国内外昆虫性信息素剂型及其在不同作物上的研究概况

胡玉伟，管楚雄，安玉兴，许汉亮，林明江，李继虎，毛玉玲

(广州甘蔗糖业研究所 广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室，广东广州510316)

国内外昆虫性信息素剂型及其在不同作物上的研究概况

胡玉伟，管楚雄，安玉兴，许汉亮，林明江，李继虎，毛玉玲

(广州甘蔗糖业研究所 广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室，广东广州510316)

昆虫性信息素应用于害虫防治是有害生物综合防治中的重要技术，而昆虫性信息素剂型的研究是昆虫性信息素的应用前提条件之一。本文介绍昆虫性信息素剂型设计要求、类型、影响因素，并给出近10年国内外不同作物上使用的昆虫性信息素剂型简例，为我国昆虫性信息素剂型的研究和应用提供参考资料。

性信息素；剂型；昆虫；不同作物

0 引言

昆虫性信息素是由昆虫的某一性别的个体分泌于体外，被同种异性个体感受器所接受，并引起异性个体产生一定的生殖行为反应(如觅偶定向，求偶交配等)的微量化学物质。利用昆虫性信息素防治害虫是20世纪60年代以来害虫综合治理的一项技术，具有高效、安全、无污染、无抗性、不伤害天敌等优点[1-2]。目前大量使用的昆虫信息素大多数为人工合成，其组分一般为油状液体，多为挥发性物质，在自然的条件下易于挥发和降解，需要选择适合的载体，否则昆虫信息素难以发挥其效能。因而昆虫信息素剂型的研究是昆虫信息素的应用前提条件之一。目前，性信息素使用的剂型有橡胶塞/片、聚乙烯管、毛细管、开口纤维剂型、塑料膜片、夹层塑囊剂型、微胶囊剂型、空心纤维及聚合系统等[3-7]。最近10年，可喷洒的性信息素微球剂型快速发展起来，在很多国家也已经实施使用[5-6]。

1 昆虫性信息素剂型设计的要求

昆虫性信息素要在大田中使用，需要满足一些要求：性信息素要匀速缓释、结构不发生变化、田间应用便捷性以及经济可行性。

昆虫性信息素活性成分多数为几种长链的不饱和醇、醋酸酯、醛或酮类，链长多为10～20碳，其中以12、14、16碳为多，除双键外，多数在链的一

端有一个功能团，容易异构化且降解。田间使用时为了保持长期高浓度且各组分比例稳定，那么就需要一定的载体制成适宜的均匀缓释剂型。一方面载体物质不能与性信息素发生化学反应，也不能促使性信息素发生异构化；另一方面，载体物质要对所含性信息素有一定结合力，使其在田间根据设计要求能在一段时间内缓慢均匀释放，达到预期效果和目的，同时易于在较大的空间或地面使用[4]。

研制和开发性信息素剂型还需要考虑到其他因素。首先是使用目的，要明确是用于害虫交配干扰、大量诱捕、种群监测或与农药相结合使用，例如把引诱剂放于一种缓释型载体中单独包装组成，在杀虫剂产品中充当一个添加剂；将引诱剂和杀虫剂合并在一个载体中，成为一个完整独立的产品。使用的目的策略将影响着剂型的类型。微胶囊和液态类的剂型适用于害虫交配干扰，这类剂型在田间使用方便且高效，例如可喷洒微胶囊(微球)剂型[5-7]；橡胶类剂型适宜于害虫的诱杀或者种群监测，例如目前甘蔗上普通使用的甘蔗螟虫种群监测和大量诱杀[8-9]。此外，剂型的设计还需要考虑到作物类型、目标害虫、信息素组分比例等。

2 昆虫性信息素剂型的类型

常用的昆虫信息素剂型可以分为几大类：微胶囊、夹层型、毛细管、绳索类、液态类、塑料片、橡胶塞(或天然橡胶片或硅橡胶片)[3]，聚乙烯管(Polyethylene)也在很多干扰交配剂型中出现[8-9]。

