植物挥发性次生物质对植食性昆虫的影响_卢伟

质[ 4] , 植物挥发性次生物质诱导植食性昆虫产生寄 主定向行为或逃避行为[ 5] ;其次 , 植食性昆虫的种群 增殖受植物挥发性次生物质的明显影响 , 不但影响 植食性昆虫的交配[ 6] 、产卵[ 7 - 9] 等繁殖行为 , 还影响 其取食行为 。明确植物挥发性次生物质对植食性昆 虫行为和发育的影响作用及其机制有助于阐明昆虫
指纹图谱 , 也即由不同浓度的不同植物挥发物组成 的混合物[ 4] 。 2. 2 对植食性昆虫求偶和产卵行为的影响
许多植食性昆虫的交配行为与寄主植物散发的 气味物质有密切的关系 。 植食性昆虫通常在寄主植 物上相遇 、求偶和交配 , 它们的交配行为主要或完全 在植物上进行 , 大多数植食性昆虫两性相遇的场所 集中在对雌 虫有吸引力的 地方 。 对 植食性昆 虫而 言,寄主植物是较准确的引诱源, 如松墨天牛 (Monocham us al ternatus)雌雄成虫通过寄主植物的 挥发性萜烯类化合物来求配[ 28] 。 雌虫往往在 寄主 植物存在时才产生生殖活动 , 在没有找到适宜寄主 植物的情况下 , 有推迟引诱雄虫前来与其交配的行 为 。一般情况下 , 昆虫在其寄主存在的条件下有较 高的成功交配率 , 而且有一些昆虫种类必须在寄主
虫(L ept inot arsa decem li neata)对马 铃薯叶片 气味 的定向选择行为 , 只要有马铃薯叶片气味存在 , 马铃 薯甲虫就会产生寄主定向行为[ 17] ;Bart let 等报道油 菜中的 3 种挥发性化学成分的混合物对甘蓝荚象甲 (Ceutorhy nchus assimi l is)成 虫 有 强 烈 的 引 诱 作 用[ 18] ;其他研究也表明 , 植物次生物质在许多 植食 性昆虫的寄主选择过程中起重要作用 , 如粉纹夜蛾 (Tri chopl usia ni )、烟芽 夜 蛾(H elicov erpa vi rescens)、棉红铃虫(Pet inophora gossy pi ell a)、小地老 虎(Agroti s y psi lon)、葱蚜(Neotoxoptera f ormosana)、烟草甲虫(Lasioderma serricorne)、地中海粉螟 (Ephest ia k uehniell a)[ 19 - 25] 。 寄主多样的植食性昆 虫能通过挥发性 物质各组分的含 量来识别原 始寄 主 、次生寄主和非寄主 , 寄主专一的植食性昆虫主要 通过挥发性物质的种类来识别寄主[ 26] 。 另外 , 植食 性昆虫取食诱导产生的挥发性次生物质对同种或其 他种植食性昆虫的寄主识别和定位产生影响 。 草地 贪夜蛾(S podoptera f rugi perda)幼虫更喜欢 趋向 同种幼虫为害过的玉米苗[ 27] 。 昆虫寻找寄主 植物 及对寄主植物的识别是由于识别了植物气味的化学
关键词 植物挥发性次生物质 ; 植食性昆虫 ; 寄主选择 ; 取食 ; 交配 ; 产卵 中图分类号 Q 946. 8
Effects of plant volatiles on herbivorous insects
L u W ei1 ,2 , Ho u M ao lin2 , Wen Jihui1 ,2 , Li Jiawen1
(1. College of Bio-sa f ety Sciences and Technology , Hunan Agricultural University , Changsha 410128, China; 2. S tate K ey Laboratory f or Biology o f Plant Diseases and I nsect Pests , Institute o f Plant P rotection , Chinese Academy o f A gricultural Sciences , Bei jing 100094 , China)
植物挥发 性次生物质 可以分为 两类[ 4 , 11 , 13] :一 类是在植 物中 广泛 分布 的一般 气味 组分(general odo r component s)。 这类化合物通过植物通常的生 物合成路线产生 。 另一类是种类特异性化合物 , 其 化学成分在其他相近的植物中没有 , 主要是通过植 物次生代谢物裂解形成, 称特异性气味组分 (specific odor co mpo nent s)。
1 植物挥发性次生物质的种类
植物挥发性次生物质是植物在代谢过程中产生 的一些短链碳氢化合物及其衍生物 , 是一类组成复 杂 、分子量在 100 ～ 200 之间的混合物质 , 主要包括 烃类 、醇类 、醛类 、酮类 、酯类 、酸类 、萜烯类和芳香类 化合物等 , 并以一定比例构成的该种植物的化学指 纹图谱 [ 3 , 10 - 11] 。 目前已知植物次生物质约有 3 万 种以上 , 与昆虫有关的主要是酚类 、萜类和生物碱 。
第 33 卷第 3 期(2007)
专论与 综述
PLA N T PRO TECT IO N V o l. 33 N o . 3 (2007)
7
2003 , 41 :155 - 176. [ 46] 王海光 , 祝慧云 , 马占鸿 , 等. 小 麦矮腥黑穗病研 究进展与展望
第 33 卷第 3 期(2007)
8
PLA N T PRO TEC TIO N V ol. 33 N o. 3 (2007)
专论与综述
的综合治理提供新的生态防治途径 。 本文报道了近 年来植物挥发 性次生物质对 植食性昆虫的 寄主选 择 、交配 、产卵 、取食及发育等方面影响的研究状况 及进展 。
