應用信息素防治小菜蛾的研究

應用信息素防治小菜蛾的研究

魔芋是薔薇科植物科的一種重要害蟲。世界每年的預防和管理約為10億美元。多年來防治小菜蛾以化學農(nóng)藥為主,不僅殺傷天敵,對食品造成污染,而且使小菜蛾的抗藥性不斷增加。使用性信息素防治小菜蛾是綜合防治中采取的措施之一,具有無污染,專一性強,對環(huán)境和食品安全等優(yōu)點。2順式反式與反式16碳烯乙酸酯的合成Tamaki等從保護基11-十二碳炔醇-1和碘代正丁烷合成中間體11-十六碳炔醇-1,經(jīng)選擇性還原分別得順式和反式十六碳烯醇,再氧化成順式和反式11-十六碳烯乙酸酯。成都有機化學研究所從癸二醇出發(fā),經(jīng)各種氧化還原反應得順式和反式十六碳烯醇,再經(jīng)三氧化鎘-吡啶絡合物氧化得順式和反式11-十六碳烯乙酸酯。劉■等比較了炔化物路線和Witting反應路線組分的獲得率,不帶保護基的炔化物路線得到的收率很高,11-十六碳烯醛和11-十六碳烯乙酸酯的總收率在50%左右,順式異構體含量接近99%;帶保護基的炔化物路線的總收率在40%左右,Witting反應路線很低,只有20%左右。順式異構體含量93.3%,在信息素組分中順式結構效果更好。3細胞組成和感覺器昆蟲性信息素分泌部位因昆蟲類別不同而不同。鱗翅目雌蛾產(chǎn)生性信息素結構的特征為第9節(jié)間褶或節(jié)間內(nèi)陷臭囊中的大型分泌細胞。小菜蛾分泌性信息素的腺體在雌蛾腹部3個不同的部位,由單層柱狀細胞組成,包括第8和第9節(jié)間褶,第9節(jié)背部內(nèi)層厚的表皮細胞和交配囊孔周圍的上皮細胞。小菜蛾主要是通過觸角對性信息素進行感受。Chow等通過掃描電鏡觀察認為小菜蛾觸角主要有4類感覺器:剛毛感覺器、有柄感覺器、毛狀感覺器、腔狀感覺器。未發(fā)現(xiàn)其觸角具有錐形感覺器,且雌雄蛾觸角差異主要是毛狀感覺器數(shù)量不同,雄蟲數(shù)量遠大于雌蟲。揚廣等發(fā)現(xiàn)小菜蛾雄蛾有9種感覺器:毛形感覺器、刺形感覺器、腔錐形感覺器、鱗形感覺器、栓錐感覺器、具彎端感覺器、柱形感覺器、錐形感覺器、端毛感覺器;雌蛾只有8種感覺器,沒有栓椎感覺器,認為栓椎感覺器是性信息素的感受器官。4信息素小黃鼠的應用4.1幼蟲發(fā)生高峰根據(jù)性誘劑誘捕數(shù)量和田間小菜蛾數(shù)量,建立線性回歸,在局部地區(qū)可利用誘捕量推測蛾發(fā)生高峰;根據(jù)溫度、濕度等氣象條件及幼蟲發(fā)育歷期估計田間幼蟲發(fā)生高峰。利用性誘劑預測小菜蛾蟲情,為適時防治害蟲提供信息,其預測準確性較黑光燈更為靈敏,尤其在害蟲剛發(fā)生或蟲口密度較低的時候。4.2小菜砂性誘劑的應用性誘劑的控制作用主要有兩個方面:誘殺雄性成蟲和干擾成蟲正常交尾。前者使雄蛾的群體數(shù)量減少,交配機率降低,田間有效卵量減少,即為大量誘捕法;后者小菜蛾正?；顒右?guī)律被打亂,種群繁殖活動受到一定程度的抑制,此為干擾交配法即迷向法。目前研究認為50μg性誘劑Z11-16:Ald、Z11-16:Ac1∶1或7∶3比例誘蛾量相當于5頭處女雌蛾誘蛾量。應用性誘劑誘殺較應用雌蛾進行誘殺效果更為穩(wěn)定,持效期更長。大量誘捕能夠有效地降低小菜蛾的種群密度,控制小菜蛾造成的危害。印度在2400m2菜田內(nèi)應用6個誘捕器,每天每個誘捕器誘捕蟲量為18.59～24.11頭。小菜蛾形成的孔洞誘捕區(qū)明顯少于對照區(qū),防治田產(chǎn)量明顯高于對照田。