陌夜蛾性信息素類似物的合成及其生物活性

任梓齊，康玉潔，李海珍，王連剛，馬好運，李慧，王留洋，梅向東，寧君

陌夜蛾性信息素類似物的合成及其生物活性

任梓齊1,2，康玉潔3，李海珍4，王連剛4，馬好運1，李慧1，王留洋1，梅向東1，寧君1

1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所植物病蟲害生物學(xué)國家重點實驗室，北京 100193；2東北林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/東北鹽堿植被恢復(fù)與重建教育部重點實驗室，哈爾濱 150040；3平度市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局植?？?，山東青島 266799；4青島市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東青島 266299

【背景】陌夜蛾（）作為一種重要食葉害蟲，近年來，由于其數(shù)量以及危害程度的不斷增加，已對我國華北、華東等地區(qū)的農(nóng)林業(yè)造成重大危害，尤其是對蕎麥等作物的產(chǎn)量構(gòu)成嚴(yán)重威脅?！灸康摹恳阅耙苟晷孕畔⑺刂饕M分順-11-十六碳烯乙酸酯（11-16:Ac）為母體結(jié)構(gòu)，合成6種具有不同生物活性的性信息素類似物，為陌夜蛾的綜合治理開辟一種新型環(huán)境友好的防治策略?！痉椒ā窟x用性信息素組分的前體順-11-十六碳烯-1-醇（11-16:OH）為原料，在縛酸劑和催化劑的作用下，與酸酐或酰氯發(fā)生反應(yīng)，通過硅膠柱層析進(jìn)行分離純化后，合成性信息素類似物共6種。包括極性基團為氨基甲酸酯的性信息素類似物M3、M4，極性基團末端引入不飽和鍵的性信息素類似物M5、M6，以及鹵素原子修飾的性信息素類似物M7、M8。通過觸角電生理試驗（EAG）測定不同劑量性信息素類似物直接刺激下的EAG響應(yīng)值，并于北京市延慶區(qū)進(jìn)行田間試驗對性信息素類似物的生物活性進(jìn)行驗證?！窘Y(jié)果】EAG試驗表明，類似物M1、M2、M6、M7和M8具有顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系。其中陌夜蛾雄蛾觸角對類似物M7的響應(yīng)最為強烈，在100 μg劑量下響應(yīng)值達(dá)2.36 mV，是同劑量條件下11-16:Ac響應(yīng)值的77.9%。而M3—M5在10—1 000 μg劑量下，與性信息素組分11-16:Ac的相對響應(yīng)值之間存在顯著差異（＜0.05），M5的EAG響應(yīng)整體活性表現(xiàn)較差，最高相對響應(yīng)值僅為性信息素組分的21.2%。田間試驗表明，類似物M1和M5在添加劑量為1 μg時，平均誘捕量分別為38.00和35.67頭/誘捕器/15 d，與性信息素對照相比存在顯著差異；類似物M7在添加劑量為100 μg時，平均誘捕量為29.67頭/誘捕器/15 d，顯著高于性信息素對照；類似物M4具有潛在的抑制活性，隨著其添加劑量的增加，平均誘捕量逐漸減少，當(dāng)添加劑量為1 000 μg時，平均誘捕量僅有3.33頭/誘捕器/15 d?！窘Y(jié)論】經(jīng)過EAG試驗和田間試驗驗證，類似物M1、M5和M7具有顯著的增效活性，可以用作性信息素的增效劑，類似物M4具有顯著的抑制活性，可以用作性信息素的抑制劑。研究結(jié)果可為使用性信息素類似物綠色防控陌夜蛾提供理論依據(jù)。

