梨小食心蟲性信息素研究及應(yīng)用進(jìn)展

1、梨小食心蟲性信息素研究及應(yīng)用進(jìn)展昆蟲性信息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(chǎn)生一定的行為反應(yīng)或生理效 應(yīng)(如覓偶、定向求偶、交配等)的微量化學(xué)物質(zhì)。它能夠保證昆蟲在種內(nèi)雌雄個 體之間性的聯(lián)系及種的繁衍有條不紊。多數(shù)昆蟲種類系由雌蟲釋放這種化學(xué)物 質(zhì)，以引誘雄蟲，也有些種類由雄蟲釋放以引誘雌蟲。 雌蟲交配受精后一般不再 產(chǎn)生性信息素。目前，全世界已鑒定和合成的昆蟲性信息素或類似物達(dá)2000多種，我國研制成功的農(nóng)、林、果、蔬等重要害蟲的性信息素也有幾十種，為研究 和應(yīng)用性信息素防治害蟲創(chuàng)造了條件。應(yīng)用昆蟲性信息素防治害蟲是一種治蟲

2、新 技術(shù)，與化學(xué)農(nóng)藥相比，它具有靈敏度高、選擇性強、無毒、不殺傷天敵、不污 染環(huán)境、不易產(chǎn)生抗性等優(yōu)點。國內(nèi)外對昆蟲性信息素的研究和應(yīng)用都很重視， 因而更多害蟲的信息化學(xué)物質(zhì)不斷被鑒定、合成和田間應(yīng)用，同時應(yīng)用中的新技術(shù)、新方法和新器材也不斷涌現(xiàn)。本文就梨小食心蟲性信息素研究及應(yīng)用進(jìn)展作 一簡要綜述。梨小食心蟲(Grapholitha molesta Busck)是一種世界性果樹害蟲，又名梨 小蛀果蛾、東方果蠹蛾，簡稱梨小，屬鱗翅目卷葉蛾科，主要為害梨、蘋果、桃、 山楂、杏等果樹。多年來，對梨小食心蟲的防治以化學(xué)農(nóng)藥為主，具抗藥性發(fā)展 很快。梨小食心蟲性信息素具有活性高、無毒、特異性強、使用方

3、便、不傷害大 敵等優(yōu)點，對梨小食心蟲具有較好的引誘效果，同時也用于防治李樹上的李小食 心蟲(Cydia funebrana)、洋槐種子上的相思子異型小卷蛾 (Cryptophlebia川epida）和澳大利亞堅果上的荔枝異型小卷蛾 （Cryptophlebia ombrodelta）等，已成為有害生物綜合防治中的有效措施之一。其應(yīng)用主要在蟲情測報、大量誘捕、干擾交配和害蟲檢疫等方面，其中尤以利用梨小性信息素進(jìn)行干擾交配， 從而進(jìn)行大面積的害蟲防治最為廣泛。1梨小食心蟲性信息素的發(fā)現(xiàn)和結(jié)構(gòu)鑒定梨小食心蟲性信息素于1965年George J A等從梨小雌蛾的腹部分離得到； 1969年Roefofs

4、 w L等鑒定其結(jié)構(gòu)為（z） . 8k二碳烯-l 一醇醋酸酯（I）、（E） 一 8 .十二碳烯一 1 一醇醋酸酯（II）和一 8-十二碳烯.1 .醇（III）的混合物。 隨后，化學(xué)家及昆蟲學(xué)家相繼進(jìn)行合成和生物活性研究，發(fā)表了許多關(guān)于梨小食心蟲性信息素的人工合成及田間藥效試驗的報道。田間試驗結(jié)果表明：Z/E摩爾比為95: 5時，生物活性最佳；梨小食心蟲性信息素對梨小食心蟲等有較好的 引誘效果。2梨小食心蟲性信息素的人工合成方法目前，梨小食心蟲性信息素的合成研究主要是從雙鍵的建立及末端基團(tuán)的引 入展開的，主要包括快化物合成路線和 Wittig縮合反應(yīng)合成路線。2.1快化物合成路線利用含快鍵的原料

5、合成梨小食心蟲性信息素類似物，然后經(jīng)選擇性還原獲得 生物活性較佳配比的I和II ,其末端基團(tuán)的獲得是由原料直接帶入或是通過官 能團(tuán)轉(zhuǎn)化。1973年Holan G等提出的合成路線是通過對合成的含快鍵的中間體， 經(jīng)過硼烷部分還原及末端基團(tuán)的轉(zhuǎn)化合成 I。1977年中國科學(xué)院北京動物研究所 殺蟲劑組參照此類化合物的合成方法加以改進(jìn)，對中間體快鍵采用了Pd-CaC03催化加氫還原。1 982年仲同生等提出一條含快姓多位異構(gòu)化的合成路線。1986 年，MithranS等和1995年Yuan Gull9提出的合成方法與上述方法大體相似,但在原料選擇上略有不同，仍然使用含快鍵的原料。快化物合成路線存在的主要

