全 文 ：昆 虫 学 报 Acta Entomologica Sinica , February 2002 , 45 (1):30-34 ISSN 0454-6296
第一作者简介:曹宛虹 , 女 , 1965年 5月出生 , 汉 , 吉林省 , 硕士 , 副研究员 , 从事遗传学研究 , E-mail:wanhongcao@263.net
收稿日期 Received:2000-04-20;接受日期 Accepted:2000-11-08
旋花蛾性信息素成分的鉴定
曹宛虹 , 何洪巨
(北京市农林科学院蔬菜研究中心 , 北京　100089)
摘要:提取和鉴定了杂草田旋花 Convolvulus arvensis的天敌旋花蛾 Tyta luctuosa 的性信息素主要成分 , 并应用风洞实验对雄蛾
进行了测试。结果表明 , 腺体提取物和雌蛾求偶时所释放的主要性信息素成分均为 2 种化合物:顺-9-十四碳烯醛 (Z9-14∶
Ald)和顺-11-十六碳烯醛 (Z11-16∶Ald)。腺体提取物中 2种化合物的总量在个体间差异很大 (22 ～ 167 ng), 但二者的比率
相对稳定 (Z9-14∶Ald Z11-16∶Ald=0.3±0.15)。雌蛾所释放的性信息素量及比率在个体间也存在差异。每只雌蛾求偶时平
均每小时释放 94 ng Z9-14∶Ald 和 45 ng Z11-16∶Ald , 平均比率为 2.2。风洞实验结果显示 , 48%的雄蛾可被合成的性信息素
混合物 (0.4 μg Z9-14∶Ald , 2μg Z11-16∶Ald)引诱完成逆风飞行并最终触及刺激源 , 而 2种对照组 (以求偶期雌蛾或性信息
素腺体提取物为刺激源)的引诱率则分别为 62%和 44%。
关键词:旋花蛾;性信息素;田旋花;生物防治
中图分类号:S435.132　　　文献标识码:A　　　文章编号:0454-6296 (2002)01-0030-05
Identification of sex pheromone of the moth , Tyta luctuosa
CAO Wan-Hong , HE Hong-Ju(Vegetable Research Center , Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences , Bei-
jing　100089 , China)
Abstract:The major sex pheromone components of Tyta luctuosa , a potential biological control agent for field bindweed , were
extracted , identified , and tested with malemoths in a wind tunnel.Two compounds , (Z )-9-tetradecenal and(Z )-11-hexade-
cenal ,were identified as the major female sex pheromone components from the pheromone gland extracts and airborne emissions
from the calling females.Although the total amount of the two compounds in the extracts varied(22 ～ 167 ng , mean 75±56 ng)
among individuals , the ratio of(Z)-9-tetradecenal to(Z )-11-hexadecenal was relatively constant at 0.3±0.15.The emission
rate and the ratio also varied among individuals.Calling females released an average of 94 ng of (Z )-9-tetradecenal and 45 ng
of(Z )-11-hexadecenalper hour with a mean ratio of 2.2.In wind tunnel tests , 48% of males completed upwind flight and
touched the stimulus source in response to the synthetic pheromone blend of 0.4 μg of (Z)-9-tetradecenal and 2 μg of (Z)-
11-hexadecenal , compared with 62% and 44% in response to the calling females and pheromone gland extracts , respectively.