陌夜蛾；性信息素類似物；化學(xué)合成；生物活性；田間應(yīng)用

0 引言

【研究意義】陌夜蛾（）隸屬鱗翅目（Lepidoptera）夜蛾科（Noctuidae），幼蟲取食蕎麥、酸模等多種植物葉片，具有多食性、暴食性和群集性，在極短的時間內(nèi)即可對寄主植物造成巨大危害[1-4]。成蟲具有趨光性、假死性和遷飛性，據(jù)報道遷飛時間為每年6—11月[5]。每年發(fā)生兩代，以蛹的形式在土壤中越冬，且繁殖力強，每只雌蛾可產(chǎn)卵上百粒[6]。陌夜蛾在世界范圍內(nèi)均有分布，在我國主要分布于北京、上海、黑龍江等地[7-12]。由于陌夜蛾數(shù)量以及危害程度的不斷增加，近年來逐漸成為重要的農(nóng)林害蟲之一。傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥因其具有殺傷天敵、易產(chǎn)生抗藥性、影響環(huán)境等問題在實際生產(chǎn)中的施用受到限制。昆蟲性信息素及其類似物作為具有特異性的“生物化學(xué)農(nóng)藥”，在害蟲預(yù)測預(yù)報、交配干擾和成蟲誘殺等方面均有顯著作用[13]。因此，研究陌夜蛾性信息素及其類似物，對開展該害蟲綠色防控具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】昆蟲性信息素類似物與天然性信息素相比具有更好的理化性質(zhì)，并可增加對害蟲的特異選擇性[14-15]。常見的性信息素結(jié)構(gòu)修飾有鹵素取代、極性基團修飾、烷基鏈修飾、引入標(biāo)記原子或光學(xué)異構(gòu)體轉(zhuǎn)換等[16]。其中極性基團修飾的性信息素類似物又包括官能團轉(zhuǎn)換類、引入不飽和鍵類、引入氨基甲酸酯類等[17]。研究表明，結(jié)構(gòu)多樣的昆蟲性信息素類似物，具有生物活性及功能的多樣性[18]。根據(jù)性信息素類似物的不同作用效果，可以將其分為模擬物、增效劑和抑制劑[19]。模擬物通常具有類似性信息素的生理活性，能夠模擬性信息素組分代替其發(fā)揮作用，如苜蓿小卷蛾（）性信息素組分的單氟取代類似物是其性信息素的良好模擬物[20]；增效劑本身活性較弱，但與天然性信息素混用有明顯的協(xié)同增效效果，如環(huán)針單紋卷蛾（）性信息素組分的五氟乙基類似物是其天然性信息素的有效增效劑[21]；抑制劑與天然性信息素混用具有降低其生物活性的作用，如黑穗醋栗透翅蛾（）的氨基甲酸酯類性信息素類似物是其天然性信息素的顯著抑制劑，在不同程度上降低了其生物活性[22]?！颈狙芯壳腥朦c】近年來，隨著利用昆蟲行為學(xué)及其本身生理生化特性防治害蟲的新技術(shù)逐漸成為研究熱點，性信息素及其類似物在害蟲防治中的應(yīng)用也越來越廣泛。然而，長期使用固定組分的性信息素也可能導(dǎo)致昆蟲產(chǎn)生抗性[23]，因此，設(shè)計合成具有生物活性的性信息素類似物可以替代或配合性信息素使用，能夠更有效地進(jìn)行陌夜蛾的防控。【擬解決的關(guān)鍵問題】以陌夜蛾性信息素的主要成分順-11-十六碳烯乙酸酯（11-16:Ac）為母體結(jié)構(gòu)，設(shè)計合成具有不同生物學(xué)特性的性信息素類似物。運用觸角電生理試驗（EAG）和田間試驗，對合成的6種性信息素類似物以及購買的2種性信息素類似物的生物活性進(jìn)行驗證，以期為應(yīng)用性信息素類似物綠色防控陌夜蛾提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料及試劑、儀器

1.1.1 供試蟲源及飼養(yǎng) 陌夜蛾成蟲于北京市延慶區(qū)舊縣鎮(zhèn)有機農(nóng)業(yè)示范區(qū)內(nèi)高空探照燈下采集。實驗室飼養(yǎng)時將其放置在兩端用紗布包裹的自制養(yǎng)蟲桶（長30 cm，直徑8 cm）中，用棉球供以10%蜂蜜水，定期收集卵。將收集的卵置于室內(nèi)人工氣候箱內(nèi)，于溫度（25±2）℃，相對濕度（70±10）%，光周期L/D=16 h/8 h條件下進(jìn)行孵化。待幼蟲孵化后將其放入養(yǎng)蟲籠中，食物為野外采集的新鮮酸模葉片，每日定時清理幼蟲的排泄物及其取食過的葉片殘渣，保持養(yǎng)蟲籠內(nèi)的清潔，觀察幼蟲蟲齡至老熟幼蟲后，將其放置在土壤表層待其入土化蛹。每日在土壤表面噴少量水以保持土壤濕度。羽化后，將雌、雄蛾分別放入拇指管（長10 cm，直徑2.5 cm）中單頭飼養(yǎng)，并按羽化天數(shù)進(jìn)行標(biāo)記，以10%蜂蜜水飼喂待用。

1.1.2 主要試劑及儀器 順-11-十六碳烯-1-醇（11- 16:OH，95%）、反-11-十六碳烯-1-醇（11-16:OH，98%）購自上海有德化工有限公司，使用前需經(jīng)過柱純化；順-11-十六碳烯醛（類似物M1，11-16:Ald，95%）、反-11-十六碳烯醛（類似物M2，11-16:Ald，95%）購自上海源葉生物科技有限公司；乙酸酐、二氟乙酸酐、丙酰氯、2-溴丙酰氯、2-丁烯酰氯、3-甲基巴豆酰氯、N-甲氨基甲酰氯、二甲氨基甲酰氯、4-二甲氨基吡啶（DMAP）、三乙胺（TEA）、碳酸鉀（K2CO3）、二氯甲烷（DCM）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、乙酸乙酯、石油醚、無水硫酸鈉等均為市售AR級別，購自北京建強偉業(yè)科技有限公司、上海阿拉丁生化科技股份有限公司等，部分藥劑按需進(jìn)行重蒸除水。

