CN118140922A - 一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素及其制备方法与应用,属于农业害虫防治技术领域,包括桧烯、壬酸和3‑甲基‑1‑丁醇。本发明中的聚集信息素可以利用顶空固相微萃取法进行收集,也可以将三种原料混合均匀后制得所述双斑长跗萤叶甲聚集信息素。本发明提供的聚集信息素绿色安全,有效期长,对作物的产量和品质无负面影响,并且由于使用本发明中的聚集信息素降低了化学农药的施用频率,使得农药施药间隔期变长,降低了作物农药残留和药害问题,保证了作物的品质和产量。

Description

一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于农业害虫防治技术领域,尤其涉及一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素及其制备方法与应用。
背景技术
双斑长跗萤叶甲(Monolepta signata)属于鞘翅目叶甲科萤叶甲亚科,别名双斑萤叶甲,在我国大部分地区均有分布。是一种主要危害棉花、玉米及一些十字花科蔬菜等多种作物的一种多食性害虫,其危害的方式主要以成虫咀嚼式口器取食上叶片表皮以及叶肉,形成凹陷,几天后凹陷由绿色变为黄褐色,形成枯斑。双斑长跗萤叶甲危害时间较长或数量大时,叶片形成缺刻,受害处最后形成枯斑,危害严重时叶脉呈网状,严重影响叶片的光合作用,从而导致植物营养缺失、叶色发黄、被害部位焦枯、生长发育受阻,进而容易形成弱苗影响作物的正常生长。
目前,防治双斑长跗萤叶甲的主要方式依旧是使用化学药剂,但长期使用化学药剂已使双斑长跗萤叶甲产生一定抗药性,且双斑长跗萤叶甲适应环境能力强,成虫迁飞能力强,幼虫隐藏在土壤中,使用化学药剂对其进行防治不仅起不到良好的灭虫作用,还非常容易污染环境。因此,不能只依靠化学农药手段防治该害虫,还要寻求新的防治手段。为了减少农药的使用,响应国家“减肥减药”的号召,寻找绿色、安全、有效的防治方法是目前亟待解决的问题。
昆虫聚集信息素是由昆虫产生,并能引起雄、雄两性同种昆虫聚集行为反应的化学物质。大部分昆虫的聚集信息素由雄虫产生,通过腺体或排泄物释放,对两性昆虫起作用。由于在环境保护和害虫预测预报中聚集信息素具有巨大的应用潜力,目前已从多种昆虫中分离鉴定出聚集信息素的主要成分,主要包括鞘翅目、直翅目、半翅目、缨翅目以及蜚蠊目等昆虫所产生,以鞘翅目昆虫居多,主要成分多为一些烃、醛、酮、酸、酸酐、胺等化合物,例如对华山松木蠹象的粪便和后肠挥发性产物进行了鉴定和室内外引诱活性测试,研究结果表明,1-甲基-2-异丙烯基-环丁烷-乙醇是华山松木蠹象的聚集信息素成分之一,其次还有松墨天牛、桃红颈天牛、白星花金龟、华北大黑鳃金龟、金绿跳甲、大豆茎象、长角象鼻虫等。绝大多鞘翅目昆虫聚集信息素由雄虫体表和粪便组成,对两性成虫起作用。
昆虫聚集信息素应用十分广阔,在害虫种群检测和综合治理方面具有重要应用价值。聚集信息素诱捕器灵敏度高,诱捕量可以反映某一范围内害虫发生的数量、种群分布情况以及成虫羽化的高峰期,对指导害虫的生产防治具有很大的积极意义。另外,聚集信息素具有绿色、无公害、经济、无抗性等优点。在田间设置大量信息素诱捕装置集中诱杀害虫,以降低虫口密度,进而降低下一代种群密度方面具有良好效果。
现有技术中,植物挥发性信息化合物质的研究与应用已取得了极大的进展,但利用聚集信息素成分开发成诱剂对双斑长跗萤叶甲进行防治还尚未见报道,因此,如何提供一种在生产上利用聚集信息素监测和防治双斑长跗萤叶甲的有效方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提出了一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素及其收集与制备方法,以及其在引诱剂中的应用。
为实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:
一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素,包括桧烯、壬酸和3-甲基-1-丁醇。
