沈丹霓，曾文慧，張丹丹，李志強(qiáng)*

(1.中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，廣州 510275；2.中山大學(xué)生態(tài)學(xué)院，廣州 510275；3.廣東省科學(xué)院動物研究所，廣東省動物保護(hù)與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省野生動物保護(hù)與利用公共實(shí)驗(yàn)室，廣州 510260)

昆蟲種類繁多、數(shù)量龐大、分布廣泛,很大程度上得益于其在進(jìn)化過程中形成的強(qiáng)大生殖優(yōu)勢(申王尚, 2018),因此昆蟲的生殖調(diào)控機(jī)制受到廣泛關(guān)注，并成為害蟲防治研究的重要切入點(diǎn)之一(Smaggheetal., 2019)。害蟲的生物防治具有安全、綠色、可持續(xù)等特點(diǎn)，其中植物防御植食性昆蟲的代謝產(chǎn)物可作為生物防治劑有效成分的重要來源(Rattan, 2010)。植物源活性物質(zhì)能作用于昆蟲神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、代謝循環(huán)系統(tǒng)相關(guān)的器官、組織、細(xì)胞，對昆蟲的生殖發(fā)育產(chǎn)生明顯的干擾控制作用(Rattan, 2010; Kouletal., 2013; Ikbal and Pavela, 2019)。本文圍繞植物源活性物質(zhì)對昆蟲生殖發(fā)育的干擾機(jī)制以及應(yīng)用情況進(jìn)行了綜述分析，以期為靶向生殖發(fā)育系統(tǒng)的植物源昆蟲生長調(diào)節(jié)劑的研究提供參考。

1 植物源活性物質(zhì)的組成成分與效用基團(tuán)

植物組織、器官或植物代謝過程產(chǎn)生的活性物質(zhì)主要以植物次生代謝物或蛋白質(zhì)化合物的形式存在(Pavela, 2015; 葉萱, 2018)。植物次生代謝物在植物細(xì)胞質(zhì)中經(jīng)丙二酸、甲戊酸、甲基赤蘚糖-4-磷酸等途徑合成后，通過腺毛、分泌腔、分泌道等組織進(jìn)行運(yùn)輸，最終以液態(tài)的形式儲存于植物器官(Haratym and Weryszko-Chmielewska, 2017)。對植物提取分離物的檢測分析顯示，其活性成分繁多且具有種屬與組織器官的差異性，包括非特異性成分如根、莖、花中常見的倍半萜類與二萜類化合物，樹皮中常見的酚類與黃酮類化合物；特異性成分如吊裙草Crotalariaretusa中的楊梅素等(Doungchaweeetal., 2019; Sinanetal., 2020)。此外，植物不同產(chǎn)地、季節(jié)、樹齡等的活性成分各異，例如在各個柳杉Cryptomeriafortunei分布區(qū)中，從不同季節(jié)、樹齡的柳杉中提取的精油的化學(xué)成分存在明顯的差異(謝永堅(jiān)，2013)。以上研究均表明植物源活性物質(zhì)的合成、分布和含量具有種類、組織器官、生長階段、地域環(huán)境的特異性與多樣性。因此根據(jù)這些成分的表征特性可以建立特定的植物化學(xué)指紋圖譜(Zenginetal., 2019)。

植物提取的活性混合物或單一活性成分均具有不同程度的抗氧化、酶抑制、抗菌、殺蟲等作用(Doungchaweeetal., 2019; Sinanetal., 2020)。植物源活性物質(zhì)對害蟲的防控效果、作用方式及機(jī)理各異，取決于其活性成分的分子結(jié)構(gòu)，具體表現(xiàn)為效用基團(tuán)的類型、位置及其復(fù)雜的協(xié)同作用(Pavela, 2014)。依據(jù)化合物的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，目前研究較多的活性物質(zhì)以攜帶兩個或以上的復(fù)合官能團(tuán)為主，包括萜烯類(異戊二烯烯烴)、酚類(含酚羥基芳香烴環(huán))、生物堿(含氮雜環(huán))、甾體(含環(huán)戊烷多氫菲骨架)、黃酮類(酮式羰基、羥基衍生物)、內(nèi)酯類(含環(huán)酯基)等(Tiwari and Rana, 2015)。生物學(xué)功能上的比較研究證明，不同的官能團(tuán)在殺蟲活性上具有顯著的差異。相對于飽和烴類化合物，含有不飽和鍵、氧、醛基或成環(huán)的烯烴類、醛類、酚類的殺蟲毒性更大，其中不飽和鍵的生物功效與化合物的親脂性相關(guān)(Guptaetal., 2011; Pandeyetal., 2012)。不飽和鍵的氫化降低了化合物的親脂性，使化合物通過昆蟲的角質(zhì)層并進(jìn)入其體內(nèi)發(fā)揮作用的過程受到干擾，從而影響了其殺蟲效果(Lomonacoetal., 2009; Pardedeetal., 2018)。與單官能團(tuán)類活性物質(zhì)如醛類(含醛基)、醇類(含醇羥基)相比，復(fù)合官能團(tuán)類活性物質(zhì)的殺蟲活性在某些官能團(tuán)的協(xié)同作用下顯著提高。這些協(xié)同成分通過提高角質(zhì)層的滲透性和混合物的滲透速率，增強(qiáng)了活性物質(zhì)的殺蟲毒性(Pavela, 2014; Tak and Isman, 2017)。因此，復(fù)合官能團(tuán)類活性物質(zhì)，如混合精油等，在新型生物防治制劑的研發(fā)中具有更大的潛力。