PRX450D型智能人工氣候箱；Syntech型觸角電位儀；Bruker NEO-500MHz核磁共振波譜儀；Bruker solariX型質(zhì)譜儀。

1.2 陌夜蛾性信息素類似物的合成

1.2.1 極性基團為氨基甲酸酯的性信息素類似物的合成 向含11-16:OH（1.00 g，4.16 mmol）的DMF（20 mL）中，加入縛酸劑K2CO3（0.86 g，6.24 mmol），于冰鹽浴中不斷攪拌至溫度達(dá)到-20℃后，緩慢滴加N-甲氨基甲酰氯（0.50 g，6.24 mmol）的DMF（約5 mL）溶液，保持該溫度反應(yīng)30 min，自然升至室溫，TLC跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，底物轉(zhuǎn)化完全后，停止反應(yīng)。有機相經(jīng)乙酸乙酯（10 mL）萃取3次，合并萃取液后依次經(jīng)飽和NaCl溶液（25 mL×3次）洗滌，無水硫酸鈉干燥，過濾、旋蒸脫溶后得粗產(chǎn)物。粗品經(jīng)硅膠快速柱層析分離純化，洗脫劑：V（乙酸乙酯）﹕V（石油醚）=1﹕50，得到目標(biāo)化合物順-11-十六碳烯-1-醇-N-甲基氨基甲酸酯（M3）。采用相似的方法合成順-11-十六碳烯-1-醇-N, N-二甲氨基甲酸酯（M4），合成路線如圖1。

圖1 類似物M3、M4合成路線

1.2.2 極性基團末端引入不飽和鍵的性信息素類似物的合成 更換縛酸劑為TEA，溶劑為DCM，采用1.2.1類似的方法合成順-11-十六碳烯-1-醇-3-甲基-2-丁烯酸酯（M5）、順-11-十六碳烯-1-醇-2-丁烯酸酯（M6），合成路線如圖2。

1.2.3 鹵素原子修飾的性信息素類似物的合成 采用1.2.2類似的方法合成順-11-十六碳烯-1-醇-2, 2-二氟乙酸酯（M7）、順-11-十六碳烯-1-醇-2-溴丙酸酯（M8），合成路線如圖3。

1.3 EAG活性測定

選取羽化2—3 d未交配的雄蛾作為供試?yán)ハx，用CO2麻醉后將其一端觸角從觸角窩處完整摘下，同時快速切下觸角基部和頂部約1 mm后通過導(dǎo)電凝膠將其固定在兩個金屬電極之間形成閉合回路，調(diào)試觸角電位儀，待基線平穩(wěn)后進(jìn)行EAG活性測定。刺激的記錄時間為0.2 s，兩次刺激間隔不少于1 min，使觸角能夠恢復(fù)對化合物的響應(yīng)。觸角響應(yīng)的電位變化由IDAC4信號采集控制器采集，并使用EAG Pro軟件記錄數(shù)據(jù)。

準(zhǔn)備長條形（2 cm×0.5 cm）的濾紙條中間對折，部分插入巴斯德管寬口端，巴斯德管尖端插入通有連續(xù)氣流的鋼管上一小孔內(nèi)。待測化合物以正己烷溶解配成一系列的濃度梯度，即0.001、0.01、0.1、1、10、100 μg·μL-1。按照待測化合物濃度由低到高，分別取10 μL依次滴到濾紙條凹槽處，待正己烷揮發(fā)后將其完全推入，連接刺激氣流管，開始EAG測定。每個待測化合物重復(fù)測試3次，每次測試均需更換觸角且每只雄蛾只測試一根觸角。同時，為了消除空氣和溶劑的影響，以相同量的正己烷作為空白對照。每種化合物的一個濃度連續(xù)刺激兩次，平均值用作處理值，在用每種化合物進(jìn)行兩次刺激之前和之后設(shè)置空白對照，兩組對照的平均值作為對照值。試驗過程中，保持生測室空氣流通，室內(nèi)溫度在25℃左右，試驗儀器用金屬網(wǎng)罩屏蔽，以免受外界干擾。EAG相對響應(yīng)值的大小對應(yīng)雄蛾觸角對刺激物的反應(yīng)強弱，EAG相對響應(yīng)值=待測化合物絕對響應(yīng)值-正己烷絕對響應(yīng)值[24]。