誘捕法不能減少當代田間幼蟲數(shù)量,但可以顯著減少下一代蟲量,對照田下代誘捕量顯著高于誘捕田。王維專利用性誘劑防治小菜蛾誘殺效果達到48.53%。在大棚內(nèi)使用性誘劑防治小菜蛾效果更好,而且連續(xù)使用性誘劑對控制害蟲種群起到累積作用,控制效果達80%,大大減輕小菜蛾危害,減少化學農(nóng)藥的使用次數(shù)。迷向法如何干擾昆蟲的定向機理不完全清楚,但其結果主要是降低或延遲昆蟲的交配。減少昆蟲下代基數(shù)、減輕危害。迷向法可以減少小菜蛾交配幾率,減少下代小菜蛾幼蟲蟲口基數(shù)。Syed移栽初期使用性信息素,45d后迷向田蛾量為4.54頭/100株,而對照田為92.61頭/100株,幼蟲和蛹下降76%。Mclaughlin認為迷向法更適于在綜合治理中應用。Schroeder則認為小菜蛾誘捕法比迷向法更為可靠,易于控制。因性誘劑防治小菜蛾成本高,且只對雄蛾作用,目前對小菜蛾性誘劑具有增效作用的因素以及小菜蛾性誘劑與其他防治措施相結合的研究越來越多。Reddy的研究認為,小菜蛾寄主結球甘藍揮發(fā)物組分青葉醇(Z-3-hexenoyl)、順-3-己烯酸乙酯(Z-3-hexylacetate)等對性信息素有協(xié)同作用。其中以順-3-己烯乙酯的協(xié)同效果最好,可以提高雄蟲引誘率20%～30%,而且對雌蛾的引誘率高出性信息素6～7倍。應用不同劑型也可以提高誘蛾效果,以花生油和蜂蜜作為介質(zhì)時誘蛾效果較好。信息素中加入0.01%順-3-己烯乙酯或糖酒醋液(2∶1∶1)在田間均能提高小菜蛾誘捕量,可提高誘捕率18.20%和21.60%。微量的Z9-14:Ac也可以增強誘蛾效果。在迷向法中小菜蛾性誘劑誘芯內(nèi)還可以和其他害蟲誘劑相混合,起到一個誘芯防治多種害蟲的作用。如小菜蛾性誘劑與粉紋夜蛾(Tricheplusisni)性誘劑一起進行迷向法防治害蟲,結果粉紋夜蛾的交配被抑制達75d,小菜蛾交配受抑制達60d,混合性誘劑有助于降低應用性誘劑防治害蟲的成本。性誘劑也可以與小菜蛾病原菌結合應用加強防治效果,如設計一種內(nèi)置小菜蛾病原菌根蟲疫霉(Zoophthoraradicans)的誘捕器,小菜蛾被誘進誘捕器后感染病原菌,然后將其釋放,使病原菌在小菜蛾種群中傳播流行。在小范圍內(nèi)試驗(16.4m×16.4m),被小菜蛾取食的550株植株中,14d后發(fā)現(xiàn)20%小菜蛾幼蟲和蛹被寄生,48d后寄生率上升為79%,其中3～4齡幼蟲占99%。在小菜蛾性信息素中加入少量化學農(nóng)藥,噴霧迷向法中迷向率達90%的效果持續(xù)時間達21d以上,在整個生長季節(jié)可大量減少用藥次數(shù),既可以保證食品安全,又可以降低使用性信息素防治害蟲的成本。性誘劑不但能誘殺小菜蛾,而且對小菜蛾空間分布也有影響。大田小菜蛾成蟲為均勻隨機分布,在性誘劑作用下小菜蛾成蟲以性誘劑為中心,分布直徑在18m范圍內(nèi),對其下一代卵和幼蟲的空間分布都有影響,使它們都有聚集分布的趨向,由于性誘劑對小菜蛾分布的影響,對下代小菜蛾結合其他生防或化防時針對性可以更強。5影響劑誘導的效果的因素5.1性誘劑的誘殺行為溫度、濕度等對小菜蛾性誘劑誘捕效果的影響較大。Syed研究認為,同樣條件干燥氣候應用性誘劑控制小菜蛾的效果優(yōu)于濕潤氣候。蟲口基數(shù)相同時干燥氣候下誘捕量是濕潤氣候誘捕量的7倍。Koshihara應用同樣性信息素低溫下誘蛾量高于高溫下誘蛾量。Chandramohan認為,溫度、相對濕度和與誘捕量成負相關。除了溫濕度對誘蛾效果有影響,光周期對小菜蛾性誘劑誘殺節(jié)律等也有較大影響。