棉铃虫性信息素生物合成研究进展

性信息素是昆虫两性通讯的化学信号, 在物种繁衍中担当着重要的角色。以性信息素为基础的害虫诱杀和交配干扰等防治手段具有灵敏度高、选择性强、对天敌安全、不污染环境等优点, 在害虫综合治理和绿色防控体系应用中深受青睐。棉铃虫 Helicoverpa armigera 是一种世界性农业害虫, 具有适应能力强和寄主广泛的特点, 条件适宜时常大面积暴发成灾。以棉铃虫为代表的醛类性信息素的生物合成和调控过程, 是目前研究较早也较为透彻的一类性信息素。本研究概述了棉铃虫性信息素的组分和功能, 生物合成时的信号转导途径和调控机制, 以及性信息素前体的生成和特异性组分的碳链修饰过程, 并总结了当前研究的不足, 旨在为今后的基础研究和生产应用提供指导。     

拟除虫菊酯类杀虫剂对棉铃虫雌蛾化学通讯系统的影响

用低致死剂量（LD30）氰菊酯和氰戊菊酯胸部点滴处理棉铃虫3龄幼虫后，研究拟除虫菊酯类杀虫剂对存活雌蛾化学通讯系统的影响。结果表明，杀虫剂对雌蛾的求偶行为不产生明显影响，对照组和杀虫剂处理组雌蛾的求偶高峰均为第3个暗期的8-8．5h，求偶率均可达73％-82％。氰戊菊酯处理组中雌蛾性信息素各组分滴度和总量与对照无显著性差异，但溴氰菊酯处理组中雌蛾性信息素的主组分Z11-16：Ald和次要组分Z9-16：Ald、Z7-16：Ald的滴度及信息素总量均显著高于对照组，并且两个活性组分Z11-16：Ald和Z9-16：Ald的比例与对照组雌蛾有显著差异。     

棉铃虫载脂蛋白受体基因克隆及转录分析

载脂蛋白受体(lipophorin receptor, LpR)在昆虫体内脂质转运中发挥重要作用。为了明确棉铃虫载脂蛋白受体基因在其卵巢发育及饥饿胁迫中的功能, 本研究克隆了棉铃虫 HaLpR 基因的cDNA序列(GenBank登录号KU355886.1), 全长3 117 bp, 开放阅读框为2 643 bp, 编码880个氨基酸; 其氨基酸序列包含典型的低密度脂蛋白受体结构域, 与其他鳞翅目昆虫的LpR相似度>80%。荧光定量PCR检测结果显示, HaLpR 在雌蛾的卵巢和脂肪体组织中相对转录水平最高; 在雌蛾卵子发生期均有转录, 在雌蛾羽化后3 d表达量达到最高峰; 饥饿处理会抑制 HaLpR 在雌蛾卵巢和脂肪体中的转录。研究结果有助于解析HaLpR参与棉铃虫卵巢发育过程中的脂质转运以及应对饥饿胁迫的作用。     

近零磁场下东方黏虫转录组分析

为进一步探究黏虫的磁感应机制,明确磁场强度变化对黏虫相关基因表达的影响及相应的分子机制,本研究利用亥姆霍兹线圈装置产生近零磁场,使用Illumina技术,分别对近零磁场(小于500 nT)和地磁场(约54 000 nT)下饲养的黏虫雌蛾和雄蛾进行转录组测序分析。结果表明:相对于地磁场,近零磁场下雌、雄蛾分别鉴定出1 670和1 401个差异表达基因,其中雌蛾鉴定出614个上调基因,1 056个下调基因;雄蛾鉴定出545个上调基因,856个下调基因;雌、雄蛾共同差异表达基因274个。GO功能分析和pathway结果显示近零磁场胁迫与离子结合、催化和代谢等关键过程密切相关。对选取的10个差异基因进行荧光定量PCR验证,证明了转录组测序分析结果准确可靠。本试验为深入探究迁飞性昆虫的地磁定向机制提供了理论基础。     

杀虫剂对蛾类昆虫生殖行为影响的研究进展

综述了近年来国内外关于杀虫剂对蛾类昆虫求偶、性信息素合成及释放、定向行为、交配和产卵等生殖行为影响的研究进展。经杀虫剂处理后,许多雌蛾的求偶行为受到抑制、性信息素含量降低,雄蛾对性信息素的反应和交配成功率下降,但药剂对产卵量和卵孵化率没有明显影响。而部分药剂可增强雄蛾对性信息素的反应,刺激雌蛾信息素含量异常增高和使活性组的比例发生漂移。     

