验证昆虫性外激素作用和特性的实验装置

王克兴 王倩多

(甘肃省古浪县第一中学 733100)

1 实验原理

小菜蛾和苹果蠹蛾是我国北方果园中两种常见的有害昆虫，在夏秋两季危害尤为严重。两种蛾类的成虫形态易辨，雌雄易分，其中小菜蛾雌虫较雄虫肥大，腹部末端圆筒状，雄虫腹部末端圆锥形，抱握器微张开，成虫羽化后1～3 d进行交尾产卵；苹果蠹蛾雌虫翅缰4根，雄虫1根，雄性外生殖器抱器瓣在中间有明显的颈部，成虫羽化后1～2 d进行交尾产卵。当蛾类幼虫羽化为成虫后，雌蛾尾部的腺体可分泌本物种专一性的性外激素，雌虫分泌数量极其微少的这种性外激素,能被距离较远的雄蛾所感知，吸引同种的雄蛾前来交尾，表现定向趋化现象。

2 材料用具

微型直流电动气泵(额定电压DC6.0 V，额定电流<150 mA，空载流量>1.8 L/min)、电池(6 V)、医用输液塑料瓶(100 mL)，双孔橡皮塞、玻璃管、乳胶管、输液软管(带流速调节器、静脉针)、海绵块(4 cm×4 cm×4 cm)、手电筒、捕虫网；羽化不久未交尾的两种雌蛾若干只；酒精、樟脑粉、花露水。

3 装置示意

实验装置见示意图(图1)。

图1 实验装置示意图

3.1 组装说明 ①微型气泵功率不易过大，输液软管上加装流速调节器,控制气流速度,输液软管伸展为直线摆放，不能弯折，要保证气体流畅地通过；②输液塑料瓶进气管伸入瓶底，连接瓶塞出气管的输液软管长5 m，接头处用乳胶管连接，确保密封性良好，输液软管末端静脉针针头从海绵块一面中心位置垂直插入，插入深度为2 cm，使针尖正好处于海绵立方体的几何中心位置，针尖不能堵塞，保证通气良好；③除微型气泵外，实验装置准备多套，以便更换,实验时将两套装置同时连接到微型气泵的出气口上，使输液软管平行或呈“八”字形摆放，分别作为实验组和对照组。

4 实验操作

4.1 实验准备 ①准备小菜蛾和苹果蠹蛾羽化不久且未交配的健康雌性蛾,分笼饲养；②记录实验地点的地形和环境的主要情况，提出安全注意事项。

4.2 操作过程 ①检查装置气密性；②在夏日的夜晚，选择果园间一块长条形平地(4 m×6 m)，安放装置，输液塑料瓶和海绵块之间距离5 m，连接两者的输液软管保持拉直伸展状态，调节好装置内气流速度；③打开甲瓶瓶塞，瓶内放入1～2只雌性小菜蛾，塞好瓶塞，乙瓶不放入雌蛾(乙瓶和海绵块B都是作为对照组,甲瓶和海绵块A作为实验组)，接通微型气泵直流电源，同时往甲、乙两瓶泵入空气，一段时间后，打开手电筒，观察果园内蛾类在装置输液塑料瓶和海绵块附近的群集情况。同时用捕虫网捕捉部分蛾类，识别种类，辨认雌雄，做好记录；④更换另一套相同装置，在甲瓶内放入1～2只雌性苹果蠹蛾，重复步骤③，观察记录；⑤最后将两种雌蛾一起放入甲瓶内，重复步骤③，观察记录；⑥在海绵块A、B上喷洒75%医用酒精(樟脑粉或花露水)后，重复步骤③，继续观察记录。

5 结果分析

5.1 分析实验步骤③ 可观察到海绵块A周围聚集了很多雄性小菜蛾，有部分雄蛾甚至趴到海绵块上。而海绵块B没有雄蛾聚集现象，甲乙两瓶周围也没有雄蛾聚集，雄蛾对放在瓶中的雌蛾视而不见，无动于衷。说明甲瓶内雌蛾分泌了一种可挥发的化学物质，该物质随气流通过输液软管运输到海绵块A上，可吸引雄蛾在海绵块A上聚集。证明了雄蛾对雌蛾的趋化群集并非由视觉感知而引起的，而是雌蛾分泌产生的某种物质专一性地吸引着雄蛾。

5.2 分析实验步骤④ 当用苹果蠹蛾雌蛾进行实验时，实验现象基本同上，只不过海绵块上所聚集的雄蛾的种类不同于前者，全部都是雄性苹果蠹蛾。在实验步骤⑤中,当两种雌蛾同时放入甲瓶内实验，可观察到海绵块上两种雄蛾都有聚集。说明不同种类的雌蛾产生的性外激素具有专一性。

5.3 分析实验步骤⑥ 观察到的现象基本同上，说明酒精(樟脑粉或花露水)的气味对于雄蛾对雌蛾分泌的化学信息物质的感受不会产生明显的干扰，基本不影响雄蛾的趋化群集，具有很强的抗干扰性。