蛾类性信息素研究进展

蛾类是昆虫性信息素中研究较多的类群,已有565种的性信息素成份被鉴定,其相关研究在害虫监测和防治上得到实际应用的同时,已涉及到生态、生化、遗传等诸多方面,特别是在物种多样性的化学表达及物种的生殖隔离现象的分子水平的表达上,提供了研究的典范。本文将介绍蛾类性信息素的多样性、性信息素化学结构鉴定、微量成分的作用、合成性信息素的利用、性信息素生物合成酶、性信息素生产的调节机制及性信息素的感受机制等方面的研究现状和存在的问题。     

蛾类性信息素生物合成途径及其调控

蛾类通过产生和识别物种特异性性信息素来引发后续交配行为,因此它在两性交配行为中至关重要.它们具有不同碳链长度、末端官能团、不同双键位置和构型等化学结构特征,本文详细讨论了不同蛾类性信息素的合成途径以及催化每一步反应的相关酶系,列举了15种夜蛾科不同亚科常见物种的性信息素组分及其比例,总结了产生特定比例性信息素的可能原因,查阅了夜蛾科不同物种已经鉴别的性信息素,并按照不同亚科、不同官能团和碳链长度对其进行分类,归纳了同一物种及其亲缘物种性信息素组分和比例的变异,总结了产生变异的分子机理,讨论了性信息素变异和物种进化的关系.最后以生物合成激活神经肽(PBAN)为主, 介绍了其调控途径和机制.本文旨在以不同的蛾类性信息素合成途径为线索,从共有合成途径出发深入了解其规律和共性,从特异合成途径出发探究物种间的进化和变异,展望未来的研究方向及其应用.     

蛾类性信息素受体研究进展

蛾类昆虫的性信息素受体(pheromone receptor, PR)是雄蛾识别雌蛾性腺挥发的性信息素组分的核心元件,它决定了雄蛾识别性信息素的嗅觉受体神经元(olfactory receptor neuron, ORN)的选择性和特异性。从烟芽夜蛾Heliothis virescens中鉴定了第一个蛾类的PR基因以来,随着高通量测序技术的发展,结合同源比对分析,已有超过60种蛾类的PR基因得到了鉴定。与普通气味受体(odorant receptor, OR)基因不同,蛾类PR基因在进化上比较保守,在系统发育树中聚集在同一分支,形成了所谓的传统的PR亚家族。表达谱和原位杂交分析表明PR基因主要在雄蛾触角中特异或偏好表达,在测定过的蛾类中PR主要限定在雄蛾触角长毛形感器中表达。近年来,通过体外表达、转基因果蝇Drosophila及其他方法已经对其中30余种蛾类的PR基因进行了功能研究。随着越来越多蛾类的PR基因得到鉴定和功能得到研究,研究人员发现了蛾类昆虫中位于传统PR分支以外的PR分支,这些PR同样能识别蛾类的性信息素成分,使我们对不同蛾类PR的进化关系及其与物种分化的关系有了新的认识。本文综述了蛾类PR的研究新进展,主要从PR的鉴定、表达模式、功能研究以及进化等方面进行总结和探讨,并提出如下研究重要方向展望：(1)鉴定更多非I型性信息素蛾类的PR及其功能,增加对PR基因进化的认识;(2)增加对特殊PR的功能解析,拓宽对PR功能的认识;(3)更多关注蛾类新PR分支的PR基因,特别是未鉴定到传统PR分支PR的蛾类;(4)对PR与其他嗅觉相关蛋白,特别是PR与PBP和SNMP1的互作关系进行研究,加强对PR作用机制的理解;(5)解析PR和Orco形成复合体的结构,理解PR结构和功能的关系,以及PR功能分化和物种进化的关系;(6)通过已鉴定的PR设计更加高效的蛾类害虫绿色防控措施。     

蛾类昆虫性信息素受体及其作用机理

蛾类昆虫性信息素受体首先从烟芽夜蛾Heliothis virescens和家蚕Bombyx mori中鉴定出来, 到目前为止已经克隆得到了19种蛾类昆虫的几十种性信息素受体基因, 并且这些基因在系统发育树中聚成一个亚群。性信息素受体从蛾类蛹期开始表达, 主要表达在雄性触角的毛形感器中, 少部分受体在雌性触角、 雄性触角其他感器以及身体其他部位中也有表达。大部分蛾类性信息素受体的配体并不是单一的, 而是能够对多种性信息素组分有反应, 部分性信息素受体还能够识别性信息素以外的其他物质, 还有一部分性信息素受体的识别配体目前尚不清楚。另外发现在雌性蛾类触角中也存在一些嗅觉受体能够识别雄性分泌的性信息素。在蛾类性信息素受体与性信息素识别的过程中, 性信息素结合蛋白不仅能够特异性地运送配体到嗅觉神经元树状突上, 还能够提高性信息素与性信息素受体之间的结合效率。另外, OrCo类受体与性信息素受体共表达在嗅觉神经元中, 在蛾类性信息素受体与配体的识别过程中扮演了重要角色。但是蛾类信息素对神经元刺激的终止并非由性信息素受体控制, 而是由细胞中的气味降解酶等其他因子调控。蛾类性信息素受体研究中还有很多疑问需要解答, 其过程可能比我们想象的更为复杂。     

