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1、第五章 动物信息素 第一节 藻类信息素 第二节 昆虫信息素 第三节 鱼类信息素 第一节 藻类信息素 一、信息素定义 动物通过外分泌腺体向体外分泌某些化学 物质，能携带特定的信息，通过气流或水流 的运载，被种内的其他个体嗅到或触到，接 受者能立即产生某些行为反应，或活化了特 殊的受体，产生某种生理反应，这种化学物 质叫做信息素。而在不同种间有信息传递作 用的化学物质叫异种信息素。 二 褐藻信息素 1 种类 藻类信息素至今只发现了11种素，水云素、网 翼藻素和索链藻素是最常见的，一般没有种属的特 异性。但有些种也表现的特异性,如马鞭藻对其自 身信息素马鞭藻素阀限浓度为6.5pmol/L，而对水 云
2、素则为900pmol/L。 Muller从褐藻“长囊水云”中分离纯化出化 合物6丁烯环己二烯烷（水云素），这类C11碳氢 化合物是许多褐藻的信息素。C11碳氢化合物的释放 并不限于褐藻类，它也存在于硅藻、高等植物的根 、茎、叶和果实中。 褐藻 藻类信息素样品的采集是比较困难的。利用它们 的挥发性性质，让循环气流流经一个小的碳收集器， 其中的CH2Cl2或CS2溶剂吸收这类挥发性物质，然后通 过气谱和质谱进行分离和鉴定。 2 信息素的合成与降解 高等植物如千里光能从十二碳三烯酸合成C11氢化 合物。海生的褐藻和高等植物不同，是从其不饱和C20 酸产生信息素。如长囊水云能将二十碳四烯酸转变成 水云
3、素。因为二十碳烯酸不易裂解成十二碳烯酸，因 此产生C11碳氢化合物的途径有别于高等植物。 千里光 假定由9-脂氧化酶从脂肪链上裂解出9-羟过氧 二十碳五烯酸，它模拟十二碳三烯酸的作用，可 能裂解出游离的脂肪酸，十一碳三烯酸再环化成 C11氢化合物。如图： 信息素被释放出来后很快就能观测到它的降 解。降解的化合物就失去了信息素的功能，水中 含有的腐植酸、重金属离子(如铜离子)和光线等 都能促使其降解。 第二节 昆虫信息素 一 概念 昆虫信息素实际上是化学信息素，是生物个体特 殊腺体分泌到外界，被同种的另一个体接受后，能 引起特定行为或发育反应的微量化学物质。 昆虫的信息素，从功能上可分为性信息素
4、、聚集 信息素，告警信息素、示踪信息素等。 信息素有很强的特异性，通过成分、配比、浓度 等的组合，构成信息素的密码，只有同种个体才能 破译，这就保证了种内信息的畅通和种间的生殖隔 离。 二 昆虫信息素的化学 昆虫信息素的研究始于20世纪30年代，但受当时 技术条件的限制，没有突破性的进展。至1959年，从 50万头家蚕雌娥中分离并鉴定出第一个昆虫性信息素- 蚕蛾醇，昆虫性信息素的化学结构研究才进入了一个 新时代。很多目中的300多种昆虫的性信息素都得到 了研究。 简单的信息素是直链化合物，包括醇、酯、和醛 。 昆虫直链式信息素化学结构 (a)柑橘长卷蛾（褐带长卷叶蛾除为危害柑橘外， 还危害荔枝
5、、龙眼等。 以幼虫蛀入果内危害，被害果 贮藏时易被病菌从蛀孔侵染而发生腐烂。） 十二醇 （b ) 向日葵同斑螟 （ 把种仁部分或全部吃掉，形 成空壳或蛀花盘，被害花盘多腐烂发霉，降低产量和质 量。） 十三醇 （c)棉铃虫（世界性棉花害虫）的性息素 十四醇 昆虫侧链式信息素化学结构 如皮蠹和刺舌蝇的 性信息素。 皮蠹曾是重要的室内害虫，幼虫以毛皮、羽毛、 角质和毛发为食。成虫通常为褐或黑色。 火腿皮蠹 三 昆虫对信息素的行为反应及影响因素 1） 行为反应 昆虫在向气味源逆风飞行的过程中，利用的是逆 风视动导向机制，这叫做趋风性。昆虫的飞行轨迹 并不是直线，而是沿着气缕方向上的一条曲线。昆 虫在飞
6、行过程中不断掉转身体，做“之”字形运动， 是先天行为。 2）信息素释放 一般来说，昆虫释放的信息素的数量是极其微量的 ：要精确检测释放速率，在技术上比较困难，因为 信息素常被吸收在周围的物体表面，包括昆虫自己 的身体表面。 信息素的释放速率受昆虫姿势的影响。一种白 灯蛾将翅离开腹末、拾起腹部，就可以增加七成腹 末上方空气的速度，信息素释放速率从而增加220 。 3 反应的影响因素 1）反应阀值的周期变化 阀值也就是能够引发作出反应的最小信息量。 反应和敏感性的周期性变化，影响着昆虫生理和行 为的各个方面，如取食、交配，甚至在某个时期的 生长发育。在反应期以外给于刺激，昆虫很少或根 本没有行为反
