植物—昆虫间的化学通讯及其行为控制

在植物与昆虫间的化学通讯中植物气味物质起着决定性的作用,它调控着昆虫的多种行为,诸如引诱昆虫趋向寄主植物,刺激昆虫取食,引导昆虫选择产卵场所,进行传粉和防御昆虫等。有些植物则当受到食植性昆虫危害时会释出一些引诱害虫天敌的化学信号。这些化学信号是一些挥发性萜类混合物,天敌昆虫就以此来区分受害和未受害植株。尽管目前在害虫综合治理中,昆虫信息素的应用越来越显得比天然植物气味源更受重视,但是必须指出的是,昆虫信息化合物首次成功地使用于植物保护的却是天然植物气味源。在利用植物气味源作害虫测报和防治中,近年来一种简单价廉的粘胶诱捕器已成为多种害虫的标准测报工具。在害虫综合治理中利用植物气味源的技术显然是具有不可估量的潜力。文中提出了利用基因工程技术来改造植物,使植物能释放特定的驱避剂或其它控制昆虫行为的特殊气味物质的新概念。     

植物挥发性物质对昆虫作用的研究进展

不同植物的挥发性物质对昆虫行为有着不同的调节作用,部分对害虫表现为引诱作用,部分对害虫表现为驱避和致死作用,有的则表现为寄主植物与天敌昆虫之间的互惠引诱定位作用。本文综述了近年国内外有关植物挥发性物质的研究概况及其对昆虫的不同作用,展望了其在未来害虫综合治理中的应用。     

信息化合物对昆虫行为的影响

本文综述了来自寄主植物的挥发性物质和同种昆虫或异种昆虫释放的各种信息素及两者的协同作用的信息化合物对昆虫行为的影响。特别强调了寄主植物的气味物质和昆虫信息素协同作用在昆虫寻找寄主、求偶、交配及天敌在寄主识别过程中的重要地位。昆虫对寄主植物的识别是由于识别了植物气味的由一定组分、按照严格比例组成的化学指纹图。昆虫信息素与植物挥发性物质相结合为昆虫寻找求偶、交配场所提供更复杂或更全面的信息。许多昆虫只有在寄主植物或寄主植物气味存在时 ,才能释放性或聚集信息素。天敌在寄主识别、搜索及定位等一系列过程中 ,来自寄主的食料、寄主本身及两者的互作的信息化合物起重要的作用。研究信息化合物对昆虫行为的影响可以探索昆虫各种行为的内在机理 ,更好的了解寄主—昆虫—天敌三层营养关系的相互作用 ,对利用天然活性化合物防治害虫及生物防治提供理论依据     

蜜粉源植物对天敌昆虫的作用及其在生物防治中的应用

寄生性和捕食性天敌昆虫成虫普遍存在通过取食蜜粉源植物补充营养的行为,这可不同程度地促进天敌昆虫性成熟、延长其寿命、提高其生殖力或寄生率,以及搜寻寄主效率和子代雌性比率,从而显著提高天敌昆虫在生物防治中的控害能力和效果。蜜粉源植物花的结构及植物对天敌昆虫产生的嗅觉、视觉信号和花蜜花粉对天敌昆虫产生的味觉信号又显著影响天敌昆虫选择蜜粉源植物的行为和结果。但是,蜜粉源植物也可成为害虫的补充营养植物,从而提高害虫的为害能力。因此,需深入研究不同蜜粉源植物对天敌昆虫及害虫的作用,趋利避害,才可能应用蜜粉源植物成功调控天敌与害虫的益害比,实现害虫的可持续控制。     

虫害诱导挥发物的生态调控功能

虫害诱导挥发物（herbivore-induced plant volatiles, HIPVs）是植物受害虫胁迫后释放的挥发性物质,是植物与周围环境进行信息交流的媒介。环境中的天敌、害虫和植物通过感知HIPVs所携带的信息,对各自的行为或生理生化反应做出相应的调整。介绍了挥发物的种类及主要的生物合成途径,概括了影响天敌依据HIPVs搜寻寄主和猎物的主要因素。综述了这类挥发性物质对植食性昆虫寄主选择或产卵行为的影响,介绍了植物地上部分和地下部分受害后对彼此间接防御的影响,讨论了多种害虫加害同种植物后对天敌搜寻猎物或寄主行为的影响。另外,作为损伤信号,HIPVs还能诱导同株植物未受害部位和邻近植株的防御反应。最后,对HIPVs在害虫防治中的应用现状及前景作了介绍和讨论。     