优选的,所述桧烯、壬酸和3-甲基-1-丁醇的体积比为1:1:1。
一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素的收集方法,利用顶空固相微萃取法进行收集,具体包括以下步骤:
将双斑长跗萤叶甲粪便和双斑长跗萤叶甲雄虫分别置于顶空萃取瓶中密封水浴加热后,对其进行萃取收集,即得到所述双斑长跗萤叶甲聚集信息素。
优选的,所述加热的温度均为30-50℃。
所述萃取收集的时间为30-60min。
更为优选的,所述双斑长跗萤叶甲粪便的加热温度为40-50℃,更优选为50℃,萃取收集的时间为40-60min,更优选为50min;
所述双斑长跗萤叶甲雄虫的加热温度为30-40℃,更优选为37℃,萃取收集的时间为30-60min,更优选为30min。
更为优选的,所述萃取收集具体为:将PDMS/DVB的萃取纤维头装入萃取手柄内活化30min后,再将其插入顶空萃取瓶内萃取收集。
有益效果:在上述萃取收集方法下能够保证收集条件尽可能接近双斑长跗萤叶甲雄虫和粪便在自然条件下的状态,同时能最大程度保证收集到的挥发物的准确性。
一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素的收集方法,将所述桧烯、壬酸和3-甲基-1-丁醇混合均匀,即得所述双斑长跗萤叶甲聚集信息素。
有益效果:经对利用生物原料收集得到的聚集信息素进行检测,得知桧烯、壬酸和3-甲基-1-丁醇为聚集信息素主要成分,进而本发明进一步利用现有桧烯、壬酸和3-甲基-1-丁醇的化学原料以相应比例混合后,发现所得混合物同样具有诱集双斑长跗萤叶甲的效果。
一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素在制备诱集双斑长跗萤叶甲的产品中的应用。
有益效果:本发明提供的聚集信息素可增强双斑长跗萤叶甲对植物源挥发物制成的引诱剂的效果,添加了聚集信息素的植物源挥发物要比未添加信息素的植物源挥发物引诱效果强。
一种诱集双斑长跗萤叶甲的产品,所述产品为诱芯,所述诱芯包括上述聚集信息素和缓释载体。
优选的,所述缓释载体包括硅橡胶、橡胶、空心纤维、微胶囊、聚乙烯和多孔淀粉中的一种或任意几种。
更为优选的,所述诱芯还包括溶剂;
所述溶剂包括石蜡油。
优选的,所述信息素与溶剂的体积比为1:100。
更为优选的,所述缓释载体为聚乙烯,更具体为聚乙烯瓶;
所述信息素与溶剂的总体积与聚乙烯瓶的容积比为1:30。
与现有技术相比,本发明具有如下优点和技术效果:
本发明提供的聚集信息素针对防治双斑长跗萤叶甲成虫,因双斑长跗萤叶甲幼虫隐藏在地下,成虫活动能力强,化学药剂无法长期有效降低其种群数量,而本发明能将双斑长跗萤叶甲成虫集中诱集捕杀,不仅降低当年该虫数量,对降低该虫次年的种群数量也有着积极作用。其次,化学药剂的使用还会使双斑长跗萤叶甲产生抗药性,还会杀死田间其他有益昆虫。而本发明提供的聚集信息素是双斑长跗萤叶甲用于种群内传递信息的物质,因此不会产生抗药性,利用该信息素制备得到的引诱剂能持续干扰田间双斑长跗萤叶甲的聚集行为,从而在降低田间虫口密度的同时不影响其他有益昆虫的数量。本发明提供的聚集信息素绿色安全,有效期长,对作物的产量和品质无负面影响,并且由于使用本发明中的聚集信息素降低了化学农药的施用频率,使得农药施药间隔期变长,降低了作物农药残留和药害问题,保证了作物的品质和产量。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为实施例3中双斑长跗萤叶甲雌虫对虫体挥发物的选择反应率;
图2为实施例3中双斑长跗萤叶甲雄虫对虫体挥发物的选择反应率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例提供了一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素,包括桧烯、壬酸和3-甲基-1-丁醇。
在优选的实施例中,所述桧烯、壬酸和3-甲基-1-丁醇的体积比为1:1:1。
本发明实施例还提供了一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素的收集方法,利用顶空固相微萃取法进行收集,具体包括以下步骤:
