第十八章 昆蟲的內(nèi)分泌與激素生理

第十八章昆蟲的內(nèi)分泌與激素生理

第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素第二節(jié)激素的作用機制第三節(jié)激素類似物在害蟲防治中的應(yīng)用10/17/20231第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素昆蟲產(chǎn)生激素的內(nèi)分泌器官包括兩類：一類是神經(jīng)內(nèi)分泌細胞，主要特征是分泌細胞存在于神經(jīng)組織之中；另一類是腺體內(nèi)分泌器官，這一類內(nèi)分泌器官完全呈現(xiàn)出腺體構(gòu)造，但無輸出的導(dǎo)管。10/17/20232第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素內(nèi)分泌器官

心側(cè)體，咽側(cè)體和前胸腺咽喉下神經(jīng)節(jié)

某些種類的卵巢神經(jīng)分泌細胞10/17/20233第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素內(nèi)分泌器官心側(cè)體，咽側(cè)體和前胸腺：內(nèi)分泌細胞聚集形成的無管腺內(nèi)分泌腺，將激素直接運送到有關(guān)組織和細胞。咽喉下神經(jīng)節(jié)某些種類的卵巢也有分泌激素的能力神經(jīng)分泌細胞10/17/20234第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素10/17/20235第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素一、神經(jīng)分泌細胞1定義：在神經(jīng)細胞中，有一類體積較大，并有分泌功能的細胞，稱為神經(jīng)分泌細胞（neurosecretory

cell,NSC）。2位置：位于腦、咽下神經(jīng)節(jié)和其他胸部神經(jīng)節(jié)中，位于腦中的叫腦神經(jīng)分泌細胞。10/17/20236第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素一、神經(jīng)分泌細胞腦神經(jīng)分泌細胞：著生位置：原腦的前端，前腦兩側(cè)，內(nèi)含神經(jīng)分泌顆粒，即腦激素，又稱活化激素，促激素。10/17/20237第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素一、神經(jīng)分泌細胞一個神經(jīng)分泌細胞從結(jié)構(gòu)和功能上可以分為三個主要部分：細胞體、軸突和膨大的軸突末梢。10/17/20238第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素一、神經(jīng)分泌細胞細胞體：神經(jīng)分泌顆粒合成地點，神經(jīng)分泌顆粒包含促前胸腺激素和黑化激素；軸突：轉(zhuǎn)運神經(jīng)分泌顆粒，傳遞脈沖；膨大的軸突末梢：貯存和釋放神經(jīng)分泌顆粒。10/17/20239第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素一、神經(jīng)分泌細胞

抑前胸腺激素：作用于前胸腺促腺胸腺激素：加速合成和分泌蛻皮激素腦激素咽側(cè)體靜止激素：抑制保幼激素的合成作用于咽側(cè)體咽側(cè)體活化激素：刺激保幼激素的合成10/17/202310第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素10/17/202311第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素二、心側(cè)體（corpuscardiacum,CC）

1位置：腦后方，食道和血管的兩側(cè)

2來源：內(nèi)胚層向內(nèi)分化形成的

3形狀：光亮乳白色的小球體，成對或融合成一個10/17/202312第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素二、心側(cè)體

4功能：貯存和釋放促前胸腺激素，大都被直接排入血淋巴，也有部分通過軸突進入咽側(cè)體內(nèi)，通過咽側(cè)體分泌激素。

5分泌的其它激素種類：利尿激素、抗利尿激素、心跳加快因子、激脂激素、高血糖激素等。10/17/202313第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素三、咽側(cè)體（corpusallatum,CA）1位置：位于心側(cè)體的側(cè)下方，食道兩側(cè)附近2來源：胚胎發(fā)育時的外胚層3形狀：半翅目：左右兩個常合并成一個中央腺雙翅目：咽側(cè)體、心側(cè)體和前胸腺合并成一個環(huán)腺10/17/202314第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素三、咽側(cè)體（corpusallatum,CA）3組成：胞膜細胞、氣管組織、神經(jīng)索和腺細胞4功能：合成和分泌保幼激素（JH）5咽側(cè)體的發(fā)現(xiàn)為闡明昆蟲變態(tài)機制做出了重要貢獻。10/17/202315功能：

