上官文杰 ，許春麗 ，陳慧萍 ，徐洪亮 *，黃啟良 ，曹立冬 *

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所，北京 100193；2.黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150080）

隨著全球能源改革和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，農(nóng)業(yè)作為基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)將面臨著能源平衡以及綠色化的雙重挑戰(zhàn)[1]。通過農(nóng)藥控制作物病害在保障糧食產(chǎn)量與消除饑餓方面起著重要的作用[2]。近期，在對傳統(tǒng)農(nóng)藥的全球風(fēng)險評估中發(fā)現(xiàn)，約25億hm2的農(nóng)田可能遭受一種及以上的農(nóng)藥污染危害[3]。傳統(tǒng)農(nóng)藥的污染與害蟲抗性將成為農(nóng)業(yè)在向可持續(xù)化轉(zhuǎn)型中迫切需要解決的問題[4]。

食誘劑是一種綠色生物農(nóng)藥，近年來引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。Magnet 作為一款針對棉鈴蟲開發(fā)的食誘劑，通過長期的配方改良與田間測試可提升其引誘效果和殺蟲功能，現(xiàn)已被規(guī)?；貞?yīng)用于美洲、非洲等地區(qū)的經(jīng)濟作物和糧食作物上[5]。Bioattract 是一種針對夜蛾科害蟲的食誘劑，在被引進中國后已得到廣泛使用。國內(nèi)的研究者針對性地改進其配方，提升了其在野外環(huán)境中的使用效果[6]。相較于傳統(tǒng)農(nóng)藥，食誘劑作為害蟲綜合治理的有效農(nóng)藥，具備原料來源廣泛、不易產(chǎn)生抗藥性、環(huán)境生態(tài)友好等優(yōu)點。同時，食誘劑克服了昆蟲性信息素在誘捕時對于靶標(biāo)害蟲性別的特異性選擇的困難，且能夠吸引區(qū)域中的多種害蟲，整體上提高了引誘劑防治譜。因此，在未來植食性害蟲的綜合防治中，食誘劑具備更加廣闊的應(yīng)用前景和巨大的產(chǎn)業(yè)化潛力。本研究圍繞用于防治害蟲的食誘劑，重點介紹了其作用方式和制劑加工方面的研究進展，并且展望了未來應(yīng)用前景，以期能夠為食誘劑的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化提供一定參考。

1 食誘劑的定義

1.1 食誘劑的基本構(gòu)成

食誘劑是通過對吸引靶標(biāo)害蟲的花、果實、莖葉等氣味進行模擬，然后利用配組和合成得到的一種生物誘捕劑[7]。它的引誘成分主要是植物揮發(fā)性物質(zhì)，如花中的脂肪酸衍生物（乙酸酯或短鏈的醇）、綠葉中的C6脂肪酸衍生物（醛、酯或直鏈的醇），及在花與葉中都存在的芳香族化合物和異戊二烯類化合物（單萜或倍半萜）[8]。Gregg等[9]從34種植物揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)中篩選出對棉鈴蟲具備誘惑力的化合物。其中，柳酸葉醇酯、苯乙醛、苯乙醇、乙酸葉醇酯、3-蒈烯、茴香烯或香葉醇等都表現(xiàn)出了對棉鈴蟲的吸引力，但研究發(fā)現(xiàn)，任何單一化合物的吸引力遠不如真實植物對害蟲的誘惑。因此，將不同的植物揮發(fā)性物質(zhì)進行配組以更加真實地模擬植物引誘氣味，這是未來開發(fā)食誘劑的主要方向之一。

