關于昆蟲信息素的研究與應用

摘要： 用信息素來防治害蟲是近年來發(fā)展起來的一種新技術，具有很多優(yōu)點，國內外對這一新技術的應用都很重視。本文對昆蟲性信息素研究和應用作一闡述。

關鍵詞： 昆蟲信息素 生物學研究 化學研究 應用研究

昆蟲信息素（Insect Pheromones）是指同種昆蟲主個體之間在求偶、覓食、棲息、產卵、自衛(wèi)等過程中起通訊聯(lián)絡作用的化學物質，主要有性信息素（Sex Pheromones）、聚集信息素（Aggregation Phromones）、疏散信息素（Epideictic Pheromones）及蜂王信息素（Quee Pheromones）等。許多昆蟲發(fā)育成熟以后能向體外釋放具有特殊氣味的微量化學物質，以引誘同種異性昆蟲與其交配。這種在昆蟲交配過程中起通訊聯(lián)絡作用的化學物質叫昆蟲性信息素，或性外激素（用人工合成的性信息素或類似物防治害蟲時通常叫昆蟲性引誘劑，簡稱性誘劑）。近年來對各種昆蟲信息化學物的研究方興未艾，其中特別是雌蛾釋放的昆蟲性信息素是研究得較詳盡的一種，也是本文比較側重敘述的內容。

1.昆蟲信息素的生物學研究

昆蟲信息素生物學包括與信息素有關的昆蟲生物學、行為學、生理學、形態(tài)生態(tài)學和生物化學等基礎研究。我國已在這一領域開展了一些比較深入的研究工作。

1.1昆蟲求偶與性信息素釋放節(jié)律研究

昆蟲求偶和性信息素釋放的時辰節(jié)律，可為信息素的有效提取和分離提供可靠依據。昆蟲性信息素的產生和釋放受各種環(huán)境因子和生物因子的影響，這些因子的信號通過神經激素的調節(jié)來控制信息素的合成和釋放。同樣，對于接受信息素信號的個體，神經激素可調節(jié)對于信息素的反應。各類蟲源的性信息素釋放速率具有明顯差異，只有在求偶高峰這段時間，分離和提取昆蟲性信息素才能達到最佳效果。

1.2昆蟲信息素腺體部位與形態(tài)結構確定

昆蟲產生和分泌信息素腺體部位和形態(tài)結構是分離、提取信息素的前提條件。這類腺體的構造和部位根據種類功能的不同，有許多類型。

1.3昆蟲觸角化感器的形態(tài)和種類

昆蟲對信息素的感受作用主要依靠觸角，觸角的類型有許多種，但基本上可分為兩大類：鞭節(jié)形觸角和羽毛形觸角。整根觸角表面密布多種形態(tài)各異的化學物質感受器官，其功能是感受和區(qū)別來自生息環(huán)境中的各種氣味物質。

1.4觸角電位技術（EGA）的應用

觸角電位技術是應用電生理學方法，研究昆蟲觸角內嗅覺感受細胞生理功能的專門技術，簡稱EGA（Electroantennogram）。這項技術靈敏快速，操作簡便，已成為昆蟲信息素分離和結構鑒定常用的一種測定方法，用此技術可測定性信息素提取物的生物活性。同時，用這種技術還可研究信息素分子的化學結構和生物活性的關系。目前，EGA技術已發(fā)展到單細胞檢測水平。

1.5昆蟲信息素的生物合成與調控

昆蟲性信息素在體內的生物合成與調控是近年來信息素生物學研究的新課題，某些科研人員早就提出：“鱗翅目昆蟲性信息素的產生受內分泌調控。”但直到1984年才首次獲得了有關鱗翅目昆蟲性信息素受內分泌調控的實驗證據。他們發(fā)現(xiàn)在某種昆蟲的腦和咽下神經節(jié)勻漿中存在一種促進信息素活性因子，后來鑒定為信息素生物合成活化神經肽。此物質的發(fā)現(xiàn)是昆蟲神經內分泌調控性信息素研究中的突破性進展。