微胶囊技术是一种用成膜材料把一些固体或液体包覆使形成微小粒子的技术，这些微小粒子的粒径一般在纳米、微米或毫米的范围，纳米胶囊、微胶囊、微粒以及微球就是根据不同粒径大小而命名的[10]。微胶囊是昆虫性信息素田间应用中一种便利的剂型，有许多优点。其原理是将把性信息素活性成分封闭在囊壁内使其缓慢释放，并隔绝光照、空气和水分防止性信息素降解。微胶囊剂型在农业害虫防治中主要应用于害虫的交配干扰防治中。可以节省劳动力成本、可以与农药肥料等兼容实施，国外已对许多微胶囊产品进行登记并应用。

液态类剂型是将性信息素整合到液态的剂型中，主要用于干扰交配。例如石蜡，包含信息素的石蜡滴可以用于田间喷雾或者飞机喷雾，节省劳动力。

夹层型是指将性信息素混合物的贮存层放在中间，两边各一层性信息素的保护层。其目的是控制贮存层中性信息素按照需求释放，并保护贮存层内的性信息素不受光解和氧化分解。但是使用时需要特定的应用装置，劳动力应用成本较高，且信息素的释放率不恒定，利用率不高[3]。

毛细管类型信息素释放率相对恒定，信息素的利用率较高，具有良好的点源特性，可以根据释放速率、持效期、田间的稳定性等进行设计。这类信息素剂型的持效期可以通过在生产中毛细管的长短来调节，可用于交配干扰，也可用于大量诱杀[3]。该种剂型在田间应用时需要特定的应用装置，劳动力应用成本较高。例如目前使用的PVC毛细管诱芯。

橡胶塞剂型(或者天然橡胶片或者硅橡胶片)，是目前性信息素的最常用剂型。其原理是因为橡胶片在常温下，结构属于高弹态，部分链段可以产生滑移，内部存在很多微孔。链段的可动和微孔均有利于小分子的释放。该种信息素剂型操作方便、应用成本较低，诱虫活性相对较高。目前在害虫的种群监测和大量诱杀中广泛使用[11]。使用方法是将定量的性信息素组分溶解在适当的溶剂中，然后加入橡胶塞的杯内或者将橡胶片浸泡在上述含性信息素的溶剂中。通过溶剂的协助将性信息素组分涌入橡胶中。不同溶剂对信息素组分渗入橡胶的效果不同。一项有关四种溶剂(正己烷、二氯甲烷、三氯甲烷和二甲基酰胺)对苹果蠹蛾性信息素组分在橡胶中渗透和分布的影响的结果表明二氯甲烷是该种剂型的最好溶剂[12]。

聚乙烯(PE)管状剂型主要用于害虫的干扰交配。原理是将高分子聚乙烯和性信息素在一定的条件下整合，然后形成管状，使用时将管状剂型插于害虫活动空间层的植物叶子处。

3 昆虫信息素的持效期和稳定性的影响因素

昆虫性信息素剂型在田间使用时最重要的是昆虫性信息素的持效期和稳定性。这些受很多因素影响。昆虫性信息素自身结构是最重要影响方面，例如许多昆虫的信息素组分含有双键，在光化学和热的作用下容易产生异构化，例如共轭双烯类的信息素组分和醛类的信息素组分在在光化学和热的作用下非常容易氧化分解，从而使信息素组分失效[3]。例如以海灰翅夜蛾(Spodoptera littoralis)性信息素主要组分Z9,E11-14：Ac制作的田间诱捕器诱芯在使

用1个月左右后，性信息素主成分发生部分异构化，但是单独的热力不会造成这些异构体的出现，因此异构化过程是由光化学诱导所致[13]。此外pH值的改变可以导致信息素组分的水解，金属离子也可以导致信息素组分的聚合[3]。温度对剂型的设计也有重要的影响，温度越高释放速率越大因此信息素缓释剂的剂型设计和使用也要考虑季节因素，比如可以针对不同季节使用的缓释剂采用不同的控释手段，夏天用的缓释剂设计的释放率可相应小些，冬天用的缓释剂设计的释放速率则可大些。这样就可消除温度的影响[14]。

昆虫信息素在生产，包装和储藏过程中也容易发生降解。剂型材料吸收和解吸的物理因子也影响着信息素的使用效率。在这一过程中可能发生不可逆转的吸收或者生物代谢从而影响释放效率。

