驗證昆蟲性外激素作用和特性的實驗裝置

王克興 王倩多

(甘肅省古浪縣第一中學 733100)

1 實驗原理

小菜蛾和蘋果蠹蛾是我國北方果園中兩種常見的有害昆蟲，在夏秋兩季危害尤為嚴重。兩種蛾類的成蟲形態易辨，雌雄易分，其中小菜蛾雌蟲較雄蟲肥大，腹部末端圓筒狀，雄蟲腹部末端圓錐形，抱握器微張開，成蟲羽化后1～3 d進行交尾產卵；蘋果蠹蛾雌蟲翅韁4根，雄蟲1根，雄性外生殖器抱器瓣在中間有明顯的頸部，成蟲羽化后1～2 d進行交尾產卵。當蛾類幼蟲羽化為成蟲后，雌蛾尾部的腺體可分泌本物種專一性的性外激素，雌蟲分泌數量極其微少的這種性外激素,能被距離較遠的雄蛾所感知，吸引同種的雄蛾前來交尾，表現定向趨化現象。

2 材料用具

微型直流電動氣泵(額定電壓DC6.0 V，額定電流<150 mA，空載流量>1.8 L/min)、電池(6 V)、醫用輸液塑料瓶(100 mL)，雙孔橡皮塞、玻璃管、乳膠管、輸液軟管(帶流速調節器、靜脈針)、海綿塊(4 cm×4 cm×4 cm)、手電筒、捕蟲網；羽化不久未交尾的兩種雌蛾若干只；酒精、樟腦粉、花露水。

3 裝置示意

實驗裝置見示意圖(圖1)。

圖1 實驗裝置示意圖

3.1 組裝說明 ①微型氣泵功率不易過大，輸液軟管上加裝流速調節器,控制氣流速度,輸液軟管伸展為直線擺放，不能彎折，要保證氣體流暢地通過；②輸液塑料瓶進氣管伸入瓶底，連接瓶塞出氣管的輸液軟管長5 m，接頭處用乳膠管連接，確保密封性良好，輸液軟管末端靜脈針針頭從海綿塊一面中心位置垂直插入，插入深度為2 cm，使針尖正好處于海綿立方體的幾何中心位置，針尖不能堵塞，保證通氣良好；③除微型氣泵外，實驗裝置準備多套，以便更換,實驗時將兩套裝置同時連接到微型氣泵的出氣口上，使輸液軟管平行或呈“八”字形擺放，分別作為實驗組和對照組。

4 實驗操作

4.1 實驗準備 ①準備小菜蛾和蘋果蠹蛾羽化不久且未交配的健康雌性蛾,分籠飼養；②記錄實驗地點的地形和環境的主要情況，提出安全注意事項。

4.2 操作過程 ①檢查裝置氣密性；②在夏日的夜晚，選擇果園間一塊長條形平地(4 m×6 m)，安放裝置，輸液塑料瓶和海綿塊之間距離5 m，連接兩者的輸液軟管保持拉直伸展狀態，調節好裝置內氣流速度；③打開甲瓶瓶塞，瓶內放入1～2只雌性小菜蛾，塞好瓶塞，乙瓶不放入雌蛾(乙瓶和海綿塊B都是作為對照組,甲瓶和海綿塊A作為實驗組)，接通微型氣泵直流電源，同時往甲、乙兩瓶泵入空氣，一段時間后，打開手電筒，觀察果園內蛾類在裝置輸液塑料瓶和海綿塊附近的群集情況。同時用捕蟲網捕捉部分蛾類，識別種類，辨認雌雄，做好記錄；④更換另一套相同裝置，在甲瓶內放入1～2只雌性蘋果蠹蛾，重復步驟③，觀察記錄；⑤最后將兩種雌蛾一起放入甲瓶內，重復步驟③，觀察記錄；⑥在海綿塊A、B上噴灑75%醫用酒精(樟腦粉或花露水)后，重復步驟③，繼續觀察記錄。

5 結果分析

5.1 分析實驗步驟③ 可觀察到海綿塊A周圍聚集了很多雄性小菜蛾，有部分雄蛾甚至趴到海綿塊上。而海綿塊B沒有雄蛾聚集現象，甲乙兩瓶周圍也沒有雄蛾聚集，雄蛾對放在瓶中的雌蛾視而不見，無動于衷。說明甲瓶內雌蛾分泌了一種可揮發的化學物質，該物質隨氣流通過輸液軟管運輸到海綿塊A上，可吸引雄蛾在海綿塊A上聚集。證明了雄蛾對雌蛾的趨化群集并非由視覺感知而引起的，而是雌蛾分泌產生的某種物質專一性地吸引著雄蛾。

5.2 分析實驗步驟④ 當用蘋果蠹蛾雌蛾進行實驗時，實驗現象基本同上，只不過海綿塊上所聚集的雄蛾的種類不同于前者，全部都是雄性蘋果蠹蛾。在實驗步驟⑤中,當兩種雌蛾同時放入甲瓶內實驗，可觀察到海綿塊上兩種雄蛾都有聚集。說明不同種類的雌蛾產生的性外激素具有專一性。

5.3 分析實驗步驟⑥ 觀察到的現象基本同上，說明酒精(樟腦粉或花露水)的氣味對于雄蛾對雌蛾分泌的化學信息物質的感受不會產生明顯的干擾，基本不影響雄蛾的趨化群集，具有很強的抗干擾性。