王維專認為,小菜蛾性信息素引誘高峰期在18∶00～24∶00。Reddy認為,誘蜂高峰在16∶00～18∶00。Pivnick等在加拿大實驗認為誘蛾高峰在暗周期開始即18∶00之后。Furlong等認為,在馬來西亞誘芯在24h內(nèi)都可以引誘。這可能與地理環(huán)境及氣候影響小菜蛾的交配活動有關,中高溫情況下小菜蛾主要在黃昏之后交配產(chǎn)卵,而低溫條件下小菜蛾可以在白天進行交配產(chǎn)卵。5.2性誘捕劑的體外誘導效果不同地區(qū)應用性信息素的比例不相同,部分昆蟲性信息素組分有差異。在我國臺灣Chow認為田間10μg小菜蛾性信息素的釋放速率,十六碳烯酯與十六碳烯醛的比例以1∶1～3∶1為好,不同的比例8∶2～6∶4在田間都有活性,依賴于氣候。Pivnick在加拿大以7∶3的比例為較好。Michereff應用商業(yè)誘芯Z11-16:Ald、Z11-16:OH7∶3和5∶5的比例及5個處理女雌蛾研究商業(yè)誘芯誘蛾效果最好,但誘蛾量與5∶5的比例差異沒有達到顯著水平。Mayer50∶50的比例比70∶30或67∶23的效果要好,Zilahi三組分的效果優(yōu)于兩組分的效果。小菜蛾性信息素組分的純度影響誘捕量,如Z11-16:Ac、Z11-16:Ald和Z11-16:OH(30∶60∶10),載量100μg,97%純度的雌蛾引誘率為7.5%,應用99%純度的引誘率上升為20%～47%。劉■等研究醇含量對誘蛾效果影響,在夏季醇含量在1%和10%,而冬季僅1%可以增加誘蛾活性,Chisholm加入1%或10%的醇均可增加誘蛾量,但1%的含量誘蛾量更大。異構體含量對田間誘蛾活性有影響。含有1%或5%反式異構體時,誘蛾效果低于順式異構體,但仍有誘蛾活性。含有1.5%反式異構體時誘蛾活性相當于3頭活雌蛾。劉等認為其活性超過5頭雌蛾。性誘劑含量以每誘芯含50μg效果最好,其次是10μg和100μg,200μg誘蛾效果則較低。Zilahi認為100μg含量優(yōu)于10μg,且誘蛾量大于5個處女雌蛾。Chow田間劑量以每誘芯10μg較好。Chisholm研究劑量以100μg較好。M?ttus性信息素釋放速率以8～17ng/mL為宜。橡膠內(nèi)物質(zhì)暴露于室外60d仍然有引誘活性。性誘劑中除了常規(guī)的三組分外包含15%～35%Z9-14:Ac,可以引誘到較多的雄蟲。性誘劑中的Z11-16:Ald醛降解到50%后,抑制性信息素的活性。Mayer認為誘芯的揮發(fā)速率與誘捕量沒有相關關系。5.3誘捕距離閾值Reddy研究認為性信息素誘芯的有效距離,在0.5m時下風口誘蛾率達100%,上風口誘蛾率為95%。隨著距離的增大誘蛾率下降,在10m時下風口誘蛾率為47.5%,上風口為27.5%;18m時則沒有誘捕量。誘捕距離閾值上風口為14m,下風口為16m。胡慧建研究認為,性誘劑誘芯的作用距離可達到19m,在19m范圍內(nèi)可引起小菜蛾以誘芯為中心形成大聚集,而且作用距離與風速無關,風速只是加快信息素擴散的速度。王維專研究性信息素的作用距離為20～25m。Lee認為性信息素的作用距離只有4m。目前田間應用性誘劑防治,誘捕法誘芯作用距離一般為10～15m,迷向法一般為5m左右。5.4性誘劑持效期和誘捕器的使用效果誘芯最佳高度與誘捕對象的飛行、交配活動范圍有關。誘芯置于地面、高蔬菜30cm、60cm試驗結果,誘芯高于蔬菜30cm時誘捕效果最佳。其他昆蟲中也存在最佳誘芯高度的問題,如Pawar研究認為誘集棉鈴蟲的誘芯最佳高度為離地面2m。