松毛蟲性信息素微膠囊緩釋載體研究.pdf

1、松毛蟲是我國針葉林危害最為嚴重的害蟲，主要分布在華北、華南、華中等地，其中以西南和東北地區(qū)發(fā)生為害最嚴重。一般可劃分為常災區(qū)、偶災區(qū)、無災區(qū)。主要為害針葉樹種，兼害闊葉樹種。松毛蟲猖獗時可將松樹針葉食盡，導致大面積松林死亡，給林業(yè)生產(chǎn)造成嚴重的損失。生物防治利用了信息素的專一性，克服了化學防治帶來的污染問題。因此利用信息素防治手段控制松毛蟲的種群數(shù)量具有獨特作用。本論文在室內控溫控濕條件下研究了松毛蟲性信息微膠囊控制釋放的特征，探索了不

2、同壁材和芯壁比對微膠囊理化性能和釋放特征的影響。同時，根據(jù)不同的壁材質量分數(shù)探索了馬尾松毛蟲性信息素微膠囊對包覆率、保留率、異構化率和釋放速率等方面的影響。監(jiān)測和評價了不同誘芯在林間的誘捕效果。摸清了四類昆蟲信息化學物質在4種不同緩釋載體上釋放速率。為林間預測預報提供了新的工具，為綠色防治提供科學依據(jù)和技術支撐。本文主要研究結果如下：
　　1松毛蟲性信息成分微膠囊緩釋載體控制釋放的特征研究
　　為了研發(fā)釋放速率穩(wěn)定、持效期長

3、的仿生誘芯，開展了用微囊化技術將松毛蟲性信息素成分制備成微膠囊緩釋載體的研究。以松毛蟲性信息素成分為芯材，如：順5,反7-十二碳二烯醛（Z5,E7-12:Ald）和順5,反7-十二碳二烯醇（Z5, E7-12:OH），采用懸浮聚合法，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸和苯乙烯為壁材，聚乙烯醇做為分散劑合成松毛蟲性信息素微膠囊。通過光學顯微鏡和掃描電鏡觀察信息素微膠囊的形態(tài)特征，采用粒徑分析軟件測定微膠囊平均粒徑。微膠囊的包覆率、保留率、異構化率

4、和微膠囊信息素成分釋放的特征均由氣相色譜分析儀進行評估。結果表明，信息素微膠囊的平均粒徑在40-160μm之間，在室內暴露50 d后的信息素微膠囊包覆率大于80％，保留率超過50%。松毛蟲性信息素微膠囊的釋放速率與不同的壁材和不同的芯壁比有關，在本實驗中甲基丙烯酸甲酯作為壁材時微膠囊釋放速率最穩(wěn)定，甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸和苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯作為壁材時微膠囊釋放速率次之。然而，信息素微膠囊芯壁質量比為1:2時的釋放速率比芯壁比為1

5、:1和2:1時的微膠囊釋放速率更為穩(wěn)定，說明松毛蟲性信息素可以通過懸浮聚合法較好的進行微膠囊化。
　　2馬尾松毛蟲性信息素微膠囊的制備研究
　　順5,反7-十二碳二烯醇（Z5,E7-12:OH），順5,反7-十二碳二烯乙酸酯（Z5, E7-12:OAc）和順5,反7-十二碳二烯丙酸酯（Z5,E7-12:OPr）是馬尾松毛蟲性信息素的主要成分，為研究如何減少性信息素的氧化和異構化的發(fā)生，本文以明膠（GE）和阿拉伯樹膠（AG）為

6、壁材，戊二醛和單寧酸為交聯(lián)劑，通過復合凝膠法制備馬尾松毛蟲性信息素微膠囊。利用光學顯微鏡和掃描電鏡對馬尾松毛蟲性信息素微膠囊形貌進行表征，并采用粒徑分析軟件對微膠囊的平均粒徑進行計算。通過氣相色譜對3種馬尾松毛蟲性信息素微膠囊的包覆率、保留率、異構化率和性信息素成分室內的釋放速率進行測定。結果表明，信息素微膠囊的平均粒徑在4-40μm之間，在室內暴露45 d后的信息素微膠囊包覆率大于83%，保留率超過59%，該微膠囊使用壽命超過100

7、d。馬尾松毛蟲性信息素微膠囊的釋放速率與微膠囊壁材質量分數(shù)有關，在本實驗中明膠-阿拉伯樹膠壁材質量分數(shù)為1%時，微膠囊釋放速率最穩(wěn)定；壁材質量分數(shù)為2.5%和5%時微膠囊釋放速率次之。說明馬尾松毛蟲性信息素微膠囊能夠明顯延長馬尾松毛蟲性信息素的釋放時間及增強信息素的釋放的穩(wěn)定性。
　　3馬尾松毛蟲性信息素微膠囊林間生物活性及穩(wěn)定性評價
　　為了開發(fā)持效期長，誘蛾活性高的仿生誘芯，本文開展了馬尾松毛蟲性信息素在不同釋放載體上的

