植物抗虫性次生物质的研究概况
与昆虫有关的植物挥发性次生物质的研究方法

摘 要 研究 植 物 挥 发 性 次 生 物 质 与 昆 虫 的 关 系 已 有 几 十 年 的历 史 , 近 2 在 0年 中 , 析 手 段 得 到 长 足 分 的提 高 。 本文 回顾 了传 统 的研 究 方 法 , 台 近 年新 报道 的研 究方 法 加 以综 述 . 综 以供 同行 参 考 。 关键词 挥发 物 , 虫 一植 物 关系 ,研 究方 法 昆
维普资讯
20 9 1 0 23 ( )
昆虫 知 识
E T M L GC L K O E G N O O O IA N WL D E
与 昆 虫有 关 的植 物挥 发 性 次 生物 质 的研 究 方 法
郏 浩 杨长举 华红霞 张宏宇
( 中农 业 大 学 植 物 保 护 系 华 武汉 40 7 300
R sa c e o s o ln oai mi ̄ e c  ̄ i s c — l ti tr eim .Z N a ,Y G h n —u e e r h m t d R p a tv lt e s n h mi h l e a ni e t a e at n p n n o HE G H o AN C a g J .
得的粗 提物 可以通过短 程蒸 馏 、 制 、 纯得样 精 提 品。溶剂 提取 的优 点 在 于其 装 置简 单 , 但难 以
得 到 特 异 性 强 的 样 品 , 对 环 境 有 不 同 程 度 的 并
污染 。
技术手 段 , 根 本 意义 上 揭 示植 物 昆虫关 系 从
的趋势 。
水蒸 汽蒸 馏提取利 用蒸 汽形 成 的负 压将样
品 的挥 发性 物质 带 出 , 比较 常 用 的 是 水 蒸 汽 蒸
馏
同步萃取 ( m hn as ii t net c o ,  ̄ u aou sn i . r t n d tao x a i
农作物的抗虫性研究

农作物的抗虫性研究农作物的抗虫性研究农作物的抗虫性研究是农业领域中重要的课题之一。
抗虫性是指作物对害虫的抵抗能力,通过提高作物的抗虫性,可以减少对害虫的依赖性,降低害虫对农田的危害,提高作物的产量和品质。
本文将从遗传改良、农药使用和生物防治等方面介绍农作物抗虫性的研究进展。
一、遗传改良遗传改良是提高农作物抗虫性的重要手段之一。
通过选择和育种,培育具有较强抗虫性的新品种,可以减少虫害发生的风险,降低农药使用量。
现如今,许多研究机构和农业企业致力于开展抗虫性相关的基因研究。
1.耐虫基因的发现科学家通过对抗虫性农作物和自然界中具有抗虫性的植物进行研究,已经发现了多个与抗虫性相关的基因。
这些基因可以抑制或减弱害虫的进食、生长和繁殖能力。
将这些抗虫基因导入到非抗虫性农作物中,可以增加作物的抗虫特性。
2.遗传改良的挑战尽管现在已经发现了一些具有抗虫性的基因,但遗传改良仍然面临一些挑战。
首先,不同的害虫对不同基因的敏感性不同,因此单一基因的抗虫效果有限。
其次,基因导入可能会引起其他性状的改变,如作物的生长速度、产量等。
因此,需要研究人员进行深入研究和筛选,以获得既具有抗虫性又具有良好农艺性状的农作物品种。
二、农药使用农药的使用是一种常见的控制害虫的方法。
合理的农药使用可以有效控制害虫,减少经济损失。
然而,过度依赖农药也可能导致害虫的抗药性问题,对环境和人体健康造成潜在风险。
1.农药分类农药可以分为杀虫剂、杀菌剂和除草剂等。
在不同的农作物和不同的害虫类型下选择合适的农药非常重要。
农药的使用要遵循安全使用的原则,以减少对环境和生态系统的影响。
2.绿色农药的研发为了减少对农药的依赖,研究人员正致力于绿色农药的研发。
绿色农药是指对害虫有高效杀灭作用且对环境无污染的农药。
这些绿色农药多来源于植物提取物、微生物菌剂和昆虫信息素等。
通过使用绿色农药,可以减少对环境的污染,提高农产品的质量和安全性。
三、生物防治生物防治是一种利用天敌和有益生物对抗害虫的方法。
农作物病虫害研究的现状与发展趋势

色板诱杀
利用害虫对颜色的趋性,设置色板诱杀害虫。
04
农作物病虫害研究的发展趋势
智能化监测预警系统
智能化监测预警系统是利用现代信息技术手段,对农作物病虫害进行实时监测和预警的一种新型技术 手段。
该系统通过安装各种传感器和摄像头等设备,收集农田环境数据和病虫害发生情况,利用大数据和人工 智能技术进行分析和处理,预测病虫害发生趋势和危害程度,为防治决策提供科学依据。