2 植物源活性物質(zhì)對昆蟲生殖的干擾機(jī)制

2.1 干擾生殖行為

昆蟲的生殖行為復(fù)雜多樣，主要包括求偶、交配、產(chǎn)卵等。這些生殖行為往往受到內(nèi)源信息素及外源性信號物質(zhì)的協(xié)同調(diào)控(Felipeetal., 2018)。寄主植物的活性物質(zhì)是影響昆蟲生殖行為和生殖狀態(tài)的生物外源性信號之一，其中以揮發(fā)物對生殖行為的干擾效果最為顯著(Xu and Turlings, 2017)。

植物揮發(fā)物能夠作為性信息素的前體或作用于嗅覺系統(tǒng)與內(nèi)分泌系統(tǒng)，干擾昆蟲性信息素的合成與釋放，進(jìn)而影響昆蟲的生殖狀態(tài)與行為。研究表明，玉米Zeamays穗絲和番茄Lycopersiconesculentum果實(shí)的揮發(fā)物具有刺激美洲棉鈴蟲Helicoverpazea性信息素的合成與釋放的作用，其中以3-甲基-1-丁醇和苯乙醛這兩種組分對雌蟲產(chǎn)卵行為的干擾作用效果最為顯著(張秀歌等，2015)。部分植物活性物質(zhì)可能具有類似雄性昆蟲“交配因子”的功能。交配后雄性生殖附腺分泌的交配因子能夠改變雌雄性內(nèi)源信息素的水平，降低雌性對其他雄性的接受率并提高其產(chǎn)卵率，同時干擾雄性對性信息素的響應(yīng)(華榮勝等, 2010)，如馬纓丹Lantanacamara葉片正己烷提取液的香葉醇、法尼醇等倍半萜類化合物可以改變雄性紅蝽Dysdercuskoenigii的求偶行為，并使雌性拒絕交配，從而降低交配成功率(Kayesthetal., 2019)。

寄主植物的揮發(fā)物通過作用于雄性的嗅覺系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)影響其對雌性性信息素的識別能力與感受活性，進(jìn)而干擾雌雄昆蟲在求偶、交配行為中所需的信息交流。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與雌性麥蛾Sitotrogacerealella的性信息素競爭雄性的氣味結(jié)合蛋白，使麥蛾的交配頻率顯著降低，從而減少雌性的產(chǎn)卵量(馬敏, 2016)。植物的部分酯類、醛類、醇類活性化合物能夠增強(qiáng)或削弱雌性性信息素對雄性的引誘效果，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-醇等活性成分是常見的性信息素“增效劑”，能夠提高雄性對雌性性信息素的識別能力(Schmidt-Büsseretal., 2009; 張秀歌等, 2015)。植物活性化合物對昆蟲信息交流的干擾具有種間差異，例如水楊酸甲酯既可作為女貞細(xì)卷蛾Eupoeciliaambiguella性信息素的增強(qiáng)劑，顯著提高其雄性對雌性性信息素的反應(yīng)強(qiáng)度，又能作為松異舟蛾Thaumetopoeapityocampa性信息素的拮抗劑，使其雌蛾對雄蛾的引誘效果顯著降低(Schmidt-Büsseretal., 2009; Jacteletal., 2011)。因此，高效利用昆蟲性信息素與其生殖行為的調(diào)控關(guān)系仍然是害蟲防控的有效策略。