2.昆蟲信息素的化學研究

2.1昆蟲信息素的鑒定

昆蟲信息素研究的首要問題是信息素化學結構的鑒定。這一領域的研究工作始于20世紀30年代，在昆蟲信息素結構鑒定中廣泛使用了GC-EAD，GC-SSR（或SCR）技術，這些技術對于測定多組分信息素混合物、植物揮發(fā)性物質非常有效。中科院動物所于1979年鑒定出了馬尾松毛蟲性信息素的3個活性組分：順5/反7-十二碳二烯醇，順5/反7-十二碳二烯基乙酸酯，順5/反7-十二碳烯基丙酸酯。這一重要進展標志著我國的昆蟲信息素研究達到了一個新水平，進入了國際同類研究的前列。此外，我國還鑒定出了多種農村害蟲的性信息素化學結構。

2.2昆蟲信息素的合成

昆蟲體內產生和分泌的性信息素數(shù)量極少，用其防治害蟲是不現(xiàn)實的。由于超微量分析儀器應用和立體選擇合成技術的出現(xiàn)，近20年來，昆蟲信息素的結構鑒定和合成的昆蟲性信息素及其類似物達2000多種，我國研制成功的農、林、果、蔬等重要害蟲的性信息素也有幾十種，為研究和應用性信息素防治害蟲創(chuàng)造了條件。

3.昆蟲信息素的應用研究

我國昆蟲信息素研究的一個突出特點是與實際應用緊密結合。我國鑒定與合成的信息素多數(shù)是重大農林害蟲的信息素或引誘劑，有些已經在害蟲的綜合治理中發(fā)揮了重要作用。

3.1劑型研制

人工合成的昆蟲信息素多數(shù)為具有特殊氣味的油狀液體，在田間使用時必須選擇合適的載體，制成一定的劑型。用作載體的物質不能與信息素發(fā)生化學反應，也不能促使信息素發(fā)生異構化。另一方面，載體物質要對所含信息素有一定的結合力，使其在田間根據設計要求緩慢釋放，達到預期效果和目的。

3.2蟲情測報

性信息素或性誘劑在害蟲防治上的一個用途是監(jiān)測蟲情，進行蟲情測報。由于它具有靈敏度高、準確性好、使用簡便、費用低廉等優(yōu)點，正在獲得越來越廣泛的應用。性誘測報法以誘捕器作蟲性檢測工具。誘捕器由誘芯和捕蟲器兩部分組成，誘芯即性誘劑的載體，含有人工合成昆蟲性誘劑的小橡膠塞、硅橡膠片或聚乙烯塑料管等，其活性好，效力高。

3.3大量誘捕法

用性信息素直接防治害蟲的一種方法，簡稱誘捕法或誘殺法，即在農田中設置大量的信息素誘捕器誘殺田間雄蛾，導致田間雌雄比例嚴重失調，減少雌雄間交配率，使下一代數(shù)量大幅度降低。在防治區(qū)可設置適當數(shù)量的誘捕器，把田間求偶交配的雄蟲及時誘殺，使雌蟲失去交配機會，不能有效地繁殖后代。研究結果表明；雌雄比例接近1∶1，且雌雄均為單次交配的害蟲是大量誘捕法防治的最佳對象，誘殺大部分雄蛾就能產生顯著防治效果。

3.4干擾交配法

利用信息素干擾雌雄間的交配是1960年美國學者提出的，其基本原理是在充滿性信息素氣味的環(huán)境中，雄蛾喪失尋找雌蛾的定向能力，其交配機會大為減少，從而使下一代蟲口密度急驟下降。用此方法防治害蟲，需在田間均勻地釋放人工合成性信息素，并在空間保持一定濃度，才能達到