1.2 食誘劑的吸引機制

植物揮發(fā)性物質(zhì)由多種生化途徑形成，其在生態(tài)系統(tǒng)中能夠?qū)ν寥拉h(huán)境、水環(huán)境、生物以及氣候起到不同程度的作用[10]。昆蟲在面對構(gòu)成食誘劑的植物揮發(fā)性物質(zhì)時，會在其觸角葉上對氣味進行初始處理，氣味分子隨后會特定地被一些嗅覺受體神經(jīng)元接收。Stranden等[11]早期的研究結(jié)果表明，棉鈴蟲（Helicoverpa armigera）和煙青蟲（Helicoverpa assulta）的E-β-ocimene、E,E-α-farnesene、E,E-TMTT神經(jīng)元會對相應(yīng)的引誘成分起反應(yīng)。隨后，Kuebler等[12]通過進一步研究蛾的嗅覺行為，發(fā)現(xiàn)投射神經(jīng)元會將外周輸入的信號輸送到更高一級的大腦中樞中，此時輸出的神經(jīng)元會構(gòu)建為非線性的空間模式。近年來，Gregg等[13]對植物揮發(fā)性物質(zhì)吸引昆蟲的機制進行了完善，指出昆蟲感受到不同揮發(fā)物后產(chǎn)生的電生理反應(yīng)可能是在觸角葉中，而這種“刺激-反應(yīng)”會受到響應(yīng)順序、目標(biāo)距離等復(fù)雜因素的影響（圖1）。

圖1 昆蟲的吸引效果受到不同誘集和多種因素的影響示意圖

2 食誘劑的作用方式

2.1 食誘劑與殺蟲劑

這種食誘劑與殺蟲劑的組合方式是基于“吸引-殺死”策略，將一種或多種殺蟲劑加入到食誘劑的配方中，引誘靶標(biāo)害蟲接觸該制劑，然后通過殺蟲劑造成害蟲死亡。在不同蟲害發(fā)生的作物區(qū)域，需要設(shè)計出具備特異性的食誘劑配方，目的是為了最大程度地減少此類食誘劑對于非靶標(biāo)生物的傷害[14]。該類食誘劑常規(guī)的使用方式是將其制成水乳劑，直接噴灑于作物表面。

Socorro等[15]將不同殺蟲劑與引誘劑混配，根據(jù)雌性夜蛾的死亡率和喪失能力的時間進行評估，發(fā)現(xiàn)滅多威和硫雙威樣品組對夜蛾的高致死效果，即在0.05%濃度下夜蛾死亡率為100%，完全致死時間約為15.9±2.7 min。同時，多殺霉素組的夜蛾相對死亡率也極高，即0.02%濃度下夜蛾死亡率達95%，但完全致死時間長達494.2±70.6 min。以上農(nóng)藥都可以在不同場景中作為食誘劑配方中的殺蟲成分，但具有滅多威成分的食誘劑在中國地區(qū)進行實際應(yīng)用時，人們發(fā)現(xiàn)其對斑腿泛樹蛙（Polypedates megacephalus）、麥穗魚（Pseudorasbora parva）、花姬蛙（Microhyla pulchra）、背暗異唇蚓（Allolobophora caliginosa trapezoides）等非靶標(biāo)生物具有很高的毒性，因此需要尋找其替代品[16]。Liu等[17]同樣是對鱗翅目蛾類進行試驗，其研究結(jié)果表明氯蟲苯甲酰胺與滅多威的防效相似，因此對哺乳動物傷害更低的氯蟲苯甲酰胺在食誘劑配方的應(yīng)用中更具潛力。

此外，微生物殺蟲劑與食誘劑的結(jié)合在松褐天牛（Monochamus alternatus）的防治中也取得了一定的成效。劉云鵬和王濱等[18-19]將白僵菌無紡布與對應(yīng)的食誘劑在林間聯(lián)合使用。前者研究發(fā)現(xiàn)，松褐天牛成蟲的感染率高達52.1%以及壽命抑制率達40.1%；后者研究結(jié)果表明，1～8 d內(nèi)的平均害蟲侵染率約為56.3%，但該措施的具體引誘時間和誘集作用還有待進一步研究。

2.2 食誘劑與誘捕器

利用誘捕器負(fù)載食誘劑防治害蟲是一種被廣泛應(yīng)用的食誘劑使用方式。食誘劑產(chǎn)品被調(diào)配好后放置在具備不同功能、形狀、顏色、大小的誘捕器中，配合誘捕器陷阱抑制害蟲。誘捕器陷阱的設(shè)計理念通常從物理滅活（包括圍困、水淹、窒息等）和化學(xué)殺蟲劑滅活2個角度出發(fā)。常見的誘捕器有桶型誘捕器、黏膠型誘捕器、水盆式誘捕器、三角形誘捕器、船型誘捕器等[20]。