咽側(cè)體是分泌保幼激素的中心，當(dāng)咽側(cè)體受到促前胸腺激素的刺激，即分泌保幼激素（JH）。10/17/202316

保幼激素的功能、特點及種類功能:幼體期，主要抑制成蟲器官芽的生長和分化，保持幼蟲特征；成蟲期，保幼激素成了促性腺激素，促使成蟲性器官的成熟；有刺激前胸腺的作用，即在幼期JH的作用下，前胸腺不退化；其他各種特殊作用。如促絲腺發(fā)育，蚜蟲多型。10/17/202317特點：種類：多種。16-18C半倍萜類化合物的總稱。

分泌有周期性。一般蛻皮前分泌少，蛻皮后分泌多。JH分泌過量，產(chǎn)生超齡幼體（畸形）。JH一般無專一性。10/17/202318第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素四、前胸腺（prothoracicgland）又叫脫皮腺或胸腺。1來源：胚胎發(fā)育外胚層演化而來2形狀：一對透明的帶狀的細胞群，有分支3位置：蝗蟲：位于頭內(nèi)組織致密，其他昆蟲：前胸氣門附近，變?yōu)?對疏松的細胞串10/17/202319第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素四前胸腺4特點：在幼蟲期非常發(fā)達，而成蟲期即行退化，在無翅亞綱中可以保持到后期。5功能：分泌蛻皮激素。10/17/202320第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素10/17/202321第一節(jié)昆蟲的內(nèi)分泌器官和激素咽喉下神經(jīng)節(jié)（suboesophagealgland）分泌卵滯育激素以調(diào)節(jié)家蠶卵的滯育。10/17/202322第二節(jié)昆蟲激素一、促前胸腺激素

促前胸腺激素（prothoracotropichormone,PTTH），又稱促蛻皮激素（ecdysiotropin），是第1個被發(fā)現(xiàn)的昆蟲激素，舊稱腦激素（brainhormone）。10/17/202323第二節(jié)昆蟲激素二、蛻皮激素（moltinghormone,MH）蛻皮激素又稱蛻皮甾（ZAI）醇（ecdysteroid）或蛻皮酮（ecdysone），是一種由27個碳原子組成的類甾醇，分為α－蛻皮激素和β－蛻皮激素。10/17/202324第二節(jié)昆蟲激素二、蛻皮激素（moltinghormone,MH）α－蛻皮激素是一種“激素原”，本身沒有活性，必須轉(zhuǎn)化為β－蛻皮激素才具有活性。蛻皮激素的作用是在保幼激素的協(xié)調(diào)下使昆蟲脫皮。10/17/202325第二節(jié)昆蟲激素三、保幼激素（juvenilehormone,JH）

由咽側(cè)體分泌，它是多種半倍萜類的總稱。保幼激素具有維持幼蟲特征、阻止昆蟲變態(tài)發(fā)生的作用。10/17/202326第三節(jié)激素的作用機制（自學(xué)）一、激素的定義激素的定義：由特定的神經(jīng)內(nèi)分泌細胞和咽側(cè)體、心側(cè)體等內(nèi)分泌器官產(chǎn)生，可進行細胞間信息傳遞的物質(zhì)。10/17/202327激素的定義