棉铃虫不同地理种群性信息素通讯系统的比较分析

棉铃虫性信息素已普遍用于种群测报和防治,但其效果在不同地区不尽一致。为探讨这种不稳定性产生的原因,我们对黄河流域、长江流域及新疆地区不同地理种群棉铃虫的性信息素通讯系统进行了比较分析。就雌蛾性信息素的产生而言,连续两年的测定结果表明,性信息素腺体中2个主要组分（Z11-16：Ald和Z9-16：Ald）的含量在不同种群间变化较大,而两者间的相对比例（Z11/Z9）虽然个别种群有显著差异但幅度很小,总体被控制在狭窄的范围（97：3~92：8）;对同一地区的不同年份间进行比较,也得到了类似结果。就雄蛾对性信息素的反应,我们根据雌蛾腺体及田间常用诱芯中的Z11/Z9比例,配制99：1~90：10共4个不同比例的诱芯,在河南安阳、山东惠民和新疆昌吉进行了田间雄蛾诱捕试验。结果发现,在安阳和惠民其诱蛾量在不同比例的诱芯间无显著差异,而在昌吉地区的诱蛾量随Z11/Z9比例的降低而增高,且99：10比例的诱芯显著高于99：1的诱芯,表明新疆地区雄蛾对Z11/Z9感受的最佳比例范围更窄,且偏向于低的Z11/Z9比例。分析认为,新疆和内地棉铃虫种群在性信息素通讯系统间存在一定的差异,而内地不同种群间基本一致。研究结果为开发和使用区域针对性的棉铃虫性信息素诱芯提供了重要参考。     

粘虫脂动激素基因MsepAKH1的克隆与成虫期表达模式分析

为明确脂动激素基因AKH在粘虫Mythimna separata(Walker)能源代谢过程中的作用,采用RT-PCR和RACE技术克隆得到粘虫脂动激素基因MsepAKH1的cDNA全长,并通过实时荧光定量PCR技术测定该基因在成虫期的组织与发育阶段表达模式。结果表明,粘虫脂动激素基因MsepAKH1的cDNA序列全长为449 bp,GenBank登录号为KP979739.1,开放阅读框为207 bp,编码68个氨基酸,具有昆虫脂动激素基因家族典型的结构特征;预测该基因编码的MsepAKH1蛋白分子量为7.61 kD,等电点为8.46,MsepAKH1的氨基酸序列与烟草天蛾Manduca sexta、二化螟Chilo suppressalis、小菜蛾Plutella xylostella、棉铃虫Helicoverpa armigera、家蚕Bombyx mori的AKH氨基酸序列同源性较高。MsepAKH1基因在粘虫初羽化雌蛾不同组织间的表达量差异显著,主要在头部和飞行肌内表达,分别约为同日龄雌蛾脂肪体内表达量的15.4倍与8.1倍,在脂肪体、卵巢与中肠内的表达量显著降低。对不同日龄雌蛾头部和飞行肌内的表达量检测发现,在7日龄雌蛾头部和3日龄雌蛾飞行肌内的表达量分别显著高于其它日龄雌蛾相同组织中的表达量,分别约为初羽化雌蛾相同组织表达量的2.4倍与1.6倍。表明MsepAKH1基因的表达因粘虫雌蛾组织与日龄间的不同而呈现动态变化。     

梨小食心虫雄蛾的多次交配对雌蛾生殖力的影响

为明确梨小食心虫雄蛾的交配能力等生物学特性, 正确评价梨小食心虫性信息素诱杀雄蛾的田间应用效果, 本研究借助监控设备观察了梨小食心虫雄蛾与雌蛾的交配时间段、交配持续时间、雄蛾交配次数、雄蛾首次交配及末次交配日龄, 研究了雄蛾日龄对交配率的影响, 雄蛾交配次数对雌蛾产卵量及卵孵化率的影响。结果表明, 梨小食心虫雄蛾能与多头雌蛾交配, 且从1日龄至19日龄期间均能与雌蛾交配。随着雄蛾日龄的增加, 其与雌蛾交配率降低, 雄蛾交配次数的增加对雌蛾产卵量及卵孵化率没有显著影响。因此田间使用性信息素诱杀一定数量的雄蛾对降低后代种群数量有一定的作用, 但只有在短时间内将雄蛾数量减少到一定范围内才可起到理想效果。     