Key words:Tyta luctuosa;sex pheromone;field bindweed;biological control
　　旋花科 (Convolvulaceae)的杂草田旋花 Convol-
vulus arvensis 是一种多年生的深根杂草 , 很难用化
学或机械的方法防治 , 是世界上危害性最大的杂草
之一 (Holm et al., 1977), 在我国也有广泛分布 。
旋花蛾 Tyta luctuosa 起源于欧洲 , 属鳞翅目夜蛾
科 , 它的幼虫以田旋花为专一性食物 , 是田旋花的
天敌 (Rosenthal , 1978), 并可能成为对该杂草进行
生物防治的一种有效手段 (Rosenthal et al., 1988)。
在经典杂草生物防治程序中 , 当作为生物防治剂的
节肢动物被释放至田间后 , 探测其种群是否建立及
分布范围是检测生物防治水平的重要环节。广泛应
用于田间的昆虫性信息素捕捉器为此提供了一个有
利的工具 。
在很多夜行性的鳞翅目昆虫种类中 , 雌雄的交
配是通过雌性信息素来实现的。已有很多种鳞翅目
昆虫的雌性信息素成分被确定 (Arn et al., 1992)。
旋花蛾也是雌蛾释放性信息素引诱雄蛾。但至今旋
花蛾的雌性信息素的化学组成尚未确定。本研究对
旋花蛾的雌性信息素腺体成分进行了分析 , 并应用
风洞实验对其主要的性信息素成分进行了确认 。
1　材料与方法
1.1　供试昆虫的饲养
旋花蛾的起始虫源来自美国 USDA-ARS 。卵的
孵化及幼虫的饲养均在放有田旋花植株的塑料盒中
DOI :10.16380/j.kcxb.2002.01.006
进行 , 直至化蛹 。塑料盒置于 25℃恒温 、 16 h 光
照的生长箱中 。蛹期时雌雄分开 , 置于小玻璃瓶
中 , 每瓶 1蛹 , 瓶盖上有网孔以透气 。每天在黑暗
前1 h检查蛹的羽化 , 一旦羽化 , 即刻提供饱蘸果
汁的棉球作为成虫的食物 , 并以羽化当天记为 0
天。蛹及成虫均保存在上述条件的生长箱中 , 不同
性别的成虫分别保存在不同的生长箱中 。
1.2　性信息素的收集
1.2.1　腺体提取物:以羽化 2 ～ 3天的未交配雌蛾
为材料进行性信息素的收集。将正处于求偶期的雌
蛾用 CO2 使其昏迷 , 用刀片将其腹尖的腺体切下 ,
合并 5 ～ 10个腺体于 CH2Cl2 (10 μL 腺体)中浸泡
30 min或10 min后 , 将腺体取出 , 溶液用于性信息
素成分的鉴定。为定量分析性信息素的主要成分 ,
对单腺体用 50 μL的含有 90 ng 内标物 (正十五碳
醛 , 15∶Ald)的 CH2Cl2 提取 10 min 后进行测定 ,
共独立测定了 7个腺体。
1.2.2　空气中释放物:释放到空气中的性信息素
采自单个羽化 2 ～ 3天的未交配雌蛾 。将雌蛾放入
一个玻璃管中 , 玻璃管的上端用 5层木炭吸附材料
塞住以净化进入的空气 , 下端与一个填充有吸附填
料Super Q (80 ～ 100目筛)的小玻璃柱连接 , 玻璃
柱再与真空泵相连。当雌蛾求偶时 , 开动真空泵收
集释放出的性信息素成分 。停止收集后即刻向柱子
内加入90 ng 的内标物 , 以 300 μL CH2Cl2洗脱其中
所吸附的性信息素成分 , 洗脱液立即进行成分分
析 , 共分别收集测定了 8只雌蛾的释放物 。
1.3　GC和 GC-MS分析
性信息素腺体提取物和空气中释放物的溶液经
氮气缓慢浓缩至 1 μL 后 , 用配备有火焰离子化检
测器的HP 5890系列 Ⅱ型气相色谱仪 (GC)进行分
析。采用的固定相为非极性 (DB5HT , 柱长 15 m ,
内径 0.25 mm)或极性 (Stabilwax , 柱长30 m , 内径
0.2 mm)的石英毛细管柱 。操作条件:柱初始温
度为 80℃, 保持 2 min , 终止温度为 240℃, 升温速
率10℃或 5℃ min , 进样口和检测器的温度分别是
240℃和 250℃。氦气作为载气 , 流速 20 ～ 25 cm s。
数据的收集与处理使用 GRAMS 386软件在 M-Tech
计算机上进行。通过与已知的标准化合物在经过非
极性和极性的GC柱时的保留时间的比较对性信息
素的化学组成进行初步鉴定后 , 主要性信息素成分
的功能团再应用气-质联用仪 (GC-MS)作进一步
确证。GC-MS 采用的固定相为 SPB-5石英柱 , 柱长