昆蟲激素（insecthormone）是指由內(nèi)分泌器官分泌的，通過血液運送到作用部位，調(diào)節(jié)和控制昆蟲的生理、發(fā)育和行為活動的，具有高度活性的微量化學(xué)物質(zhì)。10/17/202328第三節(jié)激素的作用機制靶細胞和靶器官：激素通過與細胞膜表面或細胞內(nèi)的特定受體蛋白結(jié)合而發(fā)揮作用，具有這種受體、能對激素做出特定應(yīng)答反應(yīng)的細胞和氣管成為靶細胞和靶器官10/17/202329第三節(jié)激素的作用機制二、昆蟲激素的作用機制（1）細胞膜受體激素結(jié)合膜受體激活腺苷酸環(huán)化酶合成cAMP以cAMP作為第二信使調(diào)節(jié)代謝激活抑制10/17/202330第三節(jié)激素的作用機制昆蟲激素的作用機制：（2）與細胞質(zhì)中游離的蛋白質(zhì)受體結(jié)合激素結(jié)合細胞質(zhì)中游離的蛋白質(zhì)進入細胞核控制調(diào)節(jié)基因或結(jié)構(gòu)基因控制蛋白質(zhì)和酶類的合成決定昆蟲生長發(fā)育方向和形態(tài)特征10/17/202331第三節(jié)激素的作用機制三、昆蟲變態(tài)發(fā)育的激素調(diào)控

1、調(diào)節(jié)昆蟲生長發(fā)育進程的激素腦激素蛻皮激素保幼激素10/17/202332第三節(jié)激素的作用機制三、昆蟲變態(tài)發(fā)育的激素調(diào)控昆蟲變態(tài)的參與激素有促前胸腺激素、蛻皮激素和保幼激素，保幼激素。促前胸腺激素在保幼激素與蛻皮激素的調(diào)節(jié)過程中起主導(dǎo)作用，蛻皮激素啟動與調(diào)整脫皮過程，保幼激素規(guī)定每次脫皮后昆蟲的發(fā)育方向。

10/17/202333第三節(jié)激素的作用機制三、昆蟲變態(tài)發(fā)育的激素調(diào)控保幼激素水平通過控制不同組織細胞的發(fā)育程序來決定每次蛻皮時發(fā)生的形態(tài)變化，決定昆蟲蛻皮后的形態(tài)模式。

10/17/202334第三節(jié)激素的作用機制三、昆蟲變態(tài)發(fā)育的激素調(diào)控1、蟲體不同部位或不同組織細胞對保幼激素敏感性不同2、不同組織器官對激素敏感性有明確時間界限3、不同部位的皮細胞或器官能先后有序的得到分化或發(fā)育

