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【新闻】昆虫信息素的研究与应用山东茜草

发布时间:2020-10-18 18:24:19 阅读: 来源:PH计厂家

昆虫信息素的研究与应用

全国消息:目前在农业生产上对于害虫的基本防治手段主要还是依赖于化学农药,但是长期无节制地使用农药带来了许多副作用,一是害虫抗药性的产生,致使用药量和用药浓度不断增加,成本逐年提高,防治日益困难;二是破坏生态平衡,在防治害虫的同时,大量天敌被杀伤,造成次要性害虫的猖獗为害;三是污染环境,大量农药残留于农作物、土壤和江河湖海中,又通过食物链的形式富集于人体,对人类造成再次危害。因此,目前国内外有关研究部门均在努力探索和研究害虫防治的新途径、新技术,这些研究包括:新型、高效、低毒、低残留的化学杀虫剂的研制;天敌昆虫和微生物农药的利用;昆虫绝育技术和昆虫激素的应用;其中,利用昆虫激素,特别是利用昆虫性信息素进行害虫防治的研究正日益受到人们的关注和重视。

1 生物间的化学联系

生物间的化学联系是一种普遍现象。蝴蝶在花丛间飞舞采蜜;蚂蚁和蜜蜂形成社会群体,其识别路径的本领令人惊异;法布尔注意到,雄蚕蛾甚至能从几公里外准确无误地找到同种雌虫并与之交配;植食性昆虫有不同的食性,有的取食上百种植物,有的只取食一种植物;连作有时影响到下茬作物的生长;同宿舍的女生的月经周期几乎一致……隐藏在这些现象背后的原因是什么?生物间的化学联系!

信息素是生物体之间起化学通讯作用的化合物的统称, 是昆虫交流的化学分子语言。包括:利它素、利己素、协同素、集合信息素、追踪信息素、告警信息素、疏散信息素、性信息素。在自然界中,害虫雌成虫在性成熟后,会释放一种叫性信息素的化合物, 它释放至空气中后随气流扩散,刺激雄虫触角中的化学感觉器官,引起雄性个体性冲动及引诱雄虫向释放源定向飞行,并与释放雌成虫交配以繁衍后代。因此,昆虫性诱剂产品是仿生高科技产品,通过诱芯释放人工合成的性信息素化合物,并缓释至田间,引诱雄蛾至诱捕器,并用物理法杀死雄蛾,从而破坏其交配,最终达到防治的目的。

2 昆虫信息素的化学研究

2.1昆虫信息素的鉴定

昆虫信息素研究的首要问题是信息素化学结构的鉴定。这一领域的研究工作始于20世纪30年代,在昆虫信息素结构鉴定中广泛使用了GC-EAD,GC-SSR(或SCR)技术,这些技术对于测定多组分信息素混合物、植物挥发性物质非常有效。性信息素结构测定的常规分析方法包括下列步骤:

2.1.1 提取粗提物:在昆虫性信息素释放高峰期内摘取未交配雌成虫的性腺体,用有机溶剂浸提数分钟后滤去残渣;也可用活性炭、硅胶等吸附剂通过气体收集法收集性信息素,然后用有机溶剂洗脱。浸提法与气体收集法的主要差别在于后者能够得到更加纯净的性信息素,但所需设备也相对复杂些。提取昆虫性信息素最常用的溶剂有二氯甲烷、乙醚、乙酸乙酯、正已烷和丙酮等,根据性信息素化学结构的差异,分别选择不同极性的有机溶剂。

2.1.2 分离纯化:通过蒸馏或层析等方法,逐步去除粗提液中可能存在的各种杂质。采用层析法数据进行昆虫性信息素的分离纯化,主要是利用不同物质在不同极性的层析柱和流动相中其移动速度的差异而将性信息素与杂质区分开来。因此,选择合适的层析柱和流动相显得尤为重要,通常采用不同极性的层析柱和不同配比的流动相交替进行。

2.1.3 结构测定:采用气相层析、液相层析等仪器分析方法,根据色谱滞留值与标准样品的对应关系,结合微量化学反应等分析手段,推断其性信息素的大致结构;然后通过红外、紫外、核磁共振、色一质谱联用、触角电位测定等仪器分析,确定其确切的化学结构。

2.2 昆虫信息素的合成

昆虫体内产生和分泌的性信息素数量极少,用其防治害虫是不现实的。由于超微量分析仪器应用和立体选择合成技术的出现,近20年来,昆虫信息素的结构鉴定和合成的昆虫性信息素及其类似物达2000多种,我国研制成功的农、林、果、蔬等重要害虫的性信息素也有几十种,为研究和应用性信息素防治害虫创造了条件。

