崔宏春,周鐵鋒,鄭旭霞,毛宇驍,敖 存,黃海濤,余繼忠
(浙江省杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院茶葉研究所,浙江杭州 310024)
昆蟲(chóng)信息化合物在茶園害蟲(chóng)防治中的應(yīng)用進(jìn)展
崔宏春,周鐵鋒,鄭旭霞,毛宇驍,敖 存,黃海濤,余繼忠*
(浙江省杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院茶葉研究所,浙江杭州 310024)
綜述了昆蟲(chóng)信息化合物的概念及種類(lèi)、昆蟲(chóng)信息化合物在茶園病蟲(chóng)害防治中的作用、茶園常用昆蟲(chóng)信息化合物等相關(guān)研究進(jìn)展,并展望了昆蟲(chóng)信息化合物今后的研究方向。
昆蟲(chóng)信息化合物;茶園;害蟲(chóng);防治
半個(gè)世紀(jì)以來(lái),我國(guó)茶園害蟲(chóng)治理經(jīng)歷了化學(xué)防治-全部種群防治-綜合防治-有害生物綜合治理4個(gè)階段,其中茶園有害生物綜合治理是指采用農(nóng)業(yè)防治、物理防治、生物防治、化學(xué)防治、化學(xué)生態(tài)防治等多種方法綜合治理茶園害蟲(chóng)[1],尤其自20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的化學(xué)生態(tài)防治新方法發(fā)展迅速。化學(xué)生態(tài)防治新方法是建立在生物化學(xué)和生態(tài)學(xué)交叉學(xué)科的化學(xué)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)上,根據(jù)寄主和害蟲(chóng)、寄生物和天敵、昆蟲(chóng)和植物、植物誘導(dǎo)抗性和生物種群等關(guān)系,利用生物間的化學(xué)信息聯(lián)系進(jìn)行化學(xué)生態(tài)防治,其核心是昆蟲(chóng)信息化合物利用技術(shù)[1-3]。昆蟲(chóng)信息化合物利用技術(shù)具有選擇性強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)低、兼容性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在茶園害蟲(chóng)防治中起著非常重要的作用。筆者綜述了昆蟲(chóng)信息化合物的概念及種類(lèi)、化學(xué)信息素在茶園病蟲(chóng)害防治中的作用、茶園常用化學(xué)信息素等相關(guān)研究進(jìn)展,以期為利用昆蟲(chóng)信息化合物防治茶園害蟲(chóng)提供參考。
1.1 昆蟲(chóng)信息化合物概念昆蟲(chóng)信息化合物指在昆蟲(chóng)與植物、昆蟲(chóng)與昆蟲(chóng)等之間傳遞信息的化合物, 其結(jié)果是誘發(fā)接受信息的個(gè)體產(chǎn)生一種行為或生理的行為反應(yīng)。昆蟲(chóng)和植物的生長(zhǎng)發(fā)育與該類(lèi)信息化合物有著極其密切的關(guān)系,其在以信息化合物為基礎(chǔ)的信息化合物生態(tài)網(wǎng)中發(fā)揮重要作用[4]。隨著化學(xué)生態(tài)學(xué)和行為生態(tài)學(xué)的發(fā)展,昆蟲(chóng)信息化合物與茶園害蟲(chóng)防治的關(guān)系研究越來(lái)越受到重視。