将双斑长跗萤叶甲粪便和/或双斑长跗萤叶甲雄虫置于顶空萃取瓶中密封水浴加热后,对气味源进行萃取收集,即得到所述双斑长跗萤叶甲聚集信息素。
在优选的实施例中,所述加热的温度为30-50℃。
所述萃取收集的时间为30-60min。
在更为优选的实施例中,所述双斑长跗萤叶甲粪便的加热温度为40-50℃,更优选为50℃,萃取收集的时间为40-60min,更优选为50min;
所述双斑长跗萤叶甲雄虫的加热温度为30-40℃,更优选为37℃,萃取收集的时间为30-60min,更优选为30min。
在更为优选的实施例中,所述萃取收集具体为:将PDMS/DVB的萃取纤维头装入萃取手柄内活化30min后,再将其插入顶空萃取瓶内萃取收集。
本发明实施例还提供了一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素的收集方法,将所述桧烯、壬酸和3-甲基-1-丁醇混合均匀,即得所述双斑长跗萤叶甲聚集信息素。
本发明实施例还提供了一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素在制备诱集双斑长跗萤叶甲的产品中的应用。
本发明实施例还提供了一种诱集双斑长跗萤叶甲的产品,所述产品为诱芯,所述诱芯包括上述聚集信息素和缓释载体。
在优选的实施例中,所述缓释载体包括硅橡胶、橡胶、空心纤维、微胶囊、聚乙烯和多孔淀粉中的一种或任意几种。
在更为优选的实施例中,所述诱芯还包括溶剂;
所述溶剂包括石蜡油。
在优选的实施例中,所述信息素与溶剂的体积比为1:100。
在更为优选的实施例中,所述缓释载体为聚乙烯,更具体为聚乙烯瓶;
所述信息素与溶剂的总体积与聚乙烯瓶的容积比为1:30。
本发明实施例中的供试粪便和双斑长跗萤叶甲雄虫取自新疆石河子市周边玉米地和棉花地采集双斑长跗萤叶甲成虫,带回室内鉴别雌雄后,放入饲养装置中采集其粪便,其中,双斑长跗萤叶甲雄虫的生长阶段为成虫阶段。
实施例1
一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素的收集方法,采用固相微萃取法进行收集,包括以下步骤:
称取6g供试粪便,放入10mL的萃取瓶中密封,在50℃水浴锅中加热平衡15min,使水浴温度达到50±0.2℃,然后使用规格为100μm PDMS/DVB的萃取纤维头装入萃取手柄内活化30min,再将其插入萃取瓶内萃取收集50min,取样完毕后放入290℃气化室脱附10min,即收集得到双斑长跗萤叶甲聚集信息素。
通过气相色谱-质谱联用技术对采集到的双斑长跗萤叶甲粪便挥发物进行定性分析,其中,气相色谱-质谱联用方法的条件为:
仪器型号为GCMS-7890A-5975C(安捷伦,美国);
色谱柱为HP-5型号的毛细血管柱;
气相色谱-质谱联用仪进样口温度为250℃;
程序升温条件:初始温度50℃保持3min,以3℃/min升温至200℃,再以5℃/min升温至230℃,保持10min。
质谱条件为:电离源为EI,离子源温度为230℃,GC-MS传输线温度为200℃,质量扫描范围为35~600amu,EI电离能量为70eV。
检索普库为Nist 2008版。
结果如下:
表1双斑长跗萤叶甲雄虫体表组分的GC-MS分析
序号 保留时间 挥发物名称 相对含量(%)
1 2.505 3-甲基-1-丁醇 0.12
2 2.585 5-甲基-2-己酮 4.05
3 3.626 二甲基二硫醚 41.66
4 6.693 2-甲基-3-己酮 0.47
5 7.217 4-庚醇 0.31
6 7.721 甲氧基苯基肟 2.38
7 8.670 桧烯 0.33
8 8.756 α-蒎烯 3.66
9 9.746 香兰素,TBDMS衍生物 0.68
10 10.334 β-蒎烯 0.55
11 11.053 β-月桂烯 1.73
12 12.728 2-乙基-1-己醇 23.73
13 16.913 2,5-二羟基苯甲醛,2TMS衍生物 0.40
14 18.371 异丁酸己酯 0.83
15 29.327 十四烷 0.80
16 29.715 碳酸十八烷基乙烯酯 0.28
17 29.844 2-辛基-1-十二醇 0.47
