植物源活性物质对昆虫生殖的干扰作用

沈丹霓，曾文慧，张丹丹，李志强*

(1.中山大学生命科学学院，广州 510275；2.中山大学生态学院，广州 510275；3.广东省科学院动物研究所，广东省动物保护与资源利用重点实验室，广东省野生动物保护与利用公共实验室，广州 510260)

昆虫种类繁多、数量庞大、分布广泛,很大程度上得益于其在进化过程中形成的强大生殖优势(申王尚, 2018),因此昆虫的生殖调控机制受到广泛关注，并成为害虫防治研究的重要切入点之一(Smaggheetal., 2019)。害虫的生物防治具有安全、绿色、可持续等特点，其中植物防御植食性昆虫的代谢产物可作为生物防治剂有效成分的重要来源(Rattan, 2010)。植物源活性物质能作用于昆虫神经系统、消化系统、代谢循环系统相关的器官、组织、细胞，对昆虫的生殖发育产生明显的干扰控制作用(Rattan, 2010; Kouletal., 2013; Ikbal and Pavela, 2019)。本文围绕植物源活性物质对昆虫生殖发育的干扰机制以及应用情况进行了综述分析，以期为靶向生殖发育系统的植物源昆虫生长调节剂的研究提供参考。

1 植物源活性物质的组成成分与效用基团

植物组织、器官或植物代谢过程产生的活性物质主要以植物次生代谢物或蛋白质化合物的形式存在(Pavela, 2015; 叶萱, 2018)。植物次生代谢物在植物细胞质中经丙二酸、甲戊酸、甲基赤藓糖-4-磷酸等途径合成后，通过腺毛、分泌腔、分泌道等组织进行运输，最终以液态的形式储存于植物器官(Haratym and Weryszko-Chmielewska, 2017)。对植物提取分离物的检测分析显示，其活性成分繁多且具有种属与组织器官的差异性，包括非特异性成分如根、茎、花中常见的倍半萜类与二萜类化合物，树皮中常见的酚类与黄酮类化合物；特异性成分如吊裙草Crotalariaretusa中的杨梅素等(Doungchaweeetal., 2019; Sinanetal., 2020)。此外，植物不同产地、季节、树龄等的活性成分各异，例如在各个柳杉Cryptomeriafortunei分布区中，从不同季节、树龄的柳杉中提取的精油的化学成分存在明显的差异(谢永坚，2013)。以上研究均表明植物源活性物质的合成、分布和含量具有种类、组织器官、生长阶段、地域环境的特异性与多样性。因此根据这些成分的表征特性可以建立特定的植物化学指纹图谱(Zenginetal., 2019)。

植物提取的活性混合物或单一活性成分均具有不同程度的抗氧化、酶抑制、抗菌、杀虫等作用(Doungchaweeetal., 2019; Sinanetal., 2020)。植物源活性物质对害虫的防控效果、作用方式及机理各异，取决于其活性成分的分子结构，具体表现为效用基团的类型、位置及其复杂的协同作用(Pavela, 2014)。依据化合物的分子结构进行分类，目前研究较多的活性物质以携带两个或以上的复合官能团为主，包括萜烯类(异戊二烯烯烃)、酚类(含酚羟基芳香烃环)、生物碱(含氮杂环)、甾体(含环戊烷多氢菲骨架)、黄酮类(酮式羰基、羟基衍生物)、内酯类(含环酯基)等(Tiwari and Rana, 2015)。生物学功能上的比较研究证明，不同的官能团在杀虫活性上具有显著的差异。相对于饱和烃类化合物，含有不饱和键、氧、醛基或成环的烯烃类、醛类、酚类的杀虫毒性更大，其中不饱和键的生物功效与化合物的亲脂性相关(Guptaetal., 2011; Pandeyetal., 2012)。不饱和键的氢化降低了化合物的亲脂性，使化合物通过昆虫的角质层并进入其体内发挥作用的过程受到干扰，从而影响了其杀虫效果(Lomonacoetal., 2009; Pardedeetal., 2018)。与单官能团类活性物质如醛类(含醛基)、醇类(含醇羟基)相比，复合官能团类活性物质的杀虫活性在某些官能团的协同作用下显著提高。这些协同成分通过提高角质层的渗透性和混合物的渗透速率，增强了活性物质的杀虫毒性(Pavela, 2014; Tak and Isman, 2017)。因此，复合官能团类活性物质，如混合精油等，在新型生物防治制剂的研发中具有更大的潜力。

