亞洲玉米螟性信息素鑒定及其應用研究進展

藍陳儀航,姚禹博,周俊祥,付開赟,丁新華,>尹曉輝,劉 文,王 娜,郭文超,鄧建宇

(1.浙江農(nóng)林大學現(xiàn)代農(nóng)學院,杭州 311300;2. 麗水職業(yè)技術(shù)學院林業(yè)科技學院,浙江麗水 323000;3. 新疆農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所/農(nóng)業(yè)部西北荒漠綠洲作物有害生物綜合治理重點實驗室,烏魯木齊 830091;4. 伊寧縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,新疆伊寧 835100)

0 引 言

【研究意義】我國發(fā)生的玉米螟有亞洲玉米螟[Ostriniafurnacalis(Guenée)]和歐洲玉米螟(Ostinianubilalis)兩種,其中以亞洲玉米螟的發(fā)生較為廣泛。不同國家地區(qū)對亞洲玉米螟信息素系統(tǒng)的鑒定、利用亞洲玉米螟信息素監(jiān)測與防控及其影響性誘劑誘捕效率有多種影響因素等。亞洲玉米螟作為一種典型鉆蛀性害蟲噴施常規(guī)化學農(nóng)藥難以達到有效防治,對玉米產(chǎn)業(yè)構(gòu)成嚴重威脅,研究亞洲玉米螟防控新技術(shù)有助于為該蟲防治提供技術(shù)儲備和指導?！厩叭搜芯窟M展】亞洲玉米螟已成為我國玉米產(chǎn)區(qū)最具威脅的害蟲之一。亞洲玉米螟主要分布于中國、韓國、日本、菲律賓等多個國家[1],一般年份可使玉米受害減產(chǎn)10%～30%,嚴重時受害株率高達90%以上[2]。玉米是我國新疆最主要的糧食作物,近年來種植規(guī)模增長趨勢明顯[3]。【本研究切入點】有關(guān)亞洲玉米螟性信息素鑒定及應用技術(shù)的研究起步較早,各國都有研究。但目前缺乏對亞洲玉米螟性信息素鑒定、地理種群差異分析及應用集成技術(shù)的系統(tǒng)總結(jié),有必要進行歸納整理,分析相關(guān)性。綜述國內(nèi)外關(guān)于亞洲玉米螟性信息素鑒定及應用技術(shù)研究的最新進展?！緮M解決的關(guān)鍵問題】運用文獻統(tǒng)計學方法收集資料及調(diào)研,分析國內(nèi)外亞洲玉米螟性信息素防治技術(shù)研究與應用的進展。概述國內(nèi)外關(guān)于亞洲玉米螟性信息素的組分鑒定、地理種群差異、田間應用以及影響性誘劑誘捕效果的因素的研究進展,對亞洲玉米螟綠色防控集成技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1. 1 材 料

收集查閱國內(nèi)外亞洲玉米螟性信息素防治技術(shù)研究與應用的相關(guān)文獻并調(diào)研。

1. 2 方 法

歸納匯總、對比分析我國亞洲玉米螟性信息素鑒定及其防治技術(shù)研究進展。

2 結(jié)果與分析

2.1 亞洲玉米螟性信息素成分的鑒定及各組分功能

研究表明,亞洲玉米螟性信息素的鑒定始于20世紀70年代。程志青等[4]分離并鑒定了我國廣東陽山亞洲玉米螟性信息素,其主要成分為順/反-12-十四碳烯醇乙酸酯,其順、反比例為47∶ 53。另一種次要成分為正十四碳醇乙酸酯。其合成方法日趨成熟,現(xiàn)已應用于田間[5]。

亞洲玉米螟性信息素中3種主要成分在其通訊行為中的作用不同。單一的E-12-14:Ac化合物即可誘導雄蛾完成從興奮起飛、定向、逆風飛行到達誘芯的完整行為序列;Z-12-14:Ac可以誘導雄蛾興奮但對雄蛾起飛以后的行為反應基本沒有作用,當其與E-12-14:Ac混合后能顯著提高雄蛾行為反應百分率[6]。

杜家緯[7]、藍陳儀航[8]等田間試驗顯示,加入14:Ac的三元組份誘芯誘蛾效率超過未加入的誘芯,14:Ac能增強二元性信息素組分的引誘效果;周弘春等[6]發(fā)現(xiàn)14:Ac能夠拓寬誘芯的有效劑量范圍,并可增強亞洲玉米螟對低劑量(1ng)性信息素的識別。14:Ac在亞洲玉米螟性信息素化學通訊系統(tǒng)中起著重要的行為作用。有早期研究表明這并不是一種引誘劑或增效劑,而是抑制劑。任自立等[9]在亞洲玉米螟的觸角電位反應中發(fā)現(xiàn)14:Ac的各種刺激強度均不能引起觸角電位反應;程志青等[10]試驗表明14:Ac是作為一種抑制劑存在的。14:Ac也曾被發(fā)現(xiàn)存在于美國歐洲玉米螟雌蛾中,由室內(nèi)試驗及田間誘捕試驗證明這種化合物無明顯增效作用[11]。圖1