防治策略的调整
针对新型病虫害,需要不断更新防治策略和技术,加强国际合作与交流,共同应对新型 病虫害的挑战。
环境保护与可持续发展
生态平衡与环境保护
在防治农作物病虫害时,应注重生态平 衡和环境保护,避免对生态环境造成不 良影响。
VS
可持续发展策略
推广使用生物防治、天敌等环保措施,减 少化学农药的使用量,实现农业的可持续 发展。
轮作制度
轮作可以改变土壤的理化性质,影响病原菌和害虫 的生存环境,减少病虫害的发生。
选用抗病品种
选用对病虫害具有较高抗性的农作物品种,是防治 病虫害的重要手段之一。
合理密植
合理密植可以改善田间的通风透光条件,降低湿度 ,减少病虫害的发生。
生物防治技术
天敌保护利用
保护和利用天敌资源,如捕食性昆虫、寄生性昆虫、微生物等,可以有效地控 制害虫的数量。
提高农民防治意识与技术水平
农民防治意识
加强农民的防治意识,让他们认识到农作物 病虫害防治的重要性,提高防治的积极性和 主动性。
技术培训与指导
开展技术培训和指导活动,提高农民的防治 技术水平,使他们能够科学、有效地防治农 作物病虫害。
06
农作物病虫害研究典型案例分析
案例一:水稻病虫害的综合防治
植物抗虫性的机制与应用研究

植物抗虫性的机制与应用研究植物作为生存于自然界的生物体,必须抵抗各种来自外界的威胁,包括昆虫的侵袭。
为了生存和繁衍后代,植物进化出了多种抗虫的机制,并且这些机制也被广泛应用于农业生产中。
本文将探讨植物抗虫性的机制和应用的研究。
一、植物抗虫性的机制植物抗虫性机制可以分为两大类:机械防御和化学防御。
1. 机械防御机械防御是植物通过构筑物理屏障来阻止虫害的入侵。
常见的机械防御机制包括:(1)表皮组织的特化结构:植物表皮通常被角质层或毛发覆盖,这些结构可以有效地减少虫害的侵害。
(2)硬壳果实:某些植物的果实表皮较为坚硬,虫类难以穿透果实壳而侵害种子。
(3)刺毛和刺:一些植物体表具有锐利的刺毛或刺,这些结构可以刺伤入侵的虫类,从而达到防御的目的。
2. 化学防御化学防御是植物通过生物活性的化学物质来抵御虫害。
常见的化学防御机制包括:(1)挥发性有机化合物:植物通过产生具有挥发性的有机化合物,如挥发性植物单萜(Volatile Organic Compounds, VOCs),来干扰昆虫的行为和生理过程。
(2)抗虫物质:植物体内含有多种抗虫的化合物,如生物碱、鞣质和酚类物质。
这些物质能够直接抑制虫类的生长和繁殖。
(3)信号通讯:植物通过与昆虫释放的化学信号进行交流,从而引导天敌昆虫前来捕食侵害植物的虫类。
二、植物抗虫性的应用研究植物抗虫性的研究不仅有助于了解植物与虫害之间的相互作用,还可以为农业生产提供有效的虫害管理方法。
1. 基因工程通过基因工程技术,研究人员可以将一些具有抗虫性的基因导入到目标植物中,从而使其具备抗虫的能力。
这一方法被广泛应用于转基因作物的培育,如转基因玉米和转基因大豆等。
然而,由于转基因作物存在着一些争议和风险,其应用也受到了一定的限制。
2. 植物间互作研究植物之间存在着一种天然的抗虫机制,即通过植物间的互作来抑制虫害的发生。
研究人员通过研究植物间的互作关系,找到了一些能够增强植物抗虫性的植物组合,如“三姑六婆”种植模式。
棉花的抗虫性次生物质

白质可逆性结合,其结合机制遵循疏水键——氢键多点键合理论。主要发生在肠 道内,影响营养物质的渗透和吸收。其二单宁是多种酶促反应的有效抑制剂, 其 作用原理主要是单宁对蛋白质的结合性的影响, 并且能够降低血淋巴中的总蛋白 和糖的含量水平。 棉酚(gossypol)隶属于萜烯类化合物,棉花的色素腺的含量较多,以前被 称为棉毒素。1896 年英国化学家 Longmore 从棉籽油皂素中分离出来,1918 年 Stanford 证明了棉酚对棉铃虫和烟草天蛾具有抗生性。棉花在棉花体内存在的方 式主要有两种:结合棉酚 (bound gossypol) 和游离棉酚 (free gossypol) ,前者 是无毒,而后者具有生物活性,是棉花重要的抗生性物质[5]。1976 年棉酚的分子 式和结构式被 Adams 确定:
I
The secondary compounds with insect-resistance of cotton plant
