利用性信息素防治豆野螟的生物学基础及应用技术研究

摘要

豆野螟Maruca vitrata是一种严重的泛热带豆类蔬菜害虫。主要危害豇豆Vignaunguiculata、四季豆Phaseolus vulgaris、扁豆Dolichos lablab、木豆Cajanus cajan等表面少毛的豆类蔬菜。对豇豆的危害尤为严重,此虫为害豇豆等常造成“十荚九蛀”,一般田块花被害率52.3％以上,豆荚被害率37.8％,叶被害率9.9％,大发生年份若不进行防治几乎绝收,花被害率可达到90％以上,产量损失达到20％～60％。幼虫钻蛀或结网为害花、花蕾、嫩茎、豆荚,严重影响化学农药的使用效果,同时也不利于天敌对其的自然控制作用。鉴于此,我们利用性信息素来作为监测和防治豆野螟的手段,主要结果如下:
　　 1.豆野螟成虫行为学特征及性信息素产生与释放节律
　　 豆野螟的羽化行为全天可见,在雌蛾中,86％于暗期羽化:在雄蛾中,73％于暗期羽化:雌雄蛾羽化行为在暗期第4、5和8h差异达到显著。交尾活动发生在暗期19:00到5:00之间,交尾持续时间最短约为20min,最长约为90min,3日龄进入暗期第5h具有最高的交尾率。1、6和7日龄成虫具有单个交尾高峰,2到5日龄成虫具有两个交尾高峰。同一日龄成虫交尾在暗期前半段平均花费的时间要明显高于在后半段花费的时间。低龄和高龄的成虫用于交尾的时间明显高于中龄的性成熟成虫。成虫的开始交尾时间随着日龄的增加逐渐前移。雄蛾对3日龄处女雌蛾进入暗期后第5和第9h的性腺提取物和空气收集性信息素的触角电位反应最强。处女雌蛾田间诱蛾试验表明:23:00-01:00为诱蛾高峰期,3日龄处女雌蛾的诱蛾效果最好。该蛾的羽化、交尾及性信息素产生与释放均存在节律上的一致性。
　　 2.豆野螟延迟交尾和多次交尾对其生殖活动的影响。
　　 豆野螟雌雄同时延迟交尾,雌雄虫的寿命、产卵量均表现为先上升后下降的趋势,但是对卵的孵化率没有显著的影响；雌虫延迟交尾,随着延迟时间的增加,雌虫的寿命、产卵量、卵的孵化率表现为下降的趋势,而雄虫的寿命延迟交尾第三天达到最大值；雄虫延迟交尾,随着延迟交尾时间的增加,雌雄虫的寿命、产卵量均表现为先上升后下降的趋势,卵的孵化率随着延迟逐渐下降。随着雄虫交尾次数的增高,成功交尾率在逐渐降低,用于交尾的时间延长。雌虫和相应雄虫的寿命逐渐缩短,雌虫的产卵量下降,但对卵的孵化率影响不大。豆野螟雌虫一生只交尾一次,试验室未见到雌虫二次交尾。
　　 3.豆野螟成虫日龄对交尾行为有较大的影响。
　　 不同日龄雌蛾与3日龄雄蛾的交尾,交尾率随蛾龄增加呈下降趋势；不同日龄雄蛾与3日龄雌蛾交尾,交尾率随蛾龄增加呈升高趋势；相同日龄成蛾,交尾率先升后降。不同日龄雌蛾交尾百分率的下降在较高温环境比在较低温环境更加显著；但环境温度对不同日龄雄蛾的交尾却没有太大的影响；相同日龄成蛾3日龄以后的交尾在较高温环境下下降的更快。不同日龄雌蛾的交尾研究中,随着雌蛾日龄的增加,交尾持续时间明显延长:不同日龄雄蛾的交尾研究中,较低日龄和较高日龄雄蛾交尾时的持续时间较长。在较低温环境下所有试验各日龄的持续时间均有所延长。不同日龄雌蛾(雄蛾)与3日龄雄蛾(雌蛾)的交尾和相对应的雄蛾对雌蛾性信息素的触角电位反应(electroantennography,EAG)基本一致,说明雄蛾的反应在交尾行为的完成中具有重要的作用。
　　 4.豆野螟性信息素组份化学结构的分析与鉴定
　　 通过使用了DB-1和DB-WAX毛细柱进行气相色谱(gas chromatography,GC)分析以及使用DB-17和DB-WAX毛细柱进行气相色谱-质谱(gaschromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析豆野螟武汉和广州两个地理种群性信息素腺体组份的化学结构,结果表明:(E,E)-10,12-hexadecadienal是豆野螟两个地理种群性信息素的主要组份。同时首次利用GC和GC-MS发现(E,E)-10,12-hexadecadienol和(E)-10-hexadecenal也是武汉种群性信息素的组份,豆野螟武汉种群性信息素腺体成分为(E,E)-10,12-hexadecadienal,(E,E)-10,12-hexadecadienol和(E)-10-hexadecenal,其比例为51.4:4.1:44.5(峰面积之比)。广州种群性信息素中没有发现(E,E)-10,12-hexadecadienol存在,其性信息素由(E,E)-10,12-hexadecadienal和(E)-10-hexadecenal组成,其比例为86.5:13.5(峰面积之比)。
　　 5.豆野螟雄蛾触角对性信息素的EAG反应
　　 三种化合物的剂量.反应关系研究表明,不论是武汉种群还是广州种群,豆野螟雄虫触角对(E,E)-10,12-hexadecadienal均最为敏感,而对另外两种标准化合物次之。二元组份的研究表明,两个种群诱芯中只要有(E,E)-10,12-hexadecadienal,EAG反应均较强,由(E,E)-10,12-hexadecadienol和(E)-10-hexadecenal组成的诱芯活性最差；在武汉,(E,E)-10,12-hexadecadienal:(E)-10-hexadecenal为5:5的组合比其他二元组份产生更大的EAG反应；在广州,(E,E)-10,12-hexadecadienal:(E,E)-10,12-hexadecadienol为5:5的组合显著高于其他所有二元组合。三元诱芯的研究发现,在武汉,(E,E)-10,12-hexadecadienal:(E,E)-10,12-hexadecadienol:(E)-10-hexadecenal为5:1:5时产生最大的FAG反应,在广州,三种化合物为5:5:1的组合产生的FAG反应更大。
　　 6.豆野螟触角化感器的超微结构观察
　　 豆野螟雌雄蛾触角呈线状,由柄节、梗节和鞭节组成。柄节较长；梗节较粗,并均覆盖着鳞片；鞭节由72～82节组成,长度为86～97mm,两性间无明显的差别。豆野螟感受器主要分布在触角的背面、腹面和外侧面,内侧面一般覆盖有鳞片,因此感受器很少。雌雄比较发现,就长度而言,雌蛾触角上的腔锥感器以及耳形感器均长于雄蛾,但是毛形感器则正好相反；就分布密度而言,三种感器在雌蛾触角上的分布比雄蛾较稀疏。两个地理种群的比较发现,广州种群不论雌雄蛾,其触角感器比武汉种群密度大,但长度偏短；刺形感器仅见于武汉种群的触角上,而锥形感器仅见于广州种群。
　　 7.性信息素活性组份的田间诱捕试验
　　 田间试验表明,在武汉,单一组份诱芯(E,E)-10,12-hexadecadienal的诱捕活性最佳,(E)-10-hexadecenal可以起到增效作用,而(E,E)-10,12-hexadecadienol没有增效作用；二元组份诱芯(E,E)-10,12-hexadecadienal和(E)-10-hexadecenal为5:5以及三元组份诱芯(E,E)-10,12-hexadecadienal、(E,E)-10,12-hexadecadienol和(E)-10-hexadecenal的比例为5:0.3:5时具有最佳的诱捕活性。而在广州,单一组份诱芯(E,E)-10,12-hexadecadienal的诱捕活性最佳,(E,E)-10,12-hexadecadienol可以起到增效作用,而(E)-10-hexadecenal没有增效作用；相应的二元组合活性最高为(E,E)-10,12-hexadecadienal和(E,E)-10,12-hexadecadienol为5:5的比例；添加微量的(E)-10-hexadecenal.有增效作用,(E,E)-10,12-hexadecadienal、(E,E)-10,12-hexadecadienol和(E)-10-hexadecenal的三者的最佳比例为5:5:0.7。
　　 8.豆野螟性信息素诱芯及诱捕器优化试验
　　 诱芯与诱捕器的最优化试验表明,随着诱捕器在田间放置时间的延长,其引诱活性呈现逐渐降低,前2周的诱捕效果最好,以后逐渐下降。雄虫的捕获数量不受诱芯的包裹与否的影响,使用铝箔保护的诱芯和不使用其保护的诱芯的诱捕量间没有明显的差异。120cm是最佳的诱捕高度,90和150cm的高度次之,30和180cm最差。传统的三角形粘胶诱捕器与5L的水瓶诱捕器诱蛾量相当,水盆诱捕器和1.5L诱捕器较差。10μg的诱芯含量诱捕效果较好,与300μg间没有显著差异,继续增加每个诱芯的总含量不但没有增加诱捕活性,相反,诱捕量有所下降。