4 国内外不同作物上昆虫信息素剂型使用简例

4.1 蔬菜害虫

小菜蛾性信息素常用剂型为橡胶诱芯，通常用于种群监测和诱杀，但邓建宇等[3]等研发了小菜蛾油剂类剂型，对小菜蛾的防治效果高于硅橡胶剂型。陈增良等(2007)[15]用明胶和阿拉伯树胶为壁材，通过复合凝聚法合成了100～150 µm小菜蛾性信息素微胶囊，具有一定的缓释功能且迷向效果良好，其引诱效果高于橡胶诱芯。

4.1 果树害虫

梨小食心虫作为一种重要果树害虫，其性信息素研究和应用比较成熟。其种群监测和诱杀剂型多数为橡胶类剂型[16]。在劳动密集地区，这些装置都取得了大量成功。在劳动非密集区，为了解决劳动力成本对其限制，轻简化剂型例如性信息素微胶囊剂型的研究和应用在国内外展开多年并取得了一定的效果。例如Ll’ichev等(2006)[7]在2002～2004年利用某种微胶囊剂型在梨树和桃树上展开干扰交配实验，使用剂量为125 mL/hm2(每公顷有效成分37.1 g)。结果证实，其效果与每公顷放500个性信息素干扰释放器取得的效果差不多，但是节约了大量劳动力。此外，该结果也比使用广谱杀虫剂取得的效果好，但是相对节约了大量成本[6]。

Rice等(1995)[17]发明一种性信息素石蜡乳化剂干扰剂型(液体类剂型)，该剂型可用于机械喷雾防治梨小食心虫Grapholita molesta、桃枝麦蛾Anarsia lineatella和梨园蚧Quaduaspidiotus perniciosus等果树害虫，结果表明防治梨小食心虫效果良好，使用后通过连续监测发现其诱蛾量下降，果实受害率下降；但用于防治桃枝麦蛾的田间应用效果较差，诱蛾量比空白对照反而增加，果实受害率没有差异；用于防治梨园蚧时，使用后通过监测发现害虫种群量下降，但应用成本较高。

Stelinski等(2007)评估性信息素微胶囊使用技术的几种参数对苹果蠹蛾Cydia pomonella、梨小食心虫Grapholita molesta、蔷薇斜条卷叶蛾Choristoneura rosaceana、红带卷蛾卷蛾Argyrotaenia velutinana等害虫的应用效果，发现微胶囊在果树上粘附的高度、粘附剂性质、每公顷使用的有效组分的比例、季节性喷洒频率等均与应用效果有关系[18]。 Epstein等(2011)也得出类似的结论，认为梨小食心虫释放器放在树冠4 m的位置效果要优于放于2 m的位置[19]。

Porcel等(2015)[20]开发了一种适合卷蛾类害虫的新干扰交配剂型，并在瑞典的一个单独苹果园做了诱捕实验。结果表明，该剂型效果很好，适用于各种卷蛾，例如苹白小卷蛾(Spilonota ocellana)、苹果蠹蛾Cydia pomonella、棉褐带卷蛾Adoxophyes orana等。该剂型的实验成功，对于综合各种性信息素剂型的开发具有重要的借鉴意义。

Baldessari等(2013)[21]使用一种新的装置释放技术“Puffer”，应用在苹果蠹蛾的交配干扰中，该装置为电池供电的加压气雾罐，每隔15 min释放1次，持续释放12 h，或者每隔30 min释放1次，持续释放24 h。每次释放的性信息素量为6.95 mg。该种装置释放速率较高，每公顷大约放置2～2.5个“Puffer”。经过3年试验证实，可有效控制苹果蠹蛾的种群密度。

Suckling等(2012)[22]在防治苹果浅褐卷蛾Epiphyas postvittana (Walker)时，用到了2种新型的有机干扰剂型—SPLAT LBAM HD-O和Hercon Biotie(生物可降解)。与常规剂型防治相比，在相同的密度下，效果相当。新剂型的研发也为昆虫性信息素剂型田间干扰应用提供更多技术选择性。