10/17/202335第三節(jié)激素的作用機制三、昆蟲變態(tài)發(fā)育的激素調(diào)控幼蟲和蛹的滯育：在幼蟲和蛹期內(nèi)，腦神經(jīng)分泌細胞失去活性，停止釋放促前胸腺激素，導(dǎo)致昆蟲體內(nèi)蛻皮激素滴度急劇下降，使幼蟲和蛹不能蛻皮，出現(xiàn)幼蟲和蛹的滯育。10/17/202336第三節(jié)激素的作用機制二、昆蟲生殖的激素調(diào)控1、調(diào)節(jié)與控制昆蟲生殖的主要激素2、卵黃的形成和發(fā)育主要激素3、精子成熟的激素調(diào)控4、雄蟲附腺的正常發(fā)育的激素調(diào)控5、生殖滯育形成的原因6、保幼激素對蛻皮激素的頡抗作用10/17/202337第三節(jié)激素的作用機制四、昆蟲生殖的激素調(diào)控1、調(diào)節(jié)與控制昆蟲生殖的主要激素：保幼激素和蛻皮激素，通過調(diào)節(jié)卵黃沉積、精子形成和附腺的功能來實現(xiàn)。10/17/202338第三節(jié)激素的作用機制四、昆蟲生殖的激素調(diào)控2、卵黃的形成和發(fā)育主要激素：卵黃的形成和發(fā)育主要是在保幼激素和蛻皮激素的共同作用下完成，但是在不同昆蟲中，激素調(diào)節(jié)模式不完全相同。包括以下兩種調(diào)節(jié)方式：（1）腦－前胸腺系統(tǒng)調(diào)節(jié)（2）腦－咽側(cè)體系統(tǒng)調(diào)節(jié)10/17/202339第三節(jié)激素的作用機制四、昆蟲生殖的激素調(diào)控2、卵黃的形成和發(fā)育主要激素：（1）腦－前胸腺系統(tǒng)調(diào)節(jié)：成蟲期不取食，羽化后立即交配產(chǎn)卵的昆蟲。卵在蛹期幾乎都已成熟，成蟲期缺乏保幼激素，卵的進一步成熟與產(chǎn)生完全由蛻皮激素控制。10/17/202340第三節(jié)激素的作用機制四、昆蟲生殖的激素調(diào)控2、卵黃的形成和發(fā)育主要激素：（2）腦－咽側(cè)體系統(tǒng)調(diào)節(jié)：成蟲期仍取食的昆蟲，其性成熟一般都需要保幼激素，在蛹期產(chǎn)生卵母細胞，直至成蟲羽化后，腦神經(jīng)分泌細胞分泌神經(jīng)肽再次激活咽側(cè)體，分泌保幼激素，使卵母細胞繼續(xù)發(fā)育，進行卵黃沉積。10/17/202341第三節(jié)激素的作用機制四、昆蟲生殖的激素調(diào)控3、精子成熟的激素調(diào)控精子的成熟是在蛻皮激素的作用下實現(xiàn)的，蛻皮激素能刺激精原細胞的分裂，加速細胞分裂的周期。10/17/202342第三節(jié)激素的作用機制四、昆蟲生殖的激素調(diào)控4、雄蟲附腺的正常發(fā)育的激素調(diào)控需要保幼激素的調(diào)節(jié)。5、生殖滯育形成的原因成蟲期缺少必要的激素，導(dǎo)致性腺發(fā)育和卵黃沉積停滯。10/17/202343第三節(jié)激素的作用機制四、昆蟲生殖的激素調(diào)控6、保幼激素對蛻皮激素的頡抗作用保幼激素對蛻皮激素具有頡抗作用，切除咽側(cè)體后就能出去頡抗作用，注射保幼激素后，精子的發(fā)生會受到抑制。10/17/202344第三節(jié)激素的作用機制五、昆蟲代謝的激素控制1、控制昆蟲代謝的激素種類：包括利尿激素和抗利尿激素、激脂激素一般情況下昆蟲利用糖類為代謝能源，脂肪常被貯存起來，但是在需要時可以刺激分泌激脂激素，促進脂肪的代謝，提供能源。10/17/202345第三節(jié)激素的作用機制五、昆蟲代謝的激素控制1、控制昆蟲代謝的激素種類：（1）利尿激素和抗利尿激素：控制著昆蟲的泌尿活動，對維持昆蟲穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境有著非常重要的意義。（2）激脂激素：又稱脂肪動員激素，可激活脂肪的氧化代謝、抑制脂肪體中蛋白質(zhì)和脂肪酸和合成，提高骨骼肌的興奮性，刺激保幼激素控制蛋白的合成等。10/17/202346第三節(jié)激素的作用機制五、昆蟲代謝的激素控制2、激素在不同的條件下可以發(fā)揮不同的作用（1）在遷飛昆蟲的生殖滯育中，一些激素不僅可以控制生殖腺的發(fā)育和卵黃的沉積，同時還能阻止飛行肌的降解。（2）在卵滯育的昆蟲中，咽下神經(jīng)節(jié)分泌的滯育激素，也是通過控制卵的物質(zhì)代謝來阻止卵的發(fā)育的。10/17/202347第三節(jié)激素的作用機制五、昆蟲代謝的激素控制3、了解昆蟲激素和他們作用的意義：可以深入了解昆蟲的生長、發(fā)育和變態(tài)等調(diào)控機制對害蟲防治和益蟲利用有重要意義。10/17/202348第四節(jié)信息素

信息素（messages）：又稱外激素（pheromone），是由昆蟲特殊腺體分泌到體外并引起同種其他個體行為反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)。10/17/202349昆蟲的外激素

外激素（pheromone）又稱信息激素（message），是由一種昆蟲個體的分泌腺體所分泌到體外，能影響同種（也可能是異種）其他個體的行為、發(fā)育和生殖等的化學(xué)物質(zhì)，具有刺激和抑制兩方面的作用。10/17/202350昆蟲的外激素

