天牛科和小蠹亚科昆虫信息化学物质研究进展

陆鹏飞孙江华

(1.北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室，北京 100083；2.中国科学院动物研究所农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室，北京 100101)

天牛科Cerambycidae，隶属于鞘翅目Coleoptera，目前全世界确定约有35 000种，中国纪录约有3 000种[1]。天牛科昆虫给我国林业生产和生态环境带来巨大危害，是林业上常见的检疫对象。在我国，常见的天牛有桑天牛Apriona germari、青杨脊虎天牛Xylotrechus rusticus、星天牛Anoplophora chinensis、光肩星天牛Anoplophora glabripennis、双条杉天牛Semanotus bifasciatus、松墨天牛Monochamus alternatus、云斑天牛Batocera horsfieldi等。天牛幼虫隐蔽活动、分散危害，幼虫期防治很难打破逐株施药的局限；成虫喜在衰弱木或新伐木上产卵、裸露活动、补充营养，是防治的关键时期。

小蠹亚科Scolytinae，隶属鞘翅目Coleoptera象虫科Curculionidae，是鞘翅目中进化速度较快的一个种群，全世界记录的小蠹有241属6 000余种，我国所记录的种类约有500余种。大多数小蠹属于森林次生性害虫，危害倒木、枯死木及树势较弱的林木，从而导致被害植株死亡；少部分小蠹种类为初期性害虫，可以对健康树木造成伤害。我国常见种类有红脂大小蠹Dendroctonus valens、华山松大小蠹Dendroctonus armandi、落叶松八齿小蠹Ips subelongatus、云杉八齿小蠹Ips typographus、重齿小蠹Ips duplicatus、纵坑切梢小蠹Tomicus piniperda。小蠹类害虫分布范围广、繁殖速度快，具有较强的适应能力，在林内成群分布，终生啃食树干，是我国目前最主要的森林蛀干检疫性害虫。成虫和幼虫蛀食树皮或木质部，形成分支的隧道，成虫羽化出蛰是防治的关键时期[2]。

昆虫化学生态学中信息化学物质研究领域不断取得重大进展，尤其是对鞘翅目天牛科和小蠹亚科昆虫的研究较多。目前，从多种天牛和小蠹中鉴定出的信息化学物质在其配偶寻找、寄主定向、躲避攻击等活动中起着极其重要的作用，已成为探索天牛和小蠹类害虫防治的新途径。笔者系统梳理了这两类蛀干害虫信息化学物质的成分、室内活性生测、林间诱捕等研究进展，综述了两类害虫化学通讯分子机制的最新成果，为下一步开展化学生态调控提供新思路，也为其他林业蛀干害虫的防控提供借鉴。

1 天牛科昆虫及其寄主植物信息化学物质的研究

1.1 天牛科昆虫信息素

迄今已报道了约100多种天牛性信息素，主要集中在天牛亚科Cerambycinae的葡萄虎天牛Xylotrechus pyrrhoderus、青杨脊虎天牛，沟胫天牛亚科Lamiinae[3]的桑天牛、青杨天牛Saperda populnea；幽天牛亚科Aseminae和锯天牛亚科Prioninae等也有报道。

天牛性信息素在种群繁衍过程中能显著影响成虫的求偶交配和产卵行为，现代科学研究发现，天牛雌雄成虫均可释放性信息素，但彼此之间存在一定差异。

葡萄虎天牛雄虫释放的性信息素是第一个被分离鉴定出来的，其组分为(2S，3S)-辛二酸和(2S)-羟基-3-辛酮[4]；青杨脊虎天牛雌雄成虫体表提取液中发现其主要物质都是烷烃类化合物，其中雄虫特有组分明显多于雌虫，特有组分中除烷烃外仅有二叔丁对甲酚，雌虫提取液的特有组分为邻苯二甲酸丁酯、11-甲基二十七烷、13-甲基二十九烷和15-甲基三十一烷4种化合物[5]。

桑天牛雌雄成虫整体及其腹末组织提取物中发现其化学物质均含有2，6-二叔丁基对甲基苯酚、十九碳烯、1，2-环氧十八烷、二十三烷、二十四烷、顺-9-二十三碳烯、二十六烷、二十七烷、二十八烷和二十九烷，其中相对含量最高的是顺-9-二十三碳烯，其次是二十七烷和二十九烷，两者在不同提取物中的含量均表现为雌虫略高于雄虫[6]；对青杨天牛腹部、粪便、刻槽粗提液进行GC-MS分析，发现其主要物质主要包括醇类、醛类、酮类、酯类、芳香族化合物、萜烯类物质和含氮化合物几类，另外通过对其粗提液物质及相关文献的分析对比，可推测出柠檬烯、芳樟醇、壬酸、壬醛、水杨酸甲酯、法尼烯等一些物质可能是青杨天牛产卵忌避信息素的成分[7]。

对沟胫天牛亚科中光肩星天牛的信息素研究较多。2002年，发现雄虫释放的聚集信息素4-庚氧基丁醇和4-庚氧基丁醛1∶1比例的混合物对光肩星天牛成虫具有吸引力[8]；2003年，发现光肩星天牛雌虫的接触型信息素(Z)-9-二十三烯、(Z)-9-二十五烯、(Z)-7-二十五烯、(Z)-9-二十七烯、(Z)-7-二十七烯的比例为1∶2∶2∶8∶1，雄虫通过触角触碰雌虫背部感知信息素，识别雌虫从而与之交配[9]；2014年，发现在光肩星天牛中还存在着雄虫追踪雌虫的一种示踪信息素，雌虫释放的2-甲基二十二烷、(Z)-9-二十三烯，对于雄虫有着显著的引诱效果，同时这种信息素在雌性中间还存在着排斥作用，使雌虫之间相互间隔[10]；2015年，研究发现在光肩星天牛中存在的雄性聚集信息素4-庚氧基丁醇和4-庚氧基丁醛，也存在于星天牛中，并且对星天牛的雌雄虫都具有吸引力[11]。

其他沟胫天牛亚科害虫，例如早期研究发现墨天牛属Monochamus的加洛墨天牛M.galloprovincialis的雄虫长距离性信息素2-(undecyloxy)-ethanol[12]，之后发现其也可引诱松墨天牛成虫[13]；2015年，在松墨天牛雄虫体内鉴定出1种性信息素壬醛[14]。

寄主利它素α-蒎烯和乙醇结合使用能够有效诱捕幽天牛亚科的褐梗天牛Arhopalus rusticus成虫[15]。近年来ˇZuniˇc-Kosi等分析鉴定了褐梗天牛可能的聚集性信息素组分，并明确了(2S，5E)-6，10-二甲基-5，9-十一碳二烯醇((S)-fuscumol)为其聚集性信息素[16]。利用二氯甲烷和乙醇混合物作为溶剂提取云斑天牛雌虫信息素，推测二十五烷、11-甲基二十五烷、2-甲基二十六烷、二十七烷、13-甲基二十七烷、3-甲基二十七烷、9-甲基二十九烷为云斑天牛雌虫的接触性信息素[17]。

利用十一甲基二十五烷、十一甲基二十六烷、十一甲基二十七烷的配比物(10.0∶1.3∶6.2)代替锯天牛亚科双条杉天牛雌虫信息素涂抹离心管，可以引起约83%的雄虫交配行为，说明这3种物质可能是双条杉天牛的接触性识别信息素[18]。

1.2 天牛科昆虫寄主挥发物

寄主植物的挥发性物质，多为复合成分，其组分和构成比例是其特异性的基础[19]。寄主挥发物既是同种生境模式下植物类群之间的特定信号物质，也是直接影响天牛成虫取食与产卵选择的重要信号物质，在天牛寻找特定寄主和配偶行为中起着十分重要的作用。萜烯类和醇类物质是天牛科寄主信息素的常见成分。

