昆虫激素与化学-北京大学化学与分子工程学院.PDF

昆虫激素中的化学 昆虫激素中的化学 李川 邓睿 何鹏 相锟 化学与分子工程学院 关键词：蜕皮激素，保幼激素，骨化，染色体，膨突，合成，类似物 摘要：蜕皮素，是昆虫和甲壳类动物所共有的一种物质，能够促进昆 虫蜕皮，影响虫卵发育、胚胎形成和滞育。保幼激素（JH ），是一种能够 使幼虫保持幼龄状态的激素，具有颉抗蜕皮激素的作用。是一种倍半萜类 化合物。由咽侧体分泌。保幼激素的仿制品或者类似物可以抑止昆虫的生 长，使昆虫一直保持幼虫阶段，中断它们的生命周期。信息素的种类很多， 通过信息素的释放向昆虫的种内和种间传送各种信息。 引言：“垂绥饮清露，流响出疏桐。居高声自远，非是借秋风。”（虞 世南《蝉》）“银烛 秋 光 冷 画 屏，轻 罗 小 扇 扑 流 萤。天 阶 夜 色 凉 如 水，坐 看 牵 牛 织 女 星。”（杜牧《秋夕》）“不论平地与山 尖。无限风光尽被占。采得百花成蜜后，为谁辛苦为谁甜？”（罗隐《蜂》） 中国的文化始终与昆虫有着剪不断理还乱的联系，到死丝方尽的春蚕、 辛勤劳作的蜜蜂、曼舞花间的蝴蝶，莫不是诗人笔下的常客，情感的载体。 没有了昆虫，就连唐诗宋词也将为之失色三分。 放眼四望，我们的日常生活又何尝离得了昆虫家族呢？吃的蜂蜜，穿 的丝绸（尽管还没飞入寻常百姓家），还有一度喧嚣尘土的“蚁力神”…… 当然, 昆虫也不只是有益的：身边绕来绕去的苍蝇，冷不防叮一口的蚊子， 床下穿行的小强——四害竟占其三！常伴随旱灾而来的蝗虫更是不知夺去 了多少条人命！种类繁多的昆虫，大约占全部动物种类的 3/4；而且适应 - 1 - 昆虫激素中的化学 能力极强，除了海面以外 （海面上只有少数几种昆虫可以生存），包括两极 在内的地表——无论酷热还是严寒，无论潮湿或者干旱——到处都是昆虫 的领地。 面对这个庞大而与我们人类生存息息相关的族群，我们有必要考虑： 如何才能让它们为我所用？怎样在防患虫灾于爆发之前、平息灾难于之 后？如何使有益昆虫创造出更大的收益？我们曾求助于农药，可是其残留 的毒性却是人类不堪忍受之痛；我们也想到向自然界的法则求助，但是在 当今环境恶化趋势未得到改变的情况下，这一途径暂时难以奏效。智慧的 人类想到了一个足可以称之为“治本”的方法——利用激素。我们化学人， 则当仁不让地担起了使理想成为现实的重任 1.昆虫激素的种类 昆虫激素是昆虫分泌的化合物，具有很高的生物活性。一般分为两类， 内激素和外激素。 1.1 内激素 内激素是指昆虫分泌在体内的化学物质，用以调节其发育和变态的进 程。 节肢动物追显著的一个特点是他们有一个坚硬的外壳。昆虫中，这中 坚硬的表皮限制了幼虫的生长，因此必须在蜕皮期形成性的表皮，蜕去旧 的表皮。而昆虫的内激素在这期间就发挥重大作用。 在蜕皮的开始过程就涉及三种激素：促前肢激素，蜕皮素，保幼激素。 在蜕皮后期用另两种激素调节，即羽化激素和催鞣激素，进行调节。我们 就一一介绍他们的化学本质和性质。 - 2 - 昆虫激素中的化学 1.1.1 脑激素 脑激素种类很多，均为肽类，通常通过调节其他激素的分泌水平来发 挥作用。因此又称为“促激素”。 脑激素主要有作用于前胸腺和咽侧体两类。作用于前胸腺的是一对相 互颉抗的激素， 促前胸腺激素（PTTH ）和抑前胸腺激素（PTSH ）, 其中 PTTH 使前胸腺 处于活化状态，加速合成和分泌蜕皮素。PTSH 则抑制前胸腺的活性，使 其细胞恢复静止状态。 作用于咽侧体的脑激素也为一对颉抗激素，咽侧体静止激素（AS ）和 咽侧体活化激素（AT ），控制保幼激素的合成与分泌。 1934 年 Wigglesworth 报道，他在做关于吸血蝽蜕皮期脑的作用时， 发现吸血蝽幼虫在生长期缺乏饲料是可以长时间存活，在找到适当的寄主 吸食大量血液身体充血，引起蜕皮过渡到下一个虫期，而在倒数第二个虫 龄或更早，在吸血蝽取食四天内取出头部。则虫体就不会蜕皮，而第五天 取出仍会蜕皮。把头部个组织植入去头虫体，脑能分泌出一种物质，可以 引发蜕皮过程。1940 年，Fukuda 发现，脑不是唯一产生作用的器官，前