熒光陷阱

陳劭旻 陳志松

在剛推出的《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》第七章第二節(jié)中強(qiáng)調(diào)“防控農(nóng)業(yè)面源污染，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和人居環(huán)境安全”。但是現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都依靠單種種植和使用農(nóng)藥，加上全球暖化等問題，使蟲害問題難以解決。其中，瓜蠅和果蠅是世界性害蟲，也是兩種最難應(yīng)付的害蟲，可造成嚴(yán)重的農(nóng)作物破壞。

瓜蠅和果蠅的雌性成蟲的尾部有凸出的產(chǎn)卵器，可刺入多種水果、瓜類農(nóng)作物的表皮產(chǎn)卵，當(dāng)卵孵化后，幼蟲以果肉為食，而雄性瓜蠅和果蠅則不會(huì)對(duì)瓜果造成破壞。

香港漁農(nóng)自然護(hù)理署曾建議一個(gè)綜合防治瓜蠅的方法，即以食物作誘捕劑，再配以捕蟲器。在一次學(xué)校的夜行活動(dòng)中，我發(fā)現(xiàn)一些熒光菇菌會(huì)在夜晚發(fā)出熒光吸引昆蟲，讓昆蟲協(xié)助它傳播孢子，而豬籠草亦會(huì)在紫外光照射后發(fā)出熒光吸引昆蟲。另外，Hamdorf等學(xué)者在1971年已指出昆蟲對(duì)紫外光敏感，Kurup等學(xué)者發(fā)現(xiàn)豬籠草的捕蟲囊具熒光，這些熒光可能是一種誘捕昆蟲的方法。為此，我想通過研究豬籠草的捕蟲原理，提出一個(gè)新的誘捕果蠅和瓜蠅的方法。

豬籠草捕蟲囊的捕蟲原理研究

兩種不同位置豬籠草捕蟲囊的比較

在農(nóng)場(chǎng)內(nèi)放置一些豬籠草，其中一些放置在貼近地面的位置，另一些則吊在較高的位置，以比較2種不同位置豬籠草捕捉到的昆蟲。

實(shí)驗(yàn)步驟：將2組豬籠草捕蟲囊的液體分別倒進(jìn)2個(gè)培養(yǎng)皿，利用解剖顯微鏡觀察培養(yǎng)皿中的昆蟲尸體，辨認(rèn)昆蟲種類。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：貼近地面的捕蟲囊能捕獲更多昆蟲，以蟻居多，僅有1只帶翅昆蟲；而懸吊在較高位置的捕蟲囊捕獲的都是帶翅昆蟲。

捕蟲囊熒光色素研究

利用紫外光燈照射瓶子草和豬籠草的捕蟲囊，可發(fā)現(xiàn)捕蟲囊的頂端都具有熒光環(huán)紋，豬籠草的籠蓋也有熒光碎點(diǎn)。為了了解捕蟲囊的熒光素，我嘗試以薄片色層分析法分離這些熒光素。

實(shí)驗(yàn)步驟：將豬籠草的籠唇、籠蓋和籠蓋下方約1 cm的組織剪開，分別放在研缽上，加入提取液5 10 mL；利用碾槌將豬籠草組織搗碎，提取捕蟲囊內(nèi)的色素；利用毛細(xì)管吸附捕蟲囊提取液點(diǎn)在硅膠板上，并重復(fù)不少于20次，使硅膠板上形成1個(gè)深色的點(diǎn)；在薄層色譜展開缸上加入展開液并垂直放入硅膠板；觀察色素上升情況；當(dāng)展開液移動(dòng)至約硅膠板高度3/4時(shí)取出硅膠板，在白光燈及紫外光燈下觀察硅膠板上的色素分布。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在白光燈下，色素不明顯；在紫外光燈照射下，捕蟲囊的籠蓋和籠唇可提取出呈黃色、藍(lán)綠色和紅色的色素。由于昆蟲的眼睛可看到紫外光，所以若籠唇與籠蓋能在紫外光照射后發(fā)出熒光，也可能是豬籠草以這些熒光色素吸引昆蟲。而熒光環(huán)位于捕蟲囊的上方，更容易被飛行昆蟲看到。

討論及分析

在長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)化過程中，昆蟲與植物建立了互相利用的特殊關(guān)系。豬籠草的捕蟲技巧也必須有效才能得以傳延，所以我相信以豬籠草的捕蟲技巧協(xié)助防蟲也會(huì)有效。從上述研究結(jié)果，我得到了以下啟示（見表1），并計(jì)劃以香港漁農(nóng)自然護(hù)理署的綜合防治方法為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一個(gè)新的捕蟲器。