植物气味多样性与昆虫关系的研究进展

植物气味是多种挥发物组成的混合物,具有丰富的多样性。由于植物气味多样性在植食性昆虫及其天敌与植物的关系中起着决定性作用,近年来将昆虫化学生态学、昆虫行为学与景观生态学研究相结合,探讨田间和不同景观尺度上植物气味多样性与昆虫嗅觉行为的关系受到关注。本文从植物气味多样性相关概念的分析、植物气味多样性与植食性昆虫的关系、植物气味多样性与天敌昆虫的关系、植物气味多样性研究方法等方面,介绍了国内外最新的研究进展,期望为推进我国该领域研究提供参考。     

受害兴安落叶松挥发物混合物对林间昆虫的诱集

植株释放的挥发物能够调节寄主、害虫及天敌三者关系,是植物与害虫协同进化的产物。兴安落叶松挥发物种类虽已确定,但这些物质,特别是受害植株所释放的挥发物对林间昆虫的影响尚不清楚。本研究在3种林龄林分内设置携带受害兴安落叶松枝叶挥发物的诱捕器以考察其对林间昆虫的影响。结果表明挥发物混合物对昆虫诱集效果良好,特别是对天牛类及叶甲类。林龄并未对挥发物的引诱效果造成显著影响,可能与本研究年龄组的划分标准有关。文章指出应将诱集昆虫群落进一步细化,并对关键种或类群进行电生理方面的深入探讨。本文也指出了受害兴安落叶松挥发物混合物发展为植物源农药的前景。     

天敌昆虫利用信息化学物质寻找寄主或猎物的研究进展

应用天敌昆虫控制害虫是传统生物防治中的主要内容。信息化学物质是天敌昆虫远距离向寄主或猎物栖息地进行定向,以及近距离对寄主或猎物进行定位所依赖的重要信号。综述了能够引诱天敌昆虫的信息化学物质的产生、分类、作用、异同及背景,并介绍了天敌昆虫对信息化学物质的行为反应和特异性。同时,对这类物质在生物防治中的应用及前景作了介绍与探讨。对不同营养层的种间化学通讯作为研究协同进化时的重要参考也作了简要介绍。     

寄生蜂寻找隐蔽性寄主害虫的行为机制

林木蛀干类害虫具有高度的隐蔽性,是林业上的一类重要害虫,也是目前世界上最难防治的害虫类群之一.寄生蜂在与寄主长期的协同进化过程中,形成了搜索、发现和攻击寄主害虫的独特机制,能够有效地找到并寄生它们.总结了寄生性天敌寻找、发现并成功定位隐蔽性寄主害虫的行为学机制.寄生蜂可以利用来自嗅觉的化学信息物质(如寄主、寄主粪便、虫道共生菌的挥发性气味)、寄主成虫的化学通讯物质、来自视觉的植物表面色差信息、来自触觉的寄主保护物性状特征、来自寄主取食和运动所产生的介质振动信号以及来自寄主活动和代谢的红外辐射等多种途径有效地发现隐蔽性害虫的位置,从而完成寄生行为.有些寄生蜂还能综合利用来源不同的多种信息,从而提高寄主定位的可靠性和准确性.本文还对寄生蜂寻找寄主的这些线索在生物防治上可能的利用途径和前景进行了讨论.这对促进我国在该领域的研究,充分利用天敌昆虫,提高生物防治效率具有参考价值.     

虫害诱导植物间接防御反应的激发与信号转导途径

植物通过产生和释放挥发性物质增加植食性昆虫的天敌对其寄主或猎物的定位,减少植食性昆虫对植物的取食,从而达到间接防御的目的。植物对植食性昆虫所做出间接防御反应激发因子和信号转导途径的研究,对应用虫害诱导植物挥发物引诱害虫天敌,并进一步从植物、植食性昆虫及其天敌间三级营养关系,研究动植物协同进化机理和病虫害防治具有深远意义。本文根据国内外最新研究进展,对虫害诱导植物间接防御反应的激发因子,昆虫取食信号的转导途径及对植物间接防御相关基因的激活等方面进行了系统地综述。     

Can microbial-based insecticides replace chemical pesticides in agricultural production?

Extensive use of chemical insecticides to control insect pests in agriculture has improved yields and production of high-quality food products. However, chemical insecticides have been shown to be harmful also to beneficial insects and many other organisms like vertebrates. Thus, there is a need to replace those chemical insecticides by other control methods in order to protect the environment. Insect pest pathogens, like bacteria, viruses or fungi, are interesting alternatives for production of microbial-based insecticides to replace the use of chemical products in agriculture. Organic farming, which does not use chemical pesticides for pest control, relies on integrated pest management techniques and in the use of microbial-based insecticides for pest control. Microbial-based insecticides require precise formulation and extensive monitoring of insect pests, since they are highly specific for certain insect pests and in general are more effective for larval young instars. Here, we analyse the possibility of using microbial-based insecticides to replace chemical pesticides in agricultural production.     