蛾类昆虫性信息素通讯系统的遗传与进化

性信息素通讯是普遍而又古老的化学通讯的一种形式。多数鳞翅目蛾类依靠高度种特异性的性信息素通讯寻找配偶以及实现种间生殖隔离。种特异性信息素通讯系统的遗传与进化过程往往是物种形成的组成部分。虽然现在还没有直接证据表明性信息素通讯系统分化可以促使新物种的形成,但是关于性信息素通讯系统的多态性、遗传变异以及遗传机制的研究表明性信息素信号容易发生漂变,而性信息素的接受系统可以适应漂变的性信息素信号。本文对蛾类性信息素通讯系统的遗传与进化的研究进展作了评述,并对性信息素通讯系统进化与物种形成之间的关系进行了讨论。     

蛾类昆虫雄性信息素及其功能

昆虫性信息素是两性通讯系统的基础,其中雄性信息素的研究相对较少。本文综述了蛾类昆虫雄性信息素的研究进展。迄今已鉴定出40余种蛾类昆虫的雄性信息素,其行为学功能主要有对雌性的引诱和激欲、对同种雄性的抑制及种间隔离等。     

植物挥发物对蛾类昆虫性信息素的影响

在植物与昆虫的协同进化过程中,植物挥发物与昆虫性信息素的相互关系一直以来被认为是物种间的重要通信系统。这种相互关系表现为植物挥发物对昆虫生理和行为的影响上,影响昆虫性信息素的合成和昆虫对性信息素的行为反应。本文针对植物挥发物对蛾类昆虫性信息素的影响进行了综述。评述了寄主植物挥发物对蛾类昆虫性信息素或前体的合成及性信息素的产生与释放的影响,总结了寄主植物和非寄主植物挥发物对蛾类昆虫的求偶行为的调控作用及对蛾类昆虫性信息素的增效或抑制作用阐述了植物挥发物影响蛾类昆虫对性信息素行为反应的机理,并且讨论了目前存在的问题。     

蛾类昆虫混合型性信息素研究进展

蛾类昆虫的种群繁衍离不开复杂的性信息素通讯系统,对蛾类性信息素化学结构的研究可以应用于害虫的种群监测和绿色防控。蛾类昆虫性信息素的多样性体现在组分的化学结构及不同组成,而性信息素组分根据化学结构又可以分为0型、Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。一般而言,一种昆虫的性信息素组分只属于其中的一种类型。然而,近年来的研究显示越来越多的昆虫的性信息素组分属于混合型。因此,本文围绕使用混合型性信息素的昆虫,主要从性信息素的组成、分布、鉴定方法及行为功能等方面展开叙述,为深入认识蛾类昆虫丰富的性信息素通讯系统提供参考。     

铃夜蛾属昆虫性信息素生物合成及内分泌调控

综述了铃夜蛾属Helicoverpa昆虫性信息素生物合成途径及内分泌因子的调控作用 ,包括信息素生物合成激活神经肽 (PBAN)和信息素生物合成抑制肽 (PSP)等的来源、结构和作用机制及一些种中保幼激素 (JH)和章鱼胺 (OA)对性信息素生物合成的作用 ,并展望了未来的研究方向。     

昆虫性信息素研究进展

一、什么是昆虫性信息素性信息素(sexpheromone)是由一种昆虫产生和释放出来,引诱或激起同种异性昆虫交配的化学物质。昆虫性信息素按其作用方式可分为两种:一种是挥发性性信息素,有远距离的引诱效果,它广泛存在于鳞翅目昆虫及其它种类的昆虫中;另一种是非挥发性性信息素,须由接受的一性与释放的一性接触才能起作用,称之为性识     

梨小食心虫性诱剂附加农药诱杀器的设计

通过田间对梨小食心虫雄蛾着陆行为观察,设计出4种诱杀器,其中双翼式和台式最适于雄蛾降落。诱杀器的材料以PVC塑板为好。涂在诱杀器上的缓释型菊酯农药,开始对雄蛾有较强的忌避作用,但在田间暴露10天后,雄蛾着陆率可在80％以上,让雄蛾接触在田间暴露的药膜5秒左右,开始雄蛾可在10分钟内被击倒,当药膜在田间暴露80天后,仍可击倒雄蛾,所以这种性诱剂加农药的诱杀器有可能用来防治梨小食心虫或其它小型害虫。     

用性信息素加农药诱杀器防治梨小食心虫的田间试验

在设计出性信息素加农药诱杀器后,以60、135、240、480个／km2诱杀器田间处理,看出以135个／km2诱杀器处理即有明显的防治效果。经在不同的虫口密度果园试验,以诱蛾量下降率、为害率和雌蛾交配率3项指标考察,该诱杀器1次挂出,在田间有效期达70～80天,取得了较理想防治效果。     

