昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)資料

1、第一章第一章 緒論緒論l 螞蟻是群居生活的，靠一種螞蟻是群居生活的，靠一種“化學(xué)語(yǔ)言化學(xué)語(yǔ)言”保持聯(lián)系，這種化學(xué)語(yǔ)言稱保持聯(lián)系，這種化學(xué)語(yǔ)言稱“激素激素”，它是由，它是由螞蟻某一器官或組織分泌的一類化學(xué)物質(zhì)。觸螞蟻某一器官或組織分泌的一類化學(xué)物質(zhì)。觸角辨別激素的氣味來(lái)進(jìn)行取食或其它活動(dòng)。螞角辨別激素的氣味來(lái)進(jìn)行取食或其它活動(dòng)。螞蟻死掉后，它身上的信息素會(huì)讓其他螞蟻把它蟻死掉后，它身上的信息素會(huì)讓其他螞蟻把它搬回去。搬回去。l 化學(xué)生態(tài)學(xué)是近化學(xué)生態(tài)學(xué)是近20年來(lái)才出現(xiàn)的一門新興年來(lái)才出現(xiàn)的一門新興學(xué)科。它是由化學(xué)家啟動(dòng)，與生物學(xué)家協(xié)同發(fā)學(xué)科。它是由化學(xué)家啟動(dòng)，與生物學(xué)家協(xié)同發(fā)展起來(lái)的。對(duì)化學(xué)生

2、態(tài)學(xué)的規(guī)范化定義或研究展起來(lái)的。對(duì)化學(xué)生態(tài)學(xué)的規(guī)范化定義或研究則由法國(guó)有機(jī)化學(xué)家則由法國(guó)有機(jī)化學(xué)家Darbier(1976)的的化學(xué)生化學(xué)生態(tài)學(xué)導(dǎo)論態(tài)學(xué)導(dǎo)論一書(shū)中形成，他認(rèn)為化學(xué)生態(tài)學(xué)是一書(shū)中形成，他認(rèn)為化學(xué)生態(tài)學(xué)是 “研究活著的生物間，或生物世界與礦物世界研究活著的生物間，或生物世界與礦物世界之間化學(xué)聯(lián)系的科學(xué)之間化學(xué)聯(lián)系的科學(xué)。 l1.1966年，法國(guó)化學(xué)家年，法國(guó)化學(xué)家Florkin在在分子在適應(yīng)分子在適應(yīng)性與系統(tǒng)發(fā)生中的作用性與系統(tǒng)發(fā)生中的作用中指出：中指出：“在生物化在生物化學(xué)過(guò)程中，分子或大分子流，攜帶著一定的信學(xué)過(guò)程中，分子或大分子流，攜帶著一定的信息息”。 l2 .1970年，

3、美國(guó)的年，美國(guó)的Sondheimer和和Simeome出版出版了第了第1部部化學(xué)生態(tài)學(xué)化學(xué)生態(tài)學(xué)。 l3. 1976年，法國(guó)化學(xué)家年，法國(guó)化學(xué)家Barbier在在化學(xué)生態(tài)化學(xué)生態(tài)學(xué)導(dǎo)論學(xué)導(dǎo)論 （Introduction to Chemical Ecology）一書(shū)中，給化學(xué)生態(tài)學(xué)一個(gè)規(guī)范的定義：它是一書(shū)中，給化學(xué)生態(tài)學(xué)一個(gè)規(guī)范的定義：它是研究生物間化學(xué)聯(lián)系的科學(xué)。研究生物間化學(xué)聯(lián)系的科學(xué)。l 41975年，國(guó)際化學(xué)生態(tài)學(xué)會(huì)主辦的年，國(guó)際化學(xué)生態(tài)學(xué)會(huì)主辦的化學(xué)化學(xué)生態(tài)學(xué)雜志生態(tài)學(xué)雜志 （Journal of Chemical Ecology）創(chuàng)刊，標(biāo)志著化學(xué)生態(tài)學(xué)已經(jīng)獨(dú)立成為創(chuàng)刊，標(biāo)志著化學(xué)生態(tài)

