昆蟲化學(xué)生態(tài)學(xué)(緒論,2)

第一章緒論螞蟻是群居生活的，靠一種“化學(xué)語言”保持聯(lián)系，這種化學(xué)語言稱“激素”，它是由螞蟻某一器官或組織分泌的一類化學(xué)物質(zhì)。觸角辨別激素的氣味來進(jìn)行取食或其它活動。螞蟻死掉后，它身上的信息素會讓其他螞蟻把它搬回去?；瘜W(xué)生態(tài)學(xué)概論（一）化學(xué)生態(tài)學(xué)的概念

化學(xué)生態(tài)學(xué)是近20年來才出現(xiàn)的一門新興學(xué)科。它是由化學(xué)家啟動，與生物學(xué)家協(xié)同發(fā)展起來的。對化學(xué)生態(tài)學(xué)的規(guī)范化定義或研究則由法國有機(jī)化學(xué)家Darbier(1976)的《化學(xué)生態(tài)學(xué)導(dǎo)論》一書中形成，他認(rèn)為化學(xué)生態(tài)學(xué)是“研究活著的生物間，或生物世界與礦物世界之間化學(xué)聯(lián)系的科學(xué)"。（二）化學(xué)生態(tài)學(xué)的發(fā)展

1.1966年，法國化學(xué)家Florkin在《分子在適應(yīng)性與系統(tǒng)發(fā)生中的作用》中指出：“在生物化學(xué)過程中，分子或大分子流，攜帶著一定的信息”。2.1970年，美國的Sondheimer和Simeome出版了第1部《化學(xué)生態(tài)學(xué)》。

3.1976年，法國化學(xué)家Barbier在《化學(xué)生態(tài)學(xué)導(dǎo)論》（IntroductiontoChemicalEcology）一書中，給化學(xué)生態(tài)學(xué)一個規(guī)范的定義：它是研究生物間化學(xué)聯(lián)系的科學(xué)。

4．1975年，國際化學(xué)生態(tài)學(xué)會主辦的《化學(xué)生態(tài)學(xué)雜志》（JournalofChemicalEcology）創(chuàng)刊，標(biāo)志著化學(xué)生態(tài)學(xué)已經(jīng)獨立成為1個學(xué)科。5．1998年，Mille和Haynes從內(nèi)容和方法的角度，給出化學(xué)生態(tài)學(xué)的定義：化學(xué)生態(tài)學(xué)是研究在生物種內(nèi)和種間關(guān)系中發(fā)揮作用的天然化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能、來源和重要性的科學(xué)。6．2003年，閻鳳鳴認(rèn)為：化學(xué)生態(tài)學(xué)屬于生態(tài)學(xué)的分支，是化學(xué)和生態(tài)學(xué)的交叉學(xué)科，研究生物間的化學(xué)聯(lián)系規(guī)律及其機(jī)制，并學(xué)科原理加以應(yīng)用的學(xué)科。國際上化學(xué)生態(tài)學(xué)研究異?；钴S，其中昆蟲化學(xué)生態(tài)及昆蟲與植物信息物質(zhì)研究占到化學(xué)生態(tài)學(xué)研究的80%以上，主要涉及：1.

昆蟲信息素的研究和應(yīng)用，商業(yè)化應(yīng)用階段；2.昆蟲與植物關(guān)系研究，特別蟲害誘導(dǎo)抗性機(jī)制研究；3.昆蟲對化學(xué)物質(zhì)的感受機(jī)制研究；4．植物蟲害誘導(dǎo)抗性機(jī)理研究5．植物、昆蟲和天敵三級營養(yǎng)關(guān)系的研究6．轉(zhuǎn)基因植物化學(xué)生態(tài)學(xué)研究