青杨脊虎天牛不同时期，相对应的杨树挥发物的化学组成不同。在青杨脊虎天牛成虫产卵期，苯甲醇、2-羟基苯甲醛以及烷烃化合物是寄主挥发物的主要成分；在非产卵期，邻羟基苯甲醛、亚油酸和11，14，17-二十碳三烯酸甲基酯是提取物中的共有组分，同时这一时期不同抗性树种的树干挥发物中存在3-苯基丙稀醛、姜烯、苯酚、别香木兰烯、γ-蛇麻烯、α-蛇麻烯、γ-杜松烯、d-杜松烯和樟脑等抗虫水平高的不同树种的特异组分，香豆素在抗虫水平低的小青 ×黑杨Populus pseudo-simonii×P.nigra、大青杨Populus ussuriensis和小叶杨Populus simonii中都存在，这些物质可能在天牛对寄主的选择中发挥作用，使树木自身表现出不同的抗虫性[5]。对柠条绿虎天牛Chlorophorus caragana5种寄主的挥发物分析发现，小叶锦鸡儿Caragana microphylla中主要物质为顺式罗勒烯、乙酸叶醇酯、1，3-戊二烯异佛尔酮、β-榄香烯；中间锦鸡儿Caragana intermedia主要物质为顺式罗勒烯、1，3-戊二烯、柠檬烯、α-蒎烯；柠条锦鸡儿Caragana korshinskii主要物质为顺式罗勒稀、1，3-戊二烯、乙酸叶醇酯、正十五烷、异佛尔酮；矮脚锦鸡儿Caragana brachypoda主要物质为乙酸叶醇酯、壬烯、正辛烯、紫苏烯、癸醛、α-蒎烯；卷叶锦鸡儿Caragana ordosica主要物质为紫苏烯、邻苯二甲酸二丁酯、壬醛、顺式罗勒烯、正十五烷[20-21]。

星天牛对寄主楝树Melia azedarach挥发物中的壬醛、松油醇、4-松油烯醇、芳樟醇、β-蒎烯、L-α-蒎烯、月桂烯、丁苯以及桃金娘烯醇产生明显触角电位反应[22-23]，触角对沙糖橘Citrus reticulate挥发物中的苯并噻唑、松油醇、α-蒎烯、石竹烯、柠檬烯反应强烈[23]。光肩星天牛寄主挥发物研究较多，常见的有醇类和萜烯类，各类寄主植物挥发物对光肩星天牛的影响可大致分为引诱和驱避两个作用。对光肩星天牛具有驱避作用的寄主信息素有月桂烯、罗勒烯、角鲨烯、香叶基丙酮(E)-1-戊烯-3-醇等[24-26]。常见的具有引诱作用的寄主挥发物质3-蒈烯、(E)-石竹烯对雄虫具有很强的引诱力[27]，S-α-蒎烯、S-β-蒎烯、乙酸乙酯、R-α-蒎烯、水芹烯、莰烯、顺-3-己烯醇、乙酸丁酯、丁酸乙酯、丙酸丙酯、1-戊醇和2-戊醇对光肩星天牛都具有显著的引诱效果[2，28-29]。光肩星天牛的寄主中，垂柳和杨树的主要挥发物有醛类、酯类、萜烯类，苦楝Melia azedarach主要挥发物是萜烯类。光肩星天牛对垂柳、苦楝、意杨Populus euramevicana的选择性较高，不仅与α-蒎烯、莰烯这类常见的具有引诱作用的萜稀类化合物有关，还可能与寄主植物的挥发物中萜烯类化合物种类较多有关[30]。

李建光等在光肩星天牛寄主挥发物方面做了大量工作[31-34]。复叶槭Acer negundo主要挥发物为乙酸丁酯、壬醛、癸醛、2-乙基正己醇、己醛、丁醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮；柳树主要挥发物为莰烯、己酸丁酯、苯甲醛、α-蒎烯、己醛、壬醛；合作杨Populus opera中主要挥发物有己酸丁酯、苯甲醛、莰烯、壬醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮；小美旱杨Populus popularis中主要挥发物为庚醇、莰烯、乙酸丁酯[31]；旱柳Salix matsudana挥发物质主要为酯类、萜类和醛类，有乙酸丁酯、丙酸丙酯、顺-3-己烯醇乙酸酯、丁酸乙酯、己醛、壬醛、莰烯、α-蒎烯、γ-萜品烯等；毛白杨Populus tomentosa主要挥发物为醛类，有壬醛、葵醛、己醛、反-2-己烯醛；新疆杨Populus albavar.pyramidalis主要挥发物为醇类和醛类，有丁醇、辛醇、癸醇、丁氧基乙氧基乙醇、壬醛、己醛、呋喃甲醛、辛醛[32]。光肩星天牛寄主五角枫Acer pictumsubsp.mono主要挥发物为(E)-乙酸-3-己烯酯、丁酸-4-己烯酯、壬醛、(E)-2-癸烯醛、癸醛、2-己烯醛等酯类和醛类；华北五角枫Acer truncatum主要挥发物为(E)-乙酸-3-己烯酯、乙酸乙酯、反-3-己烯醇、乙基己醇、反-2-癸烯醇、α-蒎烯、β-蒎烯、罗勒烯、苎烯等酯类、醇类和萜烯类物质；挪威槭Acer platanoides主要挥发物为(E)-乙酸-3-己烯酯、反-2-2己烯醇、2-甲基-4-丁烯醛、2-己烯醛、壬醛、癸醛等酯类、醇类、醛类物质[33]。在光肩星天牛寄主植物五角枫中，乙酸丁酯、2-壬醇、乙酸己酯、3-甲基-2-丁醇、1-辛烯、3-蒈烯、1-丁醇等为五角枫被咬食后诱导产生的植物挥发物[34]。

其他沟胫天牛亚科害虫，利用林间驱避试验发现α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯、柠檬烯、长叶烯和4-甲基-2，6-二叔丁基苯酚的混合物对松墨天牛雌虫具有驱避作用[35]。分析松墨天牛寄主植物马尾松和黑松自然状态下在不同受害阶段挥发物的变化趋势发现，在发病早期和中期，最主要的挥发成分为α-蒎烯、(-)-β-蒎烯、(＋)-3-蒈烯、柠檬烯，且随着发病程度的加深，挥发物种类逐渐下降[36]。云斑天牛寄主植物杨树和蔷薇的挥发物质中发现，3-蒈烯是成虫取食寄主野蔷薇Rosa multiflora的特异成分，1-戊烯-3-醇、3-戊醇和顺-2-戊烯醇是成虫产卵寄主杨树的特异成分，顺-3-己烯醇、己醛和反-2-己烯醛是它们的共有组分[37]。云斑天牛寄主植物法国冬青Viburnum odoratissimumvar.awabuki和光皮桦Betula luminifera中的主要物质为正已醛，1-己醇，(E)-3-己烯酸，3，7-二甲基 -1，6辛二烯 -3-醇，(E)-3-己烯酸[38]。锈色粒肩天牛Apriona swainsoni寄主国槐Sophora japonica枝条挥发物中均含有大量萜烯类物质主要为α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯、罗勒烯、d-柠檬烯[39]。

幽天牛亚科的褐梗天牛新成虫羽化补充营养期寄主植物云南松和华山松的松针、嫩梢皮、韧皮，蒸馏提取挥发物的主要成分为α-蒎烯、β-蒎烯、月桂烯、3-蒈烯、柠檬烯、β-水芹烯[40]。对北京地区褐梗天牛寄主植物挥发物进行研究发现，桑树Morus alba中主要信息素物质是1，3-丁二醇、叶醇、己醇、乙酸叶醇酯、反-3-己烯基丁酯、顺式-3-己烯醇2-甲基丁酸酯、1，3-丁二醇、己醇、顺 -2-己烯-1-醇；柘树Cudrania tricuspidate中主要信息素物质是壬醛、癸醛、正辛醛、苯甲醛、庚醛、1-辛烯、罗勒烯、丁酸、乙酸；构树Broussonetia papyrifera中主要信息素物质是乙酸叶醇酯、反-3-己烯基丁酯、苯甲酸叶醇酯、间戊二烯、罗勒烯、顺-2-甲基-7-十八烯、4-甲基-1，5-庚二烯、甘菊蓝；无花果Ficus carica中主要信息素物质是反-β-罗勒烯、罗勒烯、α-法呢烯、长叶烯[41]。

锯天牛亚科双条杉天牛寄主的挥发物主要为单萜类和倍半萜类，α-侧柏烯、α-蒎烯、β-蒎烯、β-石竹烯、橙花叔醇5种物质可能对双条杉天牛成虫有引诱活性，天冬氨酸乙酯和甲苯可能对双条杉天牛成虫无引诱活性[42]。衰弱侧柏Platycladus orientalis的挥发性物质中检测到莰烯、γ-松油烯和(＋)-4蒈烯，推测这3种组分很可能对双条杉天牛的趋性行为有重要影响，且在健康和衰弱侧柏枝条经刻伤后均发现有雪松烯释放[43]。双条杉天牛寄主侧柏粗提物中主要成分为单萜类化合物、罗汉柏烯、柏木脑及树脂酸，且饵木会大量释放月桂烯、α-萜品烯、3-柠烯[44]。双条杉天牛寄主侧柏挥发物主要包含3大类物质:单萜类、倍半萜类和脑类等大分子量的类化合物，以侧柏稀、α-蒎烯和3-蒈烯的相对含量较高。饵木对其具有强烈吸引作用，而龙脑、2-蒈烯和对伞花烃在侧柏饵木中检测到，且石竹烯、β-蒎烯、柠檬烯和薄荷烯释放量也较高[45]。经GC-MS分析发现，双条杉天牛寄主侧柏的挥发物与前人研究一致，均含α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯、萜品烯、柠檬烯、雪松烯、石竹烯、罗汉柏烯、柏木脑、库贝醇和13甲基 -13乙基 -罗汉松-7-烯-3-酮等[46]。

