3種化學物質對昆蟲的趨避與吸引作用研究

王文慧　楊懷林　聞鳴等

摘 要：以桂醛、鄰苯二甲酸二辛酯、二甲基萘3種化學揮發物作為信息素，對吉林省白山市撫松縣露水河鎮紅松育苗林昆蟲的趨避與吸引作用進行了實驗研究。結果表明，粘板誘集到的昆蟲有雙翅目、膜翅目、鞘翅目、同翅目、鱗翅目、直翅目、長翅目幾類。通過實驗組與對照組之間的對比得知，這3種試劑皆能誘到雙翅目、膜翅目和同翅目的昆蟲，且數量較多；桂醛和鄰苯二甲酸二辛酯還能誘到少量鞘翅目的昆蟲。3種試劑對昆蟲引誘作用最強的是鄰苯二甲酸二辛酯，誘到昆蟲數量最少的是二甲基萘。鄰苯二甲酸二辛酯對鞘翅目昆蟲作用不明顯，二甲基萘對鞘翅目昆蟲具有趨避作用，桂醛對鞘翅目昆蟲具有一定的誘導作用。

關鍵詞：EAG；信息素；吸引；趨避

中圖分類號 Q96 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）03-04-29-04

Abstract：In this paper，cinnamaldehyde，dioctyl phthalate，dimethyl naphthalene three chemical volatiles as pheromones in Jilin Province Fusong Lushuihe town pine forest nursery aversion and attraction of insects have been explored. Experimental results show that the sticky board to trap insects Diptera，Hymenoptera，Coleoptera，Homoptera，Lepidoptera，Orthoptera，Mecoptera several categories. By comparison between the experimental group and the control group was informed that the three agents have encountered lured to Diptera，Hymenoptera and Homoptera insects，and a larger number；cinnamaldehyde and dioctyl phthalate also can induce a small amount Coleoptera insects. Three reagents insect attractant effect of the strongest phthalate，dioctyl phthalate，lured to a minimum number of insects is dimethyl naphthalene. Octyl phthalate coleopteran obvious，dimethylnaphthalene coleopteran have averse effects，cinnamaldehyde coleopteran induce a certain effect.

Key words：EAG；Pheromones；Attract；Aversion

1 引言

早在1832年人們就發現了昆蟲雌雄之間存在性引誘現象。20世紀60年代以來，昆蟲性信息素理論及應用技術均取得了巨大進展，許多人工合成信息化合物在害蟲防治中得到了應用[1-3]。但這些研究的對象主要是鱗翅目昆蟲，而對鞘翅目昆蟲性信息素的研究則較少開展[4-5]，1982年以前，共有9科21種鞘翅目昆蟲性信息素的化學結構得到鑒定。昆蟲性信息素，又稱性外激素，是由同種昆蟲的某一性別個體的特殊分泌器官分泌于體外，能被同種異性個體的感受器所接受，并引起異性個體產生一定的行為反應或生理效應（如覓偶、定向求偶、交配等）的微量化學物質[6-8]。昆蟲性信息素分子從釋放源到達接受者主要是通過介質空氣或水傳遞的，其傳遞的方式主要有2種，一種是由于布朗運動而進行的擴散作用，另一種是由于介質流動而引起的傳導作用。昆蟲信息素的接收系統是昆蟲的觸角或感覺毛，通過周邊神經系統將外界信息傳遞給中樞神經，從而作出相應的反應，使昆蟲有效適應外部環境[9-10]。利用觸角電位（EAG）和單細胞記錄（SSR）等方法記錄昆蟲的電生理活動，極大地促進了昆蟲性信息素的研究。昆蟲性信息素是同種昆蟲間異性相互聯系進而交配的重要紐帶和先決因素，嚴格保證了種群內昆蟲在雌雄個體之間性的聯系及物種有條不紊的繁衍。觸角是昆蟲感受性信息素的主要器官。性信息素發達的種類，其觸角常具有顯著的性二型現象，即接受者觸角較釋放者發達。觸角電位（electroantennography，EAG）是直接檢測昆蟲對化學信號物質反應的電生理技術（Schneider，1957），能夠快速檢驗觸角對氣味的反應活性和敏感性，在化學生態中也經常使用。由于該技術的高敏感性和高選擇性，現已成為昆蟲信息素及其他揮發性信息化合物生物測定的主要手段之一[11-13]。