特別是轉(zhuǎn)基因植物安全性生態(tài)評價研究。昆蟲化學(xué)生態(tài)學(xué)主要以現(xiàn)代分析手段研究昆蟲種內(nèi)、種間以及與其它生物之間的化學(xué)信息聯(lián)系、作用規(guī)律以及昆蟲對各種化學(xué)因素的適應(yīng)性等，是昆蟲的神經(jīng)生理和感覺生理、生物化學(xué)及生態(tài)學(xué)的交叉學(xué)科，也是當(dāng)前國際昆蟲學(xué)界最活躍的研究領(lǐng)域之一。研究昆蟲化學(xué)生態(tài)學(xué)的意義在于：將化學(xué)與生態(tài)學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，通過化學(xué)特性找出植物與植物之間、植物與動物之間、植物和動物與環(huán)境之間的相互內(nèi)在的聯(lián)系，恢復(fù)和建立適合人類需求的持續(xù)性生態(tài)平衡系統(tǒng)，探索提供順適環(huán)境和較安全的各種管理和防治病蟲害的技術(shù)和策略，使農(nóng)林業(yè)得到持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。（三）昆蟲化學(xué)生態(tài)學(xué)研究現(xiàn)狀1．著名的實驗室昆蟲化學(xué)生態(tài)學(xué)是化學(xué)生態(tài)學(xué)研究的重點，國際上著名的11個化學(xué)生態(tài)學(xué)實驗室，以昆蟲化學(xué)生態(tài)學(xué)為主要研究對象的實驗室就有8個，如：①.美國農(nóng)業(yè)部昆蟲化學(xué)生態(tài)實驗室：益蟲引誘劑、害蟲拒避劑和信息化合物等；②.倫.T.卡代昆蟲化學(xué)生態(tài)和行為實驗室：③.瑞典農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)生態(tài)學(xué)實驗室：昆蟲性信息素，以及植物和昆蟲關(guān)系、電生理研究等。我國該領(lǐng)域的研究也非?；钴S，著名的實驗室研究有：①.浙江大學(xué)應(yīng)用昆蟲研究所

劉樹森和婁永根

蟲害誘導(dǎo)抗性研究；②.中科院動物所

欽俊德院士和王琛柱研究員

植物和昆蟲關(guān)系研究；③.中國農(nóng)科院植保所

郭予遠(yuǎn)院士

棉鈴蟲對信息化合物感受機(jī)制研究；④.北京大學(xué)生命學(xué)院

吳才宏

昆蟲對信息化合物的單細(xì)胞感受機(jī)理研究。2．研究論著

昆蟲化學(xué)生態(tài)學(xué)研究論著很多，涉及昆蟲與植物關(guān)系，植物、昆蟲、天敵三級營養(yǎng)，昆蟲嗅覺機(jī)理，昆蟲信息素，蟲害誘導(dǎo)抗性，昆蟲與植物的協(xié)同進(jìn)化，昆蟲化學(xué)生態(tài)學(xué)方法等。代表性的著作有：BellWJ，CardeRT

1984ChemicalEcologyofInsects.ChapmanandHall.CardeRT，BellWJ

1994ChemicalEcologyofInsects.ChapmanandHall.我國該領(lǐng)域的研究論著也比較多，有代表性的有：欽俊德1988

昆蟲與植物關(guān)系—論昆蟲與植物的相互關(guān)系及其演化

科學(xué)出版社杜家緯

1988

昆蟲信息素及其應(yīng)用

中國林業(yè)出版社。閻鳳鳴

2003

化學(xué)生態(tài)學(xué)

