昆虫化学信息物质概述
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(1. Dalian University , Dalian 116622 ,China ; 2. Jilin Provincial Academy of Forestry Science , Changhun 130031 , China ; 3. Northeast Forestry University , Harbin 150040 ,China)
第 33 卷第 5 期 2004 年 9 月
吉 林 林 业 科 技 J ILIN FORESTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY
文章编号 :1005 - 7129 (2004) 05 - 0027 - 04 中图分类号 :S7631301 文献标识码 :B
昆虫化学信息物质概述
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(synomone) 以及非气信息素 (apneumones) [8] ,另 外抗生素 (antimone) 也属于它感化合物 。 1121211 利己素 (allomone) 也称“阿洛蒙”,是由 一种昆虫释放并引起它种昆虫个体行为反应的 化学物质 ,而行为反应对释放者有利 。 1121212 利它素 (kairomone) 也称“开洛蒙”,是指 由一种生物释放对另一种生物有利的化学物 质 ,或者说反应对接受者有利 。 1121213 协同素 ( synomones) 也称“新洛蒙”,还 叫互利素 ,是指反应对释放者和接受者双方都 有利 。 1121214 抗生素 (antimone) 昆虫分泌的抵抗有害 生物和有害物质的信息物 。 1121215 非 气 信 息 素 ( apneumones) 也 称“阿 纽 蒙”,也称非生素 ,是指拟寄生物寄主定位 ,包括 非生命的寄主食物 。
信息素常指昆虫外激素 (pheromone) ,即从 昆虫体内散发到体外 ,引起昆虫产生行为反应 的化学物质 ;根据相互作用关系是发生在种内 还是种间 , 昆虫化学信息物质又包括外激素
(pheromone) 和 它 感 化 合 物 ( allelochemicals) 两 类[4] 。它们在化学生态学中被广泛研究 ,也是 害虫综合治理 ( IPM) 和森林有害生物可持续控 制策略 (SPMF) 中的一个先进手段 。 1. 2. 1 外激素也称为种内信息素 (pheromone) 是 指一种昆虫分泌并释放到体外引起同种昆虫的 个体产生行为反应的化学物质 ,包括性信息素 (sex pheromone) 、聚集信息素 (aggregation phero2 mone) 、跟踪信息素 (trail pheromone) 、告警信息 素 (alarm pheromone) 、疏散信息素 (dispersal pher2 omone) 和标记信息素 (mark pheromone) 等 。这类 信息化合物当前研究得较多 ,尤其是昆虫性信 息素的研究 ,在害虫防治实践中已被推广和应 用[5] 。 1121111 性信息素 (sex pheromone) 是指由昆虫某 一性别个体分泌于体外 ,能被同种异性个体所 接受 ,并引起异性个体产生一定的行为和生理 反应 (如觅偶 、定向求偶 、交配等) 的微量化学物 质 。它能够保证昆虫在种内雌雄个体间性的联 系及种的有序繁衍[7] 。 1121112 聚集信息素 (aggregation pheromone) 由昆 虫个体分泌 ,招引同种成员在一起进行取食 、交 配和繁殖的一种种内信息素 。 1121113 跟踪信息素 (trail pheromone) 由蚂蚁 、白 蚁等社会性昆虫分泌的 、表明个体活动踪迹的 信息素 。 1121114 告警信息素 (alarm pheromone) 由昆虫个 体分泌 ,向同种昆虫告警的信息素 。 1121115 疏散信息素 ( dispersal pheromone) 由昆 虫个体分泌 ,能够使同种昆虫个体趋于分散 ,降 低其栖息密度的信息素 。 1121116 标 记 信 息 素 ( mark pheromone) Salt 于 1934 年首先发现广赤眼蜂具有识别被寄生卵 与未被寄生卵的能力 ,后来证明被寄生卵上存 在标记化学因子 ,以控制其再次产卵 。这种标 记化学因子就称为标记信息素 。又称产卵驱避 信息素[6] 。