不同熒光劑和不同誘捕劑的捕蟲器效能研究

設(shè)計(jì)的捕蟲器包括誘捕劑和盛載器2部分。

制備誘捕劑

在攪拌器內(nèi)加入誘捕劑的原料，啟動(dòng)攪拌機(jī)0.5 1 min，過濾勻漿得到的液體即為誘捕劑。為了測(cè)試成效，以不同的誘捕劑加入捕蟲器中制成3種誘捕劑。①第1代誘捕劑：在離心管中加入2.5 cm3蛋白胨并加水至50 mL，搖勻制成5%蛋白胨；②第2代誘捕劑：在離心管中加入蛋白胨10 g、黑糖漿100 mL、合掌瓜50 g，加水至1 L，搖勻；③第3代誘捕劑：與第2次相同，將合掌瓜換成西紅柿及青瓜共50 g，最后加入2 mL洗潔精。

制作捕蟲器

第1代和第2代捕蟲器：利用水彩筆將熒光劑涂在50 mL離心管上方，形成寬1 1.5 cm的熒光圈；將離心管掛在瓜棚內(nèi)不同位置，再加入15 20 mL誘捕劑；1周內(nèi)以解剖顯微鏡觀察被誘捕的昆蟲。

第3代捕蟲器：找同款塑料瓶3個(gè)，在瓶身中間偏上位置涂上1圈熒光劑；在熒光圈上方做1個(gè)約1 cm2的小開口，讓昆蟲可進(jìn)入；將100 mL誘捕劑分別加入3個(gè)塑料瓶。

討論及分析

只加入蛋白胨的誘捕劑能吸引到果蠅，卻吸引不到瓜蠅；加入瓜汁和/或番茄汁的誘捕劑能吸引到瓜蠅及果蠅，所以建議利用瓜汁（果汁）、黑糖漿和蛋白胨吸引瓜蠅和果蠅。

相對(duì)于對(duì)照（沒有加入熒光劑），加入熒光劑的捕蟲器普遍能引誘到更多昆蟲，黃色、藍(lán)綠色、綠色、橙色等效果相對(duì)較理想，其中黃色熒光表現(xiàn)最佳。

第1代和第3代捕蟲器由離心管制作，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)即使有瓜蠅進(jìn)了管口，亦可飛走；而優(yōu)化版捕蟲器所捕獲的瓜蠅和果蠅數(shù)目明顯較多，設(shè)計(jì)更有效。

通過連續(xù)3天觀察，發(fā)現(xiàn)第3天捕捉到的昆蟲遠(yuǎn)比前兩天多，且能同時(shí)嗅到誘捕劑發(fā)出發(fā)酵味道，所以我認(rèn)為發(fā)酵氣味可吸引更多瓜蠅和果蠅。這可能與豬籠草捕蟲囊的原理相同，因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)豬籠草的捕蟲囊也會(huì)發(fā)出發(fā)酵味道。

由于只有雌性果蠅和瓜蠅才會(huì)對(duì)農(nóng)作物構(gòu)成直接破壞，所以控制雌蟲的數(shù)目更為重要。實(shí)驗(yàn)證明，利用果汁和瓜汁制成的誘捕劑在涂上黃色熒光劑后，所誘殺的南瓜實(shí)蠅以雌性為主，所誘殺果蠅的雄性比例較大。對(duì)于如何誘殺更大比例和數(shù)目的雌性果蠅，還需要進(jìn)行更多跟進(jìn)研究。

以上各項(xiàng)測(cè)試均在冬天進(jìn)行，考慮到冬天的害蟲品種可能與其他季節(jié)不同，昆蟲的行為也可能有所不同，所以有必要開展多季測(cè)試，以了解優(yōu)化版捕蟲器的效能。

創(chuàng)新點(diǎn)

制作成本低。以10 L誘捕劑計(jì)算，可制成50個(gè)捕蟲器，每個(gè)成本約為20元。

制作簡(jiǎn)單。

可重復(fù)使用。熒光劑涂在膠樽后形成的熒光層不易脫落，捕蟲器可重復(fù)使用。每次使用時(shí)只需更換誘捕劑便可。

無毒性。誘捕劑可涂于皮膚，對(duì)人體無毒無害，沒有殘余問題。

專一性。設(shè)計(jì)的捕蟲器能吸引瓜蠅和果蠅等害蟲，而不影響其他益蟲。

該項(xiàng)目獲得第34屆全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽創(chuàng)新成果競(jìng)賽項(xiàng)目小學(xué)組生命科學(xué)一等獎(jiǎng)。

專家評(píng)語

該項(xiàng)目利用不同熒光劑誘捕瓜蠅和果蠅，具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有：方法簡(jiǎn)單適用，無污染；制作材料容易獲得，可重復(fù)利用。建議進(jìn)一步探究裝置捕集果蠅的效率?！?/p>