6、 問題是含端快的原料不易獲得。2. 2 Wittig縮合反應(yīng)合成路線以合適的醛為原料，經(jīng) Wittig反應(yīng)，染基成烯直接建立梨小食心蟲性信息 素中所需的雙鍵，一般由原料直接引入其末端基團(tuán)。1985年Schaub B等提出以一羥基烷基三苯基磷澳鹽和正丁醛為原料出發(fā)，合成 I和II ,該合成路線為 較典型的Wittig反應(yīng)方法。此后，有關(guān)這一類合成方法相繼報道。李森等以環(huán) 辛酮為原料經(jīng)還原開環(huán)后酯化制成甲酯庚酸，再與澳化正丁基三苯基瞬反應(yīng)，經(jīng)8步反應(yīng)合成I和II ; 1995年Yuan Gu以1, 8 一辛二醇和正丁醛為原料合成I 和II ; 2003年劉復(fù)初等從油酸出發(fā)，經(jīng)鉗催化脫染得十七碳二烯

7、，用硼氫化鈣 /H20" NaO琳系處理，得到相應(yīng)的伯醇，經(jīng)臭氧化及 Wittig反應(yīng)合成了 Z/E 摩爾比為25: 75的目標(biāo)信息素，總收率達(dá)45%。2006年Huang G. z.等以10 羥 基癸酸為原料，再由AcO(CH2)7CHOT澳化正丁基三苯基瞬反應(yīng)，經(jīng) 5步反應(yīng)合 成梨小食心蟲性信息素組合物，總收率 20%。2007年王亞璐等以二甲亞碉鈉鹽 為強堿，以1, 8一辛二醇和三苯基瞬為原料的4步合成法，收率為30% , Z/E 摩爾比為90: 10,反應(yīng)溫和，操作簡單易行。2008年李久明等以廉價的工業(yè)化 原料1, 6 一己二醇為起始原料，以簡便的方法合成了 I和II ,

8、(z/E比例經(jīng)GC 分析摩爾比為79: 211,總收率為35. 7%。該方法最大的優(yōu)點是成本低廉。總之，近40年來，有機化學(xué)家在梨小食心蟲性信息素的合成上做了大量的 工作，但大多存在路線較長、原料不易獲得等弊端。因此，探索一種簡便易行的 合成方法具有十分重要的意義。3梨小食心蟲性信息素的性質(zhì)與劑型3.1理化性質(zhì)梨小食心蟲性信息素通常是由（z） 8一k二碳烯. 1 一醇醋酸酯、（E） 8.十 二碳烯. 1 一醇醋酸酯和（Z）-8 一k二碳烯一 1 一醇組成（三者比例為100: 7: 30）,商品“ Isomate-M”含有三者的比例為93: 6: 1;商品“ RAK5含有前二 者的比例為9: 1

9、;商品“ Bedoukian sell ”含有三者的比例為93: 6: 1;商品 “SEDQ sell”含有前二者的比例為97: 1。外觀為無色或淡黃色液體，具有特 殊的氣味。分子量為 226. 4,結(jié)構(gòu)式為C14H26021§點<。,沸點115125c （400 Pa）, 7476c（66. 7 Pa）;蒸汽壓：70 mPa（20C ,蒸7平衡）。分配系數(shù) KawlogP>4,相對密度0. 879（20 C）；溶解度：不溶于水，幾乎溶于所有的有機 溶劑；穩(wěn)定性：在pH 57范圍內(nèi)穩(wěn)定。閃點：108c （閉口法）。3. 2劑型梨小食心蟲性信息素的主要劑型有：微囊懸浮劑（C

10、S）、熏蒸劑（VP）、管劑（Tube）、手工安放的迷向釋放裝置等。3. 3分析梨小食心蟲性信息素的原藥及制劑采用氣相色譜法進(jìn)行分析。3. 4安全性哺乳動物毒性：大鼠急性經(jīng)口 LD50>5 000 mg/kg,在試驗條件下，對皮膚 和眼睛無刺激作用，對大鼠無吸入性毒性。對其它有益生物安全。環(huán)境行為：在 植物的葉子表面可迅速被氧化；在土壤中也可被迅速降解為二氧化碳（C02） 04梨小食心蟲性信息素的作用機制主要作用方式有兩種：干擾交配（俗稱“迷向法”）和誘捕。5梨小食心蟲性信息素的應(yīng)用自1985年以來，梨小食心蟲性信息素的研究開始從實驗室走向大田生產(chǎn)， 在應(yīng)用方面取得了不少成功的經(jīng)驗，主要用