2 植物源活性物质对昆虫生殖的干扰机制

2.1 干扰生殖行为

昆虫的生殖行为复杂多样，主要包括求偶、交配、产卵等。这些生殖行为往往受到内源信息素及外源性信号物质的协同调控(Felipeetal., 2018)。寄主植物的活性物质是影响昆虫生殖行为和生殖状态的生物外源性信号之一，其中以挥发物对生殖行为的干扰效果最为显著(Xu and Turlings, 2017)。

植物挥发物能够作为性信息素的前体或作用于嗅觉系统与内分泌系统，干扰昆虫性信息素的合成与释放，进而影响昆虫的生殖状态与行为。研究表明，玉米Zeamays穗丝和番茄Lycopersiconesculentum果实的挥发物具有刺激美洲棉铃虫Helicoverpazea性信息素的合成与释放的作用，其中以3-甲基-1-丁醇和苯乙醛这两种组分对雌虫产卵行为的干扰作用效果最为显著(张秀歌等，2015)。部分植物活性物质可能具有类似雄性昆虫“交配因子”的功能。交配后雄性生殖附腺分泌的交配因子能够改变雌雄性内源信息素的水平，降低雌性对其他雄性的接受率并提高其产卵率，同时干扰雄性对性信息素的响应(华荣胜等, 2010)，如马缨丹Lantanacamara叶片正己烷提取液的香叶醇、法尼醇等倍半萜类化合物可以改变雄性红蝽Dysdercuskoenigii的求偶行为，并使雌性拒绝交配，从而降低交配成功率(Kayesthetal., 2019)。

寄主植物的挥发物通过作用于雄性的嗅觉系统、神经系统影响其对雌性性信息素的识别能力与感受活性，进而干扰雌雄昆虫在求偶、交配行为中所需的信息交流。例如，大蒜Alliumsativum精油的主要活性成分二烯丙基二硫醚和二烯丙基三硫醚可以与雌性麦蛾Sitotrogacerealella的性信息素竞争雄性的气味结合蛋白，使麦蛾的交配频率显著降低，从而减少雌性的产卵量(马敏, 2016)。植物的部分酯类、醛类、醇类活性化合物能够增强或削弱雌性性信息素对雄性的引诱效果，其中(Z)-3己烯基乙酸酯、(E)-2-己烯基乙酸酯、(E)-2-己烯醛、(Z)-3-己烯-1-醇等活性成分是常见的性信息素“增效剂”，能够提高雄性对雌性性信息素的识别能力(Schmidt-Büsseretal., 2009; 张秀歌等, 2015)。植物活性化合物对昆虫信息交流的干扰具有种间差异，例如水杨酸甲酯既可作为女贞细卷蛾Eupoeciliaambiguella性信息素的增强剂，显著提高其雄性对雌性性信息素的反应强度，又能作为松异舟蛾Thaumetopoeapityocampa性信息素的拮抗剂，使其雌蛾对雄蛾的引诱效果显著降低(Schmidt-Büsseretal., 2009; Jacteletal., 2011)。因此，高效利用昆虫性信息素与其生殖行为的调控关系仍然是害虫防控的有效策略。

2.2 影响生长发育

正常的生长发育是昆虫达到适宜的生殖状态的基础，而昆虫通过生殖发育激素的生物合成、分泌、降解以及其他信号通路的级联或反馈机制，协同调控其生长与变态发育(Royetal., 2018)。任何与昆虫的生殖发育相关的激素信号通路或调节内环境平衡的外源因子受到干扰，均可能导致其生殖异常。