Abstract: The secondary compounds of cotton itself can play a good defensive role to reduce effectively the number of cotton pests. The major secondary compounds of cotton plant include tannin and gossypol. Method of extraction and determination of those two substances were researched and explored in the experimental. Extraction of tannin by the constant temperature water bath method, and then sodium tungstate could quantitative oxidation the polyphenols. As for gossypol, extraction of it by ultrasound, and then it is dissolved in the ether solvent. After washing, purification, colorimetric and we can determinate the substance concentration of gossypol. Analyzing and summarizing some technical issues on the extraction of tannin and gossypol to reduce the testing time and improve accuracy, which help found some plant with more prolific secondary compounds. We think and discussion some issue about the concentration of the secondary compounds and the cotton breeding in the Eco-efficiency at last.
植物的抗病性与抗虫性

植物的抗病性与抗虫性植物作为自然界的一种生物,也面临着各种病虫害的威胁。
为了能够抵御外界的侵袭,植物进化出了一些抗病性和抗虫性的机制。
本文将对植物的抗病性和抗虫性进行探讨。
一、植物的抗病性抗病性是指植物在受到病原微生物攻击时,能够通过一系列的防御机制抵御病原微生物的入侵及其引发的病害。
植物的抗病性可以通过两种方式进行:预防性和防御性。
1. 预防性抗病性预防性抗病性是指植物通过一系列的防御机制,预防病原微生物的入侵,从而降低植物受病害的发生率。
(1)植物的外层结构:植物表皮通常包含一层保护性的角质层或者细胞间隙,这一结构对于病原微生物的入侵起到了很好的隔离作用。
(2)化学防御物质:植物体内含有多种化学物质,如鞣质、树脂、香精物质等,它们能够使植物体表面变得不利于病原微生物的生长和繁殖。
(3)植物的分泌物:植物的分泌物中通常含有抑制病原微生物生长的物质,如叶绿酸等。
2. 防御性抗病性防御性抗病性是指植物在感染病原微生物之后,通过一系列的防御反应来抵御病原微生物的进一步侵染。
(1)植物免疫系统:植物拥有一套完整的免疫系统,它包括基因识别的病原微生物,并通过产生抗菌蛋白、激素信号等多种机制来抵御病原微生物的入侵。
(2)细胞壁加固:植物在感染病原微生物后,会增加细胞壁的构造,如增加纤维素和木质素的合成,从而加固细胞壁的强度,减少病原微生物进入植物细胞的机会。
二、植物的抗虫性抗虫性是指植物通过一系列的防御机制,减少或抑制害虫的伤害。
植物的抗虫性主要体现在以下几个方面。
1. 物理防御物理防御是指植物通过一些物理障碍来防止害虫的入侵。
比如植物的刺毛、毒刺等,可以有效地防止害虫接近和取食。
2. 化学防御植物体内含有丰富的次生代谢产物,它们可以作为化学物质来抵御害虫的侵害。
比如植物会产生一些具有毒性的物质,如生物碱、杀菌素等,这些物质对于害虫的生长和繁殖具有一定的抑制作用。
3. 植物的挥发物植物通过挥发出一些具有气味的物质,来引导有益昆虫的前来,从而控制害虫的种群数量。
病虫害防治中的生物学防治技术研究现状与发展趋势