[ J] . 中国农业科技导报 , 2005 , 7(4):21 - 27. [ 47] PIV O Npotent ial year-round
est ablish men t of soybean ru st t h roug hout th e w orld[ J] . Plan t D iseas e, 2004 , 88 :523 - 529. [ 48] 沈佐锐 , 马晓光 , 高灵旺 , 等. 植 保有害生物风险 分析研究进展 [ J] . 中国农业大学学报 , 2003 , 8(3):51 - 55. [ 49] 杨昌举 , 黄 灿. 转基因作物商品化生产的潜 在生态风险[ J] . 环
境保护 , 2001(5):19 - 21. [ 50] 王长永 , 陈良燕. 转基因生 物环境释 放风险评 估的原则 和一般
模式[ J] . 农村生态环境 , 2001 , 17(2):45 - 49. [ 51] 尹立群 , 苑凤瑞 , 马秀英. 浅谈绿 色植 保服务 与 IPM 技术 应用
[ J] . 中国植保导刊 , 2004 , 24(5):37 - 38. [ 52] 张书敏. 推广绿色植保技术是新世纪植保发 展的方向[ J] . 植保
(1. 湖南农业大学生物安全科技学院 , 长沙 410128; 2. 植物病虫害生物学国家重点实验室 , 中国农业科学院植物保护研究所 , 北京 100094)
摘要 植物挥发性次生物质对植食性昆虫的寄主选择 、取食 、交配 、产卵等 行为有着重 要的影响作 用 。 本文就 植物 挥发性次生物质 对植食性昆虫影响 的研究状况及其进 展进行综述报道 , 以便为进一 步深入开展这方面 的研究提供 借鉴 。
技术与推广 , 2001 , 21(2):9 - 10. [ 53] 欧阳迪 莎 , 何 敦春 , 杨 小山 , 等. 植 物病 害 管理 中 的政 府行 为
[ J] . 中国农业科技导报 , 2005 , 7(3):38 - 41.
植物挥发性次生物质对植食性昆虫的影响
卢 伟1, 2 , 侯茂林2* , 文吉辉1, 2 , 黎家文1
这方面有较多的研究报道和综述 。 大量文献报道表明 , 植食性昆虫选择寄主植物
的行为是一个连锁过程 。 在寻找寄主阶段 , 寄主植 物的挥发性次生性物质通过昆虫嗅觉感受器引诱昆
虫到达植物 , 在与植物接触后 , 通过味觉感受器感知 植物营养成分比例 、取食刺 激因子或抑制因子[ 16] 。 昆虫利用植物气味寻找寄主的典型例子是马铃薯甲
陆生植物与植食性昆虫在长期的进化过程中形 成了复杂的互作关系[ 1 - 3] 。 植食性昆虫的种群繁衍 在很大程度上取决于能否寻找到合适的寄主植物和 获得足够的营养 , 植物挥发性次生物质在其中起着 重要作用 。
首先 , 植食性昆虫在寻找寄主阶段 , 大都通过嗅 觉感受 器 接收 并 识 别寄 主 植 物的 挥 发 性次 生 物
与植物之间的协同进化关系 , 同时为农林有害生物
收稿日期 : 2006 - 12 - 19 修订日期 : 2007 - 02 - 10 基金项目 : 国家重点基础研究发展计划项目(2006C B102004);中央科研院所社会公益研究专项(2004D IB4J156) * 通讯作者 E-mai l :maolinhou @cjac. org. cn
2 植物挥 发性次 生物 质对植 食性 昆虫的 影响
2. 1 对植食性昆虫寄主识别与寄主定位的影响 昆虫的寄主植物定向行为是植物与昆虫相互依
存关系中最重要的行为关系之一[ 5] 。 植食性昆虫与 植物经过长期相互选择 , 形成了植食性昆虫具有特 定食性范围的特点 。 各种昆虫都能辨别寄主和非寄 主植物 , 最终导致生长和繁殖 , 同时也避免因为误食 而造成中毒或者营养不良 。很多因素会影响昆虫对 寄主植物的选择 , 如植物化学成分 、植物形态特征 、 各种环境因子(光 、温度 、湿度 、风等)和其他生物因 素等 , 但植食性昆虫主要是借助于化学感受器来鉴 别植物 的信 号物 质(主要 是植物 次 生代 谢 物) 。 在 昆 虫与植物的所有关系中 , 化学识别占中心地位[ 4 , 15] ,
Abstract P lant v olatiles have been show n to exe rt impo rtant influence o n behavio r s such as ho st se lectio n , feeding , ma ting a nd ov ipo sitio n o f her bivo r ous insec ts. Elucida tio n of the interac tions be twee n plant vo la tile s and herbivo r ous insects a nd the underlying m echanisms r epresents a key area fo r future resear ch. In this paper , the effects of plant vo la tile s o n the be ha vio r s of he rbiv o ro us insects ar e re view ed with the aim to pro vide a ba sis fo r fur the r re sea rch. Key words pla nt v ola tiles ; her bivo rous insects ; ho st selection ; feeding ; mating ; ovipositio n