棉铃虫嗅觉系统的结构与功能研究进展

棉铃虫Helicoverpa armigera是世界上重要的多食性农业害虫,主要依赖嗅觉寻找寄主、识别配偶以及选择产卵位点,以实现生存和繁衍。研究表明触角和下唇须是棉铃虫重要的外周嗅觉器官,其上分布毛形感器、锥形感器、腔锥形感器、栓锥形感器等重要的嗅觉感器,表达了包括气味结合蛋白、气味受体、离子型受体等上百种气味化学感受蛋白基因。脑内触角叶及与触角叶神经元连接的蕈形体冠、侧角、外侧前脑等为棉铃虫嗅觉中枢系统。通过利用电生理和染色标记技术明确了棉铃虫性信息素和二氧化碳感受相关的受体、嗅觉感受神经元和其他类型的触角叶神经元。这些关于棉铃虫外周和中枢嗅觉系统结构和功能的研究进展为进一步研究棉铃虫嗅觉器官感受寄主植物、有毒食物和天敌等气味分子的功能图谱以及研究不同嗅觉神经元在突触联系水平上对气味信息进行处理和编码的神经机制奠定了重要基础。也为深入研究棉铃虫的嗅觉行为调控机制和开发基于嗅觉行为调控的防治技术提供了重要理论基础。     

粘虫生物钟timeless基因的克隆及时空和昼夜表达分析

为明确生物钟timeless基因对粘虫Mythimna separata迁飞、交配等周期性活动的调节作用,利用PCR技术克隆了粘虫timeless基因,命名为Mstim,采用生物信息方法分析其序列特征,使用实时荧光定量PCR技术检测该基因在不同发育阶段、组织及昼夜的表达特征。结果表明,Mstim的c DNA全长为3 132 bp,编码1 043个氨基酸,其预测的蛋白质Ms TIM分子量为117 k D,等电点5.14,具有timeless保守的PIS、NLS等结构域,与甜菜夜蛾Spodoptera exigua及棉铃虫Helicoverpa armigera的氨基酸序列相似性高达97%。荧光定量PCR结果显示成虫期的Mstim表达量最高,卵期和蛹期次之,6龄幼虫的表达量最低;在雌、雄蛾中均以触角及头部中的表达量较高,飞行肌、足及生殖腺中的表达量较低。粘虫雌、雄蛾触角中Mstim的昼夜表达模式相似,均为光期表达量低于暗期,光期5 h的表达量最低,光期末期逐渐升高,至暗期后3 h达到最高值,暗期末期表达量开始下降。说明Mstim基因在粘虫中的表达不仅具有发育时期和组织的时空特异性,而且表现出明显的昼夜特性,推测其可能参与粘虫生长发育和迁飞与生殖等行为、生理节律的调节。     

性诱捕器悬挂高度对绿盲蝽、棉铃虫和甜菜夜蛾田间诱集效果的影响

为更好地发挥性诱捕器对棉花主要害虫绿盲蝽 Apolygus lucorum 、棉铃虫 Helicoverpa armigera 和甜菜夜蛾 Spodoptera exigua 的监控及诱杀作用, 进一步优化性诱捕器田间设置技术, 笔者研究了不同悬挂高度对3种害虫性诱捕器田间诱集效果的影响。结果表明, 悬挂高度对3种害虫的诱集效果均存在显著影响, 绿盲蝽性诱捕器悬挂高度高于棉株顶尖40 cm时效果最好, 与顶尖持平和高于顶尖20 cm的诱集效果略低, 三者差异不显著; 棉铃虫性诱捕器悬挂高度0~40 cm时诱集效果均较好, 诱捕器处于顶尖以下时诱集效果显著降低; 甜菜夜蛾性诱捕器悬挂高度在高于顶尖20 cm和40 cm时诱集效果差异不显著, 高于顶尖40 cm时诱集效果最好。棉花打顶前, 绿盲蝽和棉铃虫性诱捕器随着棉花株高变化可适当减少调整频次, 但低于棉花顶尖时应及时调整。     