18 30.071 α-石竹烯 2.97
19 30.219 (Z)-7-十六醛 0.30
20 30.452 2-十二烯-1-基(-)丁二酸酐 0.69
21 30.724 碳酸二十烷基乙烯酯 0.83
22 30.918 3-十二烷基-2,5-呋喃二酮 0.32
23 31.248 2-甲基-Z,Z-3,13-十八二烯醇 0.41
24 31.338 碳酸十八烷基丙-1-烯-2-基酯 0.42
25 31.468 α-律草烯 1.62
26 31.74 3,7,11-三甲基-1-十二醇 0.72
27 31.934 7-甲基-Z-十四烯-1-醇乙酸酯 0.89
28 32.231 2,6,10-三甲基-十四烷 0.88
29 33.434 N-[4-溴-N-丁基]-2-哌啶酮 0.31
30 33.777 二十烷 0.91
31 34.029 柠檬烯-6-醇新戊酸酯 0.74
实施例2
一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素的收集方法,采用固相微萃取法进行收集,包括以下步骤:
将300头双斑长跗萤叶甲雄虫放入10mL顶空萃取瓶中密封,在37℃水浴锅中加热平衡10min,使水浴温度达到37±0.2℃,然后使用规格为65μmPDMS/DVB的萃取纤维头装入萃取手柄内活化30min,再将其插入萃取瓶内萃取30min,取样完毕后放入250℃气化室脱附10min。
通过气相色谱-质谱联用技术对采集到的双斑长跗萤叶甲粪便挥发物进行定性分析,气相色谱-质谱联用方法的条件同实施例1。
结果如下:
表2双斑长跗萤叶甲粪便组分的GC-MS分析
实施例3
结合实施例1和2,选取9种双斑长跗萤叶甲虫体挥发物进行触角电位反应,其中己二酸二辛酯、十七烷、十六烷、壬酸、正十九烷来自双斑长跗萤叶甲粪便挥发物,桧烯、异丁酸己酯、2-乙基-1-己醇、3-甲基-1-丁醇来自体表挥发物。供试挥发物购于北京偶合科技有限公司
利用液体石蜡将每种挥发物稀释成10-3、10-2、10-1、1、10μL/mL溶液备用。选取活跃健壮的双斑长跗萤叶甲成虫,用眼科手术刀将触角从基部剪下并切除末端1mm后,将其搭在涂有Spectra 360导电胶的EAG探头上,随后调试仪器,使其基线平稳。
取10μL配方溶液滴加到5mm×4cm的滤纸条上,再将滤纸条放入1mL枪头中,堵住枪头两端使挥发物挥发30s后进行测定。脉冲刺激气流流速设置为600mL/min,连续湿润气体流速为500mL/min。每次刺激1s,2次刺激间隔为30s。以液体石蜡为对照,正己烷为参照,每个测试样6次重复。结果如表3:
表3双斑长跗萤叶甲对挥发物的EAG反应相对值
在触角电生理的基础上,选取对双斑长跗萤叶甲均有明显反应的挥发物浓度作为嗅觉行为反应的供试挥发物,此处选用10μL/mL,利用Y型嗅觉仪测定双斑长跗萤叶甲雌、雄虫的对挥发物的嗅觉行为反应。取10μL待测挥发物滴加到定性滤纸(1cm×4cm)上,对照为10μL石蜡,迅速放置于气味源瓶中。调节大气采样仪使两支路气流分别为500ml/min。测试时在主管的末端放置1头饥饿12h的健壮双斑长跗萤叶甲成虫,当其越过主管道的1/2时,开始计时并观察其选择性,当试虫越过测试臂的1/2处并停留5s,记为做出反应;若放入5min仍无明显趋向,则记为无反应。每头叶甲只测试一次,每测试5头将两臂互换位置,以消除不同处理间残留气味的影响。每种挥发物测试雌、雄虫各20头,重复4次。
结果如图1和2所示,其中,图1为双斑长跗萤叶甲雌虫对虫体挥发物的选择反应率,图2为双斑长跗萤叶甲雄虫对虫体挥发物的选择反应率。可以看出,通过该叶甲雌、雄成虫对选取粪便和体表的9种挥发性化合物的EAG反应,该叶甲雌、雄成虫均对十六烷、十七烷、桧烯、2-乙基-1-己醇、3-甲基-1-丁醇反应较明显。该叶甲雌虫对10-1μL/mL的十六烷反应值最大,雄虫对10μL/mL的桧烯反应值最大,雌、雄成虫均对10-3μL/mL的桧烯反应值最小。该叶甲雌虫对3-甲基-1-丁醇和壬酸、雄虫对桧烯有明显的趋性;雌虫对十七烷和己二酸二辛酯、雄虫对正十九烷有明显的趋避性。3-甲基-1-丁醇、壬酸和桧烯是双斑长跗萤叶甲聚集信息素的有效活性成分。
实施例4