1.2 昆蟲(chóng)信息化合物種類(lèi)昆蟲(chóng)信息化合物主要包括種內(nèi)和種間2類(lèi)[5]。種內(nèi)昆蟲(chóng)信息化合物指是同種昆蟲(chóng)與昆蟲(chóng)之間的生物種內(nèi)通訊的化合物[6-7],主要有以下4種:①報(bào)警信息素——群居性昆蟲(chóng)受到侵?jǐn)_時(shí)向同種個(gè)體報(bào)警的從而分泌的信息物質(zhì);②示蹤信息素——社會(huì)性昆蟲(chóng)如螞蟻、白蟻等分泌的借以招引其他同種群個(gè)體前來(lái)取食等行為的化合物;③性信息素——由昆蟲(chóng)某一性別個(gè)體分泌于體外能被同種異性個(gè)體所接受并引起異性個(gè)體來(lái)求偶、交配等的化學(xué)物質(zhì)[8];④聚集信息素——群居性昆蟲(chóng)召集同種個(gè)體在同一有利生境中求偶、覓食等的化學(xué)信息物質(zhì),如小蠢蟲(chóng)的聚集[9]。
種間昆蟲(chóng)信息化合物是指不同種昆蟲(chóng)與昆蟲(chóng)或昆蟲(chóng)與植物之間傳遞信息的化合物,即他感化合物,主要包括利它素——一種生物釋放的卻對(duì)另一種生物有利的信息素,如捕食性或寄主性昆蟲(chóng)利用獵物或寄主釋放的利它素尋找追尋獵物或寄主。歐曉明等研究了茶毒蛾黑卵蜂識(shí)主利它素,發(fā)現(xiàn)茶毒蛾黑卵蜂的識(shí)主利它素存在于茶毒蛾的卵塊和卵粒上,不僅可增強(qiáng)黑卵蜂的搜索活動(dòng),縮短寄生時(shí)間,提高對(duì)寄主卵的寄生效能,還能引誘其寄生原來(lái)不寄生的非寄主卵,有利于茶毒蛾黑卵蜂的室內(nèi)大量飼養(yǎng)和繁殖[10]。該類(lèi)化合物一般是植物釋放的招引天敵的信息物質(zhì),如玉米受到甜菜夜蛾危害后釋放的萜烯類(lèi)化合物引誘天敵寄生蜂。
隨著昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)的發(fā)展,昆蟲(chóng)信息化合物較多地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)防治[11-15]。該類(lèi)昆蟲(chóng)信息化合物在茶園害蟲(chóng)防治中主要應(yīng)用于兩方面,一方面用于茶園害蟲(chóng)誘捕防治,主要是一些性信息素引誘、干擾雌雄蟲(chóng)或引誘天敵;另一方面用于茶園害蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),主要是利用雌蟲(chóng)性信息素引誘雄蟲(chóng),通過(guò)誘捕到的雄蟲(chóng)數(shù)量來(lái)預(yù)測(cè)害蟲(chóng)發(fā)生高峰期、發(fā)生量、分布區(qū)域等,估測(cè)害蟲(chóng)防治適期。
2.1 應(yīng)用昆蟲(chóng)信息化合物防治茶園害蟲(chóng)
2.1.1迷向法。迷向法也叫干擾交配法,是利用人工合成的性信息素或雌蟲(chóng)的粗提物,放置于茶園中以擾亂雌雄蟲(chóng)交配的信息聯(lián)系,從而達(dá)到防治害蟲(chóng)的目的。王永模等[16]在應(yīng)用性信息素迷向法防治茶毛蟲(chóng)的田間試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)干擾交配法對(duì)越冬代的防治效果要好于第1代,性信息素干擾交配法對(duì)茶毛蟲(chóng)有明顯的控制作用, 最高的防治效果為59.02%,且認(rèn)為干擾交配防治法具有省工、便捷、一次性投放釋放器持效時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn), 但性信息素用量較大, 成本較高。