科學(xué)出版社。涉及昆蟲化學(xué)生態(tài)學(xué)的雜志也比較多，有代表性的有：（1）JournalofChemicalEcology《化學(xué)生態(tài)學(xué)雜志》，國際化學(xué)生態(tài)學(xué)會主辦，美國出版，SCI刊源，影響因子約2.5；（2）Chemoecology《化學(xué)生態(tài)學(xué)》，比利時出版。（五）昆蟲化學(xué)生態(tài)學(xué)研究程序1.田間或野外觀察2.實驗室培養(yǎng)觀察3.生物測定方法的設(shè)計4.信息化學(xué)物質(zhì)的提取5.提取物的化學(xué)分析（成分、結(jié)構(gòu)、比例和量）6.實驗室人工合成7.生測（田間、實驗室）榆木蠹蛾危害根頸部1ISM2ⅨⅧ性信息素分泌腺位于腹部末端第8~9節(jié)之間的節(jié)間膜，求偶時外伸露出，釋放性信息素。腺體表面分布著飽滿的錐狀突出體，腺體細(xì)胞存在于錐狀突出體中腺體細(xì)胞之間有胞連接FiCh內(nèi)表皮含有多層狀的幾丁質(zhì)，幾丁質(zhì)中置埋著細(xì)絲，細(xì)絲形成幾層與表面相平行的板層(橫)Pc表皮層有眾多細(xì)小孔道分布Ca表皮層的凹陷中有一細(xì)長輸送管EpiEn第8～9節(jié)節(jié)間膜背面中央?yún)^(qū)域的腺體細(xì)胞(縱)表皮層分為上表皮(深)和內(nèi)表皮(淺)腺體細(xì)胞質(zhì)中有脂質(zhì)粒、大量空泡光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)NRerSer線粒體細(xì)胞的基底膜基褶較多質(zhì)膜上分布著微絨毛腺體提取

2結(jié)果與分析圖51.榆木蠹蛾性信息素提取物GC–MS分析的總離子氣相色譜圖I:Z3–14:OH,II:E3–14:OH,IIIZ7–14:Ac,

IV:E3–14:Ac,Ⅴ:Z3E5–14:Ac,

（RT,碎片）表5–1合成化合物和榆木蠹蛾性信息素提取物質(zhì)譜數(shù)據(jù)Tab.51Massdataofcomponentsofsexpheromone-glandextractandstandardcompound.組分標(biāo)準(zhǔn)物碎片特征離子峰（相對豐度）[碎片結(jié)構(gòu)]m/zⅠZ314:OH194(42)[M+–H2O],166(11)[M+–C2H5OH],138(12),110(19),96(50),82(57),68(65),31(12)[CH2OH+]ⅡE314:OH194(10)[M+–H2O],166(6)[M+–C2H5OH],138(11),110(22),96(56),82(87),68(66),55(94),54(34),31(14)[CH2OH+]ⅢZ714:Ac194(15)[M+–CH3COOH],166(8)[M+CH3COOC2H5],138(20),109(35)，96(67),82(84),67(85),61(8)[CH3COOH+],43(100)[O=CCH3+]ⅣE314:Ac194(45)[M+–CH3COOH],166(12)[M+CH3COOC2H5],138(20),110(18),97(20),96(54),82(57),68(63),

61(11)[CH3COOH+],43(100)[O=CCH3+]ⅤZ3E514:Ac192(15)[M+–CH3COOH],164(11),149(17),135(13),123(11),109(28),95(24),81(32),80(41),68(24),67(100),54(23)ⅥStearicacid284(27)[M+],255(8)[M+C2H5],224(16)[M+CH3COOH],84(24),83(27),73(82),60(64)[CH3COOH],43(100)[O=CCH3+]表5–1合成化合物和榆木蠹蛾性信息素提取物質(zhì)譜數(shù)據(jù)峰I~IV具有相似的碳骨架結(jié)構(gòu)

表5-2性信息素中各組分與標(biāo)準(zhǔn)化合物在BP-1上的保留時間和相對含量保留時間(min)單腺體含量(ng)(n=10),標(biāo)準(zhǔn)物提取物Z3–14:OH22.8622.845.22±2.34E3–14:OH23.0523.025.85±2.61Z7–14:Ac26.5426.5558.32±4.72E3–14:Ac26.9726.9823.22±1.96Z3E5–14:Ac28.3828.3823.15±2.36Stearicacid29.8429.8831.96±3.21單腺體中五種