胡代花等[21]發(fā)現(xiàn)不同的誘芯顏色會影響對大豆食心蟲（Leguminivora glyciniverella）的誘捕效果，采用綠色誘芯的誘捕器每天誘蛾總數(shù)（頭/誘捕器）約為19.58±2.48頭，高于紅色（2.83±0.54頭）、藍色（16.07±1.83頭）和空白組（0.08±0.04頭）。由此可見，在進行誘捕時，選用綠色誘芯對該害蟲可能更具吸引力。在防治二化螟（Chilo suppressalis）時，周淑香等[22]比較了誘捕器類型和高度對誘捕效果的影響。在相同食誘劑含量下，桶型誘捕器的最低日誘捕數(shù)高于3.20±1.40頭，明顯優(yōu)于黏膠型誘捕器的1.29±0.47頭，而高度因素在成蟲高峰期并無明顯的影響。Knight等[23]測試了透明誘捕器和彩色誘捕器對不同蛾類捕獲量的影響，結(jié)果表明，透明誘捕器平均飛蛾捕獲量比彩色誘捕器高約7倍，差異顯著。當(dāng)然，這些試驗結(jié)果也強調(diào)了利用食誘劑進行害蟲防治時，需要進一步根據(jù)不同的野外條件來調(diào)整防治方案和制劑配方。

2.3 食誘劑與抗蟲轉(zhuǎn)基因作物

研究人員通過在抗蟲轉(zhuǎn)基因作物的種植區(qū)域布置對應(yīng)靶標(biāo)害蟲的食誘劑，然后配合抗蟲作物。這種方式可以對被吸引的害蟲進行有效的控制。在商品化食誘劑開發(fā)的早期，專家都建議在類似于Magnet 和Bioattract 等產(chǎn)品的配方中加入殺蟲劑成分，但該方法可能會進一步增加害蟲對殺蟲劑的抗性。種植具備抗蟲轉(zhuǎn)基因的作物是一種有效的害蟲控制方式，可有效減緩殺蟲劑抗性的出現(xiàn)[24-25]。因此，食誘劑與抗蟲轉(zhuǎn)基因作物的結(jié)合為害蟲綜合治理提供了新的可行性方案。

Robert等[26]利用食誘劑處理位于棉田中心的Bt抗蟲棉，并且評估了該措施對周圍棉田的保護作用。研究表明，在經(jīng)過食誘劑處理的Bt抗蟲棉周圍的棉花中發(fā)現(xiàn)更少的卵和幼蟲數(shù)量，間接減少了鄰近傳統(tǒng)棉花作物上約91%的成蟲種群數(shù)量，進而減少了對周圍棉田的殺蟲劑噴施量。該措施在減少棉鈴蟲對傳統(tǒng)農(nóng)藥抗性的同時，間接控制了防治害蟲的經(jīng)濟成本，平均節(jié)省了近11.40美元/hm2。與此同時，在Addison等[27]的研究中也證明了噴施過食誘劑的Bt抗蟲棉田中產(chǎn)卵量更少。從長遠意義上看，該措施可以通過提高害蟲在抗蟲轉(zhuǎn)基因作物上的寄生數(shù)量，以減緩靶標(biāo)害蟲對抗蟲轉(zhuǎn)基因作物的抗性增加速度。

2.4 食誘劑與信息素

性信息素在誘捕害蟲時常常會選擇其中的雄性進行引誘，而這種機制最終會導(dǎo)致對種群繁殖極其重要的雌性害蟲數(shù)量控制不佳[28]。因此，有研究者在防治害蟲時將食誘劑和性信息素聯(lián)合使用。令人驚喜的是，這種“食誘＋性誘”的理念能夠在某些場景中有效增強整體害蟲防效[29-30]。由圖2的統(tǒng)計圖可知，不同試驗組平均每2周捕獲劍麻象甲（Scyphophorus acupunctatus）的數(shù)量有顯著差異，利用植物提取物或植物果實等具備揮發(fā)性氣味的物質(zhì)配合性信息素時有更好的誘捕效果[30]。

圖2 食物引誘劑與性信息素結(jié)合進行劍麻象甲協(xié)同誘捕結(jié)果[30]