2.1.2誘殺法。誘殺法,是利用雌蟲(chóng)釋放的性信息素對(duì)雄蟲(chóng)的引誘原理進(jìn)行害蟲(chóng)誘殺,在茶園放置性信息素誘捕器誘殺雄蟲(chóng),造成雌雄比例失調(diào),使下一代蟲(chóng)口密度大幅度下降,從而達(dá)到防治害蟲(chóng)的目的。吳飛龍等[17]在茶園假眼小綠葉蟬發(fā)生高峰期開(kāi)展了信息素色板誘捕茶假眼小綠葉蟬的試驗(yàn)研究,結(jié)果表明,信息素色板誘捕器對(duì)茶假眼小綠葉蟬的防治效果顯著,不同顏色信息素色板誘捕器防治效果以藍(lán)色、綠色、黃色依次遞增,并以黃色信息素色板誘捕效果最顯著。李艷華[18]應(yīng)用茶尺鑊、茶毛蟲(chóng)、茶細(xì)蛾3種茶樹(shù)害蟲(chóng)的性誘劑誘捕茶樹(shù)植株上的成蟲(chóng),除茶尺鑊性誘劑外, 其他2種性誘劑均有較好的誘集效果, 能在一定程度上降低蟲(chóng)口基數(shù)。
趙豐華等[19]研究了茶毛蟲(chóng)性信息素對(duì)茶毛蟲(chóng)的誘殺效果,結(jié)果表明茶毛蟲(chóng)性信息素誘殺茶毛蟲(chóng)的效果較好,誘捕器的最高誘捕數(shù)量為155頭,且對(duì)天敵的影響極小,對(duì)害蟲(chóng)的控制作用時(shí)間更長(zhǎng),具有使用方便、安全、有效等優(yōu)點(diǎn)。盛忠雷等[20]研究了茶毛蟲(chóng)、茶細(xì)蛾性誘劑對(duì)茶毛蟲(chóng)、茶細(xì)蛾的誘殺效果,結(jié)果表明性誘劑分別對(duì)茶毛蟲(chóng)、茶細(xì)蛾具有較強(qiáng)的引誘活性,通過(guò)使用性引誘劑誘殺成蟲(chóng),茶毛蟲(chóng)幼蟲(chóng)數(shù)量平均下降了79.81%、76.83%,第2、第3代茶細(xì)蛾每平方米幼蟲(chóng)比空白對(duì)照區(qū)平均下降了98.67%。陳銀方等[21]研究了不同性誘劑及誘捕方式對(duì)茶尺蠖的誘集效果,結(jié)果表明性誘劑誘捕茶尺蠖誘芯以毛細(xì)管誘芯C效果最好,且不同形狀誘捕器誘捕茶尺蠖效果以船型最好,三角形次之, 有孔瓶式效果較差。戈峰等[22]研究了茶毛蟲(chóng)性信息素對(duì)茶毛蟲(chóng)的防治效果,結(jié)果表明茶毛蟲(chóng)性信息素引誘劑以B型效果最好,42 d內(nèi)兩地平均每晚分別誘到3.41和7.51頭/盆,最高可誘到198.00頭/盆,大面積使用區(qū)內(nèi)茶毛蟲(chóng)雌蛾懷卵量比對(duì)照區(qū)減少了93.50%,卵塊減少了85.21%,幼蟲(chóng)數(shù)量減少了81.15%。
2.1.3其他方法。利用蟲(chóng)害誘導(dǎo)揮發(fā)物,引誘天敵,即害蟲(chóng)取食后,激發(fā)了茶樹(shù)某些能引誘天敵的揮發(fā)物合成,把該蟲(chóng)天敵召喚過(guò)來(lái),利用天敵控制蟲(chóng)口數(shù)量。此外,還可利用某些外源激素激發(fā)茶樹(shù)釋放某些揮發(fā)物,使害蟲(chóng)拒食茶樹(shù)從而控制蟲(chóng)口。
2.2 應(yīng)用昆蟲(chóng)信息化合物預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)害蟲(chóng)昆蟲(chóng)信息化合物在害蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)上的應(yīng)用主要是根據(jù)昆蟲(chóng)羽化后尋找配偶交配,采用人工合成雌蟲(chóng)性信息素便可引誘雄蟲(chóng),根據(jù)誘捕到的雄蟲(chóng)數(shù)量來(lái)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)害蟲(chóng)的發(fā)生期、發(fā)生范圍、高峰期以及防治效果等[23-25]。昆蟲(chóng)信息化合物具有活性高、專(zhuān)一性強(qiáng)、持效期長(zhǎng)、不殺傷天敵等特點(diǎn),可以靈敏地監(jiān)測(cè)害蟲(chóng)發(fā)生、遷徙時(shí)間,尤其對(duì)某些偶發(fā)性害蟲(chóng)和尚無(wú)測(cè)報(bào)方法的昆蟲(chóng)具有較高價(jià)值。