2.2 影響生長發(fā)育

正常的生長發(fā)育是昆蟲達(dá)到適宜的生殖狀態(tài)的基礎(chǔ)，而昆蟲通過生殖發(fā)育激素的生物合成、分泌、降解以及其他信號通路的級聯(lián)或反饋機(jī)制，協(xié)同調(diào)控其生長與變態(tài)發(fā)育(Royetal., 2018)。任何與昆蟲的生殖發(fā)育相關(guān)的激素信號通路或調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境平衡的外源因子受到干擾，均可能導(dǎo)致其生殖異常。

部分植物活性物質(zhì)具有類似昆蟲生長調(diào)節(jié)劑的作用。一方面，植物活性成分可能作用于昆蟲內(nèi)分泌系統(tǒng)，間接調(diào)節(jié)發(fā)育激素的合成，進(jìn)而影響昆蟲的發(fā)育周期。例如，印楝Azadirachtaindica籽仁提取物通過調(diào)節(jié)昆蟲神經(jīng)細(xì)胞中促前胸腺激素的合成速度而干擾其內(nèi)分泌系統(tǒng)，導(dǎo)致昆蟲蛹期延長、產(chǎn)卵期縮短以及繁殖力下降(Radha and Susheela, 2014)。另一方面，一些植物活性成分直接干擾激素信號通路。例如保幼激素的作用發(fā)揮依賴于受體(Methoprene-tolerant, Met)與其他轉(zhuǎn)錄因子、類固醇受體輔助活化因子(Steroid receptor coactivator, SRC/FISC)、周期蛋白(Cycle, CYC)形成異二聚體的機(jī)制(Jindraetal., 2013)，植物的二萜類次生代謝物如紅果山胡椒Linderaerythrocarpa的查耳酮、晚一枝黃花Solidagoserotina的Kingidiol化合物在結(jié)構(gòu)上與FISC或CYC相似，能夠與其競爭性結(jié)合Met，進(jìn)而阻礙激素信號通路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致雌性埃及伊蚊Aedesaegypti的卵巢發(fā)育異常(Leeetal., 2015)；植物的黃酮類化合物蘆丁可能通過干擾斜紋夜蛾Spodopteralitura和棉鈴蟲Helicoverpaarmigera的蛻皮激素信號通路，延長兩種昆蟲的蛻皮期，并且導(dǎo)致成蟲畸形甚至死亡(Jadhavetal., 2012)。

許多植物源活性物質(zhì)是昆蟲體內(nèi)消化酶與解毒酶的靶向底物，通過干擾昆蟲的營養(yǎng)代謝與解毒代謝而影響昆蟲的生長發(fā)育。例如，苦瓜Momordicacharantia葉片提取物的苦瓜素類化合物能夠顯著降低斜紋夜蛾幼蟲中腸內(nèi)的淀粉酶和蛋白酶活性，影響淀粉和蛋白質(zhì)的消化和吸收，從而抑制其正常的生長發(fā)育(駱穎等, 2012)。相反，一些適合昆蟲取食的寄主植物的活性物質(zhì)能夠提高昆蟲中腸的胰蛋白酶活性，促進(jìn)昆蟲對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，從而維持昆蟲正常的生長發(fā)育(Zhaoetal., 2019)。研究發(fā)現(xiàn)，作用于解毒酶的活性化合物主要為萜類、酚類化合物，例如α-蒎烯、β-蒎烯、月桂烯等萜類能夠顯著降低松墨天牛Monochamusalternates的化蛹率和羽化率，其作用機(jī)理在于萜類化合物提高了昆蟲腸道內(nèi)的解毒酶活性，導(dǎo)致代謝過度與有害物質(zhì)累積，最終影響松墨天牛的生長發(fā)育(何玄玉等，2017)。此外，酚類化合物對昆蟲物質(zhì)代謝方面的影響更為顯著。研究表明單寧酸、綠原酸、水楊酸可通過拒食、毒殺的方式影響舞毒蛾Lymantriadispar的營養(yǎng)攝入與解毒代謝，使其蛹重增加且成蟲產(chǎn)卵量、受精率均降低(王曉麗等, 2016)；富含酚類的紫皮玉米提取物可能導(dǎo)致煙草天蛾Manducasexta中腸的酚氧化酶活性異常，進(jìn)而降低其卵孵化率與幼蟲體重(Tayaletal., 2020)。因此，生長發(fā)育與生殖的密切相關(guān)性進(jìn)一步拓寬了植物活性物質(zhì)對害蟲生殖干擾的作用靶點(diǎn)。

