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昆虫激素

发布日期:2017/3/4 10:24:19

昆虫激素是由昆虫内分泌腺体产生的具有调节昆虫生长发育功能的微量活性物质。主要有脑激素(brainhormone)、蜕皮激素 (molting hormone)和保幼激素(juvenile hormone)三类。脑激素是蛋白质或多肽化合物,蜕皮激素是胆甾酮结构化合物,这两类激素用作农药尚未实用化。保幼激素是萜类化合物,具有控制昆虫正常发育变态的作用。在鉴定其化学结构的基础上,衍生合成,多种保幼激素类似物(juvenoids)已经商品化应用。例如烯虫酯(methoprene)和几种药效更高的非萜化合物,用于害虫防治。

昆虫激素和信息激素区别

昆虫激素由昆虫内分泌器官分泌,散布于昆虫体内,经血液运送到作用部位,以调节和控制昆虫本身的生长、发育、变态、滞育、交配、生殖、两性异态、多型现象和生理代谢作用等。如脑激素、蜕皮激素、保幼激素等。昆虫激素通常分内激素和外激素两大类。

信息激素是同种昆虫个体间的化学通信物质,散布于昆虫体外,以调节或诱发同种间其它个体的特殊行为,如雌、雄虫间的引诱、集结、标记踪迹、告警自卫等,还可对个体发育过程产生特殊的影响,如性成熟的抑制和性别的决定等。

脑激素
脑激素是昆虫脑内神经分泌细胞所分泌的一种激素,能调节控制幼虫前胸腺分泌蜕皮激紊,其中最重要的是促前胸腺激素。昆虫的脑神经分泌细胞有几百个到几十个不等,这些内分泌细胞在不同时期、不同环境因子作用下分泌肽类或蛋白质激素。

昆虫的脑既是神经中枢,又具有分泌激素的功能。无头幼虫、无头蛹或无脑蛹能生活很长时间,不取食,不爬动,但能呼吸,背血管仍能有规律地搏动。如果将别的昆虫的脑移植入这些无头幼虫或无脑蛹的体内,不管移植的部分在身体何处,过了一段时间,这些无头幼虫或无脑蛹又可恢复发育。将脑磨碎,或将脑的活性物质抽提出来,再注射入无头幼虫或无脑蛹体内,这些无头幼虫或无脑蛹也能恢复发育。可见昆虫脑具有分泌激素的功能。


蜕皮激素
蜕皮激素由昆虫前胸腺分泌的一种控制其蜕皮与变态的化学物质。前胸腺分泌的蜕皮激素于1954年以家蚕蛹中分离提纯获得结晶,经鉴定有α蜕皮激素、β蜕皮激素、26-蜕皮激素、20,26-蜕皮激素4种,都属类固醇化合物。近年来从44种蕨类植物、26 种裸子植物和46种被子植物如桑、川牛膝、银杏、 罗汉松等植物中也发现有蜕皮激素活性的类似物存在。由前胸腺分泌的蜕皮激素首先诱导基 因活动,然后使细胞核内染色体某些部位出现“膨松”来控制细胞分化,致使昆虫新表皮生长,旧表皮脱去。绝大多数有翅亚纲的成虫,前胸腺 很快退化消失,而有些无翅亚纲的昆虫如衣鱼 成虫在成虫期一年内蜕皮3~5次,因此多数昆 虫成虫不能蜕皮,仅有少数昆虫成虫仍能蜕皮。昆虫的前胸腺分泌蜕皮激素必须首先受到脑激素的活化,前胸腺有控制昆虫蜕皮与变态的功能。

昆虫的蜕皮
图1为昆虫的蜕皮。


蜕皮激素在蚕业上的应用,主要是与保幼激素配合使用以增产蚕丝。由于5龄期的蚕, 吃下的桑叶主要用于制造蚕丝,此时人工添加保幼激素,可延长5龄时间,使蚕多吃桑叶,合成更多绢丝蛋白,为了使家蚕上簇同步化,或是因桑叶供应紧缺,均可使用蜕皮激素促其立即上簇以增加或确保蚕丝产量。蜕皮激素可使昆虫发生反常的蜕皮,并引起死亡,故可用于农作物害虫的防治工作。


保幼激素
保幼激素的主要作用是抑制未成龄的幼虫变态,保持昆虫幼年期特征,使蜕皮后仍为幼虫。

简史
1936年,英国人威格尔斯沃思(V. B.Wigglesworth)将吸血蝽(Rhodnius prolixus)4龄若虫咽侧体植入取食一天的5龄若虫腹部,5龄若虫不能羽化为成虫,而超龄蜕皮为“6龄”若虫。这种试验首次证实,昆虫的蜕皮和变态受咽侧体分泌的保幼激素调节。1956年,美国的威廉斯(C.M.Williams)发现,惜古比天蚕蛾(Hyalophora cecropia)雄蛾腹部富含保幼激素,经乙醚提取获得了有保幼激素活性的油状物,并研究了它的化学和生物活性,提出用保幼激素作“第3代”杀虫剂的设想。1961年,施米莱克(P.Schmialek)从黄粉虫粪便和酵母中分离出保幼激素活性物,被鉴定为法尼醇和法尼醛。这 一发现促进了保幼激素化学的发展。

应用
昆虫保幼激素不能直接杀死昆虫,只能使昆虫死于变态过程,或通过不育或使卵不孵化减少子代种群数量,故作用缓慢,不能迅速控制暴发性害虫的危害,限制了在农业上的应用。目前主要用在以下几方面:
①防治卫生害虫。烯虫乙酯对德国小蠊活性高,能使雌、雄成虫都不育。不断用此药处理,半年到一年之后,可使其因不育而绝迹,对大型蜚蠊也有效。将烯虫酯制成缓释剂,防治跳蚤、蚊、蝇也很有效。
②防治半翅目害虫。烯虫炔酯防治温室蚜虫和粉虱很有效,已在美国登记。但在大田应用稳定性不好。双氧威防治温室粉虱和介壳虫有效。
③防治贮藏害虫。拟保幼激素对谷物、面粉、烟草等贮藏期间的鳞翅目害虫活性高,美国试用烯虫酯、双氧威对许多贮藏害虫都有效。
④防治蚁类。烯虫酯饵剂能阻碍害幼虫正常变态,使蚁王不育,防治厨蚁等有效。也有用拟保幼激素治白蚁的报告。
⑤增产蚕丝。将保幼激素或拟保幼激素如抗幼烯喷于蚕座(2~4微克/头)或喷于5龄蚕体(1~3微克/头)可抑制变态,使5龄幼虫期延长1天多,食量增加,个体增大,吐丝增加。一般可使万茧丝量增加15%左右。
昆虫保幼激素与其他杀虫剂作用机理不同,能防治对其他杀虫剂产生抗药性的害虫,但也应注意对保幼激素抗药性的产生和发展,已经有这方面的报道。

参考资料

中国农业百科全书总编辑委员会农药卷编辑委员会,中国农业百科全书编辑部 编.

王运兵,吕印谱 主编.无公害农药实用手册.郑州:河南科学技术出版社.2004.

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  • 2017-03-04   昆虫激素