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而且也受到来自寄主的食物或其它有关生物的 化学物质影响[1] 。
Law 和 Regnier (1971) 将那些支配生物之间 相互作用的化学物质用“信息素”( semiochemi2 cals) 表示[2] 。Semiochemicals 又称为信息化学物 质或信息物质 ,迄今这些术语逐步趋向统一 ,昆 虫化学信息物质 ( semiochemicals of insects) 泛指 昆虫与昆虫 、昆虫与植物 、以及昆虫与环境之间 具有 生 物 活 性 能 够 引 起 昆 虫 行 为 的 化 学 物 质[3] 。
Abstract : Semiochemicals of insects has become to be one of the topics of general interest of entomologists and has been popularized for its characteristics of trace , effectiveness , low environmental impact and compatible to pesticides. The definitions of semiochemicals of insects were briefly introduced in the paper. Also different types of semiochem2i cals and their relationships and use in agriculture and forestry were described. Prospect for semiochemicals was put forward. Key words :semiochemicals of insects , pheromones
2 昆虫化学信息物质的应用与展望
昆虫的化学生态学形成于 20 世纪 80 年代 初期 ,因此昆虫化学信息物质 ,尤其是昆虫外激 素的研究 ,还是一个崭新的领域 ,它的发展方兴 未艾 ,昆虫化学信息物质以其微量 ,高效 ,无污 染 ,与农药兼容等特点而成为当前世界各国昆 虫学家研究的热点问题 ,它们的应用非常广泛 , 前些年主要研究性信息素 、聚集信息素等种类 , 近年来对利己素 、利它素 、互利素等它感化合物 的研究更加深入 ,例如有一种瓢虫当受到天敌 攻击时就释放一种难闻气味的生物碱来驱避天 敌 ,免 招 侵 害 , 这 种 生 物 碱 就 是 瓢 虫 的 利 己 素[5] ;3 ,5 - 二甲氧基 - 4 - 羟基肉桂酸是存在 于危害白菜的鳞翅目幼虫粪便中的化合物也是 一种利己素 ,它可以抑制白菜种蝇的产卵[9] ;蚜 虫的信息素吸引其天敌 ———草蛉 ,它信息素是 草蛉的利它素[12] ;Braks - MAH 等 (2001) 用嗅觉 测量仪研究了人汗是一种按蚊 Anopheles gambi2 ae s. s. (Diptera , Culicidae) 的利它素 ,他们通过 实验发现时间长的汗比新鲜的汗更能吸引按 蚊 ,证明了人汗中的两种主要成分是氨水 (am2 monia) 和乳酸 (L - lactic) ,其中氨水是按蚊最主 要的利它素成分 ,乳酸是具有辅助作用的非必 须成分[13] ; 互利素的例子也很多 ,蚜虫腹部分 泌的蜜露吸引蚂蚁来取食 ,蚂蚁能保护它们免 遭天敌危害并帮助它们迁移寻找食物 ,部分鳞 翅目昆虫性信息素的合成受神经肽的调控 ,昆 虫口腔中的β- 葡萄糖苷酶 、从甜菜夜蛾 Spo2 doptera exigua 唾液中分离出的 N - (17 - 羟基 亚麻酰基) - 1 - 谷氨酰氨可刺激虫害植株释放
1 昆虫化学信息物质的种类