1.4 田間試驗

1.4.1 誘芯及誘捕器設(shè)置 根據(jù)多次比較試驗結(jié)果選擇引誘效果最佳的綠色反口橡膠頭作為緩釋材料，誘捕器選用桶型誘捕器。向含陌夜蛾性信息素的誘芯SP（11-16:Ac﹕11-16:OH=9﹕1）中分別添加0.1、1、10、100、1 000 μg的性信息素類似物，制備成含有不同劑量性信息素類似物的誘芯。將制備好的誘芯放置在5 mL的離心管中，-20℃保存。

圖2 類似物M5、M6的合成路線

圖3 類似物M7、M8的合成路線

1.4.2 利用性信息素監(jiān)測陌夜蛾成蟲種群動態(tài) 利用性信息素于2021年5月10日至10月10日對陌夜蛾成蟲的種群動態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。試驗地點選擇北京市延慶區(qū)舊縣鎮(zhèn)有機農(nóng)業(yè)示范區(qū)，園區(qū)占地面積66.7 hm2，種植藜科、禾本科、十字花科、茄科、菊科等多種蔬菜和作物，如玉米、甘藍(lán)、蕎麥、白菜、番茄、馬鈴薯、茄子、菠菜等。具體方法為在園區(qū)內(nèi)隨機放置3個含有陌夜蛾性信息素誘芯的桶型誘捕器，誘捕器間距不少于50 m，誘捕器高度為1 m，呈正三角形放置，每3 d調(diào)查和記錄各誘捕器中的誘蛾量并清理誘捕器。為保證引誘效果，每15 d為一個周期，誘芯15 d更換一次，并隨機調(diào)換誘捕器位置以減少環(huán)境誤差。每個處理設(shè)置3個重復(fù)，同時放置3個空白誘芯（CK）作為對照。

1.4.3 類似物田間引誘活性試驗 試驗于2021年6月18日至7月20日，9月6—21日在北京市延慶區(qū)舊縣鎮(zhèn)有機農(nóng)業(yè)示范區(qū)開展。將制備好的含性信息素類似物的誘芯放在安裝好的桶型誘捕器小籃子中，誘芯按照類似物名稱進(jìn)行分組，每組在田間隨機放置，相鄰誘捕器之間的距離不少于20 m，誘捕器高度為1 m。從誘捕器放置后第2天起每3 d調(diào)查一次，檢查和記錄各誘捕器的誘蛾量并清理誘捕器，誘芯15 d更換一次。每個處理設(shè)置3個重復(fù)，同時放置含性信息素組分誘芯（SP）的桶型誘捕器作為對照（CK）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，陌夜蛾雄蛾觸角對不同待測溶液的EAG相對響應(yīng)值和不同誘芯田間誘蛾量采用單因素方差分析（One-way ANOVA）進(jìn)行差異顯著性分析，利用Tukey檢驗進(jìn)行多重比較（＜0.05），結(jié)果用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤（mean± SE）表示，Origin繪圖。

2 結(jié)果

2.1 性信息素類似物的合成

以陌夜蛾雌蛾性腺產(chǎn)生的性信息素主要成分順-11-十六碳烯乙酸酯（11-16:Ac）為母體結(jié)構(gòu)，設(shè)計合成陌夜蛾性信息素類似物6種，其中極性基團為氨基甲酸酯的性信息素類似物2種，極性基團末端引入不飽和鍵的性信息素類似物2種，鹵素原子修飾的性信息素類似物2種。采用核磁共振和高分辨質(zhì)譜對上述6種性信息素類似物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。類似物的物理性狀、產(chǎn)率、1H NMR、13C NMR以及HRMS數(shù)據(jù)如下：

M3：順-11-十六碳烯-1-醇-N-甲基氨基甲酸酯，()-hexadec-11-en-1-yl N-methylcarbamate，C18H35NO2，白色粉末，產(chǎn)率45%。1H NMR（500 MHz，CDCl3）：0.89 （t，=6.2 Hz，3H），1.34（m，18H），1.63（m，2H），2.18（s，4H），2.59（m，3H），3.89（t，=6.9 Hz，2H），5.28（m，2H），7.09（br，1H）；13C NMR （125 MHz，CDCl3）：14.1, 22.7, 25.7, 27.3-27.9 (3C), 28.5, 29.2-29.8 (6C), 32.0, 67.6, 130.5 (2C), 157.9；HRMS（ESI）m/z：calcd for [M+H]+C18H35NO2，297.2660；found，297.2656。

M4：順-11-十六碳烯-1-醇-N, N-二甲氨基甲酸酯，()-hexadec-11-en-1-yl N, N-dimethylcarbamate，C19H37NO2，白色粉末，產(chǎn)率49%。1H NMR（500 MHz，CDCl3）：0.91（t，=7.2 Hz，3H），1.30（m，18H），1.62（s，2H），2.03（m，4H），2.89（s，6H），4.06（t，=6.8 Hz，2H），5.36（m，2H）；13C NMR（125 MHz，CDCl3）：13.9, 22.7, 26.0, 27.5, 27.7, 28.7, 29.2-29.9 (6C), 32.4, 37.7 (2C), 68.3, 130.7 (2C), 154.8；HRMS（ESI）m/z：calcd for [M+H]+C19H37NO2，311.2816；found，311.2810。