8、誘捕效果研究。通過林間引誘試驗，研究了微膠囊不同壁材、不同壁材質量分數(shù)對馬尾松毛蟲雄蛾誘蛾活性的影響。結果表明，以懸浮聚合微膠囊、復合凝聚微膠囊和復合橡膠載體做為誘芯時，三者之間的誘蛾活性有明顯的差異，懸浮聚合微膠囊誘芯和復合凝聚微膠囊誘芯的誘蛾活性都顯著優(yōu)于復合橡膠誘芯。在懸浮聚合微膠囊微膠囊誘芯中，以甲基丙烯酸甲酯為壁材的微膠囊誘芯誘蛾活性最高，其次是以苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯為混合壁材的微膠囊，以甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸為混合壁材

9、的微膠囊，誘蛾活性最低；在復合凝聚微膠囊微膠囊誘芯中，以1%明膠阿拉伯樹膠壁材質量分數(shù)的微膠囊誘芯，誘蛾活性最高，2.5%的微膠囊誘蛾活性次之，5%的微膠囊誘蛾活性最低。因此，在馬尾松毛蟲性信息素監(jiān)測與防治系統(tǒng)中，以微膠囊作為合成性信息素的載體最為適宜，在懸浮聚合微膠囊誘芯中選擇甲基丙烯酸甲酯壁材為宜，在復合凝聚微膠囊微膠囊誘芯中選擇1%壁材濃度為宜。
　　4四類昆蟲信息化學物質在4種不同緩釋載體上釋放速率的研究
　　在明確

10、了昆蟲信息素和寄主植物揮發(fā)物成分的前提下，深入研究目前常用的4種緩釋載體對信息化學物質的釋放速率，探索出昆蟲信息素和寄主揮發(fā)物釋放特性。在室內條件下（溫度24~26oC，相對濕度50~80%，風速300 mL/min），采用動態(tài)頂空吸附法（吸附劑Porapak Q）在不同時間收集小蠹蟲4種聚集信息素成分、松毛蟲2種性信息素成分和寄主揮發(fā)物2種萜烯成分在不同緩釋載體上的釋放量，用正己烷洗脫采樣管后進行氣相色譜定量分析。在分析測試時間內，聚

11、氯乙烯塑料膜緩釋載體（Bubble cap）對小蠹烯醇（ipsenol）的釋放速率高于小蠹二烯醇（ipsdienol），其4種異構體成分在第2、22、29 d釋放速率差異顯著。第2d初次測試時聚集信息素成分具有較高的釋放量，然后釋放速率持續(xù)下降到第15 d，第15-36 d釋放速率又迅速上升并在第36 d達到最大釋放量，然后又逐漸下降到低釋放速率狀態(tài)。封口的聚乙烯管緩釋載體（PE tube，＃730）不釋放松毛蟲性信息素成分順5,反7-

12、十二碳二烯醛（Z5, E7-12:Ald）和順5,反7-十二碳二烯醇（Z5, E7-12:OH），而未封口的聚乙烯管緩釋載體釋放這2種成分，說明這2種松毛蟲性信息素成分不能穿透聚乙烯管緩釋載體1mm厚的管壁而釋放。寄主揮發(fā)性成分α-蒎烯（S-(-)-α-Pinene和R-(+)-α-Pinene）在聚乙烯塑料瓶緩釋載體（PE bottle）中的釋放速率前期不穩(wěn)定，43 d后處于平穩(wěn)低釋放狀態(tài)，釋放高峰期內2種成分的釋放速率在第15 d和

13、29 d差異顯著；但S-(-)-α-Pinene與R-(+)-α-Pinene平均釋放速率差異不顯著。反式馬鞭草烯醇（trans-verbenol）和順式馬鞭草烯醇（S-cis-verbenol）在聚乙烯塑料紙緩釋載體（PE pouch）中的釋放模式相似，第2-15 d是平穩(wěn)低釋放狀態(tài)；第16 d釋放速率迅速上升，第36 d（trans-verbenol）或第43 d（S-cis-verbenol）達到最大釋放量，然后釋放速率逐漸下降到

14、低釋放狀態(tài)。在釋放高峰期，2種成分的釋放速率只有第43 d差異不顯著，其余時間段均差異顯著。對不同昆蟲信息化學物質在不同類型緩釋載體上的釋放模式進行研究，能使我們基本了解該成分誘芯在林間的釋放動態(tài)特征，為評價仿生誘芯在害蟲種群監(jiān)測和防控中的使用效果具有指導意義，為生產(chǎn)上針對不同信息化學物質選用最適宜的緩釋載體提供參考信息。
　　本研究首次用不同的方法制備了松毛蟲性信息素微膠囊，也從不同角度研究了性信息素在微膠囊中的理化性能和釋放特