昆虫信 息 素 的 种 类 随 着 人 们 对 昆 虫 生 理 学 、天敌昆虫学和昆虫化学生态学的深入研究 , 以及 相 关 的 触 角 电 位 ( EAG) 技 术 、气 相 色 谱 ( GC) 技术 、液相色谱 ( HPLC) 技术的不断发展而 完善 ,近年来免疫胶体金技术 ( Immunogold) 、酶 联免疫技术 ( ELISA) 和蛋白质软电离激光解析 质谱技术 (MALDI - MS) 为蛋白质等生物大分子 的昆虫化学信息物质的研究开辟了广阔的空 间 ,一些由蛋白质组成的利它素的研究就是最 好的实例 。随着研究领域的不断拓宽和实验手 段的进步 ,关于昆虫化学信息物质种类相关的 术语逐渐趋向统一 。综合诸多文献和以往的研 究成果 ,本文对昆虫化学信息物质的种类及相 互关系进行概述 。 1. 1 昆虫内激素
在自然界 ,昆虫与昆虫 、昆虫与植物之间的 联系在很大程度上是依靠化学物质传递信息 , 例如昆虫求偶 、寻找食物 、定向栖息场所 、搜索 寄主 、受到侵扰时向同伴告警等过程中都存在 着化学物质的作用 ,昆虫种间作用的化学生态 是极其多样和复杂的 ,它们不但受到来自寄主 ,
收稿日期 :2004 - 03 - 15 作者简介 :迟克强 (1979 - ) ,男 ,辽宁丹东人 ,研究实习 员 ,主要从事生物学方面的研究 1
1. 2. 2 种间信息素是由一种昆虫分泌并释放到 体外引起异种昆虫个体产生行为的化学物质 , 又名种间信息物质或它感化合物 (allelochemi2 cals) 。它感化合物是指信息物质而言 。如果某 种生物个体产生的化学物质 ,仅仅在营养作用 上影响另一物种 ,将不被认为是它感化合物 ,但 如果这一营养成分被用于通讯 ,具有信息功能 , 它就属于它感化合物 。这类化合物种类较多 , Whittaker (1970) 所定义的它感化合物分为四类 : 利己素 ( allomone) 、利它素 ( kairomone) 、协同素
昆虫内激素 ( hormone) 是由昆虫内分泌系 统分泌 ,在昆虫体内运转 、调节昆虫的代谢 ,分 为脑激素 (brain hormone ,BH) 、蜕皮激素 (moult2 ing hormone ,MH) 和保幼激素 (juvenile hormone , J H) 。激素分泌出正常的量才能维持正常的生 长与发育 。如果其中一种激素在一个“失常”的 时间内过量地存在 ,发育就会停止或变得不正 常 。人们通过利用昆虫生长过程中所产生的激 素物质 ,以干扰昆虫的正常生长发育 。这种激 素物质为昆虫所固有 ,故它可选择性地防治害 虫 ,不会引起抗性 ,且对人畜和天敌均无害 ,从 而保持正常自然生态又不会导致环境污染 。此 类药剂有拟保幼激素 、拟蜕皮激素和几丁质抑 制剂等 ,它们支配着昆虫的生长 、变态 、休眠等 主要生理现象 。人们统称为昆虫生长调节剂 ( Insect Growth Regulators 简称 IGR) 。 1. 1. 1 脑激素 ( brain hormone ,BH) 由脑部神经 分泌细胞所分泌 ,主要功能是脑激素刺激前胸 腺分泌蜕皮激素 、刺激咽侧体分泌保幼激素 。 1. 1. 2 蜕皮激素 (moulting hormone ,MH) 由前胸 腺所分泌 ,引起幼虫的蜕皮 ,促进变态 ,到成虫 期就不存在了 。 1. 1. 3 保幼激素 (juvenile hormone ,J H) 由咽侧体 所分泌 ,主要作用是保持昆虫幼龄期的特征 ,防 止昆虫内部器官的分化与变态 。 1. 2 昆虫外激素
Vol133 No15 Sep12004
迟克强1 ,孙亚飞1 ,孙守慧2 , 宋丽文2 ,孙晓玲3 ,张晓军2 ,张怡2
(11 大连大学 ,辽宁 大连 116622 ;21 吉林省林业科学研究院 ,吉林 ,长春 130031 ; 31 东北林业大学 ,黑龙 江 哈尔滨 150040)
摘要 :昆虫化学信息物质以其微量 、高效 、无污染 、与农药兼容等特点而成为当前世界各国昆虫学家研究 的热点问题 ,它们的应用范围非常广泛 ,本文对昆虫化学信息物质的概念进行了综述 ,阐述了其包含的 种类的相互关系和相应的概念以及在农 、林业害虫领域中的应用效果 ,展望了昆虫化学信息物质的发展 前景 。 关键词 :昆虫化学信息物质 ;信息素
Brief introduction on semiochemicals of insects