部分植物活性物质具有类似昆虫生长调节剂的作用。一方面，植物活性成分可能作用于昆虫内分泌系统，间接调节发育激素的合成，进而影响昆虫的发育周期。例如，印楝Azadirachtaindica籽仁提取物通过调节昆虫神经细胞中促前胸腺激素的合成速度而干扰其内分泌系统，导致昆虫蛹期延长、产卵期缩短以及繁殖力下降(Radha and Susheela, 2014)。另一方面，一些植物活性成分直接干扰激素信号通路。例如保幼激素的作用发挥依赖于受体(Methoprene-tolerant, Met)与其他转录因子、类固醇受体辅助活化因子(Steroid receptor coactivator, SRC/FISC)、周期蛋白(Cycle, CYC)形成异二聚体的机制(Jindraetal., 2013)，植物的二萜类次生代谢物如红果山胡椒Linderaerythrocarpa的查耳酮、晚一枝黄花Solidagoserotina的Kingidiol化合物在结构上与FISC或CYC相似，能够与其竞争性结合Met，进而阻碍激素信号通路的正常运转，导致雌性埃及伊蚊Aedesaegypti的卵巢发育异常(Leeetal., 2015)；植物的黄酮类化合物芦丁可能通过干扰斜纹夜蛾Spodopteralitura和棉铃虫Helicoverpaarmigera的蜕皮激素信号通路，延长两种昆虫的蜕皮期，并且导致成虫畸形甚至死亡(Jadhavetal., 2012)。

许多植物源活性物质是昆虫体内消化酶与解毒酶的靶向底物，通过干扰昆虫的营养代谢与解毒代谢而影响昆虫的生长发育。例如，苦瓜Momordicacharantia叶片提取物的苦瓜素类化合物能够显著降低斜纹夜蛾幼虫中肠内的淀粉酶和蛋白酶活性，影响淀粉和蛋白质的消化和吸收，从而抑制其正常的生长发育(骆颖等, 2012)。相反，一些适合昆虫取食的寄主植物的活性物质能够提高昆虫中肠的胰蛋白酶活性，促进昆虫对营养物质的吸收，从而维持昆虫正常的生长发育(Zhaoetal., 2019)。研究发现，作用于解毒酶的活性化合物主要为萜类、酚类化合物，例如α-蒎烯、β-蒎烯、月桂烯等萜类能够显著降低松墨天牛Monochamusalternates的化蛹率和羽化率，其作用机理在于萜类化合物提高了昆虫肠道内的解毒酶活性，导致代谢过度与有害物质累积，最终影响松墨天牛的生长发育(何玄玉等，2017)。此外，酚类化合物对昆虫物质代谢方面的影响更为显著。研究表明单宁酸、绿原酸、水杨酸可通过拒食、毒杀的方式影响舞毒蛾Lymantriadispar的营养摄入与解毒代谢，使其蛹重增加且成虫产卵量、受精率均降低(王晓丽等, 2016)；富含酚类的紫皮玉米提取物可能导致烟草天蛾Manducasexta中肠的酚氧化酶活性异常，进而降低其卵孵化率与幼虫体重(Tayaletal., 2020)。因此，生长发育与生殖的密切相关性进一步拓宽了植物活性物质对害虫生殖干扰的作用靶点。

2.3 毒害生殖细胞或器官

生殖细胞是配子发生、受精、胚胎发育、生殖器官发育与成熟等过程中物质代谢与能量交换的重要场所之一。生殖细胞的形态与结构是其生长状态的直观表现，生殖细胞的形态、细胞器与细胞骨架的结构变化异常将影响昆虫的生殖力。首先，植物活性物质对昆虫的生殖细胞具有毒杀作用，具体表现为细胞形态与结构改变、细胞代谢与细胞增殖异常等。研究表明，浆果楝Cipadessabaccifera叶片的丙酮提取物含有十八烷酸、环丙烷羧酸、棕榈酸乙烯基酯、呋喃等多种化合物，能够破坏致倦库蚊Culexquinquefasciatus的卵细胞膜，降低其卵孵化率(Ramkumaretal., 2019)；刘欢等(2014)发现苦瓜叶中的苦瓜素能够延长亚洲玉米螟Ostrininafurnacalis的发育历期，降低其雌性的产卵量，其干扰机制在于苦瓜素不仅破坏卵巢细胞的形态，而且通过抑制细胞的糖代谢阻止机体对营养物质的吸收，对严格依赖营养素的卵子发生过程产生显著的负面影响。此外，豆科鱼藤属植物的活性成分12-α羟基鱼藤酮对昆虫细胞增殖的影响显著，不仅能够使斜纹夜蛾卵巢细胞周期停滞，抑制其分裂增殖，还能通过改变细胞膜的通透性破坏细胞内环境的离子平衡，最终导致细胞中毒甚至坏死。这两种方式均能减少卵巢细胞的数量，导致卵巢发育缺陷，进而在组织水平上降低斜纹夜蛾的生殖力(李有志等, 2009)。