Pheromoneareexocrinesecretionsofinsectswhichareusedforcommunicationamongdifferentindividualsofthespecies.10/17/202351第四節(jié)信息素

信息素的類型：（一）種內(nèi)信息素（二）種間信息素10/17/202352第四節(jié)信息素

（一）種內(nèi)信息素性信息素、示蹤信息素、報警信息素、群集信息素（二）種間信息素利它素、利己素、協(xié)同素10/17/202353（一）種內(nèi)信息素

（一）種內(nèi)信息素

性信息素

昆蟲釋放到空氣中，由此吸引異性來交配的激素，稱性信息素。10/17/202354（一）種內(nèi)信息素

（一）種內(nèi)信息素

1、示蹤信息素（蹤跡信息素，trailpheromone）蹤跡信息素：社會性昆蟲分泌的某些化合物，使種內(nèi)其他個體能尾隨這種氣味追蹤，以找到食物或返回本巢。如螞蟻，蜜蜂。10/17/202355（一）種內(nèi)信息素

2、報警信息素（alarm

pheromone）社會性或群棲性昆蟲對抗外來侵犯時釋放的一種誘導(dǎo)產(chǎn)生聚集或防御行為的物質(zhì)。驚惶報警和聚集報警。10/17/202356（一）種內(nèi)信息素

3、聚集信息素（群集信息素，aggregationpheromone）引誘同種其他個體定向至釋放源的一類物質(zhì)。

Aggregationpheromone:attractsbothsexesgenerally

forfeedingonfoodsourceorformating.10/17/202357（一）種內(nèi)信息素4、性信息素（sexpheromone）也稱性外激素，由專門的腺體分泌于體外，能影響同種異性個體產(chǎn)生求偶行為和相應(yīng)的生理反應(yīng)。10/17/202358Pheromonetrapscanbeusedtomonitorrelativepresenceofthemothadults10/17/202359信息素分泌腺體

昆蟲向外部散發(fā)的不同作用的分泌物都是由昆蟲身體上不同部位外分泌腺體所分泌的，這些部位可以在昆蟲的頭部、胸部、足部和翅上等。

10/17/202360

鱗翅目雌蟲釋放的性信息素腺體，一般位于腹末生殖孔附近，腺體起源于節(jié)間榴膜，通常處于第8、第9腹節(jié)之間。性信息素10/17/202361Pheromonetrapforwesternbeancutworm10/17/202362

蝶類通常由雄蟲釋放性信息素，一種斑蝶雄性后腹部有1對生的臭腺，這種臭腺和可外翻的毛狀鱗（氣味刷）連在一起，氣味刷展開成扇形散布性外激素。性信息素10/17/202363

鞘翅目昆蟲的性信息素，有的在糞便中，有的在后腸，有的卻在腹部末端。半翅目可在后胸腹板。同翅目可在后足脛節(jié)上。膜翅目昆蟲則可在腹部前側(cè)邊緣，而蜜蜂卻由上顎腺分泌。10/17/202364信息素的特點

昆蟲信息素是帶有揮發(fā)油性質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)，具有香味或臭味。信息素在化學(xué)結(jié)構(gòu)上的微小變動，就會引起失去全部或大部分的引誘活性，或者相反。10/17/202365（二）種間信息素

利它素、利己素、協(xié)同素1、利它素（kairomone）由一種昆蟲釋放，能引起它種個體行為反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，對接受者有利。如蚜蟲蜜露中的信息素為捕食性天敵提供信息。10/17/202366（二）種間信息素

2、利己素（allomone）由一種昆蟲釋放，能引起其它物種個體行為反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，對行為釋放者有利。分為驅(qū)避物質(zhì)（蝽蟓）、逃避物質(zhì)、毒性物質(zhì)（蜜蜂）。10/17/202367（二）種間信息素