CHI Ke - qiang1 , SUN Ya - fei11 , SUN Shou - hui2 , SONG Li - wen2 , SUN Xiao - ling3 ,ZHANG Xiao - jun2 , ZHANG Yi2
第 33 卷第 5 期 2004 年 9 月
吉 林 林 业 科 技 J ILIN FORESTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY
文章编号 :1005 - 7129 (2004) 05 - 0027 - 04 中图分类号 :S7631301 文献标识码 :B
昆虫化学信息物质概述
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(synomone) 以及非气信息素 (apneumones) [8] ,另 外抗生素 (antimone) 也属于它感化合物 。 1121211 利己素 (allomone) 也称“阿洛蒙”,是由 一种昆虫释放并引起它种昆虫个体行为反应的 化学物质 ,而行为反应对释放者有利 。 1121212 利它素 (kairomone) 也称“开洛蒙”,是指 由一种生物释放对另一种生物有利的化学物 质 ,或者说反应对接受者有利 。 1121213 协同素 ( synomones) 也称“新洛蒙”,还 叫互利素 ,是指反应对释放者和接受者双方都 有利 。 1121214 抗生素 (antimone) 昆虫分泌的抵抗有害 生物和有害物质的信息物 。 1121215 非 气 信 息 素 ( apneumones) 也 称“阿 纽 蒙”,也称非生素 ,是指拟寄生物寄主定位 ,包括 非生命的寄主食物 。
信息素常指昆虫外激素 (pheromone) ,即从 昆虫体内散发到体外 ,引起昆虫产生行为反应 的化学物质 ;根据相互作用关系是发生在种内 还是种间 , 昆虫化学信息物质又包括外激素
(pheromone) 和 它 感 化 合 物 ( allelochemicals) 两 类[4] 。它们在化学生态学中被广泛研究 ,也是 害虫综合治理 ( IPM) 和森林有害生物可持续控 制策略 (SPMF) 中的一个先进手段 。 1. 2. 1 外激素也称为种内信息素 (pheromone) 是 指一种昆虫分泌并释放到体外引起同种昆虫的 个体产生行为反应的化学物质 ,包括性信息素 (sex pheromone) 、聚集信息素 (aggregation phero2 mone) 、跟踪信息素 (trail pheromone) 、告警信息 素 (alarm pheromone) 、疏散信息素 (dispersal pher2 omone) 和标记信息素 (mark pheromone) 等 。这类 信息化合物当前研究得较多 ,尤其是昆虫性信 息素的研究 ,在害虫防治实践中已被推广和应 用[5] 。 1121111 性信息素 (sex pheromone) 是指由昆虫某 一性别个体分泌于体外 ,能被同种异性个体所 接受 ,并引起异性个体产生一定的行为和生理 反应 (如觅偶 、定向求偶 、交配等) 的微量化学物 质 。它能够保证昆虫在种内雌雄个体间性的联 系及种的有序繁衍[7] 。 1121112 聚集信息素 (aggregation pheromone) 由昆 虫个体分泌 ,招引同种成员在一起进行取食 、交 配和繁殖的一种种内信息素 。 1121113 跟踪信息素 (trail pheromone) 由蚂蚁 、白 蚁等社会性昆虫分泌的 、表明个体活动踪迹的 信息素 。 1121114 告警信息素 (alarm pheromone) 由昆虫个 体分泌 ,向同种昆虫告警的信息素 。 1121115 疏散信息素 ( dispersal pheromone) 由昆 虫个体分泌 ,能够使同种昆虫个体趋于分散 ,降 低其栖息密度的信息素 。 1121116 标 记 信 息 素 ( mark pheromone) Salt 于 1934 年首先发现广赤眼蜂具有识别被寄生卵 与未被寄生卵的能力 ,后来证明被寄生卵上存 在标记化学因子 ,以控制其再次产卵 。这种标 记化学因子就称为标记信息素 。又称产卵驱避 信息素[6] 。