30 m , 内径 0.2 mm , 载气为超纯的氦气 (柱头压力
105 kPa)。柱温采用程序升温 , 70℃保持 2 min后 ,
以 10℃ min 的升温速率升至 220℃, 保持 10 min。
不分流进样口和 GC-MS 接口温度分别为 285℃和
280℃。质谱扫描范围为 40 ～ 300 m z。所得数据经
HP Chem Station 软件分析处理 。
本研究中所用的标准化合物购自美国 Sigma公
司 , 内标物由荷兰植物保护研究所惠赠。标准化合
物及内标物的纯度≥95%。
1.4　触角电位 (EAG)分析
羽化 1 ～ 2天的雄蛾被 CO2 窒息后 , 用刀片从
触角基部将一根触角切下。切断的一端插入参考电
极 , 触角的顶部插入记录电极 , 电极与放大器和示
波器相连 。触角暴露在匀速 (100 mL min)的湿润
空气流中 。经 GC非极性或极性柱分离后气化的单
腺体提取物用玻璃毛细管分段收集 (1管 min), 对
于样品峰附近的组分缩短收集时间 (1 管 0.5
min)。所收集的各组分由一个 5 mL 的玻璃注射器
依次推向触角。记录触角所产生的电信号 , 以气化
的 CH2Cl2为空白对照 。
1.5　风洞实验
本实验所用风洞为一个 1.8 m×0.9 m×0.9 m
的有机玻璃箱。空气从左侧经过 5.5 cm厚的木炭
吸附材料和纱布 , 由电扇吹入风洞内 , 洞内风速约
为 0.24 m s。风洞顶部装有 8 支 25 W 红炽灯泡 ,
光强调节至 88 lx左右。羽化 0 ～ 3天的雄蛾用金属
网罩住 , 在测试前放入风洞内至少适应 1 h 。测试
时将雄蛾放在位于风洞下风侧的小平台上 , 待测刺
激物则位于风洞的上风侧。本实验选用了 3种刺激
物:求偶雌蛾 、腺体 (5个)提取物以及合成的性
信息素混合物。当雄蛾被释放后 , 观察并记录它在
风洞内的行为。
2　结果与讨论
2.1　旋花蛾雌性信息素成分的鉴定
GC 分析显示 , 旋花蛾腺体在 CH2Cl2 浸泡 30
min的提取物中存在 4种主要成分 , 它们在非极性
色谱柱中的滞留时间分别与标准化合物顺-9-十四
碳烯醛 (Z9-14∶Ald)、 顺-9-十四醇 (Z9-14∶OH)、
顺-11-十六碳烯醛 (Z11-16∶Ald)和顺-11-十六醇
(Z11-16∶OH)相对应 (图 1)。但当分析在 CH2Cl2
中浸泡 10 min的样品时 , 只有 2个主要组分出现 ,
即:Z 9-14∶Ald和 Z11-16∶Ald。同时 , 触角电位分
析结果也表明 , 雄蛾的触角对含有这 2个峰的组分
31曹宛虹等:旋花蛾性信息素成分的鉴定
有很强的电位信号反应 (图 2)。应用极性色谱柱
对腺体提取物的分析结果与非极性色谱柱的分析结
果相同 (图未显示)。此外 , GC-MS 分析进一步确
定这 2 种成分的功能团为含有 1 个双键的不饱
和醛 。
图 1　性信息素腺体提取物 (A)和标准化合物 (B)
的气相色谱图
Fig.1　Gas chromatogram of pheromone gland extracts(A)and
synthetic standard compounds(B)
腺体提取物与标准化合物均使用非极性柱 DB5HT 分离 , 升温速
率 10℃ min　The extracts and standards were separated using a nonpolar
DB5HT column.The column temperature increased at 10℃ min
　　雌蛾在求偶时释放的性信息素中含有与腺体提
取物中相同的 2 个主要组分 , 即:Z9-14∶Ald 和
Z11-16∶Ald (图3)。定量分析结果显示 , 平均每只
正在求偶的雌蛾每小时释放 94 ng Z9-14∶Ald和 45
ng Z11-16∶Ald , 释放量在个体间有很大差异;每个
腺体平均含有 17 ng Z 9-14∶Ald 和 58 ng Z 11-16∶
Ald , 同样其含量在个体间也有很大差异 (表 1)。
值得注意的是 , 每只雌蛾所释放的 2种性信息素成
分的比率与存在于腺体提取物中的 2种成分的比率
有显著差异。从求偶雌蛾所收集的释放物中 Z9-14
∶Ald的含量高于 Z11-16∶Ald;而在腺体提取物中 ,