1.3 天牛对信息化学物质室内行为反应

青杨脊虎天牛雌雄成虫对不同物质的敏感度是不同的，雌虫对200 μg剂量下的苯酚和樟脑反应明显，而雄虫对相同浓度下的苯甲酸反应明显；雌雄成虫对2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚都没有反应，而雌雄两性在糠醛最高反应剂量200 μg下能产生显著的电生理反应[5]。柠条绿虎天牛雌雄虫均可被异佛尔酮和β-蒎烯吸引，柠檬烯仅对雌虫有吸引作用，对雄虫的吸引作用没有达到显著水平；乙酸叶醇酯、壬稀和壬醛对柠条绿虎天牛雌雄虫均产生驱避作用，其中只有壬醛对雄虫的驱避作用不显著；柠条绿虎天牛雌雄虫对α-蒎烯、邻苯二甲酸二丁酯、1，3-戊二烯3种物质无明显的选择行为[21]。

二十二碳烯和二十九烷对桑天牛雄成虫具有一定的引诱作用，引诱率分别为60.00%和66.67%，而十九碳烯、顺-9-二十三碳烯和二十七烷则不具有明显的引诱作用；二十七烷和二十九烷对桑天牛雌虫引诱作用最为明显，引诱率分别达87.50%和85.71%，十九碳烯则对雌成虫产生显著的驱避作用；其次是二十二碳烯和顺-9-二十三碳烯，引诱率约在60.00%[6]。通过四臂嗅觉仪测定发现，桑科植物的挥发物中，癸醛、壬醛、罗勒烯对桑天牛成虫有一定的引诱作用[47]。褐梗天牛对于低浓度化合物的嗅觉反应并不敏感，对α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯的反应较强[48]。用甲苯、丙酮、乙醇浸泡苦楝树叶及嫩枝皮，并用浸提液制成滤纸和木块诱芯对星天牛成虫进行引诱试验，效果较好，且雌虫在诱芯上表现出产卵动作，苦楝的浸提液在室内行为试验中显示出对星天牛有较强的引诱能力[49]。

对光肩星天牛的研究较多，庚醛、壬醛和十六醛对光肩星天牛有着较好的引诱效果[50]。α-长叶蒎烯为光肩星天牛雌性信息素，在高剂量时对雄虫具有吸引力，低剂量时则没有[51]。

李建光等在光肩星天牛行为反应方面研究较多[31，52-53]。在四臂嗅觉仪中观察到，顺-3-己烯醇、乙酸丁酯、丁酸乙酯、丙酸丙酯及伞花烃对光肩星天牛具有较强正趋性[31]。在Y型嗅觉仪试验中，ρ-薄荷-1，4(8)-二烯、γ-萜品烯对光肩星天牛有引诱作用，长叶烯、α-萜品烯对光肩星天牛有显著引诱作用，3-蒈烯具有显著驱避作用[52]。寄主上羽化的光肩星天牛成虫对幼虫生活的寄主植物表现出明显的正趋向作用，能通过气味识别原来的寄主[53]。

不同浓度的罗汉柏烯单体在双条杉天牛触角电位和行为测定中都有较好的效果，推测该物质很可能是引诱其主要物质[44]。利用Y型嗅觉仪测定发现，1%浓度的柠檬烯、3-蒈烯和罗汉柏烯对双条杉天牛有明显引诱作用，原液和浓度10%的α-萜品烯对天牛的引诱效果最强[46]。

1.4 天牛对信息化学物质电生理反应

在室内EAG试验中，1，2-环己二酮、2-环己烯-1-酮、对二甲苯、苯乙醇、苯酚可以引诱青杨天牛[7]。松墨天牛成虫对α-蒎烯和乙醇1∶2的复配物EAG反应最强，α-蒎烯、β-蒎烯等原液对松墨天牛雌虫具驱避作用，而乙醇原液、β-蒎烯(体积比1%)、α-蒎烯(1% ～0.1%)、α- 萜品烯(0.01%)、α-萜品醇(0.01%)对雌成虫具引诱作用[54]。成虫对α-蒎烯、(-)-β-蒎烯、(＋)-3-蒈烯、松油烯均有较强的EAG反应，在田间试验中可诱捕到雌雄两性天牛，且仅在受害马尾松上聚集交配[55]。降低α-蒎烯，增加β-蒎烯的含量可能有利于引诱松墨天牛[56]。 浓度为1 μg/μL 和 0.1 μg/μL 的顺 -3-己烯醇以及1 μg/μL的反 -2-己烯醇对云斑天牛雄虫有明显吸引作用，浓度为1 μg/μL的顺-3-己烯醇和0.1 μg/μL的3-戊醇对云斑天牛雌虫有明显吸引作用[37]。

复叶槭Acer negundo的挥发物己醇、反-2-己烯醇、青叶醇、己醛、乙酸丁酯、青叶醛6种单独成分对光肩星天牛具有较强触角电位反应活性，其中己醛可能为负作用，青叶醛和乙酸丁酯、糠醛、甲基糠醛混合时触角电位活性会得到增强[57]。光肩星天牛对脂肪族化合物如己醇、反-2-己烯醇、顺-3-己烯醇及反-2-己烯醛反应较大；反-2-己烯醛、糠醛、乙酸丁酯和甲基糠醛混合后能够增加光肩星天牛触角电位活性[31]。丁醇、戊醇和顺-3-己烯在GC-EAD试验中能够引起光肩星天牛触角反应[58]。

锯天牛亚科的双条杉天牛对香桧烯、侧柏醇、(-)-柠檬烯以及小蠹虫的聚集信息素小蠹烯醇、小蠹二烯醇和马鞭草烯醇有很好的触角电位反应活性[59]。根据EAG反应，推测罗汉柏烯和雪松醇可能是侧柏植物中引诱双条杉天牛的重要活性组分[60]。1%柠檬烯、1%罗汉柏烯、10%和1%γ-萜品烯溶液对双条杉天牛有明显的引诱作用[44]。双条杉天牛对3-蒈烯和石竹烯有较大正趋性，对α-蒎烯呈负趋性，与之前研究相一致。对萜品油烯、γ-萜品烯、3-蒈烯、α-蒎烯、α-雪松烯、石竹烯的10%溶液，以体积比1∶1的混合物，也可吸引双条杉天牛[45]。利用4种溶剂提取侧柏挥发物时发现，当乙醇用量为20 μL时所得提取物对双条杉天牛有最大触角电位反应[61]。

1.5 信息化学物质的林间诱捕试验

柠条绿虎天牛中以健康的和受害的柠条锦鸡儿树干部的挥发性物质鉴定结果为依据，异氟尔酮、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异丁酯、顺式-3-己烯-1-醇和3-戊酮5种挥发性醇酮醋类物质进行复配，显示单体异氟尔酮对柠条绿虎天牛的野外诱集效果最好且稳定[62]；红缘天牛Asias halodendri的引诱剂主要成分为(E)-2-己烯醛、(Z)-3-己烯-1-醇，EAG相对值与诱集数量的吻合度最佳，其EAG相对值最高，林间诱集数量同时也最高[63]。利用寄主植物挥发性物质与性信息素混合可以起到增效作用，如(E)-2-己烯醛、(Z)-3-己烯-1-醇、1-二十二烯混合使用[63]。

苦楝挥发物4-庚氧基丁醇和4-庚氧基丁醛聚集信息素和莰烯、顺-3-己烯-1-醇、罗勒烯、β-石竹烯混合对星天牛有较好诱捕效果；含有4-庚氧基丁醇和4-庚氧基丁醛诱捕到的雌虫比例更高，此结果与光肩星天牛表现一致[64]。松墨天牛幼虫虫粪中的α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯、柠檬烯、长叶烯和4-甲基-2，6-二叔丁基苯酚混合物对其产卵会产生驱避作用[65]。利用壬醛、齿小蠹二烯醇、齿小蠹烯醇、α-蒎烯制备诱芯，对松墨天牛林间诱捕效果十分有效[66]。