4、學(xué)已經(jīng)獨(dú)立成為1個(gè)學(xué)個(gè)學(xué)科?？啤?l51998年，年，Mille和和Haynes從內(nèi)容和方法的角從內(nèi)容和方法的角度，給出化學(xué)生態(tài)學(xué)的定義：化學(xué)生態(tài)學(xué)是研度，給出化學(xué)生態(tài)學(xué)的定義：化學(xué)生態(tài)學(xué)是研究在生物種內(nèi)和種間關(guān)系中發(fā)揮作用的天然化究在生物種內(nèi)和種間關(guān)系中發(fā)揮作用的天然化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能、來(lái)源和重要性的科學(xué)。學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能、來(lái)源和重要性的科學(xué)。l62003年，閻鳳鳴認(rèn)為：化學(xué)生態(tài)學(xué)屬于生年，閻鳳鳴認(rèn)為：化學(xué)生態(tài)學(xué)屬于生態(tài)學(xué)的分支，是化學(xué)和生態(tài)學(xué)的交叉學(xué)科，研態(tài)學(xué)的分支，是化學(xué)和生態(tài)學(xué)的交叉學(xué)科，研究生物間的化學(xué)聯(lián)系規(guī)律及其機(jī)制，并學(xué)科原究生物間的化學(xué)聯(lián)系規(guī)律及其機(jī)制，并學(xué)科原理加以應(yīng)用的

5、學(xué)科。理加以應(yīng)用的學(xué)科。l 國(guó)際上化學(xué)生態(tài)學(xué)研究異?；钴S，其中國(guó)際上化學(xué)生態(tài)學(xué)研究異常活躍，其中昆昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)及及昆蟲(chóng)與植物信息物質(zhì)研究昆蟲(chóng)與植物信息物質(zhì)研究占到化占到化學(xué)生態(tài)學(xué)研究的學(xué)生態(tài)學(xué)研究的80%以上，主要涉及：以上，主要涉及：l1. 昆蟲(chóng)信息素的研究和應(yīng)用，商業(yè)化應(yīng)用階段；昆蟲(chóng)信息素的研究和應(yīng)用，商業(yè)化應(yīng)用階段；l2. 昆蟲(chóng)與植物關(guān)系研究，特別蟲(chóng)害誘導(dǎo)抗性機(jī)昆蟲(chóng)與植物關(guān)系研究，特別蟲(chóng)害誘導(dǎo)抗性機(jī)制研究；制研究；l3. 昆蟲(chóng)對(duì)化學(xué)物質(zhì)的感受機(jī)制研究昆蟲(chóng)對(duì)化學(xué)物質(zhì)的感受機(jī)制研究；l4植物蟲(chóng)害誘導(dǎo)抗性機(jī)理研究植物蟲(chóng)害誘導(dǎo)抗性機(jī)理研究l5植物、昆蟲(chóng)和天敵三級(jí)營(yíng)養(yǎng)關(guān)系的研究植物、昆蟲(chóng)

6、和天敵三級(jí)營(yíng)養(yǎng)關(guān)系的研究l6轉(zhuǎn)基因植物化學(xué)生態(tài)學(xué)研究轉(zhuǎn)基因植物化學(xué)生態(tài)學(xué)研究 特別是轉(zhuǎn)基因特別是轉(zhuǎn)基因植物安全性生態(tài)評(píng)價(jià)研究。植物安全性生態(tài)評(píng)價(jià)研究。l 昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)主要以現(xiàn)代分析手段研究昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)主要以現(xiàn)代分析手段研究昆蟲(chóng)種內(nèi)、種間以及與其它生物之間的化學(xué)信昆蟲(chóng)種內(nèi)、種間以及與其它生物之間的化學(xué)信息聯(lián)系、作用規(guī)律以及昆蟲(chóng)對(duì)各種化學(xué)因素的息聯(lián)系、作用規(guī)律以及昆蟲(chóng)對(duì)各種化學(xué)因素的適應(yīng)性等，是昆蟲(chóng)的神經(jīng)生理和感覺(jué)生理、生適應(yīng)性等，是昆蟲(chóng)的神經(jīng)生理和感覺(jué)生理、生物化學(xué)及生態(tài)學(xué)的交叉學(xué)科，也是當(dāng)前國(guó)際昆物化學(xué)及生態(tài)學(xué)的交叉學(xué)科，也是當(dāng)前國(guó)際昆蟲(chóng)學(xué)界最活躍的研究領(lǐng)域之一。蟲(chóng)學(xué)界最活躍的研究領(lǐng)域之一

