苹果蠹蛾性信息素的研究和应用进展Word文档格式.docx
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关键词:
苹果蠹蛾;
检疫害虫;
性信息素;
成分鉴定;
合成;
种群监测;
诱杀;
迷向
中图分类号:
Q968 文献标识码:
A 文章编号:
0454-26296(2009)07-209072-10
Advancesintheresearchandapplicationofsexpheromonesofthecodlingmoth,Cydiapomonella(Lepidoptera:
Tortricidae)
ZHAIXiao2Wei1,2,LIUWan2Xue1,3,ZHANGGui2Fen,WANFang2Hao1,XUHong2Fu2,PUChong2Jian3
(1.StateKeyLaboratoryforBiologyofPlantDiseasesandInsectPests,InstituteofPlantProtection,
ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100193,China;
2.CollegeofPlantProtection,
ShandongAgriculturalUniversity,Tai’an,Shandong271018,China;
3.PlantProtectionandQuarantineStationofGansuProvince,Lanzhou730020,China)
Abstract:
Cydiapomonella(L.)isanimportantquarantinepestinChina,whichisonlydistributedin
XinjiangProvinceandsomeareasofWesternGansuProvince,buttendstospreadtotheeastpartofChina.Sexpheromone2mediatedmonitoringandmatingdisruptionofC.pomonellahasbecomeacommerciallyviablepestmanagementtechniqueandisusedallovertheworld.Inthisarticle,researchdevelopmentsincomponentidentification,synthesisandapplicationofsexpheromonewerereviewed.Theproblemsandapplicationprospectsintheresearchofsexpheromonewerealsoputforwardanddiscussed.
Keywords:
Cydiapomonella;
quarantinepest;
sexpheromone;
componentidentification;
synthesis;
populationmonitoring;
masstrapping;
matingdisruption
苹果蠹蛾Cydiapomonella(L.),俗称苹果小卷蛾,苹果食心虫,异名有Laspeyresiapomonella(L.),Carpocapsapomonella(L.),Grapholithapomonella(L.),属鳞翅目(Lepidoptera),小卷蛾科(Olethreutidae),是仁果类水果的重要害虫之一,以幼虫蛀果为害果实,主要寄主有苹果、梨、沙果、杏、桃、野山楂、板栗属和无花果属等植物,可严重降低果实品质并造成大量落果(张学祖,1957;
蔡青年和张青文,2005)。
苹果蠹蛾起源于欧亚大陆中南部地区(林伟等,1996),在世界上广泛分布于六大洲几乎所有的苹果和梨产地(全国苹果蠹蛾研究协作组,1994;
金瑞华,1997;
林伟等,1997);
而在我国,苹果蠹蛾广泛适生于新疆、甘肃、内蒙古、宁夏、陕西、山西、河北、北京、天津、山东、辽宁等省区和云南、贵州、四川的高海拔地区,其最佳适生区包括了我国苹果、梨等全部主产区(杨瑞,2008)。
20世纪50年代,我国首次在新疆发现苹果蠹蛾(张学祖,1957),目前已扩散至新疆全省,甘肃西部由西向东的敦煌、嘉峪关、酒泉和张掖等地,已对入侵地的苹果和梨产业造成了严重的经济损失。
并且随着交通和旅游的发展,苹果蠹蛾的潜在扩张趋势更是严重威胁到我国甘肃东南部,黄土高原苹果优势产区和东部地区果业生产和我国水果出口,其一旦扩散蔓延到这些水果产区,后果不堪设想。
苹果蠹蛾所造成的经济损失和对外贸易壁垒,已引起了政府部门的高度重视,被国家确定为重要的对外对内检疫对象。
由于苹果蠹蛾危害的隐蔽性,幼虫孵化后便很快蛀入果实内部;
另一方面使用化学农药已引起苹果蠹蛾抗药性增加(Witzgalletal.,2008),并造成环境污染和食品安全等问题,因此,应用苹果蠹蛾雌性性信息素监控苹果蠹蛾成为国内外研究关注的重点。
