虫血淋巴和肌肉海藻糖含量、干扰昆虫的行为等方式破坏昆虫的正常生理功能，致使昆虫的变态、发育受阻，毒杀昆虫。2.2引诱昆虫天敌 植食性昆虫为害植物后，植物会作出相应的生理生化反应。被诱导产生大量的次生性物质，其中就有H

4、IVS，大多数HIVS能增强对害虫天敌的引诱作用。其作用，远远超过植食性昆虫本身或其排泄物。因为昆虫自身发出的气味物质量少，在远距离范围内不易被检测到，而HIVS释放量大，与致害昆虫有直接关系，提供的信息明显突出于环境中其它信息，利于天敌搜寻猎物。其次，植物接受外部的侵害信号后，将它转变为内部信号，产生某种水溶性的内源激发物使整株都释放HIVS，这就扩大了HIVS的空间影响范围或强度，使被害植株突出于周围环境，从而易被致害昆虫的天敌发现。再次，植物的HIVS可能作为植物之间的通迅信号，以便使同种植物的其它个体产生阻止植食性昆虫产卵和取食的防御反应，同时也影响附近植物对天敌的行为调控。此外，植物

5、挥发物还可与昆虫的信息素协同对昆虫行为起调控作用，即昆虫寄主植物气味往往能增强它对性、聚集、示踪、报警等昆虫信息素的反应。2.3调控昆虫习性植食性昆虫在寻找寄主阶段，寄主植物的挥发性次生物质通过昆虫嗅觉感受器引诱昆虫到达植物，有些植物所产生的抗虫性物质可以控制害虫选择宿主，进食或拒食，拒绝产卵等生活习性。昆虫取食对植物造成的损伤，能诱导植物改变其次生性物质的组成。其最明显的变化是酚类等有毒化合物含量的增加，从而对昆虫的生长发育、存活及繁殖等产生不利的影响。2.4释放信息激素 有些植物受到虫害时不仅自身产生抗性物质，还会产生信号分子系统素，进行长距离的细胞间传递，诱导植株其他部位形成蛋白酶抑制剂

6、，阻碍昆虫进一步危害。并且还能释放信息素，经空气传播化学信息，使附近植株抗虫性物质水平提高。3影响植物抗虫性的因素 植物的抗虫性不是绝对的，会受植物、昆虫及外界环境等很多因素的影响，所以，不同植物及同种植物在不同生长阶段，不同外界环境下，对植食性昆虫的的防御能力也有所不同。3.1植物方面 影响因素有植物的种类、品系、发育阶段等，如是植食性昆虫诱导产生的次生性物质还与植物受害部位、受害点的分布是否均匀、受害程度、受害持续时间等有关。其中影响最大的是植物的种类，而且植物释放的HIVS往往具有植物的种属特异性。3.2昆虫方面 影响因素有害虫的种类、发育阶段、口器的大小和形状、取食的行为方式等。不同种

7、的昆虫取食同种植物产生的次生性物质往往表现在成分含量的差异上。3.3非生物方面 影响因素有光照强度、季节、土壤肥力、水分等。大多数植物体内含有的次生性物质在光照下会较快分解失效；但有的植物的次生性物质可在光照下，受光的活化作用转变为生物活性更强的化合物（称为光活毒素）。植物挥发性次生性物质对昆虫的引诱作用，往往还由于周围植物具排斥气味或者对原有植物气味遮蔽而降低引诱气味，或者具更强的引诱气味。4 提高植物抗虫性的措施4.1采取生物技术培育抗虫品种，如转BT基因的抗虫棉、转BT基因玉米等，将成为提高作物抗虫性的重要手段。4.2栽培密度适当，控制氮肥施用，保证田间作物通风透光，健壮生长，可有效提高

8、作物抗虫性。缺钾、钙都会降低植物的抗虫性。因此，合理施肥是提高植物抗虫性的重要措施。4.3根据某些害虫的危害物候期，可通过适当早播或迟播来提高植物的生态抗虫性。5应用前景 植物的次生性物质由于其对害虫独特的作用方式，成为研究植物害虫综合治理（IPM）的热点。在开发植物性农药、培育具有强抗虫性的作物品种、开发利用诱导剂、重新完善和制定EIL等方面具有广阔的应用前景。5.1开发植物性农药 化学合成农药有污染环境、增强昆虫的抗药性、导致人畜中毒等公害，而植物源杀虫剂对害虫具有特异性作用机制，对环境污染小，对人、畜和非靶标生物安全，害虫不易产生抗虫性。因此，从植物中探寻新的活性先导物进行新农药的开发已

9、成为无公害农药开发的热点。4.2 开发植物信息物质 探明寄主植物害虫天敌间的化学通讯及信号识别的机制，开发利用这些化学信息物质来调控害虫和天敌的行为，可达到有效控制害虫的目的。根据害虫的行为特点，开发利用行为调节剂（以次生性物质为底物）诱杀或干扰昆虫的行为。如植食性昆虫对寄主植物气味的识别，对植物气味中的各成分的比例至关重要，如果改变寄主植物气味的组分，可使致害昆虫无法识别寄主植物而不能为害。也可开发并利用强诱导剂以提高植物的诱导抗虫性和增强天敌对植食性昆虫的寻找、识别能力。但诱导植物产的次生性物质受各种因素的影响较大，开发强诱导剂还有待于进一步探索。4.3 培育具强抗虫性的作物品种 植物中次

10、生性产物的合成途径是受遗传控制，所以可以通过传统的遗传育种手段或利用基因工程手段培育强抗虫性的作物品种。但抗虫育种往往使昆虫的抗药性增加，因此转基因作物的抗虫性还应评价其生态风险性。这些都有待于人们继续探索和研究，以培育出害虫不易产生抗性，品质优良，对生物群落结构影响小的抗虫品种。6 结束语 如何有效地控制害虫等有害生物的为害而不影响人类生存的环境和安全仍将是今后有关专家探索的课题。开发利用植物的次生性物质控制害虫，探明植物植食性昆虫天敌之间的关系，合理利用植物的自然防御能力，减少化学农药的使用，具有很重要的现实意义。随着分子生物学、信息技术等学科的发展，人们对植物次生性物质的研究将不断取得新的进展，可望探索出利用植物次生性物质控制害虫的新途径，植物次生性物质的开发与应用将在害虫综合治理（IPM）系统中占有越来越重要的地位。参 考 文 献1 钦俊德.昆虫与植物的关系论昆虫与植物的相互作用及其演化.北京：科学出版社，1987.392 吴福桢，等.中国农业百科全书（昆虫卷） .北