7、应。 如：粉纹夜蛾雌虫的性信息素释放在黑暗后约 8h达到高峰，而雄虫对信息素的反应与雌虫是平 行的，在黑暗后67h达到高蜂，所以，雄虫在雌 虫开始求偶时就可以做出反应。 反应的周期性提示我们 ，在室内试验中，必须 在每天的同一时间进行生物测定，必须充分了解 昆虫的反应敏感期。 2）性成熟度 保幼激素可以控制德国蜚蠊（俗称蟑螂）的信 息素释放，而信息素的合成与卵母细胞的发育相 联系。信息素的合成可能在蛹期就开始了，大多 数昆虫的性成熟是在羽化后7d左右但性成熟 的早晚受到环境条件的影响。 3）信息素接触的经历 如果昆虫不断地短期接触信息素，那么它们的 反应阀值就会不断提高，这叫做适应。这种适应
8、可以持续几个小时， 4）种群间和种群内个体差异 除了种间的信息素变化外，同种的不同地 理种群问的信息素也可能存在差异，或是量的 差异(配比)，或是质的不同。 雌娥释放的信息素和雄蛾的感受作用存在 着种群间的差异。例如北美和欧洲地区的雄性 欧洲玉米螟对97：3。 玉米螟 5）对信息素产生抗性问题 长期、大量使用性信息素后，昆虫可能会通过 改变化学通讯中的顺反异构体的比例而建立起新 的化学信息通讯系统。 从理论上讲，在新的环境条件下或人工选样压 力下，昆虫是有可能通过改变化学信息系统中的 顺反异构体的比例而建立起新的性信息素化学通 讯系统。 目前还没有发现这类现象，但这种可能性是存 在的。 6）其
9、他刺激因素的影响 寄主植物气味在昆虫信息家通讯中起到很 大的辅助作用，有两个好处：一是雌虫可以 通过植物气味找到雄虫，二是一旦交配完毕 ，雌虫可以就近产卵。 苹果蠹蛾的雌虫在有苹果气味存在时可以 提高信息素的释放量，而且求偶时间也可以 提前。 声音也可以影响信息素的作用，小蠹虫常利 用声音信号排斥其他雄虫，夜间飞行的蛾类对 超声波总是逃避，可能是躲避食虫蝙蝠等，如 舞毒蛾在飞向信息素源的过程中如果有超声波 ，会立即改变方向。 许多白天活动的昆虫利用长距离的视觉信号 和短距离的化学信号的结合找到异性进行交配 。 有些昆虫的雄虫分泌物可以排斥其他雄虫靠 近。 四 影响昆虫信息素应用效果的可能原因
10、1）化学结构鉴定错误 2）使用了不正确的化合物 3）合成信息素纯度不够 4）组分或配比有问题 5）昆虫的定向行为很复杂 6）昆虫的生理状况、气象条件等 7）虫口密度 8）诱捕器在田间的排列和高度，诱捕器的排列方 式、相互距离和高度等因素 五 其他昆虫信息素 1）蚁类报警信息素 蚁类有8800余种，有几十个种的信息素被 研究过。已有60余种化合物被鉴定出来，有 酮、醇、醛和酯类化台物，它们大多有C5一 C10，相对分子质量100200。也有的是含 硫化合物和生物碱。 2）蜂类报警信息素 早在1609年Butler就观察到，被蜜蜂蜇刺的衣服 和皮肤上会留有一个信号，能招来其他蜜蜂在同一 位置上连续
11、进行攻击。后来知道这个信号就是报警 信息素，它也是最早被确认的蜜蜂信息素。已从蜜 蜂自然的报警信息素中分离出30多个组分，主要为 酵、酸和酯类化合物。 3）踪迹信息素 踪迹信息素是指社会性昆虫分泌的某些化合 物，使种内其他个体能尾随这种气味追踪， 以找到食物或返回木巢。 蚁类踪迹信息素： 蜜蜂踪迹信息素： 在蜜蜂中，踪迹信息素又叫奈氏信息素，是其作用 是蜜蜂在外界环境中用以确定方向。奈氏信息素是个 混合物，含有反法尼醇和6个单萜化合物. 第三节 鱼类信息素 一、惊吓反应和报警信息素 欧洲的一种鲦鱼在淡水域中分布很广，杂食 性，繁殖力强。Von Frisch仔细地观测了鲦鱼 的行为。当把鲸鱼尾部切一小口再放回水中， 引起其他鱼的恐吓并离开。已从鲦鱼皮肤中分 离出信息素为次黄嘌-3-氧化物，当受到机械伤 害时能释放出报警信息素告知同类危险。 二、性信息素 由于在水的环境条件下信息素化合物的分离提 纯是十分困难的。直到1987年，Dulka和stacey等 才从金鱼分离提纯出金鱼的性信息素（甾醇类物质 ）。