— 27Biblioteka Baidu—
而且也受到来自寄主的食物或其它有关生物的 化学物质影响[1] 。
Law 和 Regnier (1971) 将那些支配生物之间 相互作用的化学物质用“信息素”( semiochemi2 cals) 表示[2] 。Semiochemicals 又称为信息化学物 质或信息物质 ,迄今这些术语逐步趋向统一 ,昆 虫化学信息物质 ( semiochemicals of insects) 泛指 昆虫与昆虫 、昆虫与植物 、以及昆虫与环境之间 具有 生 物 活 性 能 够 引 起 昆 虫 行 为 的 化 学 物 质[3] 。
Abstract : Semiochemicals of insects has become to be one of the topics of general interest of entomologists and has been popularized for its characteristics of trace , effectiveness , low environmental impact and compatible to pesticides. The definitions of semiochemicals of insects were briefly introduced in the paper. Also different types of semiochem2i cals and their relationships and use in agriculture and forestry were described. Prospect for semiochemicals was put forward. Key words :semiochemicals of insects , pheromones
2 昆虫化学信息物质的应用与展望
昆虫的化学生态学形成于 20 世纪 80 年代 初期 ,因此昆虫化学信息物质 ,尤其是昆虫外激 素的研究 ,还是一个崭新的领域 ,它的发展方兴 未艾 ,昆虫化学信息物质以其微量 ,高效 ,无污 染 ,与农药兼容等特点而成为当前世界各国昆 虫学家研究的热点问题 ,它们的应用非常广泛 , 前些年主要研究性信息素 、聚集信息素等种类 , 近年来对利己素 、利它素 、互利素等它感化合物 的研究更加深入 ,例如有一种瓢虫当受到天敌 攻击时就释放一种难闻气味的生物碱来驱避天 敌 ,免 招 侵 害 , 这 种 生 物 碱 就 是 瓢 虫 的 利 己 素[5] ;3 ,5 - 二甲氧基 - 4 - 羟基肉桂酸是存在 于危害白菜的鳞翅目幼虫粪便中的化合物也是 一种利己素 ,它可以抑制白菜种蝇的产卵[9] ;蚜 虫的信息素吸引其天敌 ———草蛉 ,它信息素是 草蛉的利它素[12] ;Braks - MAH 等 (2001) 用嗅觉 测量仪研究了人汗是一种按蚊 Anopheles gambi2 ae s. s. (Diptera , Culicidae) 的利它素 ,他们通过 实验发现时间长的汗比新鲜的汗更能吸引按 蚊 ,证明了人汗中的两种主要成分是氨水 (am2 monia) 和乳酸 (L - lactic) ,其中氨水是按蚊最主 要的利它素成分 ,乳酸是具有辅助作用的非必 须成分[13] ; 互利素的例子也很多 ,蚜虫腹部分 泌的蜜露吸引蚂蚁来取食 ,蚂蚁能保护它们免 遭天敌危害并帮助它们迁移寻找食物 ,部分鳞 翅目昆虫性信息素的合成受神经肽的调控 ,昆 虫口腔中的β- 葡萄糖苷酶 、从甜菜夜蛾 Spo2 doptera exigua 唾液中分离出的 N - (17 - 羟基 亚麻酰基) - 1 - 谷氨酰氨可刺激虫害植株释放
1 昆虫化学信息物质的种类
昆虫信 息 素 的 种 类 随 着 人 们 对 昆 虫 生 理 学 、天敌昆虫学和昆虫化学生态学的深入研究 , 以及 相 关 的 触 角 电 位 ( EAG) 技 术 、气 相 色 谱 ( GC) 技术 、液相色谱 ( HPLC) 技术的不断发展而 完善 ,近年来免疫胶体金技术 ( Immunogold) 、酶 联免疫技术 ( ELISA) 和蛋白质软电离激光解析 质谱技术 (MALDI - MS) 为蛋白质等生物大分子 的昆虫化学信息物质的研究开辟了广阔的空 间 ,一些由蛋白质组成的利它素的研究就是最 好的实例 。随着研究领域的不断拓宽和实验手 段的进步 ,关于昆虫化学信息物质种类相关的 术语逐渐趋向统一 。综合诸多文献和以往的研 究成果 ,本文对昆虫化学信息物质的种类及相 互关系进行概述 。 1. 1 昆虫内激素