M5：順-11-十六碳烯-1-醇-3-甲基-2-丁烯酸酯，()-hexadec-11-en-1-yl 3-methylbut-2-enoate，淡黃色油狀物，產(chǎn)率53%；1H NMR（500 MHz，CDCl3）：0.89（t，=7.2 Hz，3H），1.34（m，16H），1.61（s，2H），1.64 （m，2H），1.89（s，3H），2.16（m，7H），4.08（t，=8.4 Hz，2H），5.26（s，2H），5.70（m，1H）；13C NMR（125 MHz，CDCl3）：14.1, 22.4, 25.9, 26.9-27.2 (2C), 28.6, 28.9, 29.2-29.8 (7C), 32.0, 64.8, 114.6, 129.9 (2C), 138.7, 171.5；HRMS（ESI）m/z：calcd for [M+H]+C21H38O2，322.2862；found，322.2859。

M6：順-11-十六碳烯-1-醇-2-丁烯酸酯，()-hexadec-11-en-1-yl but-2-enoate，黃色油狀物，產(chǎn)率55%；1H NMR （500 MHz，CDCl3）：0.89（t，=7.1 Hz，3H），1.34（m，18H），1.59（m，2H），2.04（m，4H），3.10 （d，=6.5 Hz，2H），4.12（t，=7.2 Hz，2H），5.14（d，=11.4 Hz，2H），5.38（m，2H），5.97（s，1H）；13C NMR（125 MHz，CDCl3）：14.1, 18.4, 22.7, 25.6, 27.0-27.8 (2C), 28.8-29.7 (6C), 29.9, 32.4, 64.9, 130.3 (2C), 144.2, 146.7, 166.0；HRMS（ESI）m/z：calcd for [M+H]+C20H36O2，308.2706；found，308.2703。

M7：順-11-十六碳烯-1-醇-2, 2-二氟乙酸酯，()-hexadec-11-en-1-yl 2, 2-difluoroacetate，無色油狀物，產(chǎn)率90%；1H NMR（500 MHz，CDCl3）：0.91（t，=13.5 Hz，3H），1.32（m，16H），1.71（s，2H），2.03（m，4H），4.27（t，=13.8 Hz，2H），5.34（m，2H），5.90（s，1H）；13C NMR（125 MHz，CDCl3）：14.2, 22.4, 25.6, 27.2, 28.3, 29.1-29.7 (7C), 32.0, 64.8, 128.7, 130.4 (2C), 170.2；HRMS（ESI）m/z：calcd for [M+H]+C18H32F2O2，318.2374；found，318.2370。

M8：順-11-十六碳烯-1-醇-2-溴丙酸酯，()- hexadec-11-en-1-yl 2-bromopropanoate，黃色油狀物，產(chǎn)率83%；1H NMR（500 MHz，CDCl3）：0.92（t，=13.6 Hz，3H），1.32（m，16H），1.64（m，2H），1.82（d，=7.4 Hz，3H），2.03（m，4H），4.20（t，=13.3 Hz，2H），4.36（s，1H），5.42（m，2H）；13C NMR（125 MHz， CDCl3）：14.0, 21.2, 22.7, 25.4, 27.6, 27.8, 28.7-29.7 (7C), 31.9, 40.3, 64.7, 130.6 (2C), 169.8；HRMS（ESI）m/z：calcd for [M+H]+C19H35BrO2，330.2326；found，330.2323。

2.2 EAG活性測定

不同劑量處理下陌夜蛾雄蛾觸角對8種性信息素類似物的EAG響應(yīng)值如表1。結(jié)果表明，不同劑量性信息素類似物均能引起陌夜蛾雄蛾觸角的電生理響應(yīng)，其中，有5個類似物的響應(yīng)值具有較好的劑量-效應(yīng)關(guān)系。陌夜蛾雄蛾觸角對氟代類似物M7的響應(yīng)最為強烈，在100 μg劑量下響應(yīng)值最高，達(dá)到2.36 mV，是同劑量條件下11-16:Ac響應(yīng)值的77.9%。其次為溴代類似物M8，在1 000 μg劑量下相對響應(yīng)值達(dá)到2.22 mV。在其他具有較好劑量-效應(yīng)關(guān)系的類似物中，類似物M1的整體相對響應(yīng)值最為強烈，M6和M2僅次于M1。而M3—M5在10—1 000 μg劑量下，陌夜蛾雄蛾的EAG響應(yīng)值顯著低于性信息素組分11-16:Ac（＜0.05），其中M5的EAG響應(yīng)整體表現(xiàn)最差，最高相對響應(yīng)值僅為性信息素組分的21.2%。