Reddy研究,誘芯在84d內(nèi)可以誘捕到小菜蛾,認為在田間14～21d內(nèi)需換一次誘芯。Baker認為誘芯持效期為21～28d。我國研究表明,性誘劑持效期可以維持30d左右。小菜蛾性誘劑的持效期與地理氣候有一定關系。Z11-16:Ald在空氣中不穩(wěn)定,易氧化成酸和過氧化物。劉將Z11-16:Ald轉化為光敏縮醛,用順-1,1-二鄰硝基苯甲基-十六碳烯-11和順-10-十五碳烯基1-4-(鄰硝基苯基)-1,3-二氧環(huán)戊烷在光照下緩解釋放出Z11-16:Ald,有效期較普通誘芯長。誘捕器類型也直接影響到性誘劑誘捕量,目前認為粘性誘捕器和水盆型誘捕器效果較好。從經(jīng)濟效益考慮一般認為設誘芯4～6個/667m2誘捕小菜蛾效果較好,大棚內(nèi)可適量增加。5.5紅酵母卵量控制性誘劑在小菜蛾低密度時對小菜蛾種群控制效果明顯,高密度時效果則相對較差。如小菜蛾卵量1～3粒/株下,控制效果可達70%左右,>3粒/株控制效果不明顯。性誘劑防治小菜蛾效果與其蔬菜種類也有關系,這可能與不同蔬菜上小菜蛾種群發(fā)生動態(tài)有關,雖然小菜蛾取食范圍廣,但某些蔬菜上如菜心更適宜其生長,種群繁殖快,防治效果相對較差。6性誘劑的應用隨著人們對植物揮發(fā)物和次生物質(zhì)的認識,三級營養(yǎng)關系、四級營養(yǎng)關系的研究已越來越多。目前正在通過研究小菜蛾三級營養(yǎng)關系,揭示寄主—害蟲—天敵三者之間的關系,這有可能為進一步利用昆蟲性信息素提供依據(jù)。如小菜蛾性信息素對小菜蛾的寄生蜂螟黃赤眼蜂(Trichogrammachilonis)和小菜蛾絨繭蜂(Cotesiaplutella)及捕食性天敵普通草蛉(Chrysoperlacarnea)都具有引誘作用,這就為同時利用性信息素和天敵增強對小菜蛾的控制,減少化學農(nóng)藥的使用之后,有可能引起其他害蟲的較大危害。要真正減少化學農(nóng)藥的使用,性誘劑作用于主要害蟲之時應有適量天敵控制其他害蟲,從而使整個生態(tài)系統(tǒng)處于相對比較穩(wěn)定的狀態(tài)防治小菜蛾。蔬菜商品安全性要求高,外觀要求嚴格,而小菜蛾適應能力強,分布范圍廣,抗藥性發(fā)展快等特點,這使得小菜蛾的防治比較困難。隨著中國加入WTO之后對出口商品有更高的要求,應用綜合治理措施防治小菜蛾更為必要。利用性誘劑防治害蟲專一性強,無污染,保護天敵,不易產(chǎn)生抗性等特點,不斷改善小菜蛾性誘劑的誘效,在綜合治理中有重要意義。我國地域遼闊,區(qū)域條件差異較大,各地應結合當?shù)貙嶋H情況,合理使用性誘劑。1小菜砂雄蛛性信息素的增效作用1974年Chow等報道在室內(nèi)生物測定時小菜蛾雄蛾對雌蛾腹部有機溶劑提取物有強烈的行為反應,且此提取物具有誘蛾活性。1977年肯定小菜蛾雌蛾腹部提取物組分為順-11-十六碳烯醛(Z11-16:Ald)和順-11-十六碳烯乙酸酯(Z11-16:Ac)。但兩組分比例的研究結果則有所不同。Koshihara應用Z11-16:Ald和Z11-16:Ac以1∶1比例誘蛾效果較好。Chisholm等試驗認為Z11-16:Ald和Z11-16:Ac以7∶3對小菜蛾具有較好的引誘能力。Kawasaki室內(nèi)試驗也表明小菜蛾雄蛾對Z11-16:Ald和Z11-16:Ac在8∶2到5∶5的比例具有較高的反應活性。小菜蛾雄蟲對多種十六碳烯醛類似物具有較強的觸角電位反應(EAG)。田間誘蛾試驗結果表明,小菜蛾性信息素中除了Z11-16:Ald和Z11-16:Ac,還可能包含有順-11-十