3、協(xié)同素（synomone）由一種昆蟲釋放，能引起其它物種個體行為反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，這一反應(yīng)對釋放者和接受者均有利。如蚜蟲為螞蟻提供蜜露，螞蟻保護蚜蟲。10/17/202368第五節(jié)激素類似物在害蟲防治中的應(yīng)用利用激素－受體系統(tǒng)在生長發(fā)育和繁殖中的重要性，合成昆蟲生長調(diào)節(jié)劑來防治害蟲，主要是通過干擾昆蟲體內(nèi)的激素平衡，擾亂正常的生長發(fā)育、蛻皮變態(tài)和生殖來發(fā)揮作用。10/17/202369第五節(jié)激素類似物在害蟲防治中的應(yīng)用一、保幼激素類似物可以通過抑制昆蟲組織細胞對蛻皮激素感受性，導(dǎo)致蛻皮變態(tài)受阻或異常。10/17/202370保幼激素類似物

人工合成JH類似物，對農(nóng)、林、倉庫、衛(wèi)生害蟲的防治及益蟲的利用上展示了廣泛的應(yīng)用前景。家蠶，5齡時食量大，用人工合成JH，產(chǎn)生巨型幼蟲，繭大，提高繭產(chǎn)量達20%。同時，由于提前化蛹，減少損失。10/17/202371第五節(jié)激素類似物在害蟲防治中的應(yīng)用二、植物次生物質(zhì)中的早熟素是一種抗保幼激素類物質(zhì)，可以破壞咽側(cè)體細胞，抑制保幼激素的合成，從而促進幼蟲提前化蛹，并控制成蟲的卵巢發(fā)育和卵黃的沉積。10/17/202372第五節(jié)激素類似物在害蟲防治中的應(yīng)用三、商品化的蛻皮激素類殺蟲劑進入昆蟲體內(nèi)后與蛻皮激素受體結(jié)合并立即啟動蛻皮，造成昆蟲一場蛻皮死亡。10/17/202373昆蟲類激素農(nóng)藥的應(yīng)用

蛻皮激素類似物使之蛻皮不形成新表皮，或抑制幾丁質(zhì)合成酶的作用，不蛻皮而殺死害蟲。目前用的昆蟲生長調(diào)節(jié)劑即干擾昆蟲體內(nèi)激素平衡，破壞害蟲正常的生長、發(fā)育。例：抑太保、滅幼脲、撲虱靈等。10/17/202374目前成功的不多，原因：

農(nóng)業(yè)害蟲，90%幼蟲危害，蟲齡不齊，不好操作。JH類似物在空氣中易被氧化光解、失效，殘效期短。MH有公害，與人類一些藥物結(jié)構(gòu)相似。MH對昆蟲體壁的滲透性差。10/17/202375第五節(jié)激素類似物在害蟲防治中的應(yīng)用四、昆蟲生長調(diào)節(jié)劑的優(yōu)點1、作用機理與傳統(tǒng)的神經(jīng)毒劑和呼吸毒劑不同，且與常規(guī)殺蟲劑無明顯的交互抗性，在害蟲抗藥性治理中，可以用作替代或輪換使用的藥劑2、作用靶標(biāo)的專一性，決定了該種殺蟲劑對其他生物極低的毒性，是一類環(huán)境相容性較好的安全性殺蟲劑。10/17/202376第五節(jié)激素類似物在害蟲防治中的應(yīng)用五、激素類似物的應(yīng)用已經(jīng)合成并商品化的有：國外蘋果蠹蛾、紅帶卷葉蛾、梨小食心蟲等12昆蟲的性誘劑我國生產(chǎn)：玉米螟、桃小食心蟲、棉鈴蟲、煙葉蛾等性誘劑10/17/202377第五節(jié)激素類似物在害蟲防治中的應(yīng)用五、激素類似物的應(yīng)用諾貝爾獎獲得者，前西德科學(xué)家Butenandt，在1959年首次鑒定了家蠶的性外激素（bombykol）為反-10，順-12-十六碳二烯-1-醇。10/17/202378第五節(jié)激素類似物在害蟲防治中的應(yīng)用五、激素類似物的應(yīng)用1、昆蟲激素類似物(昆蟲生長調(diào)節(jié)劑IGR)的應(yīng)用保幼激素類似物:滅幼