圖1 亞洲玉米螟性信息素的化學結(jié)構(gòu)

2.2 亞洲玉米螟性信息素各組分比例及其地理種群差異

研究表明,昆蟲性信息素通常由2種及2種以上的成分構(gòu)成,其中特異性主要體現(xiàn)在性信息素的成分及成分間的比例上[12],確定性信息素各個組分的比例成為研究亞洲玉米螟性信息素的重要一環(huán)[13]。

亞洲玉米螟性信息素各組分比例具有地理種群差異。程志青等[4]鑒定我國廣東亞洲玉米螟性信息素,其主要成分順/反-12-十四碳烯醇乙酸酯的順、反比例為47∶ 53。杜家緯等[14]于1986年鑒定出吉林雙遼縣亞洲玉米螟性信息素含3種主要物質(zhì),其比例為42∶ 32∶ 26。Klun等[15]、Ando等[16]、Yeh等[17]和Kou等[18]分別于1973年、1980年、1989年、1992年鑒定出上述成分結(jié)果,并報道了其順、反比例。表1

表1 亞洲玉米螟性信息素組分地理種群差異

2.3 亞洲玉米螟性信息素產(chǎn)品的應用

2.3.1 蟲情監(jiān)測

這樣的“下酒”，表達的是一份生活的精致；在這樣的喝酒過程中，“下酒”，更像是生命味道的一種“載體”，“得魚忘筌”才是真諦所在。

研究表明,利用昆蟲性信息素監(jiān)測具有靈敏、高效等特點,可用于種群季節(jié)性消長調(diào)查、發(fā)生期、發(fā)生量等預測,并可根據(jù)蟲量分析害蟲的擴散與遷移等,制定相應的防治對策。牟吉元等[24]對亞洲玉米螟性誘劑監(jiān)測效果進行了對比試驗,證實發(fā)蛾峰期和發(fā)蛾盛期與實際發(fā)生情況一致,吳祖幸[25-26]、周劍波等[27]也陸續(xù)進行了測報燈、玉米螟性誘捕器和人工田間監(jiān)測蟲情對比試驗,開發(fā)出SHW-4飛蛾類性誘自動計數(shù)系統(tǒng)監(jiān)測器和FMT-飛蛾類通用型性誘監(jiān)測器。此監(jiān)測器用于預測害蟲發(fā)生期可提高準確率,操作簡單方便,成本低廉,并且還發(fā)現(xiàn)聯(lián)合誘光燈能大大提高誘捕率。宋健等[28]在遼寧錦州開發(fā)出性誘劑誘殺+太陽能聯(lián)網(wǎng)測報系統(tǒng)。

目前,利用昆蟲性信息素進行蟲情監(jiān)測已廣泛應用于田間,在我國內(nèi)蒙古[29]、遼寧[30]和山東[31]等地區(qū)都取得了良好的測報效果,在菲律賓[32]和韓國[33]也都作為一種重要的蟲情監(jiān)測手段存在。

2.3.2 大量誘捕

研究表明,玉米螟性信息素可有效減少玉米螟成蟲數(shù)量,從而減少卵和幼蟲數(shù)量,減輕玉米螟的危害,和對照相比可增產(chǎn)8.61%。李曉雷[34]、梁霆等[35]分別于安徽蒙城、黑龍江田間大量誘捕亞洲玉米螟,結(jié)果表明,性信息素對亞洲玉米螟1、2代都具有良好防效,且2代玉米螟卵量減少67.5%,百株殘蟲量減少66.5%,被害株率減少79.3%,成果顯著。性誘操作簡單易行,且持續(xù)時間達30 d以上。陳日照等[36]將殺蟲劑與亞洲玉米螟性誘劑結(jié)合比較,發(fā)現(xiàn)單一使用殺蟲劑只能提供50%的葉耳保護率,結(jié)合性誘劑后保護率提高到90%,并且亞洲玉米螟的交配率降低了50%～75%,殺蟲劑用量及頻率顯著減少。