褐色诱捕器与135 mg/d的1-戊醇或2-戊醇组合，对光肩星天牛的诱捕效果最佳，加入雄性信息素4-庚氧基丁醇和4-庚氧基丁醛后，诱捕量达到最高[67]。信息素中添加L-芳樟醇、(Z)-3-己烯-1-醇、氧化芳樟醇、β-石竹烯和反式松香芹醇的混合物显著提高了对光肩星天牛雌虫的诱捕率[68]。使用正丁醇、正戊醇和仲戊醇混合物，对光肩星天牛有显著的引诱效果[69]；以8∶9∶1比例配制而成的芳樟醇、反式石竹烯和顺-3-己烯-1-醇引诱剂对光肩星天牛雄性引诱效果极佳[70]。通过田间诱捕证实，单体物质顺-3-己烯醇和丁酸乙酯对光肩星天牛诱捕效果佳，乙酸丁酯、丙酸丙酯和反-2-己烯醇乙酸酯1∶1∶1混合引诱效果突出[31]。

以改装简易蒸馏法和超临界CO2萃取法提取的侧柏挥发物对双条杉天牛具有引诱作用，其共有成分为罗汉柏烯和柏木脑，用50%的乙醇做溶剂，采用改装简易蒸馏法提取寄主的植物挥发物，与α-蒎烯∶β-蒎烯∶3-蒈烯∶柠檬烯∶罗汉柏烯∶α-萜品烯为 1∶1∶10∶1∶1∶1混配在野外诱捕效果很好[46]。柏木酮和花侧柏烯对双条杉天牛的诱捕有增效作用，而含雪松烯的引诱剂基本没有增效甚至具有抑制作用[71]。

通过褐梗天牛的聚集-性信息素(2S，5E)-6，10-二甲基-5，9-十一碳二烯醇((S)-fuscumol)与含有寄主利它素的ZL-3型天牛缓释袋式引诱剂诱芯信息素与引诱剂结合的诱芯诱捕效果最好；林间监测时间从褐梗天牛羽化期一直持续到9月末，林间诱捕率为58.90%[72]。褐梗天牛成虫对α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯和γ-萜品烯以一定比例混合的复配物的嗅觉行为反应最为敏感，林间诱捕效果也最好，证实复配的植物源引诱剂对褐梗天牛成虫都具有一定的诱集效果；褐梗天牛对α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯的反应值与稀释浓度呈正相关，随着浓度增加，褐梗天牛触角的EAG相对反应值也随之升高，但超过饱和浓度时，成虫对该物质的敏感程度降低[48]。悬挂诱捕器后第11天，褐梗天牛成虫引诱剂中添加反-2-己烯醛，引诱成虫效果最好[73]。

1.6 天牛科昆虫化学通讯分子机制

嗅觉结合蛋白主要包括气味结合蛋白(odorantbinding proteins，OBPs)、化学感受蛋白(chemosensoryproteins，CSPs)和尼曼-匹克 C2型蛋白(Niemann-Pick type C2 proteins，NPC2)3 类[74]。 OBPs是一类可溶性蛋白，主要负责外部环境与另一种嗅觉蛋白气味受体 (odorant receptors，ORs)间的连接。外界环境中的气味分子一旦渗入天牛触角表面的感器微孔，就会被OBPs结合从而增加其在感器淋巴液中的可溶性。气味分子-OBP复合物穿过感器淋巴液到达感器树突，激活树突膜上表达的ORs，就会引起天牛嗅觉神经元的兴奋[75]。在研究昆虫寄生和取食等行为时，在触角中又发现了大量的GOBPs，与昆虫识别植物源气味有关[76]。后来，研究者发现OBPs在昆虫触角以外的组织中也有表达。随着高通量测序和蛋白质组学的快速发展，加快了对嗅觉结合蛋白的研究。

从天牛亚科咖啡灭字脊虎天牛Xylotrechus quadripes触角转录组中共分析鉴定得到24个OBP基因。RT-PCR结果表明:XquaOBP4、XquaOBP8、XquaOBP18和XquaOBP21在触角特异表达；XquaOBP2、XquaOBP3、XquaOBP7和XquaOBP20在触角高表达，其中部分基因除在触角特异或高表达外，在其他组织中也有表达；其他OBPs基因在检测的两个或多个组织中均有不同程度的表达；部分基因在非嗅觉组织中有表达，很可能具有非嗅觉功能[77]。詹文会对咖啡灭字脊虎天牛触角进行转录组测序，鉴定筛选获得34个 OBPs，15个 CSPs，60个ORs，4个SNMPs；其中XgraCSP2在雌雄虫触角、头、足中都有表达，推测其可能参与感知普通气味，具有多种生理功能；XgraCSP4主要在雌虫触角、头中表达，可能具有定位寄主、寻找产卵场等功能，同时具有感知普通气味的功能；XgraCSP5主要在雄虫触角中高表达，推测其可能参与感知雌虫性信息素；XgraCSP9主要在雌虫触角中高表达，推测其在功能上具有雌虫特异性，与寻找产卵场所和释放性信息素有关[78]。

目前在桑天牛中分析鉴定得到150个嗅觉相关基因，包括 62个 OBPs、25个 CSPs、42个 ORs[79]。其中27个AgerOR呈现触角特异性表达或高表达，说明其在桑天牛寄主选择、交配产卵等行为中发挥着重要作用；16个AgerOR在下颚须中有表达，说明其与味觉相关；13个AgerOR在雄性腹部末端呈现高表达，说明其在桑天牛识别接触信息素过程中扮演着重要角色[79]。李广伟 等对黄斑星天牛Anoplophora nobilis雌虫触角进行转录组测序鉴定得到16种OBPs基因，虽然同种或不同物种的OBPs之间高度分化，但大多数OBPs亚家族基因在进化树中仍聚类到独立的进化枝，表明它们具有同源性[80]。16种OBPs在雌虫触角中的表达量差异明显，其 RPKM 值在 12.0 ～9 065.5，其中AnobOBP1、AnobOBP2、AnobOBP3和AnobOBP7在触角中特异性表达，其他OBPs除在触角中表达外，还在头、胸、腹、足、翅的个别组织中表达[80]。王菁桢在光肩星天牛触角中鉴定分析到42个OBPs、12个CSPs、37个ORs，在星天牛触角中鉴定出了46个 OBPs、16个 CSPs、44 个 ORs、19 个 GRs、23 个 IRs和 3 个SNMPs[81]。王菁桢对光肩星天牛和星天牛的系统发育树分析发现，29条AglaOBPs和9条AchiOBPs属于“Minus-COBP”亚族，AglaOBP51和AchiOBP3属于“Plus-C OBP”，15条AglaOBPs属于 ABPⅡ亚族，10条AglaOBPs属于“Classic OBP”亚族；在ABPⅡ亚族中，AglaOBP45和AglaOBP46与云斑天牛的PBP2有较高的序列相似性，注释为性信息素结合蛋白，其中AglaOBP45几乎在光肩星天牛触角中特异性表达，且主要在雄性触角中表达，参与了雌性接触性信息(Z)-9-二十三烯、(Z)-9-二十五烯的识别，但AglaOBP45和AglaOBP46均不能与光肩星天牛雄性聚集信息素4-庚氧基丁醇和4-庚氧基丁醛有效结合[81]。在植物挥发物中，AglaOBP45主要与莰烯、α-蒎烯、罗勒烯、己酸丁酯、法尼醇和十六醛等有较强的活性，AglaOBP46主要与苯甲醛、壬醛、2-戊醇、芳樟醇等有较强的活性。在构建星天牛系统发育树时发现，AchiPBP1和AchiPBP2分别与AglaOBP46和AglaOBP45具有高度同源性，推测可能有相似的功能，但关于其功能需要进一步验证[81]。