2.3 毒害生殖細(xì)胞或器官

生殖細(xì)胞是配子發(fā)生、受精、胚胎發(fā)育、生殖器官發(fā)育與成熟等過程中物質(zhì)代謝與能量交換的重要場所之一。生殖細(xì)胞的形態(tài)與結(jié)構(gòu)是其生長狀態(tài)的直觀表現(xiàn)，生殖細(xì)胞的形態(tài)、細(xì)胞器與細(xì)胞骨架的結(jié)構(gòu)變化異常將影響昆蟲的生殖力。首先，植物活性物質(zhì)對昆蟲的生殖細(xì)胞具有毒殺作用，具體表現(xiàn)為細(xì)胞形態(tài)與結(jié)構(gòu)改變、細(xì)胞代謝與細(xì)胞增殖異常等。研究表明，漿果楝Cipadessabaccifera葉片的丙酮提取物含有十八烷酸、環(huán)丙烷羧酸、棕櫚酸乙烯基酯、呋喃等多種化合物，能夠破壞致倦庫蚊Culexquinquefasciatus的卵細(xì)胞膜，降低其卵孵化率(Ramkumaretal., 2019)；劉歡等(2014)發(fā)現(xiàn)苦瓜葉中的苦瓜素能夠延長亞洲玉米螟Ostrininafurnacalis的發(fā)育歷期，降低其雌性的產(chǎn)卵量，其干擾機(jī)制在于苦瓜素不僅破壞卵巢細(xì)胞的形態(tài)，而且通過抑制細(xì)胞的糖代謝阻止機(jī)體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，對嚴(yán)格依賴營養(yǎng)素的卵子發(fā)生過程產(chǎn)生顯著的負(fù)面影響。此外，豆科魚藤屬植物的活性成分12-α羥基魚藤酮對昆蟲細(xì)胞增殖的影響顯著，不僅能夠使斜紋夜蛾卵巢細(xì)胞周期停滯，抑制其分裂增殖，還能通過改變細(xì)胞膜的通透性破壞細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的離子平衡，最終導(dǎo)致細(xì)胞中毒甚至壞死。這兩種方式均能減少卵巢細(xì)胞的數(shù)量，導(dǎo)致卵巢發(fā)育缺陷，進(jìn)而在組織水平上降低斜紋夜蛾的生殖力(李有志等, 2009)。

其次，植物活性物質(zhì)能夠在基因水平上對生殖細(xì)胞的成熟或凋亡進(jìn)程產(chǎn)生影響，進(jìn)而導(dǎo)致昆蟲生殖發(fā)育缺陷。具體的病理現(xiàn)象包括生殖細(xì)胞體積縮小、數(shù)量減少以及生殖器官萎縮等(Lopezetal., 2016)。在雌性昆蟲的生殖過程中，卵黃蛋白前體由Vg基因編碼，其轉(zhuǎn)錄與翻譯受到保幼激素、蛻皮激素、胰島素樣肽信號通路、雷帕霉素靶向信號通路的調(diào)控(Sheng, 2011; Hansenetal., 2014)。研究發(fā)現(xiàn)保幼激素甲基轉(zhuǎn)移酶是保幼激素生物合成途徑中的重要限速酶，抑制其基因的轉(zhuǎn)錄可以降低Vg基因的轉(zhuǎn)錄量(Gulia-Nussetal., 2011)，綠茶Camelliasinensis的原花青素可抑制岡比亞按蚊Anophelesgambiae中保幼激素甲基轉(zhuǎn)移酶基因的表達(dá)，進(jìn)而抑制其卵母細(xì)胞的成熟，使其變態(tài)發(fā)育障礙(Muemaetal., 2017)。此外，原花青素可能以毒殺生殖細(xì)胞或調(diào)控與生殖相關(guān)的重要基因的轉(zhuǎn)錄等方式干擾昆蟲的生殖，通過與核酸結(jié)合增加拓?fù)洚悩?gòu)酶II的DNA切割活性，從而誘導(dǎo)DNA斷裂，阻滯細(xì)胞周期的進(jìn)程，最終抑制細(xì)胞分裂甚至促使細(xì)胞凋亡(Kuzuharaetal., 2006; Timmeletal., 2013; Muemaetal., 2016)。在生殖發(fā)育過程中，支持細(xì)胞發(fā)揮清除凋亡細(xì)胞的功能，當(dāng)支持細(xì)胞受損時睪丸中凋亡的細(xì)胞無法被及時清除，使精子的發(fā)生過程受到影響(Yamashitaetal., 2020)。具有細(xì)胞毒殺作用的植物活性成分如黃皮Clausenalansium中的新肉桂酰胺B、苦瓜中的苦瓜苷、苦瓜素等，可能作用于昆蟲的支持細(xì)胞使其功能異常，導(dǎo)致未被及時清除的凋亡細(xì)胞出現(xiàn)繼發(fā)性壞死，并釋放出影響生殖細(xì)胞的有害物質(zhì)，由此形成破壞生殖系統(tǒng)的惡性循環(huán)(郭成林等, 2016;羅劍峰等, 2016; Yamashitaetal., 2020)。因此，生殖細(xì)胞與器官仍然是了解植物源活性物質(zhì)干擾昆蟲生殖作用機(jī)制的關(guān)鍵。