其次，植物活性物质能够在基因水平上对生殖细胞的成熟或凋亡进程产生影响，进而导致昆虫生殖发育缺陷。具体的病理现象包括生殖细胞体积缩小、数量减少以及生殖器官萎缩等(Lopezetal., 2016)。在雌性昆虫的生殖过程中，卵黄蛋白前体由Vg基因编码，其转录与翻译受到保幼激素、蜕皮激素、胰岛素样肽信号通路、雷帕霉素靶向信号通路的调控(Sheng, 2011; Hansenetal., 2014)。研究发现保幼激素甲基转移酶是保幼激素生物合成途径中的重要限速酶，抑制其基因的转录可以降低Vg基因的转录量(Gulia-Nussetal., 2011)，绿茶Camelliasinensis的原花青素可抑制冈比亚按蚊Anophelesgambiae中保幼激素甲基转移酶基因的表达，进而抑制其卵母细胞的成熟，使其变态发育障碍(Muemaetal., 2017)。此外，原花青素可能以毒杀生殖细胞或调控与生殖相关的重要基因的转录等方式干扰昆虫的生殖，通过与核酸结合增加拓扑异构酶II的DNA切割活性，从而诱导DNA断裂，阻滞细胞周期的进程，最终抑制细胞分裂甚至促使细胞凋亡(Kuzuharaetal., 2006; Timmeletal., 2013; Muemaetal., 2016)。在生殖发育过程中，支持细胞发挥清除凋亡细胞的功能，当支持细胞受损时睾丸中凋亡的细胞无法被及时清除，使精子的发生过程受到影响(Yamashitaetal., 2020)。具有细胞毒杀作用的植物活性成分如黄皮Clausenalansium中的新肉桂酰胺B、苦瓜中的苦瓜苷、苦瓜素等，可能作用于昆虫的支持细胞使其功能异常，导致未被及时清除的凋亡细胞出现继发性坏死，并释放出影响生殖细胞的有害物质，由此形成破坏生殖系统的恶性循环(郭成林等, 2016;罗剑峰等, 2016; Yamashitaetal., 2020)。因此，生殖细胞与器官仍然是了解植物源活性物质干扰昆虫生殖作用机制的关键。

2.4 影响生殖地位与性别比例

对于具有生殖品级分化的社会昆虫而言，表皮碳氢化合物与生殖信息素均是判断个体在巢内地位的重要指标，也是影响巢群生殖状态的关键(Andrade-Silva and Nascimento, 2015; Mumokietal., 2018)。在胡蜂科、蜜蜂科、蚁科等社会昆虫中，表皮碳氢化合物被证实与生殖地位或生殖状态密切相关(Liebig, 2010)，表皮分子结构的异常可能影响社会昆虫的生殖地位，但目前通过影响昆虫表皮的分子结构间接干扰昆虫生殖的植物活性物质尚未有应用。研究表明部分植物活性物质如花椒Zanthoxylumbungeanum精油、艾蒿Artemisiaargyi精油能够损伤小菜蛾Plutellaxylostella上表皮中蜡质层的结构，使其表皮变形(孙红霞, 2008)，这些植物活性物质对昆虫生殖地位与生殖状态的影响有待进一步研究。生殖信息素与生殖地位或生殖状态的关系在蜜蜂属中表现最为明显，如海角蜂Apismelliferacapensis雌性工蜂，在乙醇脱氢酶的催化下产生主要成分为癸烯酸的生殖信息素激活卵巢，蜂后下颌腺分泌的信息素能够有效抑制同巢雌性工蜂产生乙醇脱氢酶，阻断雌性工蜂合成生殖信息素，抑制其卵巢的激活与产卵行为的发生，从而垄断蜂后在巢群内的产卵地位，维护其自身的生殖优势(Mumokietal., 2018)。有研究表明，酚类、烯烃类植物活性物质能够与蜂王信息素发生反应而破坏蜂群中生殖信号的释放与传递(刘靖和史荣卫, 2016)。在食物资源稀缺的情况下，含有多酚化合物的糖浆能够提高意大利蜜蜂Apismelliferaligustica、中华蜜蜂Apisceranacerana蜂群的繁殖速率，扩大蜂群的规模，并且显著增加其雌性个体的比例(刘方邻, 2004)。因此，花蜜中的多酚类化合物可能与生殖信息素发生反应以激活蜂群中偏雌性的生殖倾斜机制。