李广伟等在AglaOBP1和AglaOBP12的荧光竞争结合实验中发现，光肩星天牛AglaOBP1主要在成虫触角中表达，且雌性中表达显著高于雄性，其中与顺-3-己烯-1-醇、顺-2-己烯-1-醇、1-己醇、反-2-己烯醛、反-2-癸烯醛、β-石竹烯、(＋)-桧烯、α-蒎烯、1-(2，3-二甲基苯基)-乙酮的结合能力较强；AglaOBP12在荧光竞争结合实验中，与十二烷醇、法尼醇、橙花叔醇、己醛、庚醛、乙酸-顺-3-己烯酯、己酸辛酯、己酸丁酯、茉莉酸甲酯、β-石竹烯等结合能力较强；其中乙酸-顺-3-己烯酯、顺-3-己烯-1-醇、橙花叔醇、法尼醇和β-石竹烯等为五角枫挥发物，这些植物挥发物与AglaOBP1和AglaOBP12表现出强烈结合活性，说明AglaOBP1和AglaOBP12通过对植物挥发物的感受，从而在其寄主定位中起作用[82-84]。在星天牛OR的qPCR试验中[5]，总计53个OR，有41个OR呈触角特异性表达，其中23个呈现雄性特异表达，可能与识别雌虫释放性信息素有关；8个OR呈现雌性特异性表达，可能与雌性生理行为有关，如寻找产卵地；剩下的10个OR在两性之间表达相当，可能参与识别聚集性信息素和寄主植物挥发物质[85]。

松墨天牛的MaltOBP2、MaltOBP3、MaltOBP4和MaltOBP5等4个 OBPs基因，成功构建松墨天牛OBPs基因原核表达载体pGEX-6p-1-MaltOBPx，通过竞争结合试验以1-NPN为探针研究MaltOBP3和MaltOBP5与17种挥发物结合能力的结果表明，MaltOBP3和MaltOBP5能特异性地结合部分寄主挥发物，它们可能与松墨天牛的寄主选择和定位有关[86]。松墨天牛MaltOBP9、MaltOBP10、MaltOBP19、MaltOBP21、MaltOBP24基因中的MaltOBP9和MaltOBP21属于 Minus-C OBPs，MaltOBP10属于 Classic OBPs，MaltOBP19和MaltOBP24属于Plus-C OBPs[87]。利用荧光竞争结合实验测定这5个Malt OBPs与18种寄主植物挥发物单体的结合特性，结果表明5个Malt OBPs在中性环境下与挥发物的结合能力高于酸性环境[87]。Minus-C OBP家族的MaltOBP2和MaltOBP6，在松墨天牛雄虫头部都显著高表达，触角的表达量相对其他组织较低或持平，表明MaltOBP2和MaltOBP6虽然参与了气味分子的结合和运输，但这些功能并不是其在松墨天牛成虫中的主要功能，或还有味觉感受、化学感受等其他生理功能[88]。该研究结果为两个OBP蛋白的结构和功能研究奠定了基础，为探索松墨天牛的化学感受机制提供了条件。且二者主要是在幼虫期和蛹期表达，其中MaltOBP2在蛹触角中的表达量最高，在成虫触角中的表达量最低，这与家蚕的BmCSP8，ABP与ABPX基因的发育表达结果相似，说明MaltOBP2可能参与到松墨天牛幼虫的整个发育阶段，并以某种机制参与寄主识别和取食过程，而MaltOBP6在幼虫头部的表达量最高[88]。利用基因沉默技术干扰了松墨天牛USP基因的DBD、LBD域时，发现对4龄幼虫干扰程度较大，使其难以完成幼虫—幼虫的蜕皮、幼虫—蛹的变态过程，与对果蝇和德国小镰处理后的结果相一致[89]。MaltOBP9、MaltOBP10主要分布于雌雄成虫触角的刺形感器、毛形感器、锥形感器以及耳形感器，可能参与普通气味物质、味觉以及性信息素的识别过程；利用荧光竞争结合实验表明，MaltCSP8主要在中性环境中与物质发生结合反应，且通过热力学参数推断他们之间的作用力主要为氢键作用和范德华力[90]。李杰在松墨天牛中挖掘得到8 个 CSPs、53 个 IRs、12 个 OBPs、37 个 ORs、1 个orco，将其orco与其他昆虫的orco进行进化树构建，发现与鞘翅目同属光肩星天牛亲缘关系最接近，在成虫触角中高表达，且在雌成虫中表达量较高，结合基因沉默及行为测定发现，orco在松墨天牛嗅觉识别过程中发挥生物学功能[91]。

李慧在云斑天牛中筛选出4个 OBPs、3个CSPs、2个PBPs以及9个Minus-OBP基因，OBPs和CSPs在雄虫中各组织中表达均高于雌虫，成功克隆了BhorOBP1、BhorOBP2、BhorOBP3基因，且构建了原核表达载体pET32a-BhorOBP2/CSP2，为之后进行荧光竞争结合试验检测不同气味化学物质奠定了基础[92]。通过表达纯化的OBP2进行荧光竞争结合试验，发现其与大多数寄主挥发物有较好的结合特性，推测BhorOBP2在云斑天牛寄主定位中起重要作用[93]，成功构建重组质粒 pGEX-6P-1-BhorOBPm1，pET30a-BhorOBPm2 和 pET17b-BhorOBPm4。同时以1-NPN为荧光探针分别测定了云斑天牛3个Minus-C OBPs与寄主挥发物在酸性和中性环境下的结合能力，其中BhorOBPm1在酸性环境下与马鞭草烯酮有较强结合能力；BhorOBPm2在中性环境与己醛、反-2-己烯醛以及反-2-己烯醇有较强的结合能力；BhorOBPm4在中性和酸性环境下与所有挥发物均未表现出较强的结合能力[94]。卓志航发现杨树寄主的云斑天牛10种嗅觉基因表达均显著高于核桃寄主的(杨树雄成虫除外)，其中CSP2(杨树雄成虫)表达最强[95]。

2 小蠹亚科昆虫及其寄主植物信息化学物质的研究

2.1 小蠹亚科昆虫信息素

最早鉴定的3种小蠹虫的信息素:1967年，Wood成功分离并鉴定了类加州十齿小蠹Ips paraconfusus的聚集信息素成分，含有(S)-(-)-小蠹烯醇、(S)-(＋)-小蠹二烯醇、(4S)-顺式-马鞭草烯醇，这是记录最早的小蠹虫信息素的分离和鉴定；1968年，西部松小蠹Dendroctroctonus brevicomis的聚集信息素中的一个组分exo-7-ethyl-5-methyl-6，8-dioxabicyclo[3.2.1]octane被鉴定[96]；1969年，南部松小蠹Dendroctroctonus frontalis聚集信息素中的弗罗塔林被鉴定[97]。

辽宁抚顺落叶松八齿小蠹后肠提取物中含有100%S-(-)-小蠹烯醇、96%S-(＋)-小蠹二烯醇和3-甲基-3-丁烯-1-醇及其他6种微量腺体成分(2-苯基乙醇、香叶醇、小蠹烯酮、小蠹二烯酮、桃金娘烯醇和马鞭草烯酮)[98]。云杉八齿小蠹雄性后肠挥发性物质可分为3类:甲基丁烯醇类、蒎烯醇类、小蠹烯醇和小蠹二烯醇类。现已发现的云杉八齿小蠹的信息素成分顺-马鞭草烯醇cisverbenolcV、反 -马鞭草烯醇 trans-verbenoltV、齿小蠹二烯醇IpsdienolId、齿小蠹烯醇 IpsenolIe、2-甲基-3-丁烯-2-醇2-methyl-3-buten-2-olMB、桃金娘烯醇 MyrtenolMt、马鞭草烯酮 VerbenoneVn、反-桃金娘烯醇trans-myrtenolMt2-苯乙醇2-phenylethanolPE。生测的结果表明:MB和cV是云杉八齿小蠹基本的信息素成分，MB引诱云杉八齿小蠹对寄主进行短距离定向并在寄主上着陆[99-100]，是云杉八齿小蠹聚集信息素诱芯的必要成分，其产生可能严格受到激素或神经系统的控制，并被雄虫的钻蛀行为所激活；cV完全是由小蠹产生的，雄性小蠹cV的产生一直持续到寄主防御流脂的停止，cV的多少与飞翔活动无关，而与寄主体内α-pinene的含量有关；雄性云杉八齿小蠹后肠中cV和tV的相对含量与寄主韧皮部中(-)-(2S，5S)-α-pinene和(＋)-(2R，5R)-α-pinene的比例密切相关[101]。小蠹二烯醇(Id)和Ie是齿小蠹属特有的信息素成分，产生于交尾后的雄性后肠中。欧洲学者陆续鉴定并人工合成了重齿小蠹的聚集信息素反-月桂烯醇(EM)和Id，并成功地进行了林间生测试验，通过室内生测明确了埃马丁醇(At)是一种潜在的信息素组分[102-103]。