据结构测定结果,选择原料易得、合成简便、产率高的合成方法和合成路线,人工合成所需样品及其各种异构体,供大田筛选之用。

2.3 剂型研制

人工合成的昆虫信息素多数为具有特殊气味的油状液体,在田间使用时必须选择合适的载体,制成一定的剂型。用作载体的物质不能与信息素发生化学反应,也不能促使信息素发生异构化。另一方面,载体物质要对所含信息素有一定的结合力,使其在田间根据设计要求缓慢释放,达到预期效果和目的。为了提高昆虫信息素的释放稳定性,田间持效期,漳州市英格尔农业科技在这方面作了大量的研发和试验,开发和改进了多种昆虫信息素载体(诱芯)。

3 昆虫信息素在害虫防治上的应用

九十年代以来,昆虫信息素开始从实验室走向大田生产,在应用方面取得了不少成功的经验。目前,昆虫信息素主要用于诱捕法和迷向法直接进行害虫的防治;同时,也可用于害虫的预测预报,以指导大田防治。

3.1 诱杀法 利用性信息素诱捕防治害虫的方法称为诱杀法或诱捕法。具体方法是在田间设置一定量的诱捕器,用以大量诱杀成虫,降低成虫的自然交配率,从而达到减少次代幼虫的虫口密度、保护农作物免受危害的目的。目前生产中鳞翅目的斜纹夜蛾、甜菜夜蛾、小菜蛾,鞘翅目的松墨天牛及一些同翅目害虫等通过诱杀已取得显著效果。

3.2 迷向防治 迷向法是在一定范围内大量释放性信息素,使雄成虫的触角一直处于高浓度的性信息素包围之中,或大量释放性信息素的同系物、抑制剂,用以干扰雌雄成虫间正常的化学通讯,使之无法定向找到雌虫交尾而达到控制其交配繁殖的目的。国外对迷向法研究较多,目前已直接用于防治的有棉红铃虫、舞毒蛾、桃透翅蛾、西方松斑螟、梨小食心虫、桃小食心虫等数十种制剂,其中棉红铃虫的迷向防治法已得到较大面积的推广应用,可减少1/3—2/3的用药量,效果明显。

3.3 虫情预测 在田间设置3—6个性信息素诱捕器,逐日调查诱蛾量,根据逐日蛾量变化情况确定成虫羽化高峰,从而作出虫情预测,用以指导大田防治工作。具体可应用于害虫的发生期预测、发生量预测以及分布区域调查等。目前,国外有百余种昆虫性信息素已商品化生产,国内已人工合成的也有数十种,其中应用较多的有20多种,如斜纹夜蛾、小菜蛾、甜菜夜蛾、水稻二化螟、棉铃虫、烟青虫、桔小实蝇、瓜实蝇、舞毒蛾、地老虎等。由于昆虫性信息素具有灵敏度高、种特异性强、使用方便和成本低廉等优点,所以被广泛应用于害虫的预测预报,在某些害虫的测报中,已逐步取代了黑光灯和糖醋液,如地老虎等。

4、昆虫信息素的应用前景

利用昆虫信息素进行大量诱杀防治,目前主要在鞘翅目、直翅目、同翅目等害虫中应用较多,鳞翅目昆虫中的透翅蛾科以及菜蛾科的种类也有较高的实用价值;而迷向防治则干扰成虫交配前的化学通讯为主要手段,不产生抗药性。昆虫性信息素是利用个体昆虫对化学物质产生反应而被杀,不会产生后代,故无抗性发生。具有种特异性,即专一性,对益虫、天敌不会造成危害。可与其它管理方法组合,是昆虫综合管理(IPM)方法之一,也是害虫绿色防控主要措施之一。

昆虫性信息素作为同种异性昆虫之间生殖阶段的化学通讯工具,其化学结构的高度复杂性和特殊性是昆虫种间生殖隔离的重要保证,因此,不同昆虫之间的性信息素相互不能替代,也不会引起混淆,这在昆虫的区域性调查、植物检疫以及诱杀防治等方面具有很大的实用价值。

利用昆虫性信息素进行虫情侦查并用以指导大田的防治工作已日趋成熟,在生产上得到了较大面积的推广应用,也取得了明显的效果,与传统的黑光灯诱蛾预测法比较,性诱测报具有专一性强、准确性高、方法简便、成本低廉和安全可靠、不杀伤天敌等优点。

昆虫信息素的应用会大大减少化学农药的使用,更有力保证食品的农残安全、减少环境污染、促进生态平衡和生态环境的良性循环,保证农业的可持续发展。目前对昆虫信息素进行研究开发的科研院所及企业也慢慢增多,如漳州市英格尔农业科技有限公司一直致力于这方面的研究。研究开发的单位越多,越能带动整个产业的发展,这样对农业的可持续发展是非常有利的。

因此在害虫的防治上具有广阔的发展前景,相信随着绿色农业的大力发展,昆虫性信息素的应用前景必将更加广阔。

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