2.4 影響生殖地位與性別比例

對于具有生殖品級分化的社會昆蟲而言，表皮碳?xì)浠衔锱c生殖信息素均是判斷個體在巢內(nèi)地位的重要指標(biāo)，也是影響巢群生殖狀態(tài)的關(guān)鍵(Andrade-Silva and Nascimento, 2015; Mumokietal., 2018)。在胡蜂科、蜜蜂科、蟻科等社會昆蟲中，表皮碳?xì)浠衔锉蛔C實(shí)與生殖地位或生殖狀態(tài)密切相關(guān)(Liebig, 2010)，表皮分子結(jié)構(gòu)的異常可能影響社會昆蟲的生殖地位，但目前通過影響昆蟲表皮的分子結(jié)構(gòu)間接干擾昆蟲生殖的植物活性物質(zhì)尚未有應(yīng)用。研究表明部分植物活性物質(zhì)如花椒Zanthoxylumbungeanum精油、艾蒿Artemisiaargyi精油能夠損傷小菜蛾P(guān)lutellaxylostella上表皮中蠟質(zhì)層的結(jié)構(gòu)，使其表皮變形(孫紅霞, 2008)，這些植物活性物質(zhì)對昆蟲生殖地位與生殖狀態(tài)的影響有待進(jìn)一步研究。生殖信息素與生殖地位或生殖狀態(tài)的關(guān)系在蜜蜂屬中表現(xiàn)最為明顯，如海角蜂Apismelliferacapensis雌性工蜂，在乙醇脫氫酶的催化下產(chǎn)生主要成分為癸烯酸的生殖信息素激活卵巢，蜂后下頜腺分泌的信息素能夠有效抑制同巢雌性工蜂產(chǎn)生乙醇脫氫酶，阻斷雌性工蜂合成生殖信息素，抑制其卵巢的激活與產(chǎn)卵行為的發(fā)生，從而壟斷蜂后在巢群內(nèi)的產(chǎn)卵地位，維護(hù)其自身的生殖優(yōu)勢(Mumokietal., 2018)。有研究表明，酚類、烯烴類植物活性物質(zhì)能夠與蜂王信息素發(fā)生反應(yīng)而破壞蜂群中生殖信號的釋放與傳遞(劉靖和史榮衛(wèi), 2016)。在食物資源稀缺的情況下，含有多酚化合物的糖漿能夠提高意大利蜜蜂Apismelliferaligustica、中華蜜蜂Apisceranacerana蜂群的繁殖速率，擴(kuò)大蜂群的規(guī)模，并且顯著增加其雌性個體的比例(劉方鄰, 2004)。因此，花蜜中的多酚類化合物可能與生殖信息素發(fā)生反應(yīng)以激活蜂群中偏雌性的生殖傾斜機(jī)制。