在自然界 ,昆虫与昆虫 、昆虫与植物之间的 联系在很大程度上是依靠化学物质传递信息 , 例如昆虫求偶 、寻找食物 、定向栖息场所 、搜索 寄主 、受到侵扰时向同伴告警等过程中都存在 着化学物质的作用 ,昆虫种间作用的化学生态 是极其多样和复杂的 ,它们不但受到来自寄主 ,
收稿日期 :2004 - 03 - 15 作者简介 :迟克强 (1979 - ) ,男 ,辽宁丹东人 ,研究实习 员 ,主要从事生物学方面的研究 1
1. 2. 2 种间信息素是由一种昆虫分泌并释放到 体外引起异种昆虫个体产生行为的化学物质 , 又名种间信息物质或它感化合物 (allelochemi2 cals) 。它感化合物是指信息物质而言 。如果某 种生物个体产生的化学物质 ,仅仅在营养作用 上影响另一物种 ,将不被认为是它感化合物 ,但 如果这一营养成分被用于通讯 ,具有信息功能 , 它就属于它感化合物 。这类化合物种类较多 , Whittaker (1970) 所定义的它感化合物分为四类 : 利己素 ( allomone) 、利它素 ( kairomone) 、协同素
昆虫内激素 ( hormone) 是由昆虫内分泌系 统分泌 ,在昆虫体内运转 、调节昆虫的代谢 ,分 为脑激素 (brain hormone ,BH) 、蜕皮激素 (moult2 ing hormone ,MH) 和保幼激素 (juvenile hormone , J H) 。激素分泌出正常的量才能维持正常的生 长与发育 。如果其中一种激素在一个“失常”的 时间内过量地存在 ,发育就会停止或变得不正 常 。人们通过利用昆虫生长过程中所产生的激 素物质 ,以干扰昆虫的正常生长发育 。这种激 素物质为昆虫所固有 ,故它可选择性地防治害 虫 ,不会引起抗性 ,且对人畜和天敌均无害 ,从 而保持正常自然生态又不会导致环境污染 。此 类药剂有拟保幼激素 、拟蜕皮激素和几丁质抑 制剂等 ,它们支配着昆虫的生长 、变态 、休眠等 主要生理现象 。人们统称为昆虫生长调节剂 ( Insect Growth Regulators 简称 IGR) 。 1. 1. 1 脑激素 ( brain hormone ,BH) 由脑部神经 分泌细胞所分泌 ,主要功能是脑激素刺激前胸 腺分泌蜕皮激素 、刺激咽侧体分泌保幼激素 。 1. 1. 2 蜕皮激素 (moulting hormone ,MH) 由前胸 腺所分泌 ,引起幼虫的蜕皮 ,促进变态 ,到成虫 期就不存在了 。 1. 1. 3 保幼激素 (juvenile hormone ,J H) 由咽侧体 所分泌 ,主要作用是保持昆虫幼龄期的特征 ,防 止昆虫内部器官的分化与变态 。 1. 2 昆虫外激素
Vol133 No15 Sep12004
迟克强1 ,孙亚飞1 ,孙守慧2 , 宋丽文2 ,孙晓玲3 ,张晓军2 ,张怡2
(11 大连大学 ,辽宁 大连 116622 ;21 吉林省林业科学研究院 ,吉林 ,长春 130031 ; 31 东北林业大学 ,黑龙 江 哈尔滨 150040)
摘要 :昆虫化学信息物质以其微量 、高效 、无污染 、与农药兼容等特点而成为当前世界各国昆虫学家研究 的热点问题 ,它们的应用范围非常广泛 ,本文对昆虫化学信息物质的概念进行了综述 ,阐述了其包含的 种类的相互关系和相应的概念以及在农 、林业害虫领域中的应用效果 ,展望了昆虫化学信息物质的发展 前景 。 关键词 :昆虫化学信息物质 ;信息素
Brief introduction on semiochemicals of insects
CHI Ke - qiang1 , SUN Ya - fei11 , SUN Shou - hui2 , SONG Li - wen2 , SUN Xiao - ling3 ,ZHANG Xiao - jun2 , ZHANG Yi2