Vacas等(2010)[23]验证了一种可降解介孔材料制作的性信息素干扰剂型对红圆蚧Aonidiella aurantii (Maskell)的防治效果。通过机喷实验证实该剂型对红圆蚧的干扰效果与可喷洒的油剂相当，有

一定的应用前景。

4.2 粮食害虫

水稻螟虫性诱剂应用较多，然而剂型相对单一，种群监测和大量诱杀剂型多为橡胶剂型[24]。Cork等(2008)开发一种聚氯乙烯树脂缓释剂(PVC-resincontrolled)，这种缓释剂非常适合性信息素成分为14个碳的醋酸类和16个碳的醛类在野外的释放，已经应用到水稻螟虫三化螟Scirpophaga incertulas的防治，并且有效组分为10 g/hm2为最合适，可以显著减少该虫的为害。但是，考虑到田间应用的特殊情况，建议提高使用量为有效组分30～40 g/hm2[4]。

在欧洲一项利用性信息素防治地中海玉米螟Sesamia nonagroides的项目中，为了给欧洲玉米种植户们提供一个经济、可行又环境友好的性信息素干扰制剂，目前研发出一种可喷洒的水溶性微球剂型包含抗UV-稳定剂、助剂、表面活性剂和粘着剂，并且田间持效期可达到30天以上。这种剂型也已经在法国、西班牙和希腊等国的玉米田中利用直升机喷洒野外实验[5]。

4.4 甘蔗害虫

广州甘蔗糖业研究所在上世纪80年代末开始利用橡胶片制作甘蔗条螟、二点螟、黄螟、大螟等预测预报诱芯及大量诱杀剂型等，目前此种剂型材料连同改进的施用装置已经在广东、广西和云南等大范围甘蔗种植区实施，推广面积几百万亩以上。

上述研究团队在国内最早研究甘蔗条螟性信息素干扰交配剂型，使用剂型为管状剂型(PE管，直径0.17 cm，长4.5 cm，中空塑料管，专利产品)，其方法是将聚乙烯管插于甘蔗叶的某一部位，干扰甘蔗害虫的活动层空间。需要一年3次插管于甘蔗叶子中央，目前已经在广西、广东、云南等甘蔗主产区几十万亩甘蔗上应用，取得很好效果[8-9,11]。然而这种剂型需要耗费大量劳动力，随着城镇化进展、土地整合，劳动力减少及相应劳动力价格上涨，剂型使用的机械化及自动化可操作成为进一步研究重点。目前，本团队将性信息素剂型轻简化研究与应用作为主攻方向，已经研究开发出生物降解性可喷洒微球剂型，该种剂型可降解，易喷洒，在农业航空防治病虫害中拥有巨大的空间。

4.5 林木害虫

国内外昆虫性信息素在林木上应用较多，其剂型类型也较多。例如在研究马尾松毛虫性信息素诱杀剂型时发现，在诱杀实验中，高伟等(2001)[25]发现，载体为复合橡胶(氯化丁基橡胶和天然橡胶的混合体)的诱芯诱蛾效率比天然橡胶诱芯提高了1倍以上，主要原因是该性信息素包含共轭二烯，复合橡胶可以减少氧化和异构化，说明剂型对马尾松毛虫诱杀起到重要作用。

Onufrieva等(2008)[26]在2000～2004年评估3MÔ微胶囊喷雾型性信息素干扰制剂对舞毒蛾的干扰效果，在15～75 g/hm2剂量下，这种剂型取得了成功，一定程度抑制了舞毒蛾为害，但是与目前广泛使用的Hercon DisruptÒ塑料片相比，其效果不是特别突出。随后其团队2006～2008年用SPLATÒGM液体剂型(石蜡滴，美国产品)作为干扰交配剂用于防治舞毒蛾亦取得了成功，在15～75 g/hm2的剂量下，SPLATÒGM液体剂型可减少雌性舞毒蛾的交配效果高于99%，对雄性数量捕获率高于90%，此外剂量实验还证实此种剂型下7.5 g/hm2与15 g/hm2的效果是一样的[27]，因此还有进一步减少剂型剂量的可能，节约了经济成本。