Z9-14∶Ald的含量则低于 Z 11-16∶Ald。求偶雌蛾释
放到空气中的性信息素中含有高比率的 Z9-14∶
Ald , 可能是由于 Z9-14∶Ald的碳链稍短于 Z 11-16∶
Ald , 从而具有较高的挥发性。
表 1　腺体提取物中性信息素含量以及求偶雌蛾
性信息素释放率及其比值＊
Table 1　Content of pheromone components in gland extract
and pheromone emission rate of calling female and
the content ratio of the same component＊
性信息素
化合物
Pheromone
compounds
腺体提取物
(ng 腺体)
Gland extract
(ng gland)
雌蛾释放率
(ng h)
Emission rate
(ng h)
比值 Ratio
Z9-14∶Ald 17±15 a 58±41 b 0.3±0.15
Z 11-16∶Ald 94±36 a 45±17 b 2.2±0.90
　　＊表中数据为平均值±标准差 , 同行数据后有不同字母表示
经ANOVA分析有显著差异 (P<0.01)　The data in the table indicate
means±SD and in the same row those followed by dif ferent letters are signifi-
cantly different by ANOVA test(P<0.01)
表2　旋花蛾雄蛾在风洞中对不同来源性
信息素的反应百分率
Table 2　Percentage of male Tyta luctuosa in
response to sex pheromone from different
sources in wind tunnel
行为分类
Behavior
item
雄蛾对不同刺激源反应的百分率 (%)
Response percentage of male moth
to different sources of stimulus
求偶雌蛾
Calling female
(n=26)
5个腺体提取物
Extract of
5 glands
(n=25)
合成性信息素＊
Synthetic
pheromone
(n=27)
激活 activated 92 76 89
起飞 taking-off 85 68 85
锁定 locking 77 48 59
逆风定向 orientation 65 44 52
定向飞行至风洞
中部 f lying to mid-way 62 44 48
完成飞行
complete flight
62 44 48
降落 landing 62 44 48
触及刺激源
touching source
62 44 48
　　含 0.4μg Z9-14∶Ald和 2μg Z11-16∶Ald的滤纸
The fi lter paper containing 0.4μg Z 9-14∶Ald and 2μg Z 11-16∶Ald
2.2　风洞实验结果
预备实验显示 , 在小滤纸条上滴加 0.4μg Z9-
14∶Ald和2 μg Z11-16∶Ald后 , 其挥发至空气中的
量相当于 1个雌蛾在求偶时所释放的性信息素的
量 , 这时加在滤纸条上的 2种性信息素成分的比率
(0.2)接近于在腺体提取物中二者的比率 (0.3)。
雄蛾对性信息素刺激的典型反应通常包括:
(1)激活 , 特征为翅膀迅速不停地扇动;(2)起
32 昆虫学报 Acta Entomologica Sinica 45 卷第 1 期
　　　
图 2　腺体提取物的气相色谱图 (A)和相应的触角电位图 (B)
Fig.2　Gas chromatogram (A)and corresponding electroantennogram (B)of pheromone gland extract
提取物使用非极性柱DB5HT分离 , 升温速率 5℃ min。雄蛾触角对CH2Cl2 (空白对照)的反应值为 1.5mV (虚线)。箭头所示为具有活性
的性信息素组分 The extracts were separated using a nonpolar DB5HT column.The column temperature increased at 5℃ min.Male antennal response to