2 材料與方法

2.1 EAG實驗 觸角電位儀由荷蘭Syntech公司的智能化數據獲取控制器IDAC-4、刺激氣流控制器（Syntech CS-55）、微動操作儀（Syntech MN-151）、Syntech軟件處理系統4部分組成。測定方法參照杜永均等、肖春、方宇凌等以及嚴福順等[14]。刺激氣流流速、持續氣流均設定為400mL/min，刺激時間為15s，2次刺激間隔30～60s（依濃度而定以保證觸角的活性完全恢復）。將剪成長15cm、寬2cm的定性濾紙紙條折成之字形作為各溶液的載體，測試劑量10L。用鋒利的刀片將昆蟲觸角從基部切下，尖端切除少許后，用導電膠將其橫搭在電極上，氣味混合管與觸角相距lcm。以液體石蠟為對照，測試不同化合物時，不同重復間樣品刺激順序不同。在測定昆蟲對同種化合物、不同劑量的EAG反應時，不同劑量的刺激順序按濃度由低到高進行。各種測定每根觸角重復3次，共測試20根觸角[15-17]。

2.2 野外試驗 實驗在吉林省白山市撫松縣露水河鎮紅松育苗林進行。選取一列紅松樹，樹下平放加藥的粘蟲板，每隔3棵樹（約12m）下放一組粘蟲板。按照3次重復依次放置（1-1，2-1，3-1，1-2...3-3），同時在各實驗組旁邊1m處放上相應空白對照（1-1-0，2-1-0，3-1-0，1-2-0...3-3-0）。為了減少環境不同引起的實驗誤差，每個重復的空白對照左右對調。用注射器將藥品平均滴加在粘蟲板上。2014年7月8日9：00第1次加藥0.4mL；11：00第2次加藥0.4mL；14：30第3次加藥0.4mL；16：30第4次加藥0.4mL。2014年7月9日9：00第5次加藥0.2mL；11：00收取粘蟲板并計算粘蟲板上各類昆蟲的數量。

3 結果

3.1 EAG實驗結果 以EAG技術測定鞘翅目雌、雄成蟲對α-藻烯、沉香醇、吲哚等12種揮發物（濃度均為10 000μL/L）的敏感度，結果見圖1：

從實驗結果來看，鞘翅目昆蟲對桂醛、鄰苯二甲酸二辛酯、二甲基萘3種揮發物的敏感度較高。這3種物質的EAG反應見圖2：

3.2 野外實驗結果 本實驗以桂醛、鄰苯二甲酸二辛脂、二甲基萘3種揮發物為誘導素，每種揮發物的實驗組和對照組各3個。向粘板上分別滴加3種揮發物各0.4mL，將其粘于樹下，每實驗組與對照組算作一組，每組間相隔12m左右。每2h向實驗組加等量的藥品。本實驗第一天早上9：00開始至第二天11：00結束。根據對粘板的觀察與統計，實驗結果見表1、表2、表3。

由圖3-A可知，在以二甲基萘為誘導素的實驗中，誘到的昆蟲種類分別為雙翅目、膜翅目、鞘翅目和同翅目。實驗組中膜翅目數量較多，波動較大，對照組數量較少，波動較??；實驗組中誘到少量同翅目；對照組中誘到少量鞘翅目。此現象說明二甲基萘對雙翅目和膜翅目的作用并不明顯，但對同翅目具有引誘作用，對鞘翅目具有趨避作用。

由圖3-B可知，在以鄰苯二甲酸二辛酯為誘導素的實驗中，誘到的昆蟲種類分別為雙翅目、膜翅目、鞘翅目、同翅目、鱗翅目、直翅目和長翅目。其中實驗組雙翅目數量較對照組少，且數量波動較大；實驗組中膜翅目數量較多，對照組較少；實驗組和對照組中鞘翅目數量相同；實驗組同翅目數量較對照組多；實驗組中誘到少量鱗翅目；對照組中誘到少量長翅目和直翅目。據此分析，鄰苯二甲酸二辛酯對膜翅目、同翅目和鱗翅目具有引誘作用，對雙翅目、長翅目和直翅目具有趨避作用，對鞘翅目的作用不明顯。

由圖3-C可知，在以桂醛為誘導素的實驗中，誘到的昆蟲種類分別為雙翅目、膜翅目、鞘翅目和同翅目。其中實驗組雙翅目數量多于對照組，且二者數量波動均較大；實驗組中膜翅目數量較少，對照組較多；實驗組和對照組中均誘到少量同翅目；實驗組中誘到少量鞘翅目。由此可得，桂醛對雙翅目和鞘翅目具有引誘作用，對膜翅目具有趨避作用，對同翅目的作用不明顯。