国外在应用苹果蠹蛾性信息素进行监测、诱杀和迷向防治,取得了较好的效果,而目前国内相关研究较少且不深入。
因此,本文综述了苹果蠹蛾性信息素国际上的研究现状及应用进展,以期为我国进一步更好地应用性信息素进行苹果蠹蛾的监测和防治提供借鉴。
1性信息素的释放节律
了解和掌握害虫的交尾习性及雌性性信息素释放节律,是应用性信息素防治害虫的基础。
苹果蠹蛾的交尾行为主要发生在黄昏以前,个别能在清晨进行交尾,夜间未发现有交尾行为(张学祖,1958);
但是,陈宏等(1995)指出苹果蠹蛾的求偶行为发生在日落后,并一直持续到午夜,而在日落前几乎诱不到雄蛾,交尾时间达50min甚至1h以上,交尾形式如一字形。
雌蛾羽化后2-3d,位于腹部末节的腺体开始释放性信息素,3-7d为释放高峰期。
羽化3d的雌蛾性腺中含有大约2ng的性信息素[(E8,E10)2十二碳二烯醇](Arnetal.,1985)。
B¾
ckman等(1997)进一步研究发现,在人工黑暗30~75min后,雌蛾即开始出现召唤行为,在召唤期的前0.5h,性信息素释放速率明显增强,然后相对稳定,最高的释放速率出现在召唤开始后的1~1.5h,召唤期的雌蛾释放性信息素的速率约为6.5ng/h(B¾
ckmanetal.,1997;
El2Sayedetal.,1999)。
2 性信息素成分
Roelofs等(1971)第一次通过气相色谱(GC)和触角电位实验(EAG)鉴定出苹果蠹蛾雌性性信息素主要成分为(E8,E10)2十二碳二烯醇[codlemone,(E8,E10212:
OH)]。
随后,通过进一步的化学分析确认了它的分子结构(图1)和在雌蛾性腺中的存在形式(Berozaetal.,1974;
McDonoughandMoffitt,1974)。
由于Bartell和Bellas(1981)报道,与等量单一的(E8,E10)2十二碳二烯醇相比,雄蛾对雌蛾性腺提取物的飞行轨迹更加简单直接,表明在雌蛾性腺提取物中还有一些次要组分影响雄蛾的求偶行为,因此促使了研究者继续不断探究苹果蠹蛾性信息素的次要成分,而更尖端的分析技术的发展也使鉴定其他一系列、结构相关的化合物成为可能。
Einhorn等(1984)、Arn等(1985)和Witzgall等(2001)分别在雌蛾性腺提取物中鉴定了一些其他次要化合物,虽然各自所鉴定的组分有所不同,但是大部分是相同的,包括一些饱和的单烯型和二烯型直链醇,其中也包含(E8,E10)2十二碳二烯醇的全部4种几何异构体,还有醋酸盐和乙醛相似物。
如Witzgall等(2001)等通过GC2MS和GC2EAD所鉴别的性腺提取物组分详见表1。
3 主要成分的合成方法
昆虫信息素的合成是信息素研究的重要环节,既可为结构鉴定提供标准化合物,又可为室内外生物活性测定提供实验样品,也是商品化大量生产和田间应用推广的重要前提(马瑞燕和孟宪佐,2005)。
Roelofs等(1971)采用“Wittig反应构建烯烃”合成了性信息素(E8,E10)2十二碳二烯醇,但此路线过长、收率低、异构化后的选择性也不好。
随后陆续有许多的文献报道了(E8,E10)2十二碳二烯醇的合成方法(Herick,1977;
Odinokovetal.,1985;
黄文芳等,1986;
Khrimyanetal.,1991;
Shakovaetal.,1996;
张涛等,2005)。
如Odinokov等(1985)采用以1,4,92癸三烯基三甲基硅烷为起始原料的烯烃硼氢化/氧化方法,合成了(E8,E10)2十二碳二烯醇,总收率较高,但起始原料相对不易得到;
黄文芳等(1986)以二苯基烯丙基型叶立德Ph2CH3P=CHCH=CHCH3与脂肪醛OHC(CH2)6COOCH3为原料,利用Wittig反应合成(E8,E10)2十二碳二烯醇(图2,Scheme1),收率较高,立体选择性较好;
张涛等(2005)采用Schlosser2Wittig反应,以ω2溴代辛醇三苯基膦和2E2丁烯醛(反式巴豆醛)为原料,在苯基锂2溴化锂存在下,立体选择性合成了苹果蠹蛾的性信息素,总收率约为30%,E,E2异构体含量可达98%;
中国科学院新疆分院化学所从上世纪80年代以来,一直采用山梨基乙酸酯与格氏试剂为原料,经四氯铜锂催化合成(E8,E10)2十二碳二烯醇(图2,Scheme2),总收率约为65%,E,E2异构体含量可达99.7%,并制备成性诱芯应用在新疆果树上,取得了较好的防治效果(李保国和梅龙珠,1999;
黄国正和阿吉艾拜尔·
艾萨,2007)。
4 电生理和行为测定
自从Roelofs等(1971)确定了苹果蠹蛾的性信息素主要成分为(E8,E10)2十二碳二烯醇以来,关于苹果蠹蛾性信息素的电生理和行为测定的研究迅速展开。
McDonough等(1993)风洞试验发现,苹果蠹蛾雄蛾对释放速率大约3~5ng/h的人工合成性信息素合成物(E8,E10)2十二碳二烯醇的反应与对5个苹果蠹蛾雌蛾的反应相同;
随后,McDonough等(199
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