11、于控制桃樹、油桃、蘋果、梨樹等果 樹上的梨小食心蟲(Cydia molesta)；也用于防治李樹上的李小食心蟲 (Cydia funebrana)、洋槐種子上的相思子異型小卷蛾(Cryptophlebia illepida) 和澳大 利亞堅果上的荔枝異型小卷蛾(Cryptophlebiaombrodelta)。同時，也和其它信 息素復(fù)配使用。目前，梨小食心蟲性信息素主要用于害蟲的預(yù)測預(yù)報，以指導(dǎo)大田防治；同時，也可采用誘捕法和干擾交配法直接進(jìn)行害蟲的防治以及區(qū)分昆蟲 的近緣種和對害蟲進(jìn)行檢疫等。5. 1預(yù)測預(yù)報、指導(dǎo)防治害蟲的預(yù)測預(yù)報是害蟲綜合治理的必要前提， 只有及時準(zhǔn)確地對害蟲危害進(jìn) 行預(yù)

12、測，才能正確地擬定綜合防治計劃和措施，經(jīng)濟有效地控制害蟲發(fā)生的數(shù)量。 由于梨小食心蟲性信息素測報誘捕器具有靈敏、專一性強、使用方便等優(yōu)點，因 此可準(zhǔn)確地預(yù)測害蟲的發(fā)生期、發(fā)生量以及分布區(qū)域調(diào)查等，為進(jìn)行必要的化學(xué) 防治提供可靠的依據(jù)。一般的測報方法是以誘捕器作蟲情監(jiān)測工具。誘捕器由誘芯和捕蟲器兩部分組成，誘芯即性信息素的載體，含有人工合成昆蟲性信息素的 小橡膠塞、硅橡膠片或聚乙烯塑料管等，活性好，效力高，使用方便。捕蟲器的 種類很多，目前國內(nèi)用得最多的是水盆、水碗、水桶或水瓶捕蟲器。一般而言， 捕蟲器的口徑越大，效果越好。進(jìn)行蟲情測報時，用鐵絲把誘芯系在捕蟲器中央， 離水面2 cm左右。在果園

13、和樹林里，將誘捕器掛在距地約1. 5 m高的樹枝上即可，10 hm2果園可掛置30個左右。每日清晨統(tǒng)計誘蛾量并詳細(xì)記錄，然后以日期為橫坐標(biāo)，誘蟲總量為縱坐標(biāo)，畫出誘蛾曲線。通常來說，雄蟲比雌蟲早熟, 當(dāng)性信息素誘捕的雄蟲數(shù)量明顯下降時， 便出現(xiàn)雌蟲發(fā)生和交配高峰期，接著便是產(chǎn)卵盛期。誘蛾的高峰期以及產(chǎn)卵前期，即是噴藥的最佳時機。我國在 1985 1986年上半年，應(yīng)用性信息素對梨小食心蟲等害蟲進(jìn)行測報，面積達(dá)6. 67萬hm2 20002001年郭線茹、鞏中軍等利用梨小食心蟲性信息素監(jiān)測梨小食心 蟲成蟲發(fā)生動態(tài)，為進(jìn)一步預(yù)測卵和幼蟲的發(fā)生提供依據(jù)。2004年趙春戀通過性信息素監(jiān)測和防治梨小食心

14、蟲試驗，初步掌握了原平同川梨區(qū)梨小食心蟲的發(fā) 生發(fā)展規(guī)律，為進(jìn)行科學(xué)防治提供了理論依據(jù)。2006年劉晶華等經(jīng)過3年的調(diào) 查，對梨園、桃園的梨小食心蟲各蟲期的發(fā)生規(guī)律進(jìn)行測報，推算出最佳用藥時 期，取得較好的防治效果。5. 2害蟲防治5. 2. 1大量誘捕梨小食心蟲性信息素既可以用于蟲情測報，又可以直接 用于防治。大量誘捕是在田間大量設(shè)置性信息素誘捕器誘殺雄蟲，導(dǎo)致雌雄比例嚴(yán)重失調(diào)，減少雌雄的交配行為，降低子代種群密度。1978-1982年中國科學(xué)院動物研究所與遼寧省綏中縣協(xié)作，連續(xù)5年在遼寧省綏中縣用梨小食心蟲性信息 素誘捕法防治梨小食心蟲效果顯著，累計試驗果園面積約l萬hm2推廣面積6.7