在引誘捕獲能力方面，阿力木·艾克木等[31]發(fā)現(xiàn)，通過性信息素和食誘劑的組合誘集近1個月的松墨天牛（Monochamus altternatus）捕獲數(shù)量高達828頭，且雌雄比約為1∶1.5，相對捕獲率最高的約為37.13%±7.53%。整體來看，在一個完整試驗周期（約2個月）后單獨使用植物源引誘劑共誘捕1 731頭，單獨使用聚集性信息素誘芯共誘捕193頭，而配套使用性信息素與食誘劑共誘捕2 644頭，得到了比兩者單獨使用時更好的引誘效果。Reinecke等[32]研究了性信息素衍生物甲基苯醌與綠葉揮發(fā)物混配（1∶1）后對歐洲金龜子的引誘效果。結(jié)果表明，在規(guī)定重復(fù)次數(shù)中混合配方組的捕獲數(shù)量高達247頭，是單一使用食誘劑組的近2倍。

除了上述措施可作為食誘劑在害蟲防治中的作用方式外，利用食誘劑監(jiān)測害蟲成蟲的種群動態(tài)是其又一實用性功效[33]。國外學(xué)者Cox等[34]和國內(nèi)學(xué)者李興奎等[35]都論述了食誘劑與性信息素在監(jiān)測儲糧害蟲中結(jié)合使用的可行性。此外，害蟲天敵與食誘劑結(jié)合模式[36]或多種防治手段結(jié)合模式[37]都可作為食誘劑的使用手段。食誘劑在具體的開發(fā)與應(yīng)用過程中若存在多種誘集時，研究者則需要強化對不同誘集間的協(xié)同和抑制作用的研究。例如，性信息素與食誘劑的結(jié)合也有可能降低誘集整體的誘捕能力[38]。由此可見，篩選誘集組合、食誘劑混合配方開發(fā)和誘捕系統(tǒng)的復(fù)合吸引機制都是未來值得深入開展的研究方向。

3 食誘劑的制劑加工

食誘劑的引誘成分主要是植物提取的揮發(fā)性物質(zhì)，如脂肪酸衍生物、芳香族化合物和異戊二烯類化合物。根據(jù)這些植物提取揮發(fā)性物質(zhì)的理化性質(zhì)和上述提及的主要作用方式，目前市場上食誘劑產(chǎn)品的制劑多為乳油型或水乳型，以及部分緩釋型制劑。

3.1 乳油型食誘劑

乳油型食誘劑通常是將植物中提取的揮發(fā)性活性成分直接加入到有機溶劑中，然后在不同的釋放載體中進行釋放。劉勇等[39]制備了一種能夠同時誘捕薊馬（Thnpoidea）、蚜蟲（Aphidoidea）和煙粉虱（Bemisia tabaci）的食誘劑產(chǎn)品。將6-叔丁基對甲酚、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮和2,4-二羥基二苯甲酮作為助劑引入，加入蔗糖、葡萄糖等進食刺激劑，最后配合誘捕器進行害蟲誘捕。該制劑配方的平均誘捕率可達60%，并且在加入蔗糖、葡萄糖等進食刺激劑之后，其誘捕率得到進一步提升。王立穎等[40]利用正己烷和二氯甲烷作為檸檬烯、水楊酸甲酯等植物揮發(fā)性物質(zhì)的溶劑，然后將配置好的制劑加入緩釋橡膠載體中，再搭配水盆式誘捕器進行誘捕。該產(chǎn)品在10 d內(nèi)誘捕害蟲數(shù)共342頭，并且該方法優(yōu)化了乳油型食誘劑的緩釋效果。此外，在對該制劑的研究中，開發(fā)者也常利用聚乙烯瓶作為緩釋載體以提高緩釋效果[41-43]。乳油型制劑由于溶劑具有高毒性不宜直接作用于作物上，因此研究者通常將這種食誘劑制劑搭配誘捕器或緩釋載體進行定點式釋放。然而，誘芯中常裝載極性溶液，這可能會造成一定程度的機械腐蝕，所以研究人員應(yīng)該對乳油制劑的溶劑進行多維度的檢測分析[44]。