表1 陌夜蛾雄蛾對性信息素及類似物的EAG響應(yīng)

表中數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示同一化合物不同劑量處理下差異顯著（＜0.05）。表2同

The data in the table are expressed as mean±SE, and different lowercase letters after the data indicate significant differences among different doses of the same compound (＜0.05). The same as Table 2

2.3 利用性信息素監(jiān)測陌夜蛾成蟲種群動態(tài)

采用性信息素監(jiān)測陌夜蛾的種群動態(tài)變化如圖4所示，成蟲始見于5月初，自5月10日開始，先后經(jīng)歷兩個高峰期，分別為7月6—21日和9月16—22日，誘捕量在達(dá)到高峰期后逐漸下降，在8月中旬誘捕數(shù)量達(dá)到最低，進(jìn)入10月后誘捕數(shù)量逐漸減少。推測陌夜蛾在5—6月以越冬蛹形態(tài)存在，7月末到8月中旬以幼蟲形態(tài)存在。

2.4 添加不同劑量性信息素類似物田間誘捕試驗

田間試驗結(jié)果表明，不同結(jié)構(gòu)類型的性信息素類似物引誘活性不同，同一類似物不同劑量之間引誘活性也存在一定差異。陌夜蛾性信息素及添加不同劑量類似物的田間平均誘蛾量見表2，其中，類似物M1和M5在添加劑量為1 μg時，單個誘捕器平均誘捕量分別為38.00和35.67頭/誘捕器/15 d，與性信息素對照SP相比存在顯著差異（圖5）。類似物M7在添加劑量為100 μg時，平均誘捕量為29.67頭/誘捕器/15 d，顯著高于SP（12.67頭/誘捕器/15 d），其他添加劑量與SP無顯著差異。對于類似物M4，隨著其添加劑量的增加，平均誘捕量逐漸減少。當(dāng)添加劑量為1 000 μg時，平均誘捕量僅有3.33頭/誘捕器/15 d，顯著低于SP（16.67頭/誘捕器/15 d）。其他添加劑量下誘捕量也有不同程度的下降。說明類似物M1、M5和M7具有顯著的增效活性，可以作為性信息素的增效劑，而類似物M4對性信息素有顯著的抑制作用，可以作為性信息素的抑制劑發(fā)揮作用。此外，添加不同劑量類似物M2、M3、M6和M8與性信息素對照相比平均誘蛾量無顯著差異。

圖4 利用性信息素監(jiān)測陌夜蛾成蟲種群動態(tài)

表2 陌夜蛾性信息素及類似物的田間誘蛾量

圖5 性信息素SP和添加一定劑量類似物M1、M5的田間誘蛾效果

3 討論

3.1 性信息素結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系

昆蟲性信息素及其類似物的開發(fā)與應(yīng)用，是研究性信息素感知和分解代謝過程分子機制的關(guān)鍵途徑，也是開展害蟲綠色綜合防控的重要手段[25]。因其生態(tài)友好，不易產(chǎn)生殘留、抗性、再猖獗的“3R”現(xiàn)象等顯著優(yōu)勢而在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用[26]。目前，世界各地已有約700種蛾類的雌性信息素被成功鑒定，上千種昆蟲性信息素得到了研究，百余種昆蟲性信息素商品化，每年約數(shù)千萬誘芯用于昆蟲種群數(shù)量監(jiān)測和大規(guī)模誘捕[27-28]。

鱗翅目幼蟲多為植食性，可危害多種作物并造成重大危害，數(shù)十年來，其性信息素系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛研究。根據(jù)昆蟲性信息素化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同可將其分為TypeⅠ、TypeⅡ、TypeⅢ、Type0 4種類型，其中約75%的已知鱗翅目性信息素屬于TypeⅠ類，結(jié)構(gòu)為C10—C18直鏈不飽和脂肪醇、醛、乙酸酯類化合物，夜蛾科昆蟲性信息素也多屬此類[29-31]。近年來，隨著研究人員對昆蟲性信息素研究的深入，性信息素類似物作為一種環(huán)境友好的有害生物防治方法已被大量報道。WITZGALL等[32]研究表明，在葡萄小食心蟲（）的性信息素主要組分順-9-十二碳烯乙酸酯（9-12:Ac）的基礎(chǔ)上添加微量的類似物順-11-十四碳烯乙酸酯（11-14:Ac）后誘捕效果顯著提升，而加入少量的類似物順-9-十二碳烯-1-醇（9-12:OH）則會導(dǎo)致誘捕量顯著降低，為利用性信息素及其類似物防治葡萄小食心蟲提供了新的思路；MU?OZ等[33]對梨豹蠹蛾（）的性信息素進(jìn)行三氟甲基化處理后發(fā)現(xiàn)，性信息素與類似物混用后相比于單獨性信息素處理組誘捕量明顯降低。氨基甲酸酯類性信息素類似物由于具有殺蟲劑的結(jié)構(gòu)，可能對昆蟲觸角酯酶有一定的抑制作用。ALBANS等[34]以煙芽夜蛾（）性信息素的主要組分順-11-十六碳烯醛（11-16:Ald）為母體結(jié)構(gòu)，設(shè)計合成氨基甲酸酯類性信息素類似物順-9-十四碳烯-1-醇-N-甲基氨基甲酸酯。研究發(fā)現(xiàn)其對天然性信息素存在顯著抑制作用，并且這種抑制作用是基于受體與性信息素的羰基之間的相互作用實現(xiàn)的；董夢雅[35]在對小菜蛾（）性信息素拮抗劑的研究中發(fā)現(xiàn)，不含雙鍵的性信息素類似物的生物活性明顯低于同類含不飽和鍵的性信息素類似物，說明雙鍵在維持性信息素的生物活性中存在重要的作用。因此，本研究選擇在陌夜蛾性信息素主要組分11-16:Ac的原始雙鍵位置以及酯基結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上，對其極性基團部分進(jìn)行3種結(jié)構(gòu)修飾，分別為引入氨基甲酸酯、引入不飽和鍵以及鹵素原子修飾，以期能夠通過結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系篩選到具有理想生物活性的性信息素增效劑和抑制劑，協(xié)同性信息素對陌夜蛾的防控起到一定有益效果。