2.3.3 迷向干擾

研究表明,目前國內(nèi)迷向防治在梨小食心蟲、蘋果蠹蛾等害蟲的防治方面開展了大量的研究[37-38],國外成功的案例也很多[39-41]。李文德等[42]曾探究性信息素迷向法防治第一代亞洲玉米螟的效果,每公頃600 mg、3 000個散發(fā)器的組合對雌雄蟲交配抑制率可以達到88.1%,投放持效期可超過20 d;之后田疇等[43]利用塑料載管和軟膏2種劑型進行試驗,通過田間調(diào)查和數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)每公頃以塑料載管型1 650節(jié),軟膏型涂抹1 650處,劑量10 μg/處(節(jié))時,防治效果最好。陳日照等[44]發(fā)現(xiàn)單一組分(Z-12-14∶ Ac或E-12-14∶ Ac)的性信息素即能對亞洲玉米螟雄蟲的交配行為產(chǎn)生干擾,二元組分(Z-12-14∶ Ac和E-12-14∶ Ac)能顯著抑制雌雄蟲交配頻率,且在一定劑量內(nèi),劑量越高,交配頻率越低。在玉米田中每公頃放置60～640個點(6 mg/點)或每公頃放置600～6 400個點(0.2 mg/點),即可達到大于90%的交配干擾率和葉耳保護率。

2.3.4 與其它防治技術(shù)配套應用

研究表明,防治亞洲玉米螟除了性信息素技術(shù)外,應用中也會采用其他綠色防控手段,如殺蟲燈誘集、釋放赤眼蜂、噴施白僵菌/Bt粉劑或食誘劑誘殺等。在田間單一使用以上防治方法獲得了一定效果,釋放赤眼蜂(82.5%)的防治效果優(yōu)于食誘(52.7%)[45];噴施白僵菌(87.3%)的防治效果又優(yōu)于釋放赤眼蜂(69.3%)[46]。藍陳儀航[8]發(fā)現(xiàn)390 mm波長的殺蟲燈結(jié)合性誘劑田間誘蛾效果遠遠高于單獨使用殺蟲燈或性誘劑防治,且性誘劑結(jié)合植物揮發(fā)物或體表揮發(fā)物的防治技術(shù)也取得了良好的效果;康曉慧等[47]試驗發(fā)現(xiàn)性誘劑結(jié)合白僵菌防治效果顯著。在不同的協(xié)同集成中,趙秀梅[48]對比了三種不同協(xié)同組合,性誘劑+投射式殺蟲燈、性誘劑+釋放赤眼蜂、性誘劑+噴施Bt可濕性粉劑都防效可觀,平均防效分別為83.55%、84.74%和86.75%,能較好的挽回損失率和經(jīng)濟效益。

2.4 田間誘捕效果影響因素

2.4.1 性信息素劑量

研究表明,孫淑蘭等[49]、陳素馨等[50]使用當時效果最佳的水盆式誘捕器,每誘芯(載體為聚乙烯管)20～25 μg(二元混合物)的劑量誘蟲效果最佳;隨后樂俊明等[51]使用相同配比的誘芯(載體為橡皮塞)和水盆誘捕器在貴州試驗,發(fā)現(xiàn)含量為200 μg(二元混合物)時效果最好。藍陳儀航[8]利用二元混合物誘芯采用三角形粘膠誘捕器在伊犁試驗也做出了相同的結(jié)果,并且發(fā)現(xiàn)三元混合物比二元混合物具有更好的誘蛾活性,最佳誘蛾劑量為300 μg。

2.4.2 性信息素的誘捕器類型及其放置高度

研究表明,孫嵬等[52-53]在對各類型誘捕器的對比試驗中發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的水盆誘捕器有著良好使用效果,優(yōu)于桶型、三角形和夜蛾誘捕器,并發(fā)明了一種自動加水性誘劑裝置來解決存在的如日曬雨淋、水分蒸發(fā)過快等問題,以更好地適應基層使用及推廣。夜蛾誘捕器能捕捉到活蟲,可用于DNA提取等有特殊要求的試驗;而三角形粘膠誘捕器勤于換粘板,也有著良好的誘集效果。

除水盆、桶型、三角形和夜蛾誘捕器之外,還有一個近年來常用的新型蛾類誘捕器,誘捕效果較理想。馬繼芳等[54]在河北試驗中發(fā)現(xiàn)新型蛾類誘捕器與水盆誘捕器誘蛾效果相當,且明顯高于三角形誘捕器,新型蛾類誘捕器替代傳統(tǒng)水盆誘捕器用于谷田玉米螟防控更為簡便、可行。曲洺伯等[55]研究對比了3種不同誘捕器誘捕亞洲玉米螟雄蛾效果,在新型蛾類誘捕器、塑料瓶誘捕器、三角板誘捕器中,也同樣發(fā)現(xiàn)新型蛾類誘捕器有較好的誘捕效果而且均為活蟲,并且發(fā)現(xiàn)誘捕器進蛾口越大,誘捕雄蛾效果越好。