5 结语

昆虫性信息素高效安全、环境友好、无污染，但是相对农药而言大规模推广困难，其中重要影响方面之一就是目前使用的昆虫性信息素剂型。剂型的研究是利用昆虫性信息防治害虫的前提条件。由于昆虫性信息素剂型的研究涉及高分子材料学、化学生态学、昆虫学、生物学等多学科，目前对其综合研究较少，造成国内剂型产品较少。目前在我国使用大多数信息素剂型的释放不够稳定，或在田间的持效期较短，缺少高效的田间应用装置。有些剂型虽然在田间使用方便，但应用成本较高(如微胶囊剂型或其他的液态类剂型)，大面积推广困难。目前随着国内外研究的不断深入及机械化的高速发展(例如农业航空技术发展)，新的高效剂型不断地研制出来，这些高效又经济性的剂型的发展会使昆虫信息素的应用在害虫的综合中发挥更大的作用。

[1] 杜家纬. 昆虫性信息素及其应用[M]. 北京：中国林业出版社，1988.

[2] WITZGALL P, KIRSCH P, CORK A. Sex pheromones and their impact on pest management [J]. J Chem Ecol,

2010(36)：80-100.

[3] 邓建宇. 昆虫性信息素剂型的研究和植物气味物质对昆虫信息素诱蛾效果的影响[D] 上海：中国科学院研究生院，2004.

[4] 孟宪佐. 我国昆虫性信息素研究与应用的进展[J]．昆虫知识，2000，37(2)：75-84.

[5] CORK A, DE SOUZA K, HALL DR, et al. Development of PVC-resin-controlled release formulation for pheromones and use in mating disruption of yellow rice stem borer, Scirpophaga incertulas [J]. Crop Protection, 2008(27)：248-255.

[6] DE VLIEGER J J. Development of a sprayable slow-release formulation for the sex pheromone of the Mediterranean corn borer, Sesamia nonagroides [J]. Environmentalist, 2008(28)：45-48.

[7] LL'ICHEV A L, STELINSKI L L, WILLIAMS D G, et al. Sprayable microencapsulated sex pheromone formulation for mating disruption of oriental fruit moth (Lepidoptera：Tortricidae) in Australian peach and pear orchards [J]. Journal of Economic Entomology, 2006, 99(6)：2048-2054.

[8] 管楚雄．我国蔗螟性诱剂研究及其应用前景[J]．甘蔗糖业，2001(6)：8-12．

[9] 林明江．性诱剂迷向技术在甘蔗螟虫综合防治中的应用[D]．广州：华南农业大学，2009.

[10] 陈增良，张忠宁．昆虫性信息素微胶囊的研究进展[J]．昆虫知识，2008，45(3)：362-367.

[11] 胡玉伟，管楚雄，许汉亮，等．害虫性信息素种群监测和大量诱杀技术的应用[J]．广东农业科学，2013(16)：81-86.

[12] MAITLEN J C, MCDONOUGH, L M., MOFFITI, H R. et al. Codling moth sex pheromone：Baits for mass trapping and population Survey [J]. Environment Entomology, 1976(5)：199-202.

[13] SHANI A AND KLUG J T. Sex pheromone of Egyptian cotton leafworm (Spodoptera littoralis) Its chemical transformation under field conditions [J]. Journal of Chemical Ecology, 1980, 8(4)：731-754.

[14] 吴兆学，赵德仁. 昆虫信息素的控制释放剂型的理论研究. 高分子材料科学与工程，1990(6)：84-89.

[15] 陈增良，方宇凌，张钟宁. 小菜蛾性信息素微胶囊的合成及其田间诱捕和迷向活性研究[J]. 科学通报，2007， 52(7)：797-801.

[16] 孟宪佐，汪宜蕙，叶孟贤. 用性信息素诱捕法大面积防治梨小食心虫的田间试验[J]．昆虫学报，1985，28(2)：142-147.

[17] RICE R E, ATTERHOLT C A, DELWICHE M J，et al. Efficacy of mating disruption pheromones in paraffin emulsion dispensers. IOBC-WPRS Working Group [J]. Use of Pheromone Other Semiochemicals in Integrated Control Montpellier, 1996.