2.5 作用于共生微生物

昆蟲共生微生物群落分布于宿主昆蟲的多種細(xì)胞、組織、器官中，對宿主昆蟲的營養(yǎng)代謝、生長發(fā)育、生殖方式及行為等方面均產(chǎn)生重要的影響(任素麗等, 2013; 王四寶和曲爽, 2017)。其中內(nèi)共生菌對昆蟲生殖的調(diào)控方式多樣，不僅可以誘導(dǎo)宿主孤雌生殖、雌性化、雄性致死等生殖異常現(xiàn)象，而且能夠改變宿主的產(chǎn)卵行為，降低雌性子代的比例(任素麗等, 2013; Shanetal., 2019)，但針對昆蟲內(nèi)共生菌的植物活性物質(zhì)的應(yīng)用尚不多。存在于木食性昆蟲腸道中的各種共生菌與原生動物在新陳代謝的過程中產(chǎn)生各種酶，以促進(jìn)宿主對木質(zhì)纖維的消化和吸收，維持腸道的生理平衡與內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而調(diào)控宿主的生長發(fā)育與繁殖(王四寶和曲爽, 2017)。目前已發(fā)現(xiàn)一些植物活性物質(zhì)能夠作用于昆蟲的共生菌或原生動物，如從香根草Vetiveriazizanioides分離的倍半萜酮化合物諾卡酮可減少臺灣乳白蟻Coptotermesformosanus腸道中原生動物的總數(shù)，導(dǎo)致白蟻行為異常甚至死亡(Maistrelloetal., 2003)；從印楝樹、桉樹Eucalyptuscamaldulensis、麻瘋樹Jatrophacurcas、亞麻Ligumusitatissimum等植物中提取的活性物質(zhì)對臺灣乳白蟻或狹頸動白蟻Zootermopsisaugusticollis后腸中的微生物有不同程度的抑制作用，并導(dǎo)致白蟻的活力顯著減弱(Doolittleetal., 2007; Fatima and Morrell, 2015)。

3 植物源物質(zhì)干擾昆蟲生殖的應(yīng)用研究

3.1 植物提取物及其活性成分的應(yīng)用

植物提取物對害蟲生殖調(diào)控的應(yīng)用形式主要為植物精油與植物有機(jī)溶劑提取物。目前應(yīng)用較為廣泛的植物提取物主要來源于松科、柏科、楝科、衛(wèi)矛科、樟科、蕓香科、唇形科、傘形科、豆科、菊科、桃金娘科、茄科等植物(Mann and Kaufman, 2012; Gahukar, 2018)。一些植物粗提物雖然活性成分尚未明確，但在昆蟲生殖發(fā)育防控中的應(yīng)用效果顯著。例如，小萬壽菊Tagetesminuta甲醇提取物對果實(shí)蠅Bactrocerazonata的蛹抑制率、羽化抑制率均達(dá)到40%以上(Khanetal., 2016)；黃花蒿Artemisiaannua精油、番荔枝科米糕果Annonamucosa乙醇提取物均顯著延長棉鈴蟲幼蟲的發(fā)育歷期，降低其幼蟲或蛹的體重(Anshuletal., 2014; Souzaetal., 2019)；亞致死劑量的當(dāng)歸Angelicasinensis和蓖麻Ricinuscommunis提取液分別使甜菜夜蛾Spodopteraexigua親代、子一代成蟲的性別比例受到干擾，并分別降低其親代、子一代的產(chǎn)卵量(萬年峰等, 2013)。

目前，植物提取物中的萜類、多酚類、生物堿等化合物的應(yīng)用研究較多。富含單萜類化合物的植物提取物及其活性成分對昆蟲卵的存活與孵化等方面的抑制效果最為顯著。例如，菊科植物艾葉中含有桉葉素、樟腦、胡椒酮等單萜類化合物，用12 μg/cm2劑量的艾葉精油處理米蛾Corcyracephalonica72 h，米蛾卵的死亡率為77.33%(楊小蓉等, 2019)；致死中濃度的猶大蒿Artemisiajudaica精油使四紋豆象甲Callosobruchusmaculatus卵孵化率減少約60%(Abd-Elhady, 2012)；富含檸檬烯、β-蒎烯、α-松油醇等單萜化合物的柑橘Citrusaurantifolia精油在0.032 μL/mL的劑量下使煙粉虱Trialeurodesvaporariorum卵的存活率下降58%(Delkhoonetal., 2013)。百里香Thymusvulgaris、牛至Origanumvulgare等植物精油中常見的百里香酚是一種單萜酚，能夠抑制玉米螟Chilopartellus卵的孵化，減少棉鈴蟲的產(chǎn)卵量(Singhetal., 2011; Bovornnanthadejetal., 2013)。同時，以百里香酚與香芹酚為主要活性成分的石香薷Moslachinensis精油制劑對蚜蟲也具有顯著的防治效果，以300 g/hm2的劑量處理田間菜豆Phaseolusvulgaris植株7 d后，桃蚜Myzuspersicae的校正死亡率達(dá)到85%以上(Luetal., 2020)。此外，含有萜類的植物提取物及其成分也具有良好的生長發(fā)育抑制活性。研究發(fā)現(xiàn)含有胡蘿卜酮等萜酮化合物的北美香柏Thujaoccidentalis精油、菊蒿Tanacetumvulgare精油能夠抑制外米擬步行蟲Alphitobiusdiaperinus的生長發(fā)育，可分別導(dǎo)致其幼蟲體重減少33.6%，化蛹抑制率達(dá)到50%(Szoygaetal., 2014)。含有莎草烯、α-蒎烯等萜烯化合物的鱷梨Perseaamericana葉片揮發(fā)油顯著延長了致倦庫蚊幼蟲與蛹的發(fā)育歷期，并導(dǎo)致蛹的存活率下降53.75%(Granados-Echegoyenetal., 2015)。楝科植物中的三萜化合物對昆蟲的生殖發(fā)育也具有復(fù)雜的干擾效應(yīng)，致死中濃度的印楝素處理黑腹果蠅Drosophilamelanogaster，其繁殖量減少98%(Oulhacietal., 2018)。亞致死劑量的印楝素在延長西花薊馬Frankliniellaoccidentalis產(chǎn)卵期的同時，顯著降低其產(chǎn)卵量(楊廣明等, 2016)。

