茶樹害蟲性信息素防控原理

一、性信息素應(yīng)用原理

自從蠶蛾性信息素被鑒定后，關(guān)于蛾類性信息素知識的增加，引起了人們對非鱗翅目昆蟲，如雙翅目、蜚蠊目、鞘翅目、半翅目性信息素的興趣。性信息素研究多集中在鱗翅目和鞘翅目，其中鱗翅目共有超過700種蛾類性信息素被鑒定報道，另外有1 300余種蛾類的引誘劑被發(fā)現(xiàn)。
2. 性信息素嗅覺感受的基本原理

性信息素在求偶通訊中的功能主要是中長距離通訊與識別，所以性信息素對昆蟲的交配與繁殖具有重要的意義。通常由雌蟲的性信息素腺體分泌并向周圍環(huán)境釋放性信息素化合物，雄蟲接收求偶信號，這個過程包括嗅覺感受器接收性信息素化合物、性信息素化合物在感器內(nèi)的運輸與消解、氣味化學(xué)信號傳導(dǎo)入腦形成求偶交配行為指令。
觸角是昆蟲接收性信息素的主要嗅覺器官，表面著生大量各種類型的感器。通過茶尺蠖掃描電鏡共觀察到8種不同類型的觸角感器，其中毛形感器是感受性信息素的主要感器類型。當(dāng)性信息素進(jìn)入嗅覺感器內(nèi)后，即與對應(yīng)的性信息素結(jié)合蛋白結(jié)合，穿過淋巴液到達(dá)感器內(nèi)嗅覺受體神經(jīng)元的樹突膜，與相應(yīng)的氣味受體相互作用，從而激活嗅覺受體神經(jīng)元產(chǎn)生膜電位，使氣味化學(xué)信號轉(zhuǎn)換為神經(jīng)元電信號沿神經(jīng)元軸突傳入腦。昆蟲大腦通過觸角葉接收到信號后，經(jīng)過局域種間神經(jīng)元的信息處理，再通過投射神經(jīng)元傳送到腦高級中樞。

3. 性信息素應(yīng)用方式和策略
（1）蟲情監(jiān)測
性信息素應(yīng)用方式中，以蟲情監(jiān)測最為成功。性信息素誘捕器的捕獲情況可以準(zhǔn)確反映相應(yīng)區(qū)域范圍內(nèi)是否存在目標(biāo)昆蟲以及種群密度情況。因此可以利用性信息素進(jìn)行蟲情監(jiān)測從而為化學(xué)施藥提供指導(dǎo)，如確定防治閾值、防治時機(jī)等。此外，由于性信息素的特異性和高效性，可以在很低的蟲口密度下監(jiān)測昆蟲，因此還在外來入侵昆蟲或珍貴瀕危昆蟲種群的監(jiān)測中發(fā)揮重要作用。
通常利用性信息素誘捕器只能誘捕雄成蟲，如何利用雄成蟲的誘捕情況準(zhǔn)確預(yù)測下一代幼蟲的危害，還有很多重要因素需研究清楚，如性誘劑對目標(biāo)害蟲需具有高效的引誘力，才能準(zhǔn)確反映出發(fā)生區(qū)內(nèi)的蟲口密度。性誘劑的引誘效果主要受性誘劑配方、緩釋材料、誘捕器類型、誘捕器位置等因素影響，其中性誘劑的配方以及誘捕器類型是影響引誘力最重要的因素。此外，也需了解目標(biāo)監(jiān)測害蟲的生物學(xué)習(xí)性，才能根據(jù)誘捕到的雄成蟲的數(shù)量準(zhǔn)確預(yù)測下一代幼蟲的發(fā)生時間和蟲口數(shù)量。

（2）交配迷向法
交配迷向是通過人為釋放性信息素制造性信息素味源，使得昆蟲在求偶通訊中獲得錯誤信號，進(jìn)而延遲、減少或者阻止昆蟲順利找到異性完成交配，從而減少下一代蟲口數(shù)量。交配迷向法是性信息素應(yīng)用最多的一種策略，尤其是一些種類昆蟲性信息素引誘力較弱，不適宜采用大量誘殺法的時候，交配迷向是更為有效的防治方法。交配迷向防治的目的是干擾害蟲的求偶通訊，而非直接消滅，因此迷向劑通常不需要配套裝置，降低了應(yīng)用的成本。然而，交配迷向?qū)π孕畔⑺鼗衔锏挠昧恳髤s較大，因為空氣中的性信息素濃度是決定交配迷向是否成功的重要因素。研究表明空氣中性信息素濃度至少需要1 ng/m3才能有效干擾昆蟲的求偶通訊，因此通常一個作物生長季節(jié)，每公頃需要10～100 g性信息素才能發(fā)揮作用。