不同的試劑對于昆蟲的引誘能力不同：本次試驗所誘到雙翅目最多，其次是膜翅目，除此之外，還有鞘翅目、同翅目、鱗翅目、直翅目、長翅目的昆蟲。通過對數據的統計可知，誘到昆蟲種類多的是鄰苯二甲酸二辛酯，誘到昆蟲數目最多的也是鄰苯二甲酸二辛酯。誘到昆蟲種類最少的是二甲基萘和桂醛，誘到昆蟲數量最少的是二甲基萘。

不同的試劑對于不同昆蟲的引誘或趨避作用也不同：本實驗重點研究的是3種誘導素對鞘翅目的誘導或趨避作用。實驗中誘到鞘翅目最多的是以鄰苯二甲酸二辛酯為誘導素的實驗，但是實驗組和對照組鞘翅目數量相同；二甲基萘的對照組和桂醛的實驗組也誘到了少量的鞘翅目。由此可知，鄰苯二甲酸二辛酯對鞘翅目作用不明顯，二甲基萘對鞘翅目具有趨避作用，桂醛對鞘翅具有一定的誘導作用。除此之外，鄰苯二甲酸二辛酯和二甲基萘對同翅目具有引誘作用，桂醛對其作用不明顯。而3種誘導劑對膜翅目和雙翅目的引誘或趨避作用又各不相同。

4 討論

隨著全社會對大量施用高毒性化學殺蟲劑所引起的環境污染和害蟲防治負面效應認識的不斷深入，科學工作者迫切需要尋找一種保護環境的有效害蟲防治方法。昆蟲性信息素在害蟲的綜合治理方面具有極大的潛力，在應用方面取得了不少成功的經驗。目前，昆蟲性信息素主要用于害蟲的預測、預報及防治上，同時也可采用昆蟲性信息素與其他生物農藥聯用法進行害蟲的防治和對害蟲進行檢疫。昆蟲性信息素具有生物活性強和專一性高的顯著特點，可靈敏地檢測害蟲的發生，它能誘集早期發生的或少量的害蟲，尤其對偶發性害蟲和目前尚無測報方法的害蟲存在特殊價值，可以較準確地反映害蟲消長規律，便于掌握防治時期，在我國一些地區的某些害蟲測報中已被采用[18-20]。國外已鑒定了80余種可用于蟲情測報及防治應用的昆蟲性信息素，我國也已合成了40多種重要害蟲的昆蟲性信息素，并研制出一批適合于測報的誘捕器，我國對30種不同的害蟲上進行了應用性信息素預測預報和防治技術研究[21-25]。昆蟲性信息素作為一種靈敏可靠的監測工具，不僅可應用于害蟲預測預報，也可以廣泛應用到害蟲檢疫、疫區擴散范圍監測中。性信息素可用于昆蟲種類鑒定，區分個別在分類上容易混淆或近似的昆蟲，并研究它們的地理分布。昆蟲信息素具有專一性強、不殺害天敵、不污染環境和對生物無毒害等優勢，對食品安全并有利于保護環境，受到國內外研究者的高度重視，在研發新型生物殺蟲劑方面具有廣闊的應用和發展前景。目前世界上已鑒定并合成了一批主要農林害蟲的昆蟲性信息素，有些已大面積推廣應用在害蟲測報和防治上，取得了突出的經濟效益和社會效益[26-27]。昆蟲信息素作為一種新型的環保防蟲藥物正逐步投入使用，但在評價、量化信息素監控和防治效果以及開發新型信息素等方面，還缺乏充分的參考數據。因此，要進一步加強有關昆蟲行為，以及新型昆蟲信息素的分離、鑒定、人工合成和昆蟲種群密度變化等基礎理論研究[28-30]。

參考文獻

[1]黃翠虹，李靜靜，周琳，等.昆蟲觸角電位（EAG）及其與氣譜聯用（GC-EAD）技術[J].應用昆蟲學報，2014，51（2）：579-585.

[2]荊小院，張金桐.觸角電位技術在昆蟲性信息素研究中的應用[J].山西農業科學，2007，35（8）：14-16.

[3]田厚軍，陳藝欣，黃玉清.昆蟲觸角電位技術的研究進展[J].福建農業學報，2011，26（5）：907-910.

[4]黃學軍，薛瑞德.蚊蟲觸角感器的形態與功能[J].中國媒介生物學及控制，1990，1（6）：386-387.