生物学防治技术概述
生物学防治技术是指利用生物之间的相互关系,以一种或一类生物来抑制另一种或另一类生物的方法。
主要包括天敌昆虫利用、病原微生物利用、农用抗生素、植物性农药和动物源农药等。
分类
定义
优势
对环境友好,不污染环境,对非靶标生物安全,可以长期控制病虫害,不易产生抗性等。
局限性
见效慢,受环境影响大,防治效果不稳定等。
03
CHAPTER
常见生物学防治技术及应用
利用天敌昆虫控制害虫的危害。
定义
如瓢虫、草蛉、蜘蛛等捕食性天敌,以及赤眼蜂、蚜茧蜂等寄生性天敌,可被用于多种害虫的防治。
应用
长期效果显著,对环境友好。
优势
可能存在与害虫竞争食物和栖息地的问题。
局限
定义
应用
优势
基因工程在生物防治中的应用
基因编辑技术为生物防治微生物的改良提供了更高效、精确的方法。通过基因编辑技术,可以精确地修改生防菌的基因组,提高其抗逆性、繁殖能力和生防效果。同时,基因编辑技术还可以用于生防微生物与其他微生物之间的基因交流,促进有益基因的转移和扩散。
基因编辑技术在生物防治中的应用
生物防治与化学防治的协同作用
加强科研机构、高校与企业之间的合作,共同推动生物防治技术的研发和应用。
培训与宣传
加强对农民的培训和宣传,提高他们对生物防治技术的认识和接受程度。
政策支持
政府应加大对生物防治技术的支持力度,制定相关政策,鼓励农民使用生物防治技术。
06
CHAPTER
结论
环境友好性
与化学农药相比,生物学防治技术具有更高的环境友好性,减少了化学物质对土壤、水源和生态系统的负面影响。
植物抗病性和抗虫性的机制

植物对昆虫的防御机制:分泌毒素、产生抗虫物质等
昆虫对植物的适应机制:产生抗药性、改变取食行为等
植物与昆虫的协同进化:植物不断产生新的抗虫物质,昆虫不断适应新的抗虫物质
植物与昆虫的互作关系对生态系统的影响:维持生态平衡,促进生物多样性
提高作物产量:通过抗病性和抗虫性改良,减少病虫害损失,提高作物产量。
减少农药使用:抗病性和抗虫性改良作物可以减少农药使用,降低环境污染和食品安全风险。
提高作物品质:抗病性和抗虫性改良作物可以提高作物品质,提高农产品市场竞争力。
促进农业可持续发展:抗病性和抗虫性改良作物可以促进农业可持续发展,减少对环境的破坏。
保护植物免受病虫害的侵害,维持生态平衡
提高植物抗逆性,增强植物适应环境的能力
减少农药使用,降低环境污染
促进生物多样性,保护生态系统的稳定和健康
基因编辑技术:利用CRISPR/Cas9等基因编辑技术,改良植物抗病性和抗虫性基因
生物农药:研发新型生物农药,替代传统化学农药,降低环境污染和生态风险
植物免疫系统:研究植物免疫系统,提高植物自身抗病性和抗虫性
生物工程:通过转基因技术,将抗病性和抗虫性基因导入植物中,提高植物抗病性和抗虫性
植物激素与抗病信号传导:植物激素可以参与抗病信号传导,增强植物的抗病性
植物与微生物的相互作用:互利共生、寄生、竞争等
植物抗病性机制:诱导抗病性、抗病基因、抗病蛋白等
植物与微生物的识别:模式识别受体控等
植物分泌物:可以产生对害虫有驱避作用的化学物质
生物信息学:利用计算机技术处理和分析生物数据的科学
抗病性和抗虫性研究:研究植物如何抵抗病原体和害虫的侵害
生物信息学在抗病性和抗虫性研究中的应用:利用生物信息学技术分析植物抗病性和抗虫性的基因、蛋白质和代谢途径
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很多有臭味 Many are toxic
很多有嗅味 Many are toxic
释出的氰酸有毒 Released cyanic acid toxi c
芥 子 油 苷 Glu cosinolat e
单萜 Monoterpene
5期
张文辉等: 植物抗虫性次生物质的 研究概况
52 3
物质的研究进展。
1 植物次生物质的主要类型
植物次生代谢物质是植物在长期的进化中对生态环境适应产生的结果。由于植物本 身缺乏移动能力, 在进化过程中, 不得不依赖次生物质来减少昆虫或疾病的危害, 这也就 是次生物质最原始、最主要的生态功能。目前已知的植物次生物质约有 3 万多种, 与昆虫 有关的主要植物次生物质列于表 1, 其中主要的是生物碱、萜类和酚类, 分别达到 6 500、 5 900和 5 000 种( 轩静渊和王辅, 1991) 。 1. 1 萜烯类
5 24
植物学通报
20 卷