关于植物因昆虫取食所诱发的求救信号

虫害会使受害植株释放求救信号 ,后者能招引来致害害虫的天敌。害虫与寄主植物之间这一关系的联因在于致害害虫的唾液酶引起了被害植物代谢过程乃至代谢产物的改变。深入研究植物体的求救信号 ,就会了解昆虫和植物如何协同进化的秘密 ,进而可为寻找害虫防治新资源提供科学的依据。     

Molecular strategies of plant defense and insect counter-defense

The prediction of human population growth worldwide indicates there will be a need to substantially increase food production in order to meet the demand on food supply.This can be achieved in part by the effective management of insect pests. Since plants have co-evolved with herbivorous insects for millions of years, they have developed an array of defense genes to protect themselves against a wide variety of chewing and sucking insects.Using these naturally-occurring genes via genetic engineering represents an environmentally friendly insect pest-control measure. Insects, however, have been actively evolving adaptive mechanisms to evade natural plant defenses. Such evolved adaptability undoubtedly has helped insects during the last century to rapidly overcome a great many humanimposed management practices and agents, including chemical insecticides and genetically engineered plants. Thus, better understanding of the molecular and genetic basis of plant defense and insect counter-defense mechanisms is imperative, not only from a basic science perspective, but also for biotechnology-based pest control practice. In this review, we emphasize the recent advance and understanding of molecular strategies of attack-counterattack and defense-counter-defense between plants and their herbivores.     

昆虫唾液成分在昆虫与植物关系中的作用

近年来,人们对于植食性昆虫唾液的深入研究,揭示出其在昆虫与植物的相互关系和协同进化中起到非常重要的作用。植食性昆虫唾液中含有的酶类和各种有机成分,能诱导植物的一系列生化反应,而且这些反应有很强的特异性,与为害的昆虫种类甚至龄期有关。鳞翅目幼虫口腔分泌物（或反吐液）中含有的β-葡糖苷酶、葡萄糖氧化酶等酶类和挥发物诱导素等有机成分,已经证明可以诱导植物的反应; 刺吸式昆虫的取食也可以刺激植物产生反应,但其唾液内的酶类,如烟粉虱的碱性磷酸酶, 蚜虫的酚氧化酶、果胶酶和多聚半乳糖醛酸酶, 蝽类的寡聚半乳糖醛酸酶等是否发挥作用,目前还没有直接的证据。寄主植物对昆虫的唾液成分也有很大的影响,可能是昆虫对不同植物营养成分和毒性成分的适应方式。对昆虫唾液蛋白的分析表明,具有同样类型口器、食物类型接近的昆虫,唾液成分有更多的相似性。研究植食性昆虫的唾液成分,对于阐明昆虫和植物的协同进化关系、昆虫生物型的形成机理、害虫的致害机理,以及指导害虫防治等,有着一定的理论和实际意义。     

谈农林害虫的自然控制

人类的发展面临着许多问题,其中包括环境污染与害虫暴发失控等, 对策应是人类谋求与自然协调共存。人类必须学会既要和众多的非生命物又要和数千万种生物包括100多万种昆虫协调共存。天敌昆虫是大害虫的克星; 人类赖以生存的经济植物是由昆虫传播花粉的; 昆虫是人类的美味佳肴和医病良药; 有些昆虫是重要工业原料。所以人类要锐意合理利用昆虫资源。对于农林害虫要尽可能谋求自然控制; 提倡利用植物的抗害性、利用害虫的天敌、利用昆虫生长调节剂、种间信息物质、昆虫辐射不育技术控制害虫。尽量利用植物性杀虫剂控制害虫。尽量采用不杀伤或少杀伤天敌、不污染环境的化学杀虫剂或方法防治害虫。我国创造了很多行之有效的利用农业技术防治害虫的方法。     

植物的防御性萜类挥发信号分子

植物生长发育过程中会合成大量萜类化合物,其中多数具有挥发性。这些挥发性萜类成分除参与保护光合器官免受光合作用产生的热量灼伤之外,还作为信号分子参与了大量的化学生态过程,例如对昆虫和其他动物的吸引以利于花粉和种子的传播。另一方面,自上世纪80年代以来,逐渐有研究工作表明,挥发性萜类化合物也可以作为信号介导植物对植食性昆虫的防御反应,以及在植物．害虫．天敌的三级营养关系中发挥作用。同时,研究工作还显示萜类化合物可以作为信号在同株植物的不同部位之间及邻近植物之间进行有效传递以促进对虫害的防御,并证明了这些萜类分子在细胞和分子水平上的调控作用。这些工作为利用化学生态学手段对虫害进行有效控制提供了新的策略。文章仅就近年来对植物萜类挥发信号分子在合成、识别、传输及其作用等方面的研究进展做简要回顾。     