食诱剂与不同诱捕器结合使用对棉铃虫成虫诱捕效果的影响

为明确不同类型诱捕器对棉铃虫块状食诱剂田间诱捕效果的影响,2018年7月-9月在河北省廊坊市广阳区、河南省新乡市新乡县和原阳县的棉花、大豆、玉米、花生田,利用蛾类诱捕器和三角形诱捕器比较了块状食诱剂对棉铃虫的诱捕效果。结果表明,食诱剂分别与2种诱捕器结合,在4种作物田对棉铃虫成虫均具有明显的诱捕作用;蛾类诱捕器诱集到的棉铃虫成虫数量是三角形诱捕器的1.2~6.5倍。因此,蛾类诱捕器与棉铃虫块状食诱剂结合使用可以更有效诱捕田间棉铃虫成虫。     

加拿大杨树叶气味对棉铃虫的引诱作用

加拿大杨树枝把田间诱蛾试验，单把日平均诱蛾4.17头，雌性比为1.72；在加拿大杨树枝把中加入棉铃虫性诱剂诱芯后，单反日平均诱蛾5.5头，雌笥比为1.86。鲜加拿大杨树叶粗提物对棉铃虫刚羽化处女雌蛾引诱效果为26.67%；经过堆放2天垢杨树叶粗提物对棉铃虫刚羽化的处女雌蛾引诱效果为44.44%。     

球孢白僵菌生物学特性与其对不同昆虫侵染差异相关性分析

球孢白僵菌对不同目标昆虫的侵染能力存在很大差异。应用4株不同寄主来源的球孢白僵菌对2龄小菜蛾和棉铃虫幼虫进行毒力测定,扫描电镜观察分生孢子在试虫体表的萌发及侵染过程,同时测定了4菌株的生长速率、产孢量和孢外酶水平等生物学特性。结果表明,供试菌株中HFW-05的生长速率及酶活性均高于其余3菌株;菌株HFW-05对小菜蛾致病力较高,处理6d后校正死亡率为87．1％,其余3株为30％左右;4菌株对棉铃虫6d后校正死亡率均低于20％。扫描电镜观察结果表明,菌株HFW-05附着在小菜蛾表皮12h后,孢子萌发后直接或产生较短芽管穿透表皮,36h后,未穿透小菜蛾表皮的菌丝体断裂为芽生孢子;其余处理分生孢子在试虫表皮均能萌发,但芽管多呈蔓延生长直至断裂为芽生孢子,未能有效穿透寄主表皮,且孢子生长周期均长于菌株HFW-05。单纯依据孢子萌发率、产孢量或酶活评价筛选高毒力菌株是不够的。     

Pheromone Research and Development in Israel 1975–2015

The review describes the history of pheromone research in Israel in 1975–2015. The research focused on sex pheromones of moths that were important agricultural pests. Identification, synthesis and field application of sex pheromones was performed. Synthetic procedures of several known sex pheromones were developed. Monitoring and control of key pest moths was evaluated. The interactions of pheromone components of closely related species were studied in field and laboratory experiments. The sex pheromones of three scale insects, two mealybug species and Matsucoccus josephi were studied. New syntheses were developed and the pheromones were implemented in pest management. Structure activity relationship of the pheromonal and kairomonal of the M. josephi pheromone was investigated. Different pherotypes of P. ficus were identified and evaluated. The aggregation pheromone of sap beetles in combination with food baits was evaluated. The aggregation pheromone of the almond bark beetle was identified and a stereospecific synthesis of its enantiomers was developed. Monitoring the pest in stone fruit orchards was implemented. The activity of the pheromone biosynthesis activating neuropeptide (PBAN) was studied in Helicoverpa armigera and Heliothis peltigera. The ligation technique was used to assess the effect of PBAN on the production of female and male pheromones. A structure-activity relationship study of PBAN indicated that shorter peptides display activity as the full length PBAN. A series of linear and cyclic peptide analogs was prepared, resulting in the discovery of a lead antagonist. The research and development activity facilitated the intensive integration of pheromones in the pest management regimes in Israeli agriculture.     