表 1 与昆虫有关的主要植物次生物质 的类别 Table 1 Categories of major plant secondary substances related to insect activities
类别 Category 生物碱 Alkaloid
种数( 化学 结构已知) Number of chemicals with known structure
有的有毒 Some are toxic
分布 于 70 种 以 上 的 植 物 中 Distribut ed in 有溶血作 用 Haemolyt ic ef
plants of over 70 species
fect
主要 分布于 芸香 科, 楝 科, 苦 樗科 Mainly Rutaceae, Meliaceae and Simaroubaceae
农业部水稻生物学重点实验室开放课题( 020402) 。 通讯作者。Author for correspondence. E mail: liug@ mail . hz. zj. cn. 作者简介: 张文辉, 男, 1974 年生, 1998 年毕业于河北大学生命科学学院。1998~ 2001 年在中国农业科学院 研究 生院攻读昆虫学硕士学位, 研究水稻品种对白背飞虱的抗性机理。现就职于北 京市柳沈律师事 务所。刘 光杰, 男, 1961 年生, 1983 年毕业于西南农业大学植保系, 1990 年 获得英国 Newcastle 大学 博士学位。研 究员, 博 士生 导师。从事以水稻抗性品种为基础的害虫可持续治理技术的研究与开发。 收稿日期: 2002 03 11 接受日期: 2003 03 27 责任编辑: 崔郁英
一些酚类是昆虫忌避剂或蛋白酶抑制剂( 张瑛和严顺福, 1998) 。而且在植物遭受损 伤后, 次生化合物一个最明显的变化就是酚类化合物含量的增加, 并且其含量的高低与一 些植食性昆虫的数量呈负相关, 不同的植物受损伤后会产生一些特异的次生物质( 娄永根
娄永根, 1999. 信息化合物在稻虱缨小蜂寄主选择行为中的作用. 浙江大学( 原浙江农业大学) 博士学位论文.
A Review on Plant Secondary Substances in Plant Resistance to Insect Pests
ZHANG Wen_Hui LIU Guang_Jie
( N ational Center f or Rice Improvement , China N ati onal Rice Research Insti tute , Hangzhou 310006)
倍半萜 内酯 Sesquit erpenoid
二萜 D it erpenoid
皂角 苷 ( 三 萜 ) 萜类 Saponin ( triper Terpen_ penoid) oids 苎 烯 ( 三 萜 )
Limonene ( triper penoid) 葫芦 素 ( 三 萜 ) Cucurbit acin ( triperpenoid)
胺 Amine
100
含氮化
合物 非蛋 白 氨 基 酸
Nit ro_ Non_prot ein
400
genous amino acid
chemi_
cals 生氰苷 Cyanophoric glucoside
30
广泛分布于被子植物的花 Widely in flowers of angiosperms
分布较广泛, 特别在豆类种子中 Widely, especially in seeds of beans
Turlings 和 Tumlinson( 1991) 报道了玉米苗在受到甜菜叶蛾取食后会释放大量的萜类 化合物, 而人工损伤和未损伤的叶都不释放, 并且受害的叶对寄生蜂具有更强的引诱作 用。Dicke( 1994) 也发现被害虫取食侵害后的金甲豆( Pea lunatus) 、黄瓜、玉米和棉花等作 物都会释放出( E) _4, 8_二甲基_1, 3, 7_壬三烯和 4, 8, 12_三甲基_1, 3( E) , 7( E) , 11_十三烯这 两种单萜。 1. 2 含氮化合物