转抗虫基因植物生态安全性研究进展

转抗虫基因植物如Bt棉花等已在美国、中国和澳大利亚等国家大规模商业化种植 ,有关转抗虫基因植物潜在的生态风险已引起广泛的关注。该文综述了转抗虫基因植物研究应用现状与安全性研究进展。主要内容包括 :转抗虫基因植物的种类及其对靶标害虫的抗性 ,对非靶标害虫和天敌发生的影响 ,对农田生态系统生物多样性的影响 ,靶标昆虫的抗性治理及转抗虫基因植物的基因漂移等     

Use of habitat odour by host‐seeking insects

Locating suitable feeding or oviposition sites is essential for insect survival. Understanding how insects achieve this is crucial, not only for understanding the ecology and evolution of insect–host interactions, but also for the development of sustainable pest‐control strategies that exploit insects' host‐seeking behaviours. Volatile chemical cues are used by foraging insects to locate and recognise potential hosts but in nature these resources usually are patchily distributed, making chance encounters with host odour plumes rare over distances greater than tens of metres. The majority of studies on insect host‐seeking have focussed on short‐range orientation to easily detectable cues and it is only recently that we have begun to understand how insects overcome this challenge. Recent advances show that insects from a wide range of feeding guilds make use of ‘habitat cues’, volatile chemical cues released over a relatively large area that indicate a locale where more specific host cues are most likely to be found. Habitat cues differ from host cues in that they tend to be released in larger quantities, are more easily detectable over longer distances, and may lack specificity, yet provide an effective way for insects to maximise their chances of subsequently encountering specific host cues. This review brings together recent advances in this area, discussing key examples and similarities in strategies used by haematophagous insects, soil‐dwelling insects and insects that forage around plants. We also propose and provide evidence for a new theory that general and non‐host plant volatiles can be used by foraging herbivores to locate patches of vegetation at a distance in the absence of more specific host cues, explaining some of the many discrepancies between laboratory and field trials that attempt to make use of plant‐derived repellents for controlling insect pests.     

唾液成分在刺吸式昆虫与植物关系中的作用

近年来,人们对刺吸式昆虫唾液成分的研究,揭示出其在刺吸式昆虫与植物关系中的重要作用。对多数刺吸式昆虫而言,他们取食时会分泌胶状和水状两种唾液,其中胶状唾液会在取食早期分泌形成唾液鞘来围绕并保护口针,通过直接和间接的作用来帮助取食;而水状唾液中则包含了果胶酶、纤维素酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、碱性磷酸酯酶、蔗糖酶等组分,来帮助刺吸式昆虫对植物穿刺、消化食物、解毒次生物质并破坏植物的防御反应。有趣的是,唾液成分同时还可以诱导植物的防御反应,包括诱导植物的伤信号引起直接防御反应和诱导植物产生挥发物吸引植食者的天敌引起间接防御反应。并且,许多刺吸式昆虫取 食能够特异性地引发植物的病理反应,有研究推测刺吸式昆虫唾液中多聚半乳糖醛酸酶、碱性磷酸酯酶、蔗糖酶、多酚氧化酶等成分可能是某些植物特定病理反应的激发子,但是目前还没有定论,同时许多刺吸式昆虫唾液中的氨基酸和蛋白酶还是引起植物虫瘿的原因之一。 迄今的研究表明,刺吸式昆虫会根据不同的寄主植物和不同的生理需要,通过唾液组分的改变,来达到取食和发育的目的。对刺吸式昆虫唾液成分和作用机理的研究,可以为揭示刺吸式昆虫致害机理特别是传毒机理、指导害虫有效治理、阐明其与植物的协同进化等提供一定的思路。     

虫害诱导植物防御的分子机理研究进展

从虫害诱导的系统损伤信号、昆虫特异性激发子、间接防御、直接防御和负防御等方面,综述了虫害诱导植物防御的最新研究进展.在植物与昆虫的相互进化过程中,植物利用诱导防御物质对付昆虫的危害,昆虫则利用其特有的激发子降低植物的防御反应.文中比较了间接防御涉及的4种代谢途径,以及诱导挥发物释放的机制;阐明了虫害诱导植物直接防御的概念、防御物质及其作用机理;分析了虫害诱导植物负防御的机制.同时,也强调了虫害诱导林木防御反应的分子机理.