陈海波从红脂大小蠹后肠中分析鉴定出桃金娘烯醇、反式马鞭草烯醇、马鞭草烯酮、顺式马鞭草烯醇和桃金娘烯醛等5种化合物[104]。闫争亮等从红脂大小蠹后肠中鉴定出除了含有松树挥发性物质α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯、月桂烯和柠檬烯外，还含有马鞭草烯醇和马鞭草烯酮[105]。华山松大小蠹的化学活性物质以萜类化合物为主[106]。在室温状态下华山松大小蠹雌虫后肠挥发物中含有23种物质主要为萜酸类、萜烯类、雌雄甾类、醇类和醛类等；雄虫后肠中有25种有机酸(树脂型萜酸居多)、酯类化合物和萜烯类化合物为其主要成分；粪便中有33种，树脂型的萜酸最多；雌虫驱避低浓度的马鞭草烯酮，雄虫驱避高浓度的，引诱剂中增加马鞭草烯酮显著降低了对华山松大小蠹的野外诱捕率[106-107]。

红脂大小蠹是源自美国的重大林业外来入侵害虫。自1999年在我国山西省发生后，陆续在河北、河南、陕西等省暴发成灾，致死1 000余万株健康松树。Zhang等对红脂大小蠹-共生微生物体系进行了系统研究，通过对红脂大小蠹肠道成分GC-MS分析，鉴定出反-马鞭草烯醇(trans-verbenol)、顺-马鞭草烯醇(cis-verbenol)、桃金娘烯醇(myrtenol)、桃金娘烯醛(myrtenal)和马鞭草烯酮(verbenone)5种单萜烯类氧化产物，均为小蠹类常见的信息素成分；反-马鞭草烯醇、桃金娘烯醇、桃金娘烯醛均能够引起红脂大小蠹的电生理反应，并且对红脂大小蠹具有引诱作用，林间能够促进植物利它信息素对红脂大小蠹的诱捕效果，诱虫量分别增加30%，41%和16%[108]。

从纵坑切梢小蠹Tomicus piniperda后肠中检测到的挥发性化合物主要有α-蒎烯、桉叶素、樟烯醛、反式马鞭草烯醇、桃金娘烯醇、马鞭草烯酮和桃金娘烯醛；反式马鞭草烯醇、桃金娘烯醇、马鞭草烯酮和桃金娘烯醛均是在纵坑切梢小蠹体内合成的，对该虫的行为活动有重要影响[109-110]。

2.2 小蠹亚科昆虫寄主植物挥发物

寄主植物挥发物在云杉八齿小蠹先锋雄虫搜寻寄主的过程中扮演着重要作用，而每种寄主树木又在防御云杉八齿小蠹的选择压力下和小蠹协同进化出各种化合物。云杉八齿小蠹只取食1种或少数种类的寄主植物，其上颌和触须感器的形态学报道表明，其通过触角或口器感知寄主定位或取食；其触角有35%嗅觉感受器神经元细胞用于接收寄主挥发物；寄主挥发物对其具有引诱作用已经在生测中得到证实，它能感知到至少18种寄主挥发物；“Y”型嗅觉仪室内趋向实验也表明，α-pinene对其引诱效果较好，左旋乙酸冰片酯、α-水芹烯和莰烯对其引诱效果次之；在云杉八齿小蠹信息素中添加寄主挥发物的某些成分，能提高诱捕量；在商品化Pheroprax 诱芯(MB，cV，Ipsdienol的比例为 96.08∶3.56∶0.36)加入1∶1 等量(-)-α-pinene和( ＋)-limonene，诱捕量提高了 81%[99，101]。 云杉中α-pinene这种主要的单萜物质也被证实提高了聚集信息素的引诱作用，cV在较低释放速率的时候，加入(-)-α-pinene能够增加诱捕量，反之，cV在较高释放速率的情况下加入(-)-α-pinene则不能增加诱捕量[99，101]。云杉八齿小蠹优先侵染衰弱木和树龄高的云杉，侵染衰弱寄主树木，能极大加重危害程度；树龄低于40 a的云杉，很少受到云杉八齿小蠹的侵害，树龄超过50～60 a的云杉被侵害造成的树木死亡率增大，先前被成功定殖和随后被致死的云杉更易受云杉八齿小蠹攻击[101]。分析云杉不同树龄的挥发物发现，反-4-侧柏醇(trans-4-thujanol)在树皮里随树龄增加而减少，这种物质也在被云杉八齿小蠹雄性钻蛀的云杉挥发物中被检测到；在云杉八齿小蠹暴发期间，没有受到危害的寄主树木比已被成功定殖的寄主树木释放出更多的1，8-桉树脑(1，8-cineole)；在实验室条件下，trans-4-thujanol和1，8-cineole都被证实对云杉八齿小蠹聚集信息素起到抑制作用[111]。云杉八齿小蠹雌性对寄主挥发物的感知高于雄性，比如雌性触角对低浓度的trans-4-thujanol的EAG反应显著高于雄性，这可能表明雌性触角含有更多对这种物质有反应的感受器；因雌性对寄主挥发物比雄性更为敏感，才能使雌性拒绝已经被先锋雄虫选择的树木，为后代的生存选择更为适宜的寄主树木，选择合适的地方产卵对后代尤为重要；单感器记录仪的结果也证实了雌性比雄性含有更多比例的感受寄主气味的神经元[111]。Zhang等通过对落叶松八齿小蠹寄主挥发物的研究表明，其对寄主成分α-蒎烯，β-蒎烯和对伞花烃有EAD反应[112]。通过不同寄主挥发物诱集落叶松八齿小蠹，共鉴定出12种挥发性单萜烯成分，其中，S-(-)-α-蒎烯、R-(＋)-α-蒎烯、3-蒈烯、R-(＋)-β-蒎烯和S-(-)-β-蒎烯的含量占80%以上；其对3-蒈烯，S-(-)-α-蒎烯、(＋)-柠檬烯、γ-萜品烯和萜品油烯均表现出EAD活性[113]。寄主单萜烯成分S-β-蒎烯和3-蒈烯对落叶松八齿小蠹聚集信息素的引诱能力增效达1.45～1.65倍，而S-α-蒎烯和萜品油烯没有显著的增效作用[114]。非寄主挥发物能够干扰寄主植物挥发物对小蠹虫的引诱作用，有望作为小蠹虫聚集信息素高效的增效剂或抑制剂。Zhang等证实小蠹对非寄主挥发物成分如正己醇、顺-3-己烯-1-醇、反 -3-己烯 -1-醇、反 -2-己烯 -1-醇、1-辛烯-3-醇、3-辛醇、里哪醇、香叶基丙酮和苯乙醇有EAD反应[112]。李叶静进一步研究了非寄主挥发物成分顺-3-己烯-1-醇对小蠹表现出显著的行为抑制活性，能降低聚集信息素引诱力71% ，里哪醇具有与顺-3-己烯-1-醇相似的抑制效果；其他非寄主成分如桃金娘烯醇、反-3-己烯-1-醇、反-2-己烯-1-醇、正己醇、3-辛醇和1-辛烯-3-醇对落叶松八齿小蠹聚集信息素的引诱效果没有显著影响[114]。

红脂大小蠹的寄主油松挥发性物质成分中，主要以萜烯类所占比例最大，而萜烯类成分总量96%以上是(R)-(＋)-α-蒎烯、(S)-(-)-β-蒎烯和(S)-(＋)-3-蒈烯这3种物质，其中比例最大的是(S)-(＋)-3-蒈烯，另外还有少量的香叶烯、(＋)-柠檬烯、莰烯、孟二烯和水芹烯、对-1，4-二烯等成分[115]。华山松树脂主要是α-蒎烯、莰烯、α-非兰烯、罗勒烯、小蠹二烯醇、3-蒈烯、4-蒈烯、杜松二烯、β-蒎烯、月桂烯、β-非兰烯等萜烯(96.482%)类化合物，含量最多的是α-蒎烯(52.494%) 和β-蒎烯(39.269%)[116]。 华山松树皮挥发性物质的主要组成部分是萜类化合物(58.97%)、 芳香族化合物 (18.84%)、 烷烃类(18.15%)、醇类 (1.30%)、烯烃类 (1.00%)、酯类(0.20%)、酮 (0.24%)和醛(0.06%)[117]。 华山松大小蠹雌雄成虫新鲜粪便和华山松韧皮部中挥发性物质以倍半萜类物质最多，其次是单萜类物质，未见有二萜类物质，挥发性物质在成分和含量上都有较大差别；粪便中单萜类物质含量明显高于韧皮部，而倍半萜含量则低于韧皮部[118]。华山松针叶挥发性物质以单萜烯类化合物为主(65.07%)，主要为月桂烯(21.16%)和(1R)-α-蒎烯(19.09%)，其次是D- 柠檬烯(13.01%)、β- 蒎烯(8.20%)，倍半萜烯类化合物主要有(-)-β-毕澄茄烯(10.14%)和石竹烯(9.95%)。 华山松枝条挥发性物质以倍半萜烯类化合物为主，占59.41%，主要为石竹烯(13.32%)、(-)-β-毕澄茄烯(10.46%)，律草烯(3.55%)、(-)-β-杜松烯(7.21%)以及γ-衣兰油烯(1.71%)，单萜烯类化合物主要有(1R)-α- 蒎烯(14.61%)、月桂烯(4.31%)和( ＋)-4-蒈烯(3.35%)[119]。