一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素的制备方法,取桧烯、壬酸和3-甲基-1-丁醇按照体积比为1:1:1的比例进行混合均匀,即得到双斑长跗萤叶甲聚集信息素。
实施例5
一种诱集双斑长跗萤叶甲的诱芯的制备,包括以下步骤:
取实施例4所得双斑长跗萤叶甲聚集信息素,再以聚乙烯缓释瓶作为缓释载体,石蜡油作为溶剂,将信息素与溶剂的体积比为1:100混合均匀,然后以信息素与溶剂的总体积与聚乙烯瓶的容积比为1:30进行定容,即制得双斑长跗萤叶甲聚集信息素诱芯。
技术效果:
将四臂嗅觉仪用一个可移动的有机玻璃盖板封闭,其中,中心区包括试虫入口和气泵接口,其他四个区为反应区(对应四个臂)。四个臂分对应挥发物成分如表4所示,其中,挥发物浓度为10μL/mL,比例为1:1或者1:1:1。
表4确定聚集信息素组成的四臂对应挥发物组分
用真空抽气泵抽取气体,先经活性炭过滤,再经蒸馏水加湿后从四臂吹入中心区,用流量计控制每臂空气流速均匀一致,测试每20头进行1次,每次停留时间为30 min,统计滞留于各反应区的试虫数量,共重复四次。每次试验后用无水乙醇清洗生测装置,以便消除残余气味,同时更换味源挥发物,以消除客观因素对试虫嗅觉行为反应的影响。最终所得结果如表5所示。
表5确定聚集信息素组成的四臂嗅觉行为反应的选择反应率
注:小写字母表示雌、雄成虫对不同挥发物组成之间选择反应率的Duncan多重比较P<0.05
由表5可知,双斑长跗萤叶甲对这两种比较的反应率在85%以上。在第1组试验中,双斑长跗萤叶甲雌、雄虫对三种成分组合在一起(臂4)的聚集信息素配方的选择反应率最高,显著高于一种成分的选择反应率,在第2组试验中,双斑长跗萤叶甲雌、雄虫对三种成分组合在一起(臂4)的聚集信息素配方的选择反应率最高,显著高于两种成分的选择反应率。明显的,桧烯、壬酸和3-甲基-1-丁醇之间存在一定协同作用,在三种物质同时存在下,对双斑长跗萤叶甲的聚集效果最好。
以上,仅为本申请较佳的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素,其特征在于,包括桧烯、壬酸和3-甲基-1-丁醇。
2.根据权利要求1所述的一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素,其特征在于,所述桧烯、壬酸和3-甲基-1-丁醇的体积比为1:1:1。
3.如权利要求1或2所述的一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素的收集方法,其特征在于,利用顶空固相微萃取法进行收集,具体包括以下步骤:
将双斑长跗萤叶甲粪便和/或双斑长跗萤叶甲雄虫置于顶空萃取瓶中密封水浴加热至平衡后,继续加热并对气味源进行萃取收集,即得到所述双斑长跗萤叶甲聚集信息素。
4.根据权利要求3所述的一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素的收集方法,其特征在于,所述加热的温度均为30-50℃。
5.根据权利要求3所述的一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素的收集方法,其特征在于,所述加热至平衡的时间为10-15min;
所述萃取收集的时间为30-60min。
6.如权利要求1或2所述的一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素的制备方法,其特征在于,将所述桧烯、壬酸和3-甲基-1-丁醇混合均匀,即得所述双斑长跗萤叶甲聚集信息素。
7.如权利要求1或2所述的一种双斑长跗萤叶甲聚集信息素在制备诱集双斑长跗萤叶甲的产品中的应用。
8.一种诱集双斑长跗萤叶甲的产品,其特征在于,所述产品为诱芯,所述诱芯包括权利要求1或2所述的聚集信息素和缓释载体。
9.根据权利要求8所述的一种诱集双斑长跗萤叶甲的产品,其特征在于,所述缓释载体包括硅橡胶、橡胶、空心纤维、微胶囊、聚乙烯和多孔淀粉中的一种或任意几种。
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