3.2 陌夜蛾性信息素類似物的合成與篩選

本研究中陌夜蛾性信息素類似物的合成主要選用相應(yīng)性信息素組分的前體醇11-16:OH為原料，在縛酸劑和催化劑的作用下，與酸酐或酰氯發(fā)生反應(yīng)合成相應(yīng)的性信息素類似物。方法原料易得，合成路線簡單且產(chǎn)率較高。試驗過程中為保證原料反應(yīng)完全，醇與酸酐或酰氯的摩爾比設(shè)置為1.0﹕1.5，同時由于酸酐和酰氯易水解，溶劑需提前做除水處理。經(jīng)過試驗表明，在醇與酸酐的反應(yīng)中添加少量的DMAP可以作為催化劑加快反應(yīng)速率和反應(yīng)完全度。在進(jìn)行氨基甲酸酯類性信息素類似物合成中，由于其反應(yīng)活性較低，二氯甲烷為溶劑，三乙胺為縛酸劑的反應(yīng)體系中酯化反應(yīng)幾乎不能發(fā)生，因此選用N, N-二甲基甲酰胺為溶劑，采用K2CO3為縛酸劑，堿性的增強一方面促進(jìn)了氮氫鍵的活化有利于反應(yīng)，另一方面以無機堿替代有機堿也能夠減少發(fā)生副反應(yīng)的可能，增加產(chǎn)率[36]。在進(jìn)行含鹵素的性信息素類似物合成時，由于氟原子在空間大小上與氫原子相似，且擁有更強的電負(fù)性，提高了分子的極性，因此氟代類似物的產(chǎn)率高于溴代類似物。合成醛類類似物時，由于底物反應(yīng)不夠充分，因此產(chǎn)率較低。

在對類似物進(jìn)行觸角電生理試驗時，大多數(shù)類似物的相對響應(yīng)值在低劑量下與性信息素沒有顯著差異，可能是由于濃度較低，昆蟲觸角上的性信息素結(jié)合蛋白結(jié)合的性信息素分子較少，導(dǎo)致EAG響應(yīng)活性較弱[37]。而氨基甲酸酯類性信息素類似物整體EAG活性較差（表1），推測可能由于化合物本身揮發(fā)性較低，在相同劑量下未能激發(fā)顯著的電生理響應(yīng)。類似物M5的整體EAG響應(yīng)活性表現(xiàn)較差（表1），但在田間添加試驗中，卻表現(xiàn)出顯著的增效活性（表2）。故要確定性信息素及其類似物的生物活性和性誘劑的誘蛾效果還需要結(jié)合有效的田間試驗進(jìn)行實踐驗證[38-40]。

田間試驗中性信息素類似物的添加劑量、比例、田間施用參數(shù)等都會對田間誘蛾效果產(chǎn)生影響。明確性信息素類似物的施用密度和劑量可以使害蟲防治更具有針對性。如本文中當(dāng)性信息素類似物添加劑量小于0.1 μg時，由于劑量較低，覆蓋面積不夠，導(dǎo)致持效期縮短，因此誘捕數(shù)量與性信息素誘芯誘捕量幾乎沒有顯著差異。而當(dāng)劑量為1 000 μg時，由于性信息素類似物在田間低密度、高劑量釋放，則會導(dǎo)致雄蟲的觸角長時間接觸高濃度的性信息素而處于麻痹狀態(tài)，失去對雌蟲的性召喚反應(yīng)能力，進(jìn)而干擾陌夜蛾雌雄昆蟲之間的通訊系統(tǒng)，使害蟲迷向。此外，田間施用參數(shù)中誘捕器類型、緩釋材料組合、誘芯懸掛高度、密度等對誘蛾效果也有一定影響。由于時間及蟲量等因素，本試驗對于誘芯懸掛高度以及密度并沒有做系統(tǒng)的篩選，這也是今后的研究方向之一。