Sun等证实(＋)-3-carene的效果要比北美三组分效果更好[120]。选择7种常见非寄主挥发物，正己醇(1-hexanol)、顺-3-己烯醇 ((Z)-3-hexen-1-ol)、反-2-己烯醇((E)-2-hexen-1-ol)、3-辛醇(3-octanol)、1-辛烯-3醇(1-octen-3-ol)、正己醛(hexanal)、苯甲醇(benzyl alcohol)，分别进行的室内触角电位试验、嗅觉行为以及林间诱捕试验研究表明，所选的7种非寄主挥发物均能引起红脂大小蠹电生理和行为反应；非寄主挥发物的存在能够干扰红脂大小蠹对其利它信息素的趋向反应，诱捕虫量减少率在26.3% ～69.5%；其中1-辛烯 -3-醇、顺 -3-己烯醇、反-2-己烯醇的驱避效果最为显著，能够降低红脂大小蠹诱捕量[121]。

叶辉在纵坑切梢小蠹的寄主树韧皮部检测到反-马鞭草烯醇、马鞭草烯酮、桃金娘烯醇、α-蒎烯、月桂烯、桉叶素、樟烯醛[122]。

2.3 小蠹亚科昆虫共生菌与寄主挥发物的关系

Lu等通过系统研究，证明了红脂大小蠹与其伴生蓝变真菌Leptographium procerum形成共生入侵的复合体，相继提出了红脂大小蠹及其伴生真菌的共生入侵假说[123]、伴生真菌独特的单倍型促进虫菌的“返入侵”假说[124]，构建了红脂大小蠹-伴生真菌-细菌-寄主油松跨4界互作模型[125]。Zhou等揭示了调节红脂大小蠹-伴生菌间共生关系碳源分配的化学信号分子[126]。3种主要伴生细菌Ralmella aquatilis、Serratia liquefaciens和Pseudomonassp.所产生的挥发物能够减缓红脂大小蠹的伴生真菌Ophiostoma minus对幼虫的拮抗作用，能抑制真菌的生长并减少真菌对葡萄糖的利用[127]。利用SPME-GC-MS分析3种细菌的挥发性物质，在Ralmella aquatilisB301菌株中检测到了18种挥发物，在Serratia liquefaciensB310菌株中检测到了21种挥发物，在Pseudomonassp.7 B321中检测到了19种挥发物；其中丰度较高的3-甲基-1-丁醇、1，10-十一二碳烯、2-丁醇、2-庚酮、2，2-二甲基丁醇、(R)-2-己醇和氨能够显著抑制O.minus的生长及其对主要糖的利用；类似的蛀干害虫和微生物在很多方面发生互作，既包括真菌，也包括细菌[128-130]。

2.4 小蠹亚科昆虫对信息化学物质的室内行为反应

华山松大小蠹雌雄虫对(S)-(-)-β-蒎烯表现出驱避反应，而对10种挥发物质单体和不同受害阶段华山松挥发物均表现出趋向反应；在低浓度刺激下，雌雄成虫对α-菲兰烯表现出显著的趋向反应；随着浓度的升高，雌虫对(S)-(-)-α-蒎烯、(-)-莰烯和α-菲兰烯也表现出明显的趋向反应。而华山松大小蠹雄虫则对(R)-(＋)-α-蒎烯和3-蒈烯表现出明显的趋向反应；雌虫对α-菲兰烯的趋向反应显著高于(R)-(＋)-α-蒎烯、(S)-(-)-α-蒎烯、(-)-莰烯和3-蒈烯，而雄虫对α-菲兰烯和(R)-(＋)-α-蒎烯的趋向反应显著大于对(S)-(-)-α-蒎烯、(-)-莰烯和3-蒈烯的反应；同时，雌虫对(-)-莰烯、健康华山松韧皮部挥发油和受害华山松韧皮部挥发油的行为反应显著大于雄虫；华山松大小蠹对一些华山松挥发物的行为反应具有性别差异性，也对不同种类和浓度挥发物的行为反应存在差异[107]。

2.5 小蠹亚科昆虫对信息化学物质的电生理反应

落叶松八齿小蠹雌雄成虫对雄虫腺体提取物小蠹烯醇和小蠹二烯醇有EAD活性[112]；雌雄成虫对聚集信息素(-)-小蠹烯醇有强烈的EAD活性，但是对(＋)-小蠹二烯醇和(-)-小蠹二烯醇表现出不同的EAD响应现象[113]。通过GC-EAD测试，在取食红皮云杉的云杉八齿小蠹虫粪中首次发现了1种微量的化学物质，此化学物质的含量虽然很低却能引起云杉八齿小蠹雄虫强烈的触角电位反应，目前该物质的化学结构在进一步测试中，已经排除了云杉八齿小蠹已知的聚集信息素成分的可能性。利用触角电位技术测试了云杉八齿小蠹对寄主、非寄主以及雄性后肠挥发性物质的电生理反应，并首次将测定结果与欧洲地理种群相关研究结果进行比较，测试发现 cV、le、L-(-)-verbenone和3-methyl-2-cyclohexen-1-one提供远距离的寄主适合度信息的信号物质，帮助云杉八齿小蠹进行寄主定位，而α-蒎烯只能提供近距离的化学信号[131]。

华山松大小蠹对不同浓度梯度的7种植物挥发化合物在特定浓度下均有明确的EAG反应；雌雄虫对月桂烯、(＋)-3-蒈烯、β-石竹烯3种化合物及雄虫对(＋)-α-蒎烯、柠檬烯的EAG相对电位的最大值均出现在10 μg刺激条件下；在10 μg剂量条件刺激下，雌虫对 (＋)-α-蒎烯、β-蒎烯和(＋)-3-蒈烯有明显的正趋向反应，正趋向率均高于72%且显著高于雄成虫对3种挥发物的正趋向率；在1 μg刺激下，只有雄虫对(＋)-3-蒈烯有一定正趋向反应；而在100 μg条件下，(-)-α-蒎烯对雌、雄虫均有一定驱避作用[132]。观察华山松大小蠹雌雄虫对8种华山松大小蠹非寄主挥发物的触角电位反应，结果表明:随着化合物浓度的升高，触角电位反应值增大，最大值均出现在100 μg/μL浓度下；在 10 μg/μL 和 100 μg/μL 浓度下，雌雄虫对顺-2-己烯-1-醇和顺-3-己烯-1-醇的触角电位反应最强；顺-3-己烯-1-醇、苯甲醛、1-辛烯-3-醇、1-己烯-3-醇、3-辛醇、反-2-己烯醛在一定浓度下可引起明显的驱避反应，而顺-2-己烯-1-醇和反-2-己烯-1-醇未表现出明显的驱避作用[119]。对红脂大小蠹后肠提取物中的3种含氧单萜类化合物(trans-verbenol，myrtenol，and myrtenal)进行野外和室内试验表明，红脂大小蠹在电生理试验中对这3种化合物具有嗅觉敏感性，在Y型嗅觉仪中表现出趋向性，反式马鞭草酚和桃金娘烯对红脂大小蠹的野外诱捕数量有明显的的增加[108]。

2.6 信息化学物质的林间诱捕研究

顺-马鞭草稀醇与小蠹二烯醇对橡胶小蠹虫有较好的田间诱集效果，均表现出田间诱集效果随浓度变化呈梯度关系，高浓度田间诱集效果优于低浓度[133]。5种诱集剂诱集橡胶小蠹虫，月桂烯、2-甲基-3-丁烯-2-醇、S-(-)-柠檬烯，表现出较好的粘捕效果[134]。(S)-(-)-小蠹烯醇、(S)-(＋)-小蠹二烯醇、(4S)-顺式-马鞭草烯醇对橡胶小蠹虫诱捕效果最好，α-蒎烯、二甲基对橡胶小蠹虫也具有良好的诱捕效果[135]。