15、萬hm2平均每0. 07 hm2果園設(shè)1個誘捕器，有效地控制了梨小食心蟲的危害， 誘捕區(qū)梨小食心蟲雌蛾交配率比化學(xué)防治區(qū)下降74. 2%82. 9%,蟲果率下降50. 3%72. 8%,防治費用節(jié)省約50%。大量研究表明，大量誘捕法在低 蟲口密度下有效，而蟲口密度過高則難以達(dá)到預(yù)期效果。 在這種情況下，可首先 施用化學(xué)農(nóng)藥壓低蟲口密度，再使用大量誘捕法防治，能收到很好的防治效果。 1992年陳漢杰等通過田間誘蛾比較，篩選出誘蛾力強的性信息素，并且雄蛾的著陸受活動期風(fēng)速影響明顯。2006年吳寶榮等研究發(fā)現(xiàn)，梨小食心蟲性信息素 在30 d后仍有良好的誘蛾效果。5. 2. 2干擾交配干擾交配，俗稱“

16、迷向法”，1960年Beroza首先倡導(dǎo)這一方法。其基本原 理是在彌漫性信息素的環(huán)境中，雄蟲喪失對雌蟲的定向行為能力，或是由于雄蟲 的觸角長時間接觸高濃度的性信息素而處于麻痹狀態(tài)，失去對雌蟲召喚的反應(yīng)能力，雌蟲得不到交配，這種交配機率的降低導(dǎo)致下一代種群密度降低。1981年孟憲佐等用梨小食心蟲性信息素迷向法進(jìn)行防治梨小食心蟲的試驗，在果園每 666. 7 m2（1畝）掛1個誘捕器，平均可誘到3040頭雄蛾，新梢無一被害，對 照為害率100%,蟲果率由50%100%降到10%以下。2001年郝寶鋒等發(fā)現(xiàn)， 單純利用迷向法的蟲果率仍較高，建議結(jié)合放赤眼蜂、施用生物農(nóng)藥等其它技術(shù) 進(jìn)行生物防治。20

17、02年馮明祥等用迷向法防治桃樹梨小食心蟲，研究表明，利 用梨小食心蟲性信息素迷向法能夠明顯干擾成蟲的正常交配，使雌成蟲不能產(chǎn)下 有效卵，從而減少下一代幼蟲的發(fā)生數(shù)量，使被害桃梢率明顯下降。2002-2004 年I 1'ichev A L等用梨小食心蟲性信息素微膠囊制劑進(jìn)行噴霧，在澳大利亞的 桃園和梨園中對梨小食心蟲進(jìn)行大面積的干擾交配試驗。試驗結(jié)果表明，在劑量為125 ml/hm2（含有效成分37. 1 g/hm2時，可使梨小食心蟲迷向率達(dá) 96% 99%,與通過手工安放的迷向釋放裝置 Isomate OFM（500f/hm2相當(dāng)，與應(yīng)用 廣譜殺蟲劑的處理相比，蟲果率明顯降低。利用性信

18、息素誘捕器引誘雄蛾，使被引誘雄蛾沾染病毒或化學(xué)不育劑后仍返回田間，該種雄蛾通過與田問雌蛾交配而使病毒蔓延，導(dǎo)致整個種群產(chǎn)生流行病; 接觸過化學(xué)不育劑的雄蛾，通過交配使雌蛾產(chǎn)生的子代不育。采用性信息素與生 物農(nóng)藥相結(jié)合的使用技術(shù)發(fā)揮了二者的長處，是目前致力發(fā)展的新課題。5. 3區(qū)分近緣種傳統(tǒng)的昆蟲形態(tài)分類學(xué)在近緣種的區(qū)分上有很多局限性， 而借助于性信息素 可取得較為理想的效果。由于性信息素具有種的特異性，不同種的昆蟲有不同的 性信息素化合物，它們能選擇性地識別不同種昆蟲，尤其是對于同地域分布的近 緣種而言，它們的形態(tài)相近，利用性信息素不失為一種準(zhǔn)確而可靠的手段。5. 4害蟲檢疫梨小食心蟲性信息素不僅是害蟲預(yù)測預(yù)報方面的先進(jìn)方法，也是害蟲檢疫、 疫區(qū)擴散范圍監(jiān)測的有效方法。許多國家為有效地保護(hù)本國的水果安全生產(chǎn)， 把 蛀果害蟲紛紛列入對外檢疫對象。梨小食心蟲是中俄植物檢疫和植物保護(hù)協(xié)定 中俄方提出的檢疫性害蟲，桃小食心蟲、梨小食心蟲等則為俄羅斯2類危險性害 蟲，而蘋小食心蟲則是對朝鮮的檢疫對象。2000年張箭等采用梨小食心蟲性信息素對梨小食心蟲等多種蛀果性害蟲進(jìn)行地域分布及鑒定，進(jìn)行疫情監(jiān)測?？傊?，梨小食心蟲性信息素具活性高、特異性強、使用簡便、對天敵安全等 優(yōu)點，用于蟲情測