害虫行为调节剂是一种以嗅觉系统为靶标的绿色农药,在害虫的田间管理中发挥着重要的作用.然而,其先导化合物的发现通常依赖一系列生物测定的方法,不仅费时费力,且发现效率低.近年来,随着昆虫嗅觉功能数据的积累和结构生物学的飞速发展,以机器学习技术和分子对接为代表的 2 种基于计算机的药物虚拟筛选方法在害虫行为调节剂的先导化合物研究中发挥着重要的作用,极大地促进了先导化合物的发现效率,减少了筛选的盲目性.本文系统综述了 2 种虚拟筛选方法及其在害虫行为调节剂先导化合物研究中的应用,并对 2 种筛选策略在实际应用中存在的问题及应用前景进行了讨论.

昆虫所接收的气味集合即昆虫的气味景观.昆虫依赖于对气味景观的感受和分辨,完成目标定位、取食、交配、产卵等生命活动.通过气味景观管理可操控昆虫的行为,达到防控害虫的目的.本文从昆虫气味景观的组成和扩散,气味景观对昆虫行为的影响,影响气味景观的因素,昆虫对气味景观的感知和分辨,以及气味景观管理在害虫防控上的应用等方面对昆虫气味景观的研究进展进行了综述,并对今后昆虫气味景观管理的发展方向和研究重点进行了分析和展望.对昆虫而言,目标物释放的气味被气流击散成羽状,并与空气中携带的背景气味混合,共同构成了气味景观.昆虫沿目标物气味进行目标物的搜寻和定位,目标物气味的形状、组成、浓度等可影响昆虫的行为;背景气味则起到补充、警示等辅助作用,不同背景气味对昆虫的目标定位有协同或干扰作用.环境中温湿度、光照、重金属元素以及植物病虫害等是影响昆虫气味景观的主要因素.研究表明,昆虫通过嗅觉受体捕获气味景观,并将气味信号沿嗅觉神经输送至触角叶等嗅觉中枢.而后,气味景观在昆虫嗅觉中枢中以基本编码或构型编码的模式被解析.背景气味对昆虫目标定位的影响可能是不同气味分子在嗅觉感知和编码过程中的相互加成、竞争性结合及信号串扰的结果.目前,基于对气味景观的管理衍生出了昆虫行为调节剂、外源激发子、选育可释放抗性挥发物的作物品种、"推-拉"技术、天敌支持型植物系统等多种害虫绿色防控技术.今后需进一步深入解析昆虫分辨气味景观的行为学、电生理学和神经学机制,并对气味景观管理相关的绿色防控技术进行优化和集成化,以期构建科学、高效的气味景观用于害虫防控.

近年来我国林业有害生物呈频发重发态势,严重危害林业生态安全.化学防治是目前森林害虫综合治理体系中不可或缺的措施之一.本文基于我国森林害虫发生特点,详实阐述森林害虫化学防治中烟雾防治、注干防治、昆虫生长调节剂防治和行为化学防治的作用、应用技术和存在的问题,并结合化学防治现阶段存在的问题,探讨了森林害虫化学防治未来发展方向,为我国森林害虫化学防治的研发和应用提供参考.

昆虫气味受体(odorant receptors,ORs)在外周嗅觉系统识别气味信号过程中起着关键作用,参与昆虫取食、交配和产卵等重要生命活动过程.随着测序技术飞速发展以及生物信息学研究的深入,昆虫气味受体基因实现了大规模鉴定.本文详述了昆虫气味受体基因的研究方法及其原理和优缺点,归纳总结了自2015年以来已发表文章中采用不同分析方法进行ORs鉴定和功能研究的数量和比例,列举了重要害虫气味受体的研究进展.2015-2019年利用基因组和转录组测序技术分别鉴定了 2 543和5 111个OR基因.基因表达和蛋白定位研究有助于分析OR基因在不同组织以及不同发育阶段的表达特异性,荧光原位杂交和免疫组织化学方法常用于分析细胞和组织定位;半定量反转录 PCR(semi-quantitative reverse transcription PCR,RT-PCR)技术和实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术常用于研究OR基因的时空表达模式.利用冷冻电镜技术解析昆虫OR蛋白的超微晶体结构,以明确OR关键氨基酸残基与配体化合物互作规律.ORs功能研究手段不断丰富,体外异源表达系统在2015-2019年间的占比为75.76％,以爪蟾卵母细胞Xenopus oocytes系统结合双电极电压钳技术(two-electrode voltage clamp,TEVC)为主(占比43.94％),辅以转基因果蝇异源表达系统结合单感器记录技术以及细胞系异源表达ORs结合钙离子成像技术;体内功能研究方法包括RNA干扰(RNAi)技术和CRISPR/Cas9基因编辑技术,后者在ORs功能研究中取得了突破性进展并具有广泛的应用前景.最后本文对今后的研究方向提出了以下建议:(1)开展更多重大害虫及天敌昆虫嗅觉识别机制研究;(2)阐明昆虫性信息素和寄主植物挥发物协同作用的内在机理;(3)解析气味受体蛋白超微晶体结构并揭示ORs与气味分子特异性识别机制;(4)基于RNAi技术开发新型昆虫行为调节剂.

单感器记录技术是一种昆虫细胞外电生理技术,可以测量昆虫单个感受器对刺激物的电生理反应.该技术有助于探明昆虫嗅觉和味觉感受器对不同信息化合物的电生理响应机制,将单感器记录技术与其他技术相结合,不仅可以阐明昆虫嗅觉反应的分子机制,还可以研制昆虫行为调节剂、检测挥发性有机化合物的生物传感器.本文介绍了单感器记录仪的结构和昆虫单感器记录的原理,并对单感器记录技术在昆虫学研究方面的应用进行了综述,以期为探明昆虫感受化学信息物质的机理和应用提供依据.

小地老虎Agrotis ipsilon是烟草Nicotiana tabacum移栽期主要的切根害虫,严重危害烟草生产.为研判烟草生产中符合双减(减肥、减药)要求的生物和生态防控技术,集成适合推广的虫害综合治理模式,本研究在云南玉溪华宁县以昆虫病原线虫(EPN)Steinernema carpocapsae All粉剂和化学药剂敌杀死(溴氰菊酯)处理,配合2 种幼虫食诱方法(传统引诱剂、人工引诱剂)以及2 种增效助剂(激健1、2)组合,调查移栽后烟草幼苗受小地老虎危害死亡率,评价生物药剂、食诱剂和助剂对烟草幼苗的保护效果.结果表明,无论是否存在食诱剂,移栽4 d各施药处理均能显著降低烟草幼苗死亡率,随时间的推移,所有处理的烟草幼苗死亡率均显著上升;无食诱剂情况下,EPN+激健1 和敌杀死于移栽7 d仍具显著保苗效果;传统的糖醋酒液食诱法本身具备一定保苗效果,配合施药,初期效果最好,4 d时,烟草幼苗危害率最低达0.83％±0.008％(传统食诱剂+昆虫病原线虫);人工食诱剂持效性最好,移栽10 d时配合EPN、EPN+激健2 和敌杀死仍具明显保苗效果.施用化学药剂时,食诱剂本身对保苗效果无显著贡献;使用EPN时,传统食诱法较空白具有显著保苗效果,但与人工食诱法间差异不显著.移栽4 d时,EPN+激健1 较单独施放EPN具显著保苗效果,之后调查中添加助剂小区与EPN小区无显著差异.综上所述,EPN粉剂配合人工食诱剂和激健助剂,可长期较好地抑制小地老虎对烟草幼苗危害,为集成烟草全程绿色生态治理模式提供了有效参考.