7、。 研究昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)的意義在于：將化學(xué)與研究昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)的意義在于：將化學(xué)與生生態(tài)學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)化學(xué)特性找出植態(tài)學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)化學(xué)特性找出植物與植物之間、植物與動(dòng)物之間、植物和物與植物之間、植物與動(dòng)物之間、植物和動(dòng)物與環(huán)境之間的相互內(nèi)在的聯(lián)系，恢復(fù)和建立動(dòng)物與環(huán)境之間的相互內(nèi)在的聯(lián)系，恢復(fù)和建立適合人類需求的持續(xù)性生態(tài)平衡系統(tǒng)，探索提供適合人類需求的持續(xù)性生態(tài)平衡系統(tǒng)，探索提供順適環(huán)境和較安全的各種管理和防治病蟲(chóng)害的技順適環(huán)境和較安全的各種管理和防治病蟲(chóng)害的技術(shù)和策略，使農(nóng)林業(yè)得到持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。術(shù)和策略，使農(nóng)林業(yè)得到持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。l1著名的實(shí)驗(yàn)室著名的實(shí)驗(yàn)室l 昆蟲(chóng)化學(xué)

8、生態(tài)學(xué)是化學(xué)生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)，昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)是化學(xué)生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)，國(guó)際上著名的國(guó)際上著名的11個(gè)化學(xué)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，以昆蟲(chóng)個(gè)化學(xué)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，以昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)為主要研究對(duì)象的實(shí)驗(yàn)室就有化學(xué)生態(tài)學(xué)為主要研究對(duì)象的實(shí)驗(yàn)室就有8個(gè)，個(gè)，如：如：l. 美國(guó)農(nóng)業(yè)部昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)實(shí)驗(yàn)室：益蟲(chóng)引美國(guó)農(nóng)業(yè)部昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)實(shí)驗(yàn)室：益蟲(chóng)引誘劑、害蟲(chóng)拒避劑和信息化合物等；誘劑、害蟲(chóng)拒避劑和信息化合物等；l.倫倫.T.卡代昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)和行為實(shí)驗(yàn)室：卡代昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)和行為實(shí)驗(yàn)室：l. 瑞典農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室：昆瑞典農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室：昆蟲(chóng)性信息素，以及植物和昆蟲(chóng)關(guān)系、電蟲(chóng)性信息素，以及植物和昆蟲(chóng)關(guān)系、電生理研究

9、等。生理研究等。l我國(guó)該領(lǐng)域的研究也非?；钴S，著名的實(shí)驗(yàn)室我國(guó)該領(lǐng)域的研究也非?；钴S，著名的實(shí)驗(yàn)室研究有：研究有：l. 浙江大學(xué)應(yīng)用昆蟲(chóng)研究所浙江大學(xué)應(yīng)用昆蟲(chóng)研究所 劉樹(shù)森和婁永根劉樹(shù)森和婁永根 蟲(chóng)害誘蟲(chóng)害誘導(dǎo)抗性研究；導(dǎo)抗性研究； l. 中科院動(dòng)物所中科院動(dòng)物所 欽俊德院士和王琛柱研究員欽俊德院士和王琛柱研究員 植物和植物和昆蟲(chóng)關(guān)系研究；昆蟲(chóng)關(guān)系研究；l. 中國(guó)農(nóng)科院植保所中國(guó)農(nóng)科院植保所 郭予遠(yuǎn)院士郭予遠(yuǎn)院士 棉鈴蟲(chóng)對(duì)信息化合棉鈴蟲(chóng)對(duì)信息化合物感受機(jī)制研究；物感受機(jī)制研究；l. 北京大學(xué)生命學(xué)院北京大學(xué)生命學(xué)院 吳才宏吳才宏 昆蟲(chóng)對(duì)信息化合物的單昆蟲(chóng)對(duì)信息化合物的單細(xì)胞感受機(jī)理研究。細(xì)胞感