3.2 水乳型食誘劑

水乳劑是將活性化合物溶于有機溶劑后再分散于水中形成制劑。該劑型相較于乳油更加環(huán)保和安全，使此類食誘劑得到了廣泛的應(yīng)用。Socorro等[45]將植物揮發(fā)性物質(zhì)、性信息素和殺蟲劑結(jié)合并制成水乳劑，該劑型能夠直接噴灑于葉片上防治綠盲椿象（Lygus lucorum）。Gregg等[5,46]研制的Magnet 食誘劑產(chǎn)品最初在誘捕器中并未得到令人滿意的誘捕效果，該團隊之后便轉(zhuǎn)換思路，將制備的水乳型食誘劑產(chǎn)品噴灑于棉田中。結(jié)果表明，施用過的區(qū)域中蟲卵量減少了近90%，且持效期可達5～6 d。同時，農(nóng)藥施用量僅為其他棉田農(nóng)藥施用量的1/10左右，且該配方對非靶標(biāo)害蟲更安全[13-14]。此類制劑因具有加工方便和使用安全的特點被應(yīng)用于世界各地的害蟲綜合治理中。

3.3 微膠囊型食誘劑

微膠囊型制劑能夠使活性成分得到高分子囊壁材料的保護，并且賦予植物揮發(fā)性成分更長的釋放時間，是一種食誘劑領(lǐng)域中極具開發(fā)潛力的制劑類型[47]。目前，該食誘劑制劑在果樹害蟲的防治中有較好的應(yīng)用。

2,4癸二烯酸乙酯（梨酯）是一種由梨樹成熟果實釋放的揮發(fā)性物質(zhì)，對梨小食心蟲（Grapholita molesta）有吸引作用[48]。Light等[49]通過界面聚合法制備了梨酯/聚酰胺微膠囊，其直徑范圍約為2～14 μm，梨酯微膠囊的釋放時間能夠持續(xù)作用14 d以上。

Knight等[50]利用梨酯微膠囊制劑提高了谷硫磷、亞胺硫磷和啶蟲脒的藥效，且該制劑在為期4年的田間試驗中能夠與殺蟲劑、性信息素協(xié)同完成害蟲綜合治理。此外，Kovanci等[51]將梨酯微膠囊和信息素微膠囊聯(lián)合施用后發(fā)現(xiàn)被幼蟲感染的水果數(shù)量減少了85%～93%。由此可見，利用聚合物材料負(fù)載性信息素、食誘劑等揮發(fā)性物質(zhì)進行害蟲綜合防治是更具有前景的研究策略[52]。

4 總結(jié)與展望

食誘劑具備非特異性的害蟲吸引能力，以及更加綠色和廣泛的原料來源。通過對食誘劑的作用方式和制劑加工進行研究，可以更加快速有效地將其應(yīng)用到現(xiàn)階段的害蟲綜合治理和防控中。目前，食誘劑在原料開發(fā)、目標(biāo)害蟲靶向、多作用方式等方面已經(jīng)取得了一定的研究進展，相關(guān)的專利產(chǎn)品也陸續(xù)投入到實際生產(chǎn)應(yīng)用中，但在食誘劑的制劑加工上還有很大的開發(fā)空間?，F(xiàn)階段食誘劑可產(chǎn)業(yè)化的制劑種類較少，因而食誘劑的作用方式和應(yīng)用場景會受到局限，且現(xiàn)已開發(fā)的作用方式也可依托關(guān)聯(lián)制劑的再開發(fā)而進一步深入擴展。在食誘劑的緩釋劑型開發(fā)上，還有待增加其對不同作物及靶標(biāo)害蟲的制劑種類。其中，微膠囊制劑在果樹害蟲的防治中具有較好的防效和較大的開發(fā)潛力，可以為研究者提供一定參考?？紤]到田間環(huán)境的復(fù)雜性對誘集產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，進而會增加研究者對相應(yīng)緩釋劑型的開發(fā)難度，因此，采用功能化的載體材料，研發(fā)具備不同環(huán)境響應(yīng)釋放的食誘劑制劑可能是未來值得進一步研究的方向[53]。最后，在食誘劑的實際應(yīng)用之前，研發(fā)者應(yīng)加強對不同誘集之間的抑制或協(xié)同機理的研究，并采用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖侄芜M行表征分析，以此提高食誘劑的田間和野外應(yīng)用效果。

綜上所述，關(guān)于食誘劑制劑加工和作用方式的開發(fā)與研究具備很大的價值和潛力。未來我國將繼續(xù)向著新技術(shù)、新材料、新制劑等方向齊頭并進，加速研發(fā)綠色高效的食誘劑，為我國綠色農(nóng)藥的發(fā)展提供技術(shù)支撐。