植物精油对三种鳞翅目害虫的杀虫活性

测试了27种植物精油对粘虫、棉铃虫和小菜蛾的杀虫活性。结果表明:①用100倍精油丙酮液处理的小麦叶碟饲喂粘虫3龄幼虫48h后,砂地柏果实、玳玳花、甜橙果皮和姜根4种精油对试虫的拒食率均达80％以上;砂地柏果实、玳玳花、甜橙果皮等7种精油对粘虫4龄幼虫历期和蛹重均产生一定的影响,尤以砂地柏果实、玳玳花、甜橙果皮精油致幼虫死亡率最高,砂地柏果实和甜橙果皮精油对蛹重影响最为明显;②以含1％精油的人工饲料饲喂棉铃虫3龄幼虫9天后,山苍子果实、甜橙果皮精油处理组幼虫重量均仅为对照的20％左右,且各精油对幼虫历期、蛹重和化蛹率均有一定的影响;③八角茴香果实精油对小菜蛾的拒食活性达59.1％以上。     

性引诱剂对蔬菜害虫诱杀效果试验

性引诱剂能有效诱杀斜纹夜蛾（Spodoptora litura Fabr.）、甜菜夜蛾（Spodoptera exigua Hübner）、小菜蛾（Plutella xylostella Linnaeus）成虫,减轻其发生为害,减少使用农药次数。用不同类型诱捕器挂放同种类型诱芯,其诱蛾量不同,UMT-B诱捕器对斜纹夜蛾、甜菜夜蛾的诱捕效果最好,三角形诱捕器对小菜蛾的诱捕效果最好,每667㎡挂放1枚诱芯为宜。     

大豆食心虫性信息素的化学结构触角电位及田间诱蛾效果

用气相色谱(GC)和气相色谱-质谱(GC-MS)分析,证明反-8,反-10-十二碳二烯醇醋酸(B)是大豆食心虫[Leguminivora glycinivorella(Mats.)]性信息素的组分。通过触角电位(EAG)测试,发现反-10-十二碳烯醇醋酸酯(A)、B 和反-7,顺-9-十二碳二烯醇醋酸酯(C)对该虫雄蛾触角有强烈刺激作用。大量田间诱蛾试验表明,由 A 和 B 两化合物组成的性引诱剂,对该虫雄蛾有很高的引诱活性。其中 A 和 B 按5∶2混合,剂量50μg/诱捕盆,单盆每日最多诱捕雄蛾达776头,诱捕雄蛾总数是1头活雌蛾的16.8倍。顺-10-十二碳烯醇醋酸酯(D)和反-10-十四碳烯醇醋酸酯(E)降低 AB 的引诱活性,甘油作为缓释剂,能延长诱芯的有效期,即诱蛾活性。上述结果表明,我国大豆食心虫性信息素不同于日本大豆食心虫性信息素。小面积防治应用试验效果明显。     

Efficacy of the pear ester as a monitoring tool for codling moth Cydia pomonella (Lepidoptera: Tortricidae) in New Zealand apple orchards

BACKGROUND: The behavioural response of both sexes of codling moth, Cydia pomonella to the pear-derived kairomone (ethyl (2E,4Z)-2,4-decadienoate), codling moth sex pheromone (E,E-8,10-dodecadien-1-ol), and sex pheromone combined with the pear derived kairomone loaded into red rubber septum were investigated in trapping experiments in New Zealand apple orchards. A range of 0.01-10.0 mg of pheromone loading in rubber septum dispensers was tested and the highest catch of males was in traps baited with 1.0 mg. No dose response in trap catch of males was seen in traps baited with different amounts of pear-derived kairomone (0.01-10.0 mg). RESULTS: The number of females caught was significantly affected by the amount of pear derived kairomone used to bait traps, with the highest catch obtained at 10 mg loading. The attractiveness of sex pheromone was not enhanced by the addition of the kairomone either when used in the same bait or in a separate bait. The mean number of males captured in traps was reduced by 44% when the pheromone and kairomone were combined at ratio of 1:1 (0.1 mg pheromone: 0.1 mg kairomone) in separate sources. CONCLUSION: Kairomone baited traps showed some potential for monitoring the flight activity of female C. pomonella in apple orchards in two locations (Canterbury and Hawke's Bay). However, the number of male moths caught was low as compared to the number of male moths caught in pheromone-baited traps, and therefore the sex pheromone should continue to be used for monitoring male activity.