10、受機(jī)理研究。l2研究論著研究論著l 昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)研究論著很多，涉及昆蟲(chóng)昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)研究論著很多，涉及昆蟲(chóng)與植物關(guān)系，植物、昆蟲(chóng)、天敵三級(jí)營(yíng)養(yǎng)，昆與植物關(guān)系，植物、昆蟲(chóng)、天敵三級(jí)營(yíng)養(yǎng)，昆蟲(chóng)嗅覺(jué)機(jī)理，昆蟲(chóng)信息素，蟲(chóng)害誘導(dǎo)抗性，昆蟲(chóng)嗅覺(jué)機(jī)理，昆蟲(chóng)信息素，蟲(chóng)害誘導(dǎo)抗性，昆蟲(chóng)與植物的協(xié)同進(jìn)化，昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)方法等。蟲(chóng)與植物的協(xié)同進(jìn)化，昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)方法等。代表性的著作有：代表性的著作有：lBell W J，Carde R T 1984 Chemical Ecology of Insects. Chapman and Hall.lCarde R T，Bell W J 1994 Chemical Eco

11、logy of Insects. Chapman and Hall.l我國(guó)該領(lǐng)域的研究論著也比較多，有代表性的我國(guó)該領(lǐng)域的研究論著也比較多，有代表性的有：有：l欽俊德欽俊德 1988 昆蟲(chóng)與植物關(guān)系昆蟲(chóng)與植物關(guān)系論昆蟲(chóng)與植物論昆蟲(chóng)與植物的相互關(guān)系及其演化的相互關(guān)系及其演化 科學(xué)出版社科學(xué)出版社l杜家緯杜家緯 1988 昆蟲(chóng)信息素及其應(yīng)用昆蟲(chóng)信息素及其應(yīng)用 中國(guó)林業(yè)出中國(guó)林業(yè)出版社。版社。l閻鳳鳴閻鳳鳴 2003 化學(xué)生態(tài)學(xué)化學(xué)生態(tài)學(xué) 科學(xué)出版社?？茖W(xué)出版社。l涉及昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)的雜志也比較多，涉及昆蟲(chóng)化學(xué)生態(tài)學(xué)的雜志也比較多，有代表性的有：有代表性的有：l（1）Journal of Chemi

12、cal Ecology 化化學(xué)生態(tài)學(xué)雜志學(xué)生態(tài)學(xué)雜志，國(guó)際化學(xué)生態(tài)學(xué)會(huì)主，國(guó)際化學(xué)生態(tài)學(xué)會(huì)主辦，美國(guó)出版，辦，美國(guó)出版，SCI刊源，影響因子約刊源，影響因子約2.5；l（2）Chemoecology 化學(xué)生態(tài)學(xué)化學(xué)生態(tài)學(xué)，比利時(shí)出版。比利時(shí)出版。1.田間或野外觀察田間或野外觀察2.實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)觀察實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)觀察3.生物測(cè)定方法的設(shè)計(jì)生物測(cè)定方法的設(shè)計(jì)4.信息化學(xué)物質(zhì)的提取信息化學(xué)物質(zhì)的提取5.提取物的化學(xué)分析（成分、結(jié)構(gòu)、比例和量）提取物的化學(xué)分析（成分、結(jié)構(gòu)、比例和量）6.實(shí)驗(yàn)室人工合成實(shí)驗(yàn)室人工合成7.生測(cè)（田間、實(shí)驗(yàn)室）生測(cè)（田間、實(shí)驗(yàn)室）榆木蠹蛾危害根頸部榆木蠹蛾危害根頸部1ISM2性信

13、息素分泌腺位于腹部末端第性信息素分泌腺位于腹部末端第89節(jié)之間的節(jié)之間的節(jié)間膜，求偶時(shí)外伸露出，釋放性信息素。節(jié)間膜，求偶時(shí)外伸露出，釋放性信息素。腺體表面分布著飽滿的腺體表面分布著飽滿的錐狀突出體，腺體細(xì)胞錐狀突出體，腺體細(xì)胞存在于錐狀突出體中存在于錐狀突出體中 腺體細(xì)胞之腺體細(xì)胞之間有胞連接間有胞連接 FiCh內(nèi)表皮含有多層狀的幾內(nèi)表皮含有多層狀的幾丁質(zhì)，幾丁質(zhì)中置埋著丁質(zhì)，幾丁質(zhì)中置埋著細(xì)絲，細(xì)絲形成幾層與細(xì)絲，細(xì)絲形成幾層與表面相平行的板層表面相平行的板層 (橫橫)Pc表皮層有眾多表皮層有眾多細(xì)小孔道分布細(xì)小孔道分布 Ca表皮層的凹陷中表皮層的凹陷中有一細(xì)長(zhǎng)輸送管有一細(xì)長(zhǎng)輸送管 Epi