4 結(jié)論

通過對陌夜蛾性信息素主要組分的乙酸酯部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾合成了6種具有不同生物活性的性信息素類似物，并在室內(nèi)和田間分別對購買的M1、M2以及所合成的性信息素類似物M3—M8進(jìn)行了活性驗證和篩選，結(jié)果表明，類似物M1、M5和M7具有顯著增效活性，可以作為性信息素增效劑發(fā)揮作用；類似物M4具有顯著抑制活性，可以作為性信息素抑制劑發(fā)揮作用。研究結(jié)果可為陌夜蛾的種群動態(tài)監(jiān)測以及生物防治提供新手段。

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Synthesis and Bioactivity of Sex Pheromone Analogues of

REN ZiQi1,2, KANG YuJie3, LI HaiZhen4, WANG LianGang4, MA HaoYun1, LI Hui1, WANG LiuYang1, MEI XiangDong1, NING Jun1

1State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193;2College of Life Sciences, Northeast Forestry University/Key Laboratory of Saline-alkali Vegetation Ecology Restoration, Ministry of Education, Harbin 150040;3Plant Protection Section, Pingdu Bureau of Agriculture and Rural Affairs, Qingdao 266799, Shandong;4Qingdao Agricultural Technology Extension Center, Qingdao 266299, Shandong

【Background】is an important leaf-eating pest, which has caused great harm to agriculture and forestry in north China, east China, and other regions in recent years due to its increasing numbers and the level of hazards, especially posing a serious threat to the yield of crops such as buckwheat.【Objective】Based on the maternal structure ()-hexadec-11-en-1-yl acetate (11-16:Ac), which is the main component of the sex pheromone of, six sex pheromone analogues with different bioactivities were synthesized. The aim was to open up a novel environment-friendly control strategy for the comprehensive treatment of.【Method】As the raw material, the sex pheromone precursor ()-hexadec-11-en-1-ol (11-16:OH) was used to react with an acid anhydride or acyl chloride under the action of an acid binding agent and catalyst. After being separated and purified by silica gel column chromatography, a total of six synthetic pheromone analogues were obtained, including M3 and M4, the sex pheromone analogues with carbamate polar groups, M5 and M6, the sex pheromone analogues with the unsaturated bond at the end of the polar group, and sex pheromone analogues M7 and M8 with halogen atom modification. The electrophysiological response values under direct stimulation of different doses with sex pheromone analogues were measured by the EAG test, and the biological activities of sex pheromone analogues were verified in field experiments conducted in Yanqing, Beijing in 2021.【Result】The EAG test showed that analogues M1, M2, M6, M7, and M8 had significant dose-dependent relationships. In particular,showed the strongest response to analogue M7, with a response value of 2.36 mV at the dose of 100 μg, which was 77.9% of that of the response value of11-16:Ac at the same dose. While there were significant differences (＜0.05) between the relative response values of M3-M5 and sex pheromone components11-16:Ac at the doses of 10-1 000 μg. The M5 displayed lowest EAG response and the highest relative response value was only 21.2% of the sex pheromone fraction. As shown in the field trials, the average capture amount of analogues M1 and M5 was 38.00 and 35.67 moths/trap/15 d at an addition of 1 μg, respectively, which was significantly different compared with the sex pheromone control. The analogue M7 trapped 29.67 moths/trap/15 d at an addition of 100 μg, which was also significantly higher than that of the sex pheromone control. The analogue M4 showed potential inhibitory activity against sex pheromone, and the average capture amount decreased gradually with the increase of its addition, the average capture amount was only 3.33 moths/trap/15 d at the dose of 1 000 μg.【Conclusion】The EAG tests and field trials verified that the analogues M1, M5, and M7 showed significant synergistic activity and could be developed as synergists of sex pheromones. The analogue M4 showed significant inhibitory activity, which could be used as an inhibitor of sex pheromones. This study provides a necessary theoretical basis for the use of sex pheromone analogues to controlin a green way.

; sex pheromone analogue; chemical synthesis; bioactivity; field application

10.3864/j.issn.0578-1752.2022.23.006

2022-07-13；

2022-08-14

國家重點研發(fā)計劃（2021YFD1400200）

任梓齊，E-mail：445921744@qq.com。通信作者梅向東，E-mail：xdmei@ippcaas.cn。通信作者寧君，E-mail：jning@ippcaas.cn

（責(zé)任編輯 岳梅）