生物堿與多酚類化合物在抑制昆蟲生長發(fā)育方面也具有顯著的應(yīng)用效果。應(yīng)用15 mg/mL華北白前Cynanchumkomarovii總生物堿處理小菜蛾幼蟲，其生長抑制率達(dá)到98.6%，化蛹率降低70%(Guoetal., 2014)，該生物堿對斜紋夜蛾幼蟲的化蛹率、羽化率亦有類似的效果(Geetal., 2015)。此外，辣椒堿、番茄苷、煙草煙堿、莨菪堿、雷公藤堿等多種植物生物堿已被證實(shí)對鱗翅目、鞘翅目、同翅目的多種害蟲具有防控作用(Chowańskietal., 2016)。在多酚類化合物中，富含多酚的紫玉米果皮提取物被認(rèn)為是煙草天蛾有效的生殖發(fā)育抑制劑，顯著降低幼蟲質(zhì)量、延長化蛹時間(Tayaletal., 2020)；木豆屬植物的黃酮類化合物蘆丁顯著延長了棉鈴蟲、斜紋夜蛾幼蟲的發(fā)育歷期，并顯著提高了蛹死亡率、成蟲畸形率(Jadhavetal., 2012)。

除了直接影響昆蟲的生殖發(fā)育，部分植物提取物及其次要活性成分可以作為殺蟲劑的先導(dǎo)化合物或增強(qiáng)劑，觸發(fā)或增強(qiáng)殺蟲劑的應(yīng)用效果(Taketal., 2016; Rizvietal., 2018)。例如，添加0.1% d-檸檬烯后吡蟲啉對枸杞棉蚜Aphisgossypii種群防控增效比高達(dá)93.11%(王芳等, 2019)。異丁香酚、樟腦等化合物能夠顯著增強(qiáng)反式肉桂酸、沒食子酸對斜紋夜蛾幼蟲的急性致死作用(Pavela, 2014)。檀香Santalumalbum油使西維因?qū)Π＜耙廖玫闹滤乐袧舛冉档椭?.23 mg/L(Tong and Bloomquist, 2013)。目前，多效復(fù)合提取物仍然是害蟲防治應(yīng)用中的重點(diǎn)，富含萜類、多酚類、生物堿等化合物的植物是研發(fā)植物源藥劑的優(yōu)先選擇對象。

3.2 應(yīng)用效果的影響因素

植物提取物在害蟲生殖發(fā)育方面的防控效果取決于植物活性成分的組成及濃度，植物的種類、部位是決定其活性成分組成與濃度的關(guān)鍵因素。研究表明車桑子Dodonaeaviscosa乙醇提取物在降低家蠅Muscadomestica子代的雌性比例方面活性明顯，而相同條件下梔子Gardeniajasminoides乙醇提取物則顯著延長家蠅幼蟲的發(fā)育歷期(Ahmedetal., 2013)。端心木Duguetialanceolata樹皮、莖葉、果實(shí)等的提取物對草地貪夜蛾Spodopterafrugiperda殺蟲活性的研究表明，其樹皮提取物由于存在2,4,5-三甲氧基苯乙烯而具有顯著的幼蟲毒殺效果(Alvesetal., 2016)。