2.5 作用于共生微生物

昆虫共生微生物群落分布于宿主昆虫的多种细胞、组织、器官中，对宿主昆虫的营养代谢、生长发育、生殖方式及行为等方面均产生重要的影响(任素丽等, 2013; 王四宝和曲爽, 2017)。其中内共生菌对昆虫生殖的调控方式多样，不仅可以诱导宿主孤雌生殖、雌性化、雄性致死等生殖异常现象，而且能够改变宿主的产卵行为，降低雌性子代的比例(任素丽等, 2013; Shanetal., 2019)，但针对昆虫内共生菌的植物活性物质的应用尚不多。存在于木食性昆虫肠道中的各种共生菌与原生动物在新陈代谢的过程中产生各种酶，以促进宿主对木质纤维的消化和吸收，维持肠道的生理平衡与内环境稳态，进而调控宿主的生长发育与繁殖(王四宝和曲爽, 2017)。目前已发现一些植物活性物质能够作用于昆虫的共生菌或原生动物，如从香根草Vetiveriazizanioides分离的倍半萜酮化合物诺卡酮可减少台湾乳白蚁Coptotermesformosanus肠道中原生动物的总数，导致白蚁行为异常甚至死亡(Maistrelloetal., 2003)；从印楝树、桉树Eucalyptuscamaldulensis、麻疯树Jatrophacurcas、亚麻Ligumusitatissimum等植物中提取的活性物质对台湾乳白蚁或狭颈动白蚁Zootermopsisaugusticollis后肠中的微生物有不同程度的抑制作用，并导致白蚁的活力显著减弱(Doolittleetal., 2007; Fatima and Morrell, 2015)。

3 植物源物质干扰昆虫生殖的应用研究

3.1 植物提取物及其活性成分的应用

植物提取物对害虫生殖调控的应用形式主要为植物精油与植物有机溶剂提取物。目前应用较为广泛的植物提取物主要来源于松科、柏科、楝科、卫矛科、樟科、芸香科、唇形科、伞形科、豆科、菊科、桃金娘科、茄科等植物(Mann and Kaufman, 2012; Gahukar, 2018)。一些植物粗提物虽然活性成分尚未明确，但在昆虫生殖发育防控中的应用效果显著。例如，小万寿菊Tagetesminuta甲醇提取物对果实蝇Bactrocerazonata的蛹抑制率、羽化抑制率均达到40%以上(Khanetal., 2016)；黄花蒿Artemisiaannua精油、番荔枝科米糕果Annonamucosa乙醇提取物均显著延长棉铃虫幼虫的发育历期，降低其幼虫或蛹的体重(Anshuletal., 2014; Souzaetal., 2019)；亚致死剂量的当归Angelicasinensis和蓖麻Ricinuscommunis提取液分别使甜菜夜蛾Spodopteraexigua亲代、子一代成虫的性别比例受到干扰，并分别降低其亲代、子一代的产卵量(万年峰等, 2013)。

