棉铃虫幼虫味觉反应特性与植物源拒食剂筛选

张巨琴

摘 要：本文研究了棉铃虫Helicoverpa armigera对人类基本呈味物质的味觉反应，然后采用一系列生物测定追踪的化学分析手段从28种芳香植物中筛选拒食活性物质，发现了两种广谱性拒食物质，最后对这些物质在不同饥饿处理时间、不同昆虫种类、不同使用剂量方面进行了拓展研究，以探索出应用的范围和限制。以期待筛选出能够调节棉铃虫幼虫味觉感受器的几种原味。

关键词：棉铃虫；山椒醇；胡椒碱；呈味物质；拒食剂

一、文献综述

1.动物味觉感受系统对呈味物质的识别

人类有酸、甜、苦和咸 4 种基本味觉，引起这 4 种味觉反应的物质称为基本呈味物质。通常 H+引起酸味感觉，糖类、多元醇类和部分氨基酸引起甜味感觉，生物碱、萜类和部分糖苷引起苦味感觉，无机盐类特别是氯化盐引起咸味感觉，这些基本呈味物质以不同的浓度和比例组合时，就可形成千差万别的味道。近年来，随着分子生物学技术和电生理试验技术的发展，动物味觉机理研究成为新的研究热点，已经明确哺乳动物通过专一的感受细胞来分别检测不同的基本呈味物质。根据气味环渡理论，人类嗅觉系统感受食品风味时存在着相邻补强、对角补缺的规律，通过若干种基本呈味物质的搭配，即可实现食品调香和调味。对于植食性昆虫来说，与植物接触后主要通过味觉感受器来感知植物中的营养成分和次生代谢产物，从而做出“接受”或“拒绝”的选择。其中营养成分以糖类和氨基酸为主，构成昆虫的基本味感，但昆虫食谱的范围是由 D 细胞感知植物中的次生代谢产物实现的。一些引起人类味感的物质对于昆虫取食的影响已经得到研究。如能发现诱导或驱避昆虫取食、产卵等生命活动行为的几种原味（primary tastants）物质，就有可能通过相互搭配来研发有针对性的拒食剂。

2.植物次生代谢物对昆虫生命行为的影响

植物次生代谢物是对植物细胞生命活动或生长发育并非必需的小分子有机物。这类物质种类繁多、结构迥异，包括酚类、黄酮类、香豆素、木质素、生物碱、糖苷、萜类、甾类、皂苷、多炔类和有机酸等，其产生和分布通常又表现出明显的种类、器官、组织及生育时期的特异性，在应对环境胁迫、植物竞争、植食者攻击及抵御病原微生物侵袭中起着重要的作用。对植食性昆虫而言，主要影响幼虫取食和成虫产卵，其中成虫产卵选择包括远距离寄主定向、产卵试探行为等许多步骤。为便于叙述起见，本文主要讨论对幼虫取食行为的影响和对成虫产卵器与植物叶面直接接触后行为的影响。

3.植物次生代谢物的收集和化学鉴定方法

收集植物次生代谢物的方法较多，本文主要介绍非挥发性次生物质的收集方法，主要包括：索氏提取法 ，柱层析法 ，渗透汽化法。

4.植物次生代谢物生物测定方法

植物次生物质种类繁多，选择能够快速筛选出对昆虫具有忌避、拒食或者毒杀活性的次生质至关重要。到目前为止，应用最多的生物测定方法是叶碟法，近几年触角电位技术和生物自显影技术的快速发展，为快速筛选对害虫有控制作用的活性物质提供了新方法。

5.制约拒食剂实践应用的因素

害虫拒食剂相对于工业合成的杀虫剂来说其优点是安全、环保、不易产生抗性，但是拒食剂在应用方面也存在着许多制约因素，如害虫对拒食剂出现的驯化（习惯化），有些拒食剂还会诱导害虫取食偏好性的改变等。

二、棉铃虫幼虫对人类基本呈味物质正交组合的取食反应

1.花椒不同溶剂提取物对棉铃虫幼虫的拒食活性比较

为了确定最佳提取溶剂，比较了花椒采用蒸餾水、乙醇、丙酮、二氯甲烷和正己烷 5 种极性不同的溶剂提取所得的溶液对棉铃虫幼虫的拒食活性。称取 2 g 花椒粉末，置于一个 20 mL具刻度的棕色玻璃瓶中，分别加入上述 5 种溶剂各 15 mL。然后，将上述棕色玻璃瓶置于 HZQ-C空气浴振荡器中在 180 r/min、40℃条件下振动 48 h，静置并取上清液进行测定。测定时，每个培养皿放入 4 枚烟草叶碟，处理每个叶碟涂布 20 μL 待测溶液和 20 μL 蒸馏水，对照添加相应于待测溶液的溶剂 20 μL 以及 20μL 蒸馏水，3 min 后置于培养皿中进行测试，其他测试条件同上。每个配对试验重复 10 次。

2.最佳“椒盐比”的混合液剂量反应测定

上述试验确定最佳“椒盐比”为 25/15，但多数试验组处理对棉铃虫幼虫的拒食率将近达到100%，因此，本试验的目的是测定在保证接近 100%拒食率的前提下该最佳配比混合液所需的最低用量及其拒食率随剂量增加而变化的回归方程。首先配制 25/15 的乙醇+水混合溶液（下称“补偿液”），然后再每个培养皿放入 4 枚烟草叶碟，分别涂布 0 μL、10 μL、20 μL、30 μL 共 4个剂量的最佳“椒盐比”混合试液，并分别用补偿液补偿至 40 μL。每个处理重复 18 次。

3.黑胡椒和晋产花椒粗提物的柱层析分离

所用层析柱长度为 50 cm，内径为 1 cm。将 Florisil 硅胶粉在 160℃的恒温鼓风干燥箱中处理 6 h，冷却后与 60～90℃沸程的石油醚混合，然后将糊状物填充到层析柱的 2/3 高度处，并在上面铺一个 2 cm ID 的纸碟。 花椒浓缩物添加量为 5 mL，在上样到灌装第一种溶剂之前收集的产物称为“残液”，然后依次用下述重蒸溶剂淋洗：正己烷（2×15 mL），乙醚（2×15 mL），二氯甲烷（2×15 mL），乙醇（5×15 mL）。在更换混合溶剂的同时更换下部的接液瓶。分别取各柱层析馏分 20 μL 涂抹在烟草叶碟上，进行生物测定，每个馏分重复 20 次以上。黑胡椒浓缩物的柱层析仅淋洗溶剂与花椒不同，试验时，依次用下述重蒸溶剂淋洗：正己烷（15 mL），乙醚（2×15 mL），二氯甲烷（2×15 mL），乙醇（4×15 mL）。分别取各柱层析馏分 20 μL 涂抹在烟草叶碟上，进行生物测定，每个馏分重复 18～23 次。

三、结语

从调控取食选择行为来避免害虫取食为害，则可能是一个值得开拓的领域。将这些在室内测定有拒食活性的物质喷洒于田间，是否可以调控棉铃虫的取食选择行为，避免目标作物受到为害，有待进一步研究。