植物提取物的防控效果受到提取溶劑、提取工藝、應(yīng)用劑型等多種因素的影響。常用于制備提取物的有機(jī)溶劑包括正己烷、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、石油醚等，不同溶劑的植物提取物對昆蟲生殖的干擾效果具有差異性(Ramkumaretal., 2019)。以甲醇為溶劑的青葙Celosiaargentea葉片提取物對棕櫚害蟲紅脈穗螟Tirathabarufivena蛹的發(fā)育抑制率最大，蛹重與蛹長的抑制率均達(dá)到29%以上，而同等條件下以正丁醇、石油醚為溶劑的青葙葉片提取物對其蛹的發(fā)育則均無顯著的影響(呂朝軍等, 2015)。植物的甲醇、乙酸乙酯、正己烷提取物對埃及伊蚊、致倦庫蚊的生殖干擾研究中，正己烷提取物對兩種蚊蟲的殺卵活性與產(chǎn)卵驅(qū)避的效果最為顯著(Reegan, 2015)。因此，溶劑是植物提取物作用效果的重要影響因素。溶劑體系與提取工藝也影響活性成分的藥效持效期，例如當(dāng)蒸發(fā)濃縮溫度達(dá)到40℃及以上時，細(xì)胞增殖抑制劑魚藤酮的降解率顯著降低(俞泉和胡一鴻, 2019)。此外，植物提取物的應(yīng)用劑型影響其活性的發(fā)揮。目前已有的研究均表明乳油制劑是保持植物提取物活性的優(yōu)良劑型，例如2%川楝素乳油制劑對蘋果黃蚜Aphiscitricola、小菜蛾藥后7 d的防效均達(dá)到85%，其藥效明顯優(yōu)于水乳劑、微乳劑、可溶液劑與可濕性粉劑(周一萬等, 2018)；10%苦皮藤Celastrusangulatus與黃荊Vitexnegundo的乳油制劑對菜青蟲Pierisrapae、茶尺蠖Ectropisoblique的田間防效均達(dá)到80%(劉雨晴等, 2018)。

4 小結(jié)與展望

植物活性物質(zhì)普遍存在于植物的根、葉、花、種子等器官中，對昆蟲的生殖及生長發(fā)育具有顯著的干擾作用。目前利用植物活性物質(zhì)的驅(qū)避、熏蒸、引誘等作用，已將其廣泛應(yīng)用于多種害蟲的防治(Youetal., 2020)。植物的活性成分及其防效隨著植物與昆蟲的協(xié)同進(jìn)化關(guān)系而變化，部分活性物質(zhì)甚至能夠通過調(diào)節(jié)基因的表達(dá)來增強(qiáng)昆蟲子代對活性物質(zhì)的敏感性，在一定程度上延長了昆蟲的抗性演化期(Akamietal., 2019)。但是，植物粗提物往往存在有效成分含量低、穩(wěn)定性差、特異性不強(qiáng)等問題，而且種屬及自然地理環(huán)境等因素也會直接影響植物活性成分及其防效。這些因素增大了對植物復(fù)合活性成分進(jìn)行鑒定、定量檢測及結(jié)構(gòu)分析等研究的難度，使植物源活性物質(zhì)在提高靶點(diǎn)的精準(zhǔn)性、非目標(biāo)生物的安全性等方面的研究存在一定的局限性(Attiaetal., 2013)，所以分離純化植物活性成分并對其進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)一步完善并細(xì)化植物指紋化學(xué)圖譜，成為應(yīng)用植物活性物質(zhì)的關(guān)鍵。其次，昆蟲的生殖調(diào)控網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，昆蟲生殖發(fā)育的調(diào)控機(jī)制、對異源物質(zhì)的抗性機(jī)制等研究是研發(fā)昆蟲生殖抑制劑的基礎(chǔ)，其中內(nèi)分泌激素、營養(yǎng)等調(diào)控方式受到廣泛的關(guān)注。同時，新一代測序技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)以及多組學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了昆蟲生長發(fā)育節(jié)點(diǎn)、與激素等信號通路相關(guān)的元件與因子的研究，能夠在一定程度上擴(kuò)充植物源生殖干擾物的特異性靶點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(Smaggheetal., 2019)。此外，基因沉默、基因編輯等生物技術(shù)在植物源活性物質(zhì)對害蟲的防控方面具有推動作用，能夠基于目標(biāo)害蟲的生理異常提高植物源活性物質(zhì)的靶向性與高效性。因此，植物活性物質(zhì)的特性與昆蟲生殖的調(diào)控機(jī)理等方面的深入研究，將在有害生物綜合治理或安全防控中發(fā)揮重要作用，也是未來一個重要的研究方向。