目前，植物提取物中的萜类、多酚类、生物碱等化合物的应用研究较多。富含单萜类化合物的植物提取物及其活性成分对昆虫卵的存活与孵化等方面的抑制效果最为显著。例如，菊科植物艾叶中含有桉叶素、樟脑、胡椒酮等单萜类化合物，用12 μg/cm2剂量的艾叶精油处理米蛾Corcyracephalonica72 h，米蛾卵的死亡率为77.33%(杨小蓉等, 2019)；致死中浓度的犹大蒿Artemisiajudaica精油使四纹豆象甲Callosobruchusmaculatus卵孵化率减少约60%(Abd-Elhady, 2012)；富含柠檬烯、β-蒎烯、α-松油醇等单萜化合物的柑橘Citrusaurantifolia精油在0.032 μL/mL的剂量下使烟粉虱Trialeurodesvaporariorum卵的存活率下降58%(Delkhoonetal., 2013)。百里香Thymusvulgaris、牛至Origanumvulgare等植物精油中常见的百里香酚是一种单萜酚，能够抑制玉米螟Chilopartellus卵的孵化，减少棉铃虫的产卵量(Singhetal., 2011; Bovornnanthadejetal., 2013)。同时，以百里香酚与香芹酚为主要活性成分的石香薷Moslachinensis精油制剂对蚜虫也具有显著的防治效果，以300 g/hm2的剂量处理田间菜豆Phaseolusvulgaris植株7 d后，桃蚜Myzuspersicae的校正死亡率达到85%以上(Luetal., 2020)。此外，含有萜类的植物提取物及其成分也具有良好的生长发育抑制活性。研究发现含有胡萝卜酮等萜酮化合物的北美香柏Thujaoccidentalis精油、菊蒿Tanacetumvulgare精油能够抑制外米拟步行虫Alphitobiusdiaperinus的生长发育，可分别导致其幼虫体重减少33.6%，化蛹抑制率达到50%(Szoygaetal., 2014)。含有莎草烯、α-蒎烯等萜烯化合物的鳄梨Perseaamericana叶片挥发油显著延长了致倦库蚊幼虫与蛹的发育历期，并导致蛹的存活率下降53.75%(Granados-Echegoyenetal., 2015)。楝科植物中的三萜化合物对昆虫的生殖发育也具有复杂的干扰效应，致死中浓度的印楝素处理黑腹果蝇Drosophilamelanogaster，其繁殖量减少98%(Oulhacietal., 2018)。亚致死剂量的印楝素在延长西花蓟马Frankliniellaoccidentalis产卵期的同时，显著降低其产卵量(杨广明等, 2016)。

生物碱与多酚类化合物在抑制昆虫生长发育方面也具有显著的应用效果。应用15 mg/mL华北白前Cynanchumkomarovii总生物碱处理小菜蛾幼虫，其生长抑制率达到98.6%，化蛹率降低70%(Guoetal., 2014)，该生物碱对斜纹夜蛾幼虫的化蛹率、羽化率亦有类似的效果(Geetal., 2015)。此外，辣椒碱、番茄苷、烟草烟碱、莨菪碱、雷公藤碱等多种植物生物碱已被证实对鳞翅目、鞘翅目、同翅目的多种害虫具有防控作用(Chowańskietal., 2016)。在多酚类化合物中，富含多酚的紫玉米果皮提取物被认为是烟草天蛾有效的生殖发育抑制剂，显著降低幼虫质量、延长化蛹时间(Tayaletal., 2020)；木豆属植物的黄酮类化合物芦丁显著延长了棉铃虫、斜纹夜蛾幼虫的发育历期，并显著提高了蛹死亡率、成虫畸形率(Jadhavetal., 2012)。

除了直接影响昆虫的生殖发育，部分植物提取物及其次要活性成分可以作为杀虫剂的先导化合物或增强剂，触发或增强杀虫剂的应用效果(Taketal., 2016; Rizvietal., 2018)。例如，添加0.1% d-柠檬烯后吡虫啉对枸杞棉蚜Aphisgossypii种群防控增效比高达93.11%(王芳等, 2019)。异丁香酚、樟脑等化合物能够显著增强反式肉桂酸、没食子酸对斜纹夜蛾幼虫的急性致死作用(Pavela, 2014)。檀香Santalumalbum油使西维因对埃及伊蚊的致死中浓度降低至0.23 mg/L(Tong and Bloomquist, 2013)。目前，多效复合提取物仍然是害虫防治应用中的重点，富含萜类、多酚类、生物碱等化合物的植物是研发植物源药剂的优先选择对象。