CH2Cl2 (blank)was 1.5mV(dash line).Arrows indicate the active pheromone fractions
飞;(3)锁定 , 为雄蛾在性信息素氛围中徘徊做出
下一步动作之前的一种非常短暂的停滞状态;(4)
逆风定向 , 包括雄性鳞翅目昆虫典型的 “之” 字型
飞行行为;(5)定向飞行至风洞的中部;(6)在刺
激源附近降落; (7)触及刺激源 (Bell et al.,
1995;Cardé and Baker , 1984)。
为检测合成的性信息素混合物 (0.4μg Z9-14∶
Ald和 2 μg Z11-16∶Ald)对雄蛾的引诱率 , 本研究
使用该混合物作为刺激源 , 并以求偶雌蛾及其腺体
提取物分别作为对照进行了风洞实验。观察结果表
明:85%以上的被试雄蛾可被合成的性信息素混合
物激活并起飞 , 59%可以观察到锁定状态 , 52%可
以定向 , 48%的被试雄蛾可以完成逆风飞行并最终
触及刺激源 (表 2)。与 2 组对照比较 , 合成性信
息素混合物对雄蛾的引诱率低于求偶雌蛾 , 而高于
腺体提取物。对所有 3种不同的性信息素刺激源 ,
雄蛾都表现为一旦可以逆风飞行至风洞中央 , 即可
最终到达并触及刺激源 。腺体提取物对雄蛾的引诱
率低于求偶雌蛾 , 这一方面可能是由于还有微量的
组分未被鉴定出来 , 另一方面由于本实验采用的腺
体提取物取自5个腺体 , 其性信息素的含量可能与
求偶雌蛾所释放的性信息素量仍有差异。
风洞实验结果说明 , Z9-14∶Ald 和 Z11-16∶Ald
是引起旋花蛾雄蛾定向逆风飞行的 2个基本成分。
这 2种成分也是鳞翅目夜蛾科昆虫中最常见的性信
息素 成分 (Arn et al., 1992)。 Dunkelblum 等
(1989)曾在大棉铃虫 Heliothis peltigera 的性信息素
腺体中发现了 10种成分 , 并通过风洞实验和诱捕
33曹宛虹等:旋花蛾性信息素成分的鉴定
实验确定 Z11-16∶Ald 和 Z9-14∶Ald 为主要成分 。
本研究曾在旋花蛾的性信息素腺体提取物中发现了
多种性信息素类的化合物 , 如 Z9-14∶OH , Z9-14∶
Ald , Z11-16∶OH , Z11-16∶Ald , 但从求偶雌蛾收集
的释放物中只检测到 Z9-14∶Ald和 Z11-16∶Ald。其
它的成分有可能是性信息素生物合成的前体或中间
产物(Morse and Meighen , 1987)。
图 3　腺体提取物 (B)和单个雌蛾所释放的
性信息素 (A)的气相色谱图
Fig.3　Gas chromatogram of pheromone gland extracts(B)and
airborne emissions by individual female(A)
所有成分均采用非极性柱 DB5HT 分离 , 升温速率 10℃ min ,
定量内标物为 90 ng 的 15∶Ald
A DB5HT nonpolar column was used to separate the chemicals.The col-
umn temperature increased at 10℃ min.90 ng 15∶Ald was added
　　　 as internal standard
　　旋花蛾雌蛾所释放的 2种性信息素成分的量在
个体间有很大差异 , 但 2种成分的比率趋于相对稳
定 (2.2±0.9)。性信息素释放量的个体间差异可
能是由于一个或多个因素造成的 , 如成虫日龄 、 生
理状态 、 性信息素收集的时间等。雌蛾腺体内性信
息素的含量也会随其日龄 、 求偶周期等因素变化而
不同。雄蛾在风洞中的行为会受到性信息素浓度 、
环境温度等多种因素的影响(Charlton et al., 1993)。
　　　
风洞实验所提供的结果理论上应该接近于田间实
验 , 但本实验所用的合成性信息素混合物最终还需
要经过田间诱捕试验来检验它的活性 , 从而开发出
一种有效的性信息素诱捕系统 (McNeil , 1991), 以
监测作为杂草田旋花生物防治剂的旋花蛾在田间释
放后的种群水平 、 分散及传播范围。
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