[18] STELINSKI L L, MCGHEE P, HAAS M, et al. Sprayable microencapsulated sex pheromone formulations for mating disruption of four tortricid species：effects of application height, rate, frequency, and sticker adjuvant [J]. Journal of Economic Entomology, 2007, 100(4)：1360-1369.

[19] EPSTEIN D L, STELINSKI L L, MILLER J R, et al. Effects of reservoir dispenser height on efficacy of mating disruption of codling moth (Lepidoptera：Tortricidae) in apple [J]. Pest Management Science, 2011, 67(8)：975-9.

[20] PORCEL M, SJÖBERG P, SWIERGIEL W, et all. Mating disruption of Spilonota ocellana and other apple orchard tortricids using a multispecies reservoir dispenser [J]. Pest Managament Science, 2015, 71(4)：562-70.

[21] BALDESSARI M, RIZZI C, TOLOTTI G, et all. Evaluation of an aerosol emitter for mating disruption of Cydia pomonella in Italy [J]. Communications in Agricutural and Applied Biological Science, 2013, 78(2)：267-71.

[22] SUCKLING D M, BROCKERHOFF E G, STRINGER L D, et all. Communication disruption of Epiphyas postvittana (Lepidoptera：Tortricidae) by using two formulations at four point source densities in vineyards [J]. Journal of Economic Entomology, 2012, 105(5)：1694-701.

[23] VACAS S, ALFARO C, NAVARRO-LLOPIS V, et all. Mating disruption of California red scale, Aonidiella aurantii Maskell (Homoptera：Diaspididae), using biodegradable mesoporous pheromone dispensers [J]. Pest Managament Science, 2010, 66(7)：745-51.

[24] 焦晓国，宣维健，盛承发. 性信息素大面积诱捕法防治东北越冬代水稻二化螟[J]. 昆虫学报，2005，48(3)：

370-374.

[25] 高伟，赵成华，施再喜. 马尾松毛虫性信息素在不同类型诱芯中的稳定性[J]. 昆虫学报，2001，44(2)：213-220.

[26] ONUFRIEVA (TCHESLAVSKAIA) K S, BREWSTER C C, THORPE K W, et all. Effects of the 3MTMMEC Sprayable Pheromone formulation on gypsy moth mating success [J]. Journal of Applied Entomology, 2008, 132： 461-468.

[27] ONUFRIEVA K S, THORPE K W, HICKMAN A D, et all. Effects of Splat® GM sprayable pheromone formulation on gypsy moth mating success [J]. Entomologia Experimentalis et Applicata, 2010, 136(2)：109-115.

(本篇责任编校：李金玉)

Formulation for Sex Pheromone and Their Application in Different Crops

HU Yu-wei, GUAN Chu-xiong, AN Yu-xing, XU Han-liang, LIN Ming-jiang, LI Ji-hu, MAO Yu-ling
(Guangzhou Sugarcane Industry Research Institute/Guangdong Key Lab of Sugarcane Improvement & Biorefinery, Guangzhou 510316)

Application of sex pheromone is very important in integrated pest management. Formulation study for sex pheromone is one of the prerequisites for development of sex pheromone. However its reports are rare seen in recent years. This paper reviewed the design requirement, types, factors as well as the development of formulation at home and abroad in different crops in recent years, which provides foundation for sex pheromone application.

Sex pheromone; Formulation; Insect; Different crops

S566.1

A

1005-9695(2015)05-0068-06

2015-05-27；

2015-10-18

广东省科技计划(2013B020309002，2015A020209024，2012B061800089)；广东省工业技术研究院生物工程研究所科技基金(B201303)；湛江蔗糖产业关键技术研发与产业化(2012A090300015)；公益性行业(农业)科研专项(201303017)；国家甘蔗产业技术体系(CR-20)；粤科规财字[2014]208号现代甘蔗种业创新能力建设

胡玉伟(1983-)，女，博士，主要研究方向为有害生物综合防治；E-mail：huyuwei0363@126.com

胡玉伟，管楚雄，安玉兴，等. 国内外昆虫性信息素剂型及其在不同作物上的研究概况[J]. 甘蔗糖业，2015(5)：68-73.