3.2 应用效果的影响因素

植物提取物在害虫生殖发育方面的防控效果取决于植物活性成分的组成及浓度，植物的种类、部位是决定其活性成分组成与浓度的关键因素。研究表明车桑子Dodonaeaviscosa乙醇提取物在降低家蝇Muscadomestica子代的雌性比例方面活性明显，而相同条件下栀子Gardeniajasminoides乙醇提取物则显著延长家蝇幼虫的发育历期(Ahmedetal., 2013)。端心木Duguetialanceolata树皮、茎叶、果实等的提取物对草地贪夜蛾Spodopterafrugiperda杀虫活性的研究表明，其树皮提取物由于存在2,4,5-三甲氧基苯乙烯而具有显著的幼虫毒杀效果(Alvesetal., 2016)。

植物提取物的防控效果受到提取溶剂、提取工艺、应用剂型等多种因素的影响。常用于制备提取物的有机溶剂包括正己烷、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、石油醚等，不同溶剂的植物提取物对昆虫生殖的干扰效果具有差异性(Ramkumaretal., 2019)。以甲醇为溶剂的青葙Celosiaargentea叶片提取物对棕榈害虫红脉穗螟Tirathabarufivena蛹的发育抑制率最大，蛹重与蛹长的抑制率均达到29%以上，而同等条件下以正丁醇、石油醚为溶剂的青葙叶片提取物对其蛹的发育则均无显著的影响(吕朝军等, 2015)。植物的甲醇、乙酸乙酯、正己烷提取物对埃及伊蚊、致倦库蚊的生殖干扰研究中，正己烷提取物对两种蚊虫的杀卵活性与产卵驱避的效果最为显著(Reegan, 2015)。因此，溶剂是植物提取物作用效果的重要影响因素。溶剂体系与提取工艺也影响活性成分的药效持效期，例如当蒸发浓缩温度达到40℃及以上时，细胞增殖抑制剂鱼藤酮的降解率显著降低(俞泉和胡一鸿, 2019)。此外，植物提取物的应用剂型影响其活性的发挥。目前已有的研究均表明乳油制剂是保持植物提取物活性的优良剂型，例如2%川楝素乳油制剂对苹果黄蚜Aphiscitricola、小菜蛾药后7 d的防效均达到85%，其药效明显优于水乳剂、微乳剂、可溶液剂与可湿性粉剂(周一万等, 2018)；10%苦皮藤Celastrusangulatus与黄荆Vitexnegundo的乳油制剂对菜青虫Pierisrapae、茶尺蠖Ectropisoblique的田间防效均达到80%(刘雨晴等, 2018)。

4 小结与展望

植物活性物质普遍存在于植物的根、叶、花、种子等器官中，对昆虫的生殖及生长发育具有显著的干扰作用。目前利用植物活性物质的驱避、熏蒸、引诱等作用，已将其广泛应用于多种害虫的防治(Youetal., 2020)。植物的活性成分及其防效随着植物与昆虫的协同进化关系而变化，部分活性物质甚至能够通过调节基因的表达来增强昆虫子代对活性物质的敏感性，在一定程度上延长了昆虫的抗性演化期(Akamietal., 2019)。但是，植物粗提物往往存在有效成分含量低、稳定性差、特异性不强等问题，而且种属及自然地理环境等因素也会直接影响植物活性成分及其防效。这些因素增大了对植物复合活性成分进行鉴定、定量检测及结构分析等研究的难度，使植物源活性物质在提高靶点的精准性、非目标生物的安全性等方面的研究存在一定的局限性(Attiaetal., 2013)，所以分离纯化植物活性成分并对其进行分子结构分析，进一步完善并细化植物指纹化学图谱，成为应用植物活性物质的关键。其次，昆虫的生殖调控网络复杂，昆虫生殖发育的调控机制、对异源物质的抗性机制等研究是研发昆虫生殖抑制剂的基础，其中内分泌激素、营养等调控方式受到广泛的关注。同时，新一代测序技术、转基因技术以及多组学的发展促进了昆虫生长发育节点、与激素等信号通路相关的元件与因子的研究，能够在一定程度上扩充植物源生殖干扰物的特异性靶点数据库(Smaggheetal., 2019)。此外，基因沉默、基因编辑等生物技术在植物源活性物质对害虫的防控方面具有推动作用，能够基于目标害虫的生理异常提高植物源活性物质的靶向性与高效性。因此，植物活性物质的特性与昆虫生殖的调控机理等方面的深入研究，将在有害生物综合治理或安全防控中发挥重要作用，也是未来一个重要的研究方向。