交配迷向的效果還與迷向劑配方密切相關(guān)，如果目標(biāo)昆蟲性信息素為單組分則直接使用該組分迷向，如果是2種或2種以上組分，則迷向劑需以其性信息素主成分為主。日本對艾尺蠖的迷向應(yīng)用顯示，當(dāng)使用其性信息素主成分氧環(huán)3,順6, 順9-十九碳二烯為迷向劑，以3 000 個/hm2的密度使用時，迷向率可達(dá)100%，而使用其性信息素次要成分順3,順6,順9-十九碳三烯為迷向劑，等密度使用迷向率僅為20%。
（3）大量誘殺法
大量誘殺法是通過性誘劑大量吸引1種性別或雌雄2種性別昆蟲，再結(jié)合大容量的誘捕器或化學(xué)農(nóng)藥將被引誘的昆蟲消滅，從而阻止害蟲有效地繁殖后代。相比于交配迷向法，大量誘殺法對性信息素的使用量相對較低，適于性信息素原料成本較高的害蟲種類，但是與化學(xué)農(nóng)藥結(jié)合使用并不適用于有機(jī)作物上。如在南亞地區(qū)，茄黃斑螟是為害茄子十分嚴(yán)重的一種鱗翅目害蟲，由于其幼蟲鉆蛀的特性以及抗藥性產(chǎn)生較快，常規(guī)化學(xué)農(nóng)藥防治效果并不理想。

茄黃斑螟成蟲
通過對茄黃斑螟的性信息素比例、劑量、誘捕器以及田間設(shè)置等因素進(jìn)行研究，開發(fā)出一種大量誘殺技術(shù)，使當(dāng)?shù)厍炎赢a(chǎn)量增加50%以上。由于使用性誘劑，減少了化學(xué)農(nóng)藥施用，天敵數(shù)量增加，螨類和粉虱等次要害蟲數(shù)量也有所下降。

二、茶樹害蟲性信息素研究進(jìn)展

1. 已鑒定性信息素的茶樹害蟲種類

茶樹害蟲性信息素研究以中日兩國為主，日本于20世紀(jì)70年代開始進(jìn)行了茶小卷夜蛾、茶長卷葉蛾、茶細(xì)蛾等害蟲的性信息素研究，中國則于20世紀(jì)90年代開始進(jìn)行以茶尺蠖為代表的主要害蟲性信息素研究。當(dāng)前茶樹害蟲性信息素研究以鱗翅目害蟲為主，另有少量半翅目種類。到目前為止，茶樹害蟲中共有18種昆蟲的性信息素被成功分離鑒定，其中鱗翅目昆蟲15種，半翅目昆蟲3種（表1）。
表1 已鑒定性信息素成分的茶樹害蟲種類

2. 灰茶尺蠖和茶尺蠖種群的地理分布

灰茶尺蠖和茶尺蠖是我國茶區(qū)2種形態(tài)相似的蛾類近緣種，以啃食嫩葉為生，嚴(yán)重影響茶葉的產(chǎn)量和質(zhì)量，給茶葉生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由于性信息素存在高度的種特異性，只有掌握這2種尺蠖種群的地理分布，才能精準(zhǔn)指導(dǎo)在相應(yīng)尺蠖的發(fā)生區(qū)使用合適的性誘劑。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所從我國產(chǎn)茶省份收集了尺蠖標(biāo)本，采用基于線粒體COI基因的分子鑒定技術(shù)，基本掌握了灰茶尺蠖和茶尺蠖種群在我國茶區(qū)的地理分布，為性信息素的精準(zhǔn)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。研究結(jié)果顯示，江蘇省無錫和蘇州地區(qū)為茶尺蠖種群分布區(qū)域；蘇浙皖交界的鎮(zhèn)江、宣城和杭州地區(qū)是茶尺蠖和灰茶尺蠖的混發(fā)區(qū)；除了以上的2種尺蠖混發(fā)區(qū)外，全國茶區(qū)均為灰茶尺蠖種群分布區(qū)域。

3. 灰茶尺蠖和茶尺蠖求偶通訊種間隔離
通常蛾類近緣種的性信息素成分相似或者部分相同，甚至完全一致。由于灰茶尺蠖和茶尺蠖的高度相似性，給二者的性信息素鑒定與研究帶來了一定的困擾。通過重新鑒定分析發(fā)現(xiàn)，灰茶尺蠖的性信息素成分有3種，分別是順3,順6,順9-十八碳三烯、順3,順6,順 9-十九碳三烯和順 3,順 9-6,7-環(huán)氧十八碳二烯，其中順3,順6,順9-十八碳三烯和順3,順9-6,7-環(huán)氧十八碳二烯2種成分，對灰茶尺蠖具有強烈的引誘作用，而對茶尺蠖沒有引誘作用，成功對茶尺蠖雄蟲實現(xiàn)了求偶通訊種間隔離。2種尺蠖求偶通訊的種間隔離機(jī)制的闡明，更好地指導(dǎo)性信息素的應(yīng)用技術(shù)研究，實現(xiàn)利用性信息素有效防控灰茶尺蠖和茶尺蠖的目的。
除上述茶樹害蟲性信息素研究進(jìn)展外，茶樹害蟲微量成分鑒定與功能、性信息素多態(tài)性、性信息素的手性結(jié)構(gòu)與生理活性、性信息素的嗅覺感受機(jī)制、性信息素生物合成調(diào)節(jié)機(jī)制等方面亦有長足發(fā)展。

來源：中國茶葉

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