[5]趙新成，閻云花，王睿，等.昆蟲神經生物學研究技術：觸角電位圖記錄[J].昆蟲知識，2004，41（3）：270-274.

[6]閆鳳鳴.化學生態學[M].北京：科學出版社，2003：161-63.

[7]郭線茹，原國輝，蔣金煒，等.植物揮發性次生物質對昆蟲觸角電位反應的影響[J].河南農業大學學報，2003，1：18-22.

[8]鐘平生，李小舍，鄺灼芳，等.誘蟲燈對蔬菜害蟲的誘殺效果及對天敵的影響[J].長江蔬菜，2009，1.

[9]Evendenm L，Gries R.Plasticity of male response to sex pheromone depends on physiological state in a long lived moth[J].Animal Behaviour，2008，75：663-672.

[10]黃毅，韓寶瑜，唐茜，等.茶尺蠖絨繭蜂對茶梢揮發物的EAG和行為反應[J].昆蟲學報，2009，11.

[11]萬樹青.生物農藥及使用技術[M].北京：金盾出版社，2003.

[12]Hull JJ，Kajigaya R，Maik，etal.The Bombyxmori sex pheromone biosynthetic pathway is not mediated by cAMP[J]. Journal of Insect Physiology，2007，53：782-793.

[13]杜家偉.昆蟲信息素及其應用[M].北京：中國林業出版社，1988.

[14]嚴善春，程紅，楊慧，袁紅娥，張 健，遲德富.青楊脊虎天牛對植物源揮發物的EAG和行為反應[J].昆蟲學報，2006，49（5）：759-767.

[15]孟憲佐.昆蟲性信息素的應用[J].生物學通報，1997，32（3）：46-47.

[16]Wang HL，Ming QL，Zhao CH，et al.Genetic basis of sex pheromone blend difference between Helicoverpa armigera（Hubner） and Helicoverpa assulta（Guenee）（Lepidoptera：Noctuidae）[J]. Journal of Insect Physiology，2008，54：813-817.

[17] Jacobson M.昆蟲性外激素[M].北京：科學出版社，1978.

[18]Rafaelia.Pheromone biosynthesis activating neuropeptide （PBAN）：Regulatory role and mode of action[J].General and Comparative Endocrinology，2009，162：69-78.

[19]Matsumoto S，Hull JJ，Ohnishi A，etal.Molecular mechanisms underlying sex pheromone production in the silk moth，Bombyxmori：Characterization of the molecular components involved in bombykol biosynthesis[J].Journal of Insect Physiology，2007，53：752-759.

[20]Millar JG，Midland SL.Synthesis of the sex pheromone of the obscure mealybug， the first example of a new class of monoterpenoids[J].Tetrahedron Letters，2007，48：6377-6379.

[21]Mor IK.Significance of chirality in pheromone science[J]. Bioorganic&Medicinal Chemistry，2007，15：7505-7523.

[22]盂憲佐.金龜子信息化學物質研究與應用[J].化學生態學，1998，16（2）：41-46.

[23]Steinbreehs RA.Functional morphology of pheromone sensitive sensilla[M] // Prestwich GD，Blomquict GJ.Pheromone biochemistry.New York：Academic Press，1987：353-384.

[24]Choik S，Cho JR，Song JH，etal. Sex pheromone composition of the variegated cutworm，Peridroma saucia（Lepidoptera：Noctuidae）， in Korea[J]. Journal of Asia-Pacific Entomology，2009，12：71-77.

[25]鄭可利，王貴杰.昆蟲性信息素共軛二烯合成研究進展[J].廣州化學，2003，28（1）：54-57.

[26]孟憲佐.我國昆蟲性信息素研究和應用的進展[J].昆蟲知識，2000，37（2）：75-84.

[27]李連昌，韓桂彪.蛾類性信息素研究及應用[M].北京：中國農業科技出版社，1996.

[28]Cross JV，Halld R，Shaw P，etal.Exploitation of the sex pheromone of apple leaf midge Dasineura mali（Kieffer）（Diptera：Cecidomyiidae）：Part2.Use of sex pheromone traps for pest monitoring[J].Crop Protection，2009，28：128-133.

[29]Cho JR，Choik S，Jung JK.etal. Development of Sex Pheromone

Trap for Monitoring Mats umuraeses falcana（Walshingham） （Lepidoptera：Tortricidae）[J].Asia-Pacific Entomol，2007，10（4）：345-349.

[30]趙博光.美國加拿大利用性信息素進行森林蟲害預報的研究進展[J].北京林業大學學報，1996，18（2）：90-95.

（責編：張宏民）