陳炳旭等[56]、胡代花等[57]研究表明三角形誘捕器對亞洲玉米螟的誘捕效果優(yōu)于水盆式誘捕器。三角形誘捕器懸掛高度,以1.8～2.0 m為最佳。對于圓筒形新型蛾類誘捕器,邊文波等[31]在對玉米螟成蟲種群數(shù)量監(jiān)測的試驗中,發(fā)現(xiàn)性誘劑誘芯高度設(shè)置在2.1 m誘集效果最優(yōu)。而吳畏等[58]發(fā)現(xiàn)船型誘捕器放置高度以1.5～2.0 m誘蛾效果較好,并且誘捕器顏色對成蟲誘捕量基本沒有影響。韓海亮等[59]發(fā)現(xiàn)船型誘捕器和新型蛾類誘捕器(飛蛾誘捕器)放置高度為1.8 m以上為好。

2.4.3 其他影響因素

研究表明,誘芯的作用距離、田間放置方式以及環(huán)境因素都會對誘劑的誘蛾效率產(chǎn)生影響。船型誘捕器每667 m2設(shè)置10個誘捕器較經(jīng)濟,甚至可以更低[58];夜蛾誘捕器(塑料瓶干式通用型誘捕器)每667 m2設(shè)置7個誘捕器左右最佳[60];水盆誘捕器每667 m2放置性誘劑盆4～5個最合適[61];新型蛾類誘捕器替代傳統(tǒng)水盆誘捕器用于谷田玉米螟防控更為簡便可行,每667 m2放置6個能達最佳防控效果,防效 88.71%[54]。王烘印等[62]研究證明,粘膠誘捕器誘捕性能良好并且穩(wěn)定,持效期長。器型以窄口立式最優(yōu),誘捕器間距30 m最佳,誘捕器設(shè)置場所以禾本科草地、大豆地、玉米田周圍等捕蛾效果最好。

亞洲玉米螟雄蛾在低光照下行為的反應率較高,最佳的光照條件為0.3 lux。50 lux光照下其反應率大幅度降低,到達誘芯率為零。最適合的風速為0.3、0.1到0.6 m/s之間無顯著差異[5]。

3 討 論

3.1亞洲玉米螟性信息素鑒定在我國起步較早,鱗翅目昆蟲性信息素鑒定主要采用氣相色譜-觸角電位聯(lián)用技術(shù)(GC-EAD)和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)[63]。羽化2～3 d的亞洲玉米螟在暗期6～8 h求偶期內(nèi)性信息素含量最高[64],此時采用浸提法操作簡便,能有效提取目標混合物。

3.2不同地理位置的環(huán)境因子各不相同,而不同的環(huán)境因子又推動了不同性信息素系統(tǒng)的進化,最終導致了昆蟲性信息素系統(tǒng)因地理區(qū)域不同而呈現(xiàn)差異[65]。昆蟲性信息素的差異表現(xiàn)在不同組分間比例、組分化學結(jié)構(gòu)、和組分滴度的不同,大多數(shù)情況為不同組分間比例存在差異[66]。除此之外,亞洲玉米螟生活史[67]、發(fā)育歷期[68]、滯育性和耐寒性[69]也會隨地理位置變化而產(chǎn)生變異,并與緯度呈現(xiàn)出相關(guān)性,這是由于緯度不同光周期和溫度隨之不同。亞洲玉米螟性信息素系統(tǒng)與緯度之間也存在一定相關(guān)性。

4 結(jié) 論

4.1亞洲玉米螟在中國、韓國、日本、菲律賓等國家均有分布,雌性個體通過釋放性信息素吸引雄性繼而交配;亞洲玉米螟主要性信息素組分為順/反-12-十四碳烯醇乙酸酯(Z/E-12-14:Ac)和正十四碳醇乙酸酯(14:Ac),各組分作用不同,組分間比例存在地理種群差異。

4.2亞洲玉米螟性信息素產(chǎn)品已運用于監(jiān)測、誘殺與交配干擾中,與其它防治技術(shù)相結(jié)合的集成技術(shù)防效顯著。

4.3應用過程中存在多種影響性信息素誘劑誘捕效率的因素,包括性信息素劑量、誘捕器類型、放置高度、顏色及環(huán)境等。

4.4我國已組裝、集成一套基于性信息素防控亞洲玉米螟綠色防治技術(shù)。