14、En第第89節(jié)節(jié)間膜背面中節(jié)節(jié)間膜背面中央?yún)^(qū)域的腺體細(xì)胞央?yún)^(qū)域的腺體細(xì)胞(縱縱) 表皮層分為上表皮表皮層分為上表皮(深深) 和內(nèi)表皮和內(nèi)表皮(淺淺)腺體細(xì)胞質(zhì)中有脂腺體細(xì)胞質(zhì)中有脂質(zhì)粒、大量空泡質(zhì)粒、大量空泡 光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) NRerSer線粒體線粒體細(xì)胞的基底膜基細(xì)胞的基底膜基褶較多質(zhì)膜上分褶較多質(zhì)膜上分布著微絨毛布著微絨毛腺體提取腺體提取圖圖5 1. 榆木蠹蛾性信息素提取物榆木蠹蛾性信息素提取物GCMS分析的總離子氣相色譜圖分析的總離子氣相色譜圖I: Z314:OH, II:E314:OH, III Z714: Ac, IV:E314: Ac,: Z3E514

15、: Ac, （RT,碎片）碎片）表51 合成化合物和榆木蠹蛾性信息素提取物質(zhì)譜數(shù)據(jù)Tab. 51 Mass data of components of sex pheromone-gland extract and standard compound. 組分組分標(biāo)準(zhǔn)物標(biāo)準(zhǔn)物碎片特征離子峰（相對(duì)豐度）碎片特征離子峰（相對(duì)豐度）碎片結(jié)構(gòu)碎片結(jié)構(gòu)m/zZ3 14:OH194(42) M+H2O, 166 (11) M+C2H5OH, 138(12), 110 (19), 96 (50), 82 (57), 68 (65), 31 (12)CH2OH+E3 14:OH194(10) M+H2O, 16

16、6 (6) M+C2H5OH, 138(11), 110 (22), 96 (56), 82 (87), 68 (66), 55 (94), 54 (34), 31 (14)CH2OH+Z7 14: Ac194(15)M+CH3COOH, 166(8) M+ CH3COOC2H5, 138(20), 109(35)，96 (67), 82 (84), 67 (85), 61 (8) CH3COOH+, 43 (100)O=CCH3+E3 14:Ac194(45) M+CH3COOH, 166(12) M+ CH3COOC2H5, 138(20), 110 (18), 97 (20), 96 (

17、54),82 (57), 68 (63), 61 (11) CH3COOH+, 43(100) O=CCH3+Z3E5 14: Ac192(15) M+CH3COOH, 164(11), 149(17), 135(13), 123 (11) ,109 (28) , 95 (24), 81 (32), 80 (41) , 68 (24), 67 (100),54 (23)Stearic acid284(27) M+, 255(8) M+ C2H5, 224(16) M+ CH3COOH, 84(24), 83(27), 73(82), 60(64) CH3COOH, 43(100) O=CCH3+表表51 合成化合物和榆木蠹蛾性信息素提取物質(zhì)譜數(shù)據(jù)合成化合物和榆木蠹蛾性信息素提取物質(zhì)譜數(shù)據(jù)峰峰I IV具有相似的碳骨架結(jié)構(gòu)具有相似的碳骨架結(jié)構(gòu) 保留時(shí)間保留時(shí)間 (min)單腺體含量單腺體含量(ng) (n= 10), 標(biāo)準(zhǔn)物標(biāo)準(zhǔn)物提取物提取物Z314:OH22.8622.845.22 2.34E314:OH23.0523.025.85 2.61Z714: Ac26.5426.5558.32 4.72E314: Ac26.9726.9823.22 1.96Z3