目前,昆蟲(chóng)信息化合物在茶園害蟲(chóng)測(cè)報(bào)上主要應(yīng)用于2個(gè)方面:①害蟲(chóng)發(fā)生時(shí)期的測(cè)報(bào)。應(yīng)用放置茶園的性信息素誘捕器,誘捕茶園害蟲(chóng)成蟲(chóng),估測(cè)成蟲(chóng)出現(xiàn)的高峰期, 加上生長(zhǎng)發(fā)育歷期的期距, 來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)某一蟲(chóng)態(tài)出現(xiàn)的高峰期。②害蟲(chóng)發(fā)生量的預(yù)測(cè)。是根據(jù)性信息素誘捕器誘捕蟲(chóng)數(shù)的多少和田間害蟲(chóng)數(shù)量多少成正相關(guān)的原理進(jìn)行發(fā)生量預(yù)報(bào)。楊普香等[26]研究了殺蟲(chóng)燈與性引誘素在茶尺蠖預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)上的應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)性引誘素可以較好地預(yù)測(cè)茶尺蠖的發(fā)生期和發(fā)生量,而且性信息素的引誘效果不僅受性信息素本身效果的影響,同時(shí)還受誘捕接收裝置的影響。
茶園中被報(bào)道過(guò)的昆蟲(chóng)信息化合物主要有性信息素、利它素和互利素[27]。性信息素主要集中在茶園鱗翅目害蟲(chóng)上,目前被報(bào)道過(guò)的茶園鱗翅目性信息素有茶細(xì)蛾[28]、茶小卷葉蛾[29]、茶卷葉蛾[30]、后黃帶卷葉蛾、茶尺蠖、油桐尺蠖[31]、艾尺蠖、茶毛蟲(chóng)以及茶蠶。日本從20世紀(jì)70 年代起就開(kāi)始了茶小卷葉蛾性信息素的研究,并于1983年在日本完成了茶小卷葉蛾性信息素產(chǎn)品注冊(cè),并且該注冊(cè)產(chǎn)品根據(jù)在臺(tái)灣茶園茶小卷葉蛾發(fā)生實(shí)際情況更改了配方混合物比例,也達(dá)到了良好的防治效果[32]。目前,我國(guó)已研究出茶尺蠖、茶毛蟲(chóng)、茶卷葉蛾、茶蠶等昆蟲(chóng)信息化合物成分,其中茶尺蠖信息化合物的主要成分為(Z,Z)-3-9,6,7-環(huán)氧-十八碳二烯、(Z,Z,Z)-3,6,9-22-碳三烯;茶毛蟲(chóng)信息化合物的主要成分為R-10,14-二甲基異丁酸十五烷酯、14-甲基異丁酸十五烷酯;茶卷葉蛾信息化合物的主要成分為順-11-十四碳烯-1-醇醋酸酯、順-9-十二碳烯-1-醇醋酸酯、11-十二碳烯醇醋酸酯;茶小卷葉蛾信息化合物的主要成分為順-9-十四碳烯-1-醇醋酸酯、順-11-十四碳烯-1-醇醋酸酯、反-11-十四碳烯-1-醇醋酸酯、10-甲基-十二烷基醋酸酯;茶蠶信息化合物的主要成分為十八烷烯醛、E-11-十八碳烯醛、E-14-十八碳烯醛;茶細(xì)蛾信息化合物的主要成分為反-11-十六碳烯醛、順-11-十六碳烯醛[1]。
茶園利它素和互利素主要集中在植物揮發(fā)物和昆蟲(chóng)氣味揮發(fā)物引誘天敵、驅(qū)避害蟲(chóng)上,目前被報(bào)道過(guò)的茶園利它素和互利素主要應(yīng)用在蚜蟲(chóng)[33]、黑翅粉虱、葉蟬[6]、茶尺蠖等上[34]。茶樹(shù)生長(zhǎng)過(guò)程中穩(wěn)定地向環(huán)境釋放醇類(lèi)化合物為主的揮發(fā)性物質(zhì),包括香葉醇、芳樟醇、水楊酸甲酯、順-3-乙酸己烯醇、反-2-己烯醛、苯甲醇、1-戊烯-3-醇等。咀嚼式口器害蟲(chóng)(茶尺蠖)、刺吸式口器害蟲(chóng)(茶蚜、假眼小綠葉蟬)危害茶樹(shù)后均釋放出揮發(fā)性互利素,且不同種類(lèi)的害蟲(chóng)會(huì)釋放出不同的互利素化合物,其中茶尺蠖危害茶樹(shù)后形成的揮發(fā)性互利素為5-6碳醛類(lèi)化合物,茶蚜危害茶樹(shù)后形成的揮發(fā)性互利素為苯甲醛[34-36],假眼小綠葉蟬危害茶樹(shù)后形成的揮發(fā)性互利素為2,6-二甲基-3,7-辛二烯-2-6-二醇[1,37-39]。