张瑛和严福顺( 1998) 认为萜烯类是植食性昆虫诱导被害植物产生次生物质的主要成 分。例如, 柠烯、蒎烯、香叶烯等许多成分能直接作用于致害昆虫, 对有些昆虫可以引起忌 避或抗生作用。法尼烯有保幼激素活性, 能影响昆虫的生长发育。娄永根( 1999) 认为萜 类化合物可作为同种或异种植食性昆虫的指示信号, 使植食性昆虫产生逃避或趋向行 为 。经棉田甜菜夜蛾( Laphygma exigua ( H bner) ) 口腔分泌物处理后的玉米, 会产生( E) _ 法尼烯, 它是粟缢管蚜( Phopalosiphum padi ) 报警信息素的主要组分, 从而导致粟缢管蚜的 逃避行为( Bernasconi et al , 1998) 。挥发性的萜类化合 物还能抑制一些植食性昆虫的取 食。
存在于菊科及其他被子植物 中 In Compositae 有的 有 苦味 并 有 毒 Some
and other angiosperms
are bitter and toxic
分布广泛, 特别 植物乳 汁中 和树脂 中 Wide ly, especially in milky fluid and resin of plants
植物学通报 2003, 20 ( 5) : 522~ 530 Chinese Bulletin of Botany
植物抗虫性次生物质的研究概况
张文辉 刘光杰
( 中国水稻研究所, 国家水稻改良中心 杭州 310006)
摘要 综述了国内外与植物抗虫性有关的次生物质的 主要类型 和植物 次生物质 对昆虫 的寄主 选择、取 食和产卵等作用的研究进展, 对次生物质在生态系统中 的作用也作了介绍, 并展望了植物 次生物质 的应 用前景。 关键词 次生物质, 抗虫性, 昆虫
强 心 苷 Heart glucoside
类胡萝 卜素 Carotenoid
75 1 000 600 1 000 500 100
50 150 350
分布于十字花科 In Cruciferae
辣味 ( 释 出 硫代 氰 酸 盐 ) Spicy ( Rel eased rhodanate)
广泛存在于精油中 Widely in essential oils 香味 Bitter
植物抗虫性是植物与昆虫协同进化过程中形成的一种可以遗传的特性, 能使植物不 受虫害或受害较轻。它具有经济、有效、不杀伤天敌、不污染环境、能保持农业优良生态系 统等特点, 是利用自然因子达到生态平衡的理想措施, 是害虫综合治理战略中重要的一 环。在构成植物抗虫性的众多因素中, 次生物质作为植物抗虫性的主要化学基础, 已成为 抗虫性研究的 一项 重要 内容 ( Kostal, 1993; 刘 光 杰和 胡国 文, 1993; 娄永 根和 程 家安, 1996a; 孔垂华, 1998; Thomas and Erich, 1998) 。中国在植物源杀虫剂的研制和开发上也有 了长足的发展( 郝乃斌和戈巧英, 1999) 。本文综述了近年来国内外有关植物抗虫性次生
人们利用化学农药来治理病虫害, 在获得科技进步带来效益的同时, 也品尝了由此带 来的一系列苦果, 如环境污染、农药残留、害虫的抗药性、杀伤害虫天敌等。近年来, 随着 人们生活质量和环保意识的逐步提高, 大力建设和推广无公害农业, 防止环境的进一步恶 化, 已成为全社会普遍关注的热点问题, 而在实施病虫综合防治过程中, 有关抗虫品种的 培育与研究日益受到人们的重视。
Abstract The present paper summarized the major types of plant secondary substances with resis tance to insect pests in China and abroad, and the advancement of studies on effects of plant sec ondary substances on orientat ion to host plants, feeding and oviposition responses of insects. The roles of plant secondary substances in eco_system were introduced and the prospect of utilization of plant secondary substances in host plant resistance was also discussed. Key words Secondary substance, Plant resistance, Insect
in