北美两种叩甲虫性信息素成分的鉴定与田间验证及其在农业害虫综合治理中的应用

本综述系统报道了北美西部两种常见农业叩甲虫——Dalopius maritimus和Dalopius asellus的雌性性信息素成分鉴定与田间验证研究。通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）和触角电位检测（GC-EAD）技术，首次确定(Z,E)-法尼基辛酸酯和橙花基辛酸酯分别为二者的主要性信息素成分。田间试验证明合成信息素对雄性个体具有高度特异性引诱作用，为开发物种特异性监测技术、减少不必要的杀虫剂使用、推动农业害虫综合治理（IPM）提供了关键科学依据。

　　

引言

农业生态系统中叩甲虫幼虫（金针虫）对作物根系的危害日益受到关注，但其成虫监测技术缺乏导致杀虫剂滥用问题突出。近年来利用性信息素诱捕技术监测叩甲虫种群已成为害虫综合治理（IPM）的新策略，然而北美地区叩甲虫性信息素研究严重滞后。Dalopius属的maritimus和asellus两种叩甲虫在北美西部农业区广泛分布，但其性信息素成分及生态功能尚未明确。

材料与方法

研究团队通过扫网法在加拿大不列颠哥伦比亚省和阿尔伯塔省的农田边界带采集成虫标本。采用腺体提取法和顶空挥发物捕获法获取化学样品，运用气相色谱-触角电位检测（GC-EAD）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术进行活性成分鉴定。关键化合物通过Neises-Steglich酯化法合成，包括(Z,E)-法尼基辛酸酯、(E,E)-法尼基辛酸酯和橙花基辛酸酯。田间试验采用Vernon陷阱装置，在完全随机区组设计中测试不同信息素组合的引诱效果。

结果

Dalopius maritimus信息素鉴定

雌虫腺体提取物中检测到7种化合物，其中甲基棕榈酸酯、甲基亚油酸酯、甲基油酸酯等5种为常见酯类与烃类，而(Z,E)-法尼基辛酸酯（保留指数RI_DB-5=2365）和(E,E)-法尼基辛酸酯（RI_DB-5=2398）以84:16的比例存在，分子量均为348。FFAP色谱柱分析确认其立体化学构型，质谱特征碎片离子m/z 81的相对丰度在(Z,E)异构体中为45%，(E,Z)异构体中达95%。

Dalopius asellus信息素鉴定

GC-EAD分析显示雄性触角仅对腺体提取物中的橙花基辛酸酯（化合物8，RI_DB-5=1922，MW=280）产生电生理反应，第二丰富的(E,E)-法尼基辛酸酯无活性。每腺体等效物含橙花基辛酸酯480 ng和(E,E)-法尼基辛酸酯336 ng。

田间诱捕试验

在Delta和Pemberton试验点，(Z,E)-法尼基辛酸酯单剂及与(E,E)-异构体混合剂（86:14）对D. maritimus雄虫引诱效果显著，捕获量分别为对照的37倍和38倍，而(E,E)-异构体单独使用无活性。在阿尔伯塔试验点，橙花基辛酸酯单剂对D. asellus雄虫的引诱效果达对照的201-455倍，添加(E,E)-法尼基辛酸酯未增强活性。值得注意的是，信息素诱饵对同域分布的Limonius canus、Agriotes obscurus等物种呈现差异化引诱模式，显示出良好的物种特异性。

讨论

本研究首次阐明北美两种Dalopius叩甲虫的性信息素化学通讯机制：(Z,E)-法尼基辛酸酯和橙花基辛酸酯分别作为D. maritimus和D. asellus的主要性信息素成分。这一发现不仅为开发特异性监测技术奠定基础，更对叩甲虫分类学与化学生态学演进具有重要启示。

从应用视角，合成信息素诱饵可实现：1）成虫种群动态精准监测，替代不必要的杀虫剂种子处理；2）入侵物种扩散追踪（如Agriotes obscurus和A. lineatus在不列颠哥伦比亚省的扩散）；3）珍稀物种（如Elater ferrugineus）生态调查。经济评估显示，加拿大安大略省仅48%玉米田和23%大豆田能从金针虫防治中获益，魁北克省受益农田更不足5%，凸显精准监测技术的急迫需求。

从化学生态学规律观察，叩甲虫性信息素呈现出显著的化学保守性与多样性并存特征：1）Dalopius asellus与欧洲近缘种D. marginatus共享橙花基辛酸酯成分；2）尽管Agriotes物种多以法尼基酯或香叶酯为信息素，但D. maritimus使用(Z,E)-法尼基辛酸酯的现象打破了"Dalopius属专用橙花酯"的假说；3）Idolus和Betarmon属中同时存在法尼基酯、橙花酯和香叶酯信息素，表明三萜酯类化合物在Agriotini和Pomachiliini族中具有跨属保守性。

信息素通讯系统的复杂性进一步体现在：单组分信息素（如Agriotes sputator的香叶基丁酸酯）与多组分混合信息素（如Betarmon bisbimaculatus需要橙花己酸酯、橙花辛酸酯和橙花癸酸酯三元组合）并存；非信息素组分（如D. asellus腺体中的(E,E)-法尼基辛酸酯）可能参与生殖隔离；信息素类似物（如Cardiophorus物种研究所示）有时比天然信息素更具引诱效果。这些现象揭示了叩甲虫化学通讯系统的演化适应策略。

未来展望

当前研究仍存在重要空白：Melanotini和Dendrometrinae亚科的信息素研究匮乏；Agrypninae和Negastriinae亚科尚未发现任何性信息素；信息素与非信息素挥发物的生态互作机制不明；信息素类似物增效机制有待解析。未来需开发广谱诱饵技术，在保证物种特异性的同时实现对多物种的协同监测，为农业生态系统叩甲虫综合治理提供全面技术支撑。

致谢

感谢农业与农业食品加拿大局昆虫分类学家Hume Douglas博士的物种鉴定支持，以及各地农场主的田间试验协助。本研究得到匿名审稿人的建设性意见提升。