在我国吉林和内蒙古等地区利用落叶松八齿小蠹的聚集信息素成分进行野外诱捕试验发现，3-甲基-3-丁烯-1-醇没有引诱效果，(-)-小蠹烯醇在内蒙古克什克腾旗、(-)-小蠹烯醇和(＋)-小蠹二烯醇混合物在吉林省净月潭公园表现出强烈的引诱活性，说明落叶松八齿小蠹不同地理种群对聚集信息素的响应可能发生了分化[136]。落叶松八齿小蠹聚集信息素成分是S-(-)-小蠹烯醇和S-(＋)-小蠹二烯醇，这2种成分复合体在林间生物测试时表现出非常高的引诱活性[114]。重齿小蠹在不同聚集信息素组分配比的反应试验中，小蠹二烯醇Id 20 mg、反-月桂烯醇EM 20 mg和埃马丁醇At 20 mg的信息素组分配比诱捕效果最好[137]。作为潜在的信息素组分At和已被证实了的重齿小蠹的聚集信息素Id和EM的组分配比试验显示，单一的信息化合物对小蠹的引诱活性均较低或没有活性；而Id和EM为1∶1的结合具有很强的引诱活性，但Id和EM与低剂量At结合1∶1∶0.1时诱捕量更高。在不同聚集信息素剂量的反应试验中，最高剂量的Id 200 mg和EM 200 mg诱捕效果最好，而与其他两种较高剂量相比差异不显著；在不同类型的聚集信息素诱芯的反应试验中，开口塑料瓶式诱芯诱捕效果最好[137]。不同类型的聚集信息素诱芯的诱虫效果不同，说明与诱芯的释放率或信息素组分的配比有关。

引诱华山松大小蠹的引诱剂主要成分α-蒎烯、β- 蒎烯、3-蒈烯，主要成分比例 1∶1∶1，添加成分顺-马鞭草烯醇，野外诱捕实验中效果最好，最佳有效诱捕距离为距离林缘50 m处[138]。在秦岭火地塘林场诱捕试验中，诱芯成分α-水芹烯、(S)-(-)-α-蒎烯、蒈烯为 2∶1∶1时诱捕效果较好[107]。3-蒈烯对红脂大小蠹具有最强的引诱活性，(-)-β-蒎烯浓度的增加对引诱效果没有显著影响，而红脂大小蠹对3-蒈烯却存在剂量相关的反应；柠檬烯能够减弱(＋)-α-蒎烯、(-)-β-蒎烯和(＋)-3-蒈烯对红脂大小蠹的引诱活性[120]。

2.7 小蠹亚科昆虫化学通讯分子机制

华山松大小蠹的CSPs基因与其他小蠹虫(山松大小蠹、红脂大小蠹、云杉八齿小蠹)的CSPs基因为同源基因，可能具有相似的表达谱和功能。华山松大小蠹CSPs基因在不同发育阶段和迁飞成虫不同组织中的分布情况，与饥饿和取食处理对CSPs基因表达水平的影响，有助于了解该基因在不同生命活动中可能发挥的作用，根据获得华山松大小蠹化学感受蛋白核酸序列设计定量引物，以α-tublin和β-actin基因为内参，以SYBR Green I为荧光染料，用实时荧光定量仪分析华山松大小蠹的表达谱，CSPs基因在不同发育时期和组织中呈现出不同的表达模式，表明它们可能参与调控华山松大小蠹发育、嗅觉和味觉感受等多种功能[139]。此外，用RTPCR和RACE技术克隆华山松大小蠹GR基因全长，分析其系统发育、发育阶段和组织在取食和饥饿诱导下的表达分布情况[139]，华山松大小蠹气味结合蛋白基因的6个保守的半胱氨酸，经序列分析和系统发育树分析，发现与山松大小蠹相似性最高，在系统发育树上与山松大小蠹分支最近，说明华山松大小蠹与山松大小蠹D.ponderosae亲缘关系最近[140]。

利用RT-qPCR对己鉴定得到的21个红脂大小蠹OBP基因进行表达分析发现，DvalOBP在红脂大小蠹成虫的触角上皆有不同程度的表达。12个DvaIOBP基因 (DvalOBP1-5，DvalOBP12，Dval-OBP14-18，DvalOBP20)呈现出触角特异(高)表达的特点；DvalOBP13，DvalOBP19在红脂大小蠹的足、翅中呈特异(高)表达的特点；DvalOBP6，Dval-OBP11，DvalOBP20在红脂大小蠹幼虫期和蛹期的表达量要明显高于成虫触角、足、翅等组织的表达量[141]。利用荧光竞争结合实验探究DvalOBP3，DvalOBP16在红脂大小蠹触角高表达的气味结合蛋白与8种红脂大小蠹生命活动相关的气味物质的结合能力，其结果表明:在与4种红脂大小蠹信息素结合的过程中，DvalOBP3与桃金娘烯醛的结合能力最强，与顺-马鞭草烯醇和反-马鞭草烯醇的结合能力较弱，与桃金娘烯醇没有明显结合反应；Dval-OBP16与4种信息素有一定的结合能力，与反-马鞭草烯醇的结合能力最强；DvalOBP3和DvalOBP16对4种寄主植物所产生的枯烯类化合物都具有一定的结合能力，且这两种蛋白与同种寄主挥发物质的结合能力表现出相似性[141]。

为研究云南切梢小蠹气味结合蛋白参与其嗅觉识别过程的机理，基于气味结合蛋白、绿叶挥发性物质的三维结构，采用分子对接方法对云南切梢小蠹气味结合蛋白OBP与3个绿叶挥发性物质可能的结合方式和结合能力进行模拟，其结果表明:(E)-2-己烯醇较其他2个小分子而言更容易与云南切梢小蠹OBP结合，形成稳定的氢键；(E)-2-己烯醇与云南切梢小蠹气味结合蛋白TyunOBP2结合能最低，更容易与TyunOBP2结合，TyunOBP2与小分子物质的结合，可能通过占有该蛋白与寄主气味结合的空间或者通过改变TyunOBP2三维结构，导致TyunOBP2难以识别寄主松树散发的气味[142]。

在橡胶小蠹虫中，目前已知中对长小蠹Euplatypus parallelus有78个与嗅觉相关基因，其中39个气味受体蛋白基因、14个气味结合蛋白基因、11个化学感觉蛋白基因、8个离子型受体基因和6个感觉神经元膜蛋白基因[143]。在中对长小蠹的14个气味结合蛋白基因中有12个具有完整开放阅读框，明确其中PparOBP1、PparOBP2的开放阅读框长度、编码氨基酸N基端具有的氨基酸及其残基信号肽数目，以及保守的半胱氨酸位点数目和蛋白质结构特征[143]。采用原核表达和荧光竞争结合测定法，得到重组蛋白PparOBP1和PparOBP2，证明了PparOBP1和PparOBP2分别与长叶烯、月桂烯、α-蒎烯结合，并通过蛋白模型、三维结构评价判断疏水性氨基酸 VAL99、ILE102、HIS103在对接中均参与2个化合物的相互作用[144]。

3 展望

由于许多种天牛科和小蠹亚科昆虫都是重要的林业害虫，危害严重，且有些种只在我国分布，有些种为外来入侵种。目前，利用信息化合物作为引诱剂引诱天牛和小蠹，可以实现监测、预防和控制的目的。因此，其信息化合物的研究工作具有重大意义。然而，目前研究还存在一些问题。在信息化学物质鉴定方面，依然有很大一部分天牛和小蠹的信息化合物质，特别是种特异性的信息素还有待进一步分析鉴定，例如天牛科中至今仍然没有从异天牛亚科Parandrinae，膜花天牛亚科Necydalinae和锯花天牛亚科Dorcasominae中鉴定出信息素组分；小蠹亚科中的华山松大小蠹、云杉大小蠹的信息素成分鉴定仍然需要加强。上述物质的鉴定，不仅与林间监测诱捕相关，而且对于近缘物种的系统进化分析有重要的意义。在监测诱捕应用方面，信息化合物的林间诱捕效果还不是很稳定，一方面需要对各个物种的活性信息物质成分深入研究，尤其是一些微量组分，另一方面信息素释放腺体位置的判别，释放受到温湿度、视觉、声音等因素的干扰，种特异性诱捕器装置需要改进等。因此，今后很长一段时间，天牛和小蠹昆虫的信息化合物的鉴定、应用和合成、分子感受机制等领域仍然将是国内外研究的热点之一。相信随着试验技术的改进和基础研究的深入，关于两类蛀干害虫的信息化合物的研究必将取得更大的进展，信息化合物应用于林业害虫防治前景广阔。