國(guó)內(nèi)外已就昆蟲(chóng)信息化合物在茶園害蟲(chóng)防治方面的研究和應(yīng)用取得了重要進(jìn)展,部分昆蟲(chóng)信息化合物已在茶園害蟲(chóng)測(cè)報(bào)和防治上大面積推廣應(yīng)用,并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。盡管昆蟲(chóng)信息化合物具有活性高、專(zhuān)一性強(qiáng)、使用方便、不污染環(huán)境、不傷害天敵等優(yōu)點(diǎn),但并不能完全替代化學(xué)防治、農(nóng)業(yè)防治等手段,可作為綜合防治的主要技術(shù)之一。
目前,已分離鑒定的茶園害蟲(chóng)信息化合物相對(duì)較少,其結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)仍需深入研究。此外,有關(guān)昆蟲(chóng)信息化合物中復(fù)雜的化學(xué)成分在昆蟲(chóng)植物化學(xué)通訊中的交互作用及其在體內(nèi)合成的機(jī)理,昆蟲(chóng)和植物對(duì)信息化合物的感知和化學(xué)感受的機(jī)理,仍需深入研究。
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Research Progress on the Application of Insect Pheromone Compounds in Tea Plantation Pest Control
CUI Hong-chun, ZHOU Tie-feng, ZHENG Xu-xia, YU Ji-zhong*et al
(Tea Research Institute, Hangzhou Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou, Zhejiang 310024)
The research progress of the concept and types of insect pheromone compounds, the role of insect pheromone compounds in tea plantation pest control, and the common tea plantation insect pheromone compounds were reviewed. The research direction of insect pheromone compounds was forecasted.
Insect pheromone compounds; Tea plantation; Pests; Control
浙江省公益技術(shù)應(yīng)用研究農(nóng)業(yè)項(xiàng)目(2014C32097);浙江省杭州市農(nóng)業(yè)科研攻關(guān)專(zhuān)項(xiàng)(20130432B10,20120232B02)。
崔宏春(1983-),女,安徽蚌埠人,助理研究員,從事茶葉品質(zhì)化學(xué)與茶葉質(zhì)量安全研究。*通訊作者,研究員,從事茶樹(shù)育種研究。
2015-03-25
S 435.711
A
0517-6611(2015)13-108-03