不同性诱剂诱芯对小菜蛾引诱效果研究

小菜蛾Plutella xylostella(L.)是我国为害最严重的蔬菜害虫之一,为提高检测和诱捕效率,2009年在广东广州、云南通海和浙江上虞3个试验点测试了5种性诱剂诱芯对小菜蛾的引诱效果,实验结果表明,广东省昆虫研究所研发的性诱剂诱芯在广东试点对小菜蛾诱捕效果最好,持效期在1个月以上,日平均诱蛾量21.3头/盆,是荷兰Koppert公司诱芯的5.3倍,适合应用于广东菜区小菜蛾田间种群的预测预报和综合控制;北京中捷四方商贸有限公司提供的性诱剂诱芯比较适合云南试点的应用,日平均诱蛾量13.6头/盆;中国科学院动物研究所研发的小菜蛾性诱剂诱芯对浙江试点小菜蛾日平均诱捕量13.6头/盆,效果最佳,适合浙江地区小菜蛾田间种群动态的预测预报及综合防控。     

苹果蠹蛾性信息素对梨小食心虫的诱集和迷向作用

【背景】在中国,苹果蠹蛾和梨小食心虫经常混合发生,但有关苹果蠹蛾迷向设置对梨小食心虫影响的研究却较少。【方法】在苹果蠹蛾和梨小食心虫同时发生的果园中设置2种迷向发散器,使用三角胶粘式信息素诱捕器监测2种昆虫的发生动态,以观察苹果蠹蛾性信息素是否会对梨小食心虫产生诱捕效果或类似的迷向作用。【结果】无论是否设置性信息素迷向发散器,苹果蠹蛾性信息素诱捕器均能诱集到梨小食心虫的雄性成虫。在2009~2011年的田间试验中,苹果蠹蛾性信息素诱捕器对梨小食心虫雄性成虫的诱集量最多能达梨小食心虫性信息素诱捕器的1.1倍,占2种诱捕器诱集总量的51.7%。在设置性信息素迷向发散器的果园中,梨小食心虫雄性成虫的诱集量受苹果蠹蛾性信息素迷向发散器的影响而下降:相比无迷向设置的对照果园,同时设置2种昆虫迷向发散器的果园中,苹果蠹蛾性信息素诱捕器内的梨小食心虫雄性成虫诱集总量最高下降了90.9%,梨小食心虫自身性信息素诱捕器内的梨小食心虫雄性成虫诱集总量最高下降了92.4%;在仅设置苹果蠹蛾性信息素迷向发散器的果园中,苹果蠹蛾性信息素诱捕器内的梨小食心虫雄性成虫诱集总量最高下降了87.5%,梨小食心虫性信息素诱捕器内的梨小食心虫雄性成虫诱集总量最高下降了60.6%。【结论与意义】苹果蠹蛾迷向发散器对于梨小食心虫雄性成虫存在\"迷向\"作用。在2种害虫同时发生的情况下使用2种迷向发散器,对于2种害虫能够达到比较好的防治效果。     

Dual pheromone dispenser for combined control of codling moth Cydia pomonella L. and oriental fruit moth Grapholita molesta (Busck) (Lep., Tortricidae) in pears

Codling moth (CM) and oriental fruit moth (OFM) are very important orchard pests worldwide, and particularly in Victoria, Australia, where both species damage pome fruit. Individually CM and OFM have been controlled successfully by pheromone‐mediated mating disruption, but treatment of pome fruit with full registered rates of two individual hand‐applied dispensers for CM and OFM could be uneconomical for growers. Field trials conducted over three seasons in plots sprayed with insecticides consistently demonstrated that dual Isomate C/OFM TT dispensers, designed to disrupt both CM and OFM, were as effective as Isomate CTT and Isomate OFM Rosso dispensers applied individually in pears for control of CM and OFM respectively. The dual‐ and individual‐species dispensers reduced moth catches and fruit damage to a similar degree. The results suggest that combined control of CM and OFM in pears by applying dual Isomate C/OFM TT dispensers at the full‐recommended rate of 500 dispensers per hectare will be more economical than use of individual species dispensers, because the price and application cost of dual dispenser is about half that for individual dispensers.     

Synthesis of the Deuterated Sex Pheromone Components of the Grape Borer,Xylotrechus pyrrhoderus

Adult males of the grape borer, Xylotrechus pyrrhoderus, secrete (S)-2-hydroxy-3-octanone [(S)-1] and (2S,3S)-2,3-octanediol [(2S,3S)-2] from their nota of prothoraces as sex pheromone components. Their structural similarity suggests that one of them is the biosynthetic precursor of the other component. In order to confirm the biochemical conversion, deuterated derivatives of both components were synthesized by starting from a Wittig reaction between hexanal and an ylide derived from D₅-iodoethane and ending with enantiomeric resolution by chiral HPLC. The molecular ions of 1 and 2 could scarcely be detected by using a GC-MS analysis, and the labeled compounds showed similar mass spectra to the unlabeled pheromone components. However, several fragment ions, including four deuterium atoms, were observed in the mass spectra of their acetate derivatives, indicating that the conversion could be confirmed by examining a compound with the diagnostic ions after acetylation of the volatiles collected from insects treated with the labeled precursors.