目录

文摘

英文文摘

第一部分 前言

第一章 文献综述

1 概述

2 蛾类昆虫性信息素成份研究

3 蛾类昆虫性信息素生物学研究

4 蛾类昆虫性信息素的生物合成途径

5 蛾类昆虫信息素通讯系统的遗传与变异研究

6 寄主植物对蛾类昆虫性信息素合成与释放的影响研究

7 蛾类昆虫性信息素的应用研究

8 研究展望

9 国内外关于豆野螟的治理现状

第二章 研究目的与意义

1 目的和意义

2 试验技术路线

第二部分 利用性信息素防治豆野螟生物学基础研究

第三章 豆野螟成虫行为学特征及性信息素产生与释放节律

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

第四章 豆野螟多次交尾和延迟交尾对生殖的影响

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

第五章 豆野螟成虫日龄对交尾的影响及雄蛾对性信息素的触角电位反应

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

第六章 豆野螟两个地理种群性信息素组份化学结构的分析与鉴定

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

第七章 豆野螟不同地理种群雄蛾触角对雌蛾性信息素组份的EAG反应

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结论与讨论

第八章 豆野螟不同地理种群触角化感器的超微结构观察

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结论与讨论

附图

第三部分 利用性信息素防治豆野螟应用技术研究

第九章 豆野螟性信息素活性组份的田间诱捕试验

1 材料和方法

2 结果与分析

3 结论与讨论

第十章 豆野螟性信息素诱芯及诱捕器最优化试验

1 材料和方法

2 结果与分析

3 结论与讨论

第四部分 全文总结与展望

第十一章 全文总结与展望

1 全文总结

2 研究展望

参考文献

致谢

附录 (博士期间已发表文章及待发表文章)