松毛蟲(chóng)性信息素微膠囊緩釋載體研究.pdf

1、松毛蟲(chóng)是我國(guó)針葉林危害最為嚴(yán)重的害蟲(chóng)，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(yán)重。一般可劃分為常災(zāi)區(qū)、偶災(zāi)區(qū)、無(wú)災(zāi)區(qū)。主要為害針葉樹(shù)種，兼害闊葉樹(shù)種。松毛蟲(chóng)猖獗時(shí)可將松樹(shù)針葉食盡，導(dǎo)致大面積松林死亡，給林業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的損失。生物防治利用了信息素的專一性，克服了化學(xué)防治帶來(lái)的污染問(wèn)題。因此利用信息素防治手段控制松毛蟲(chóng)的種群數(shù)量具有獨(dú)特作用。本論文在室內(nèi)控溫控濕條件下研究了松毛蟲(chóng)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(duì)微膠囊理化性能和釋放特征的影響。同時(shí)，根據(jù)不同的壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)探索了馬尾松毛蟲(chóng)性信息素微膠囊對(duì)包覆率、保留率、異構(gòu)化率和釋放速率等方面的影響。監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)了不同誘芯在林間的誘捕效果。摸清了四類昆蟲(chóng)信息化學(xué)物質(zhì)在4種不同緩釋載體上釋放速率。為林間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供了新的工具，為綠色防治提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。本文主要研究結(jié)果如下：
　　1松毛蟲(chóng)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(zhǎng)

3、的仿生誘芯，開(kāi)展了用微囊化技術(shù)將松毛蟲(chóng)性信息素成分制備成微膠囊緩釋載體的研究。以松毛蟲(chóng)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(chóng)性信息素微膠囊。通過(guò)光學(xué)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(cè)定微膠囊平均粒徑。微膠囊的包覆率、保留率、異構(gòu)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(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明，信息素微膠囊的平均粒徑在40-160μm之間，在室內(nèi)暴露50 d后的信息素微膠囊包覆率大于80％，保留率超過(guò)50%。松毛蟲(chóng)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(guān)，在本實(shí)驗(yàn)中甲基丙烯酸甲酯作為壁材時(shí)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(shí)微膠囊釋放速率次之。然而，信息素微膠囊芯壁質(zhì)量比為1:2時(shí)的釋放速率比芯壁比為1

5、:1和2:1時(shí)的微膠囊釋放速率更為穩(wěn)定，說(shuō)明松毛蟲(chóng)性信息素可以通過(guò)懸浮聚合法較好的進(jìn)行微膠囊化。
　　2馬尾松毛蟲(chóng)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(chóng)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(gòu)化的發(fā)生，本文以明膠（GE）和阿拉伯樹(shù)膠（AG）為

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

7、d。馬尾松毛蟲(chóng)性信息素微膠囊的釋放速率與微膠囊壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)，在本實(shí)驗(yàn)中明膠-阿拉伯樹(shù)膠壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí)，微膠囊釋放速率最穩(wěn)定；壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%和5%時(shí)微膠囊釋放速率次之。說(shuō)明馬尾松毛蟲(chóng)性信息素微膠囊能夠明顯延長(zhǎng)馬尾松毛蟲(chóng)性信息素的釋放時(shí)間及增強(qiáng)信息素的釋放的穩(wěn)定性。
　　3馬尾松毛蟲(chóng)性信息素微膠囊林間生物活性及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)
　　為了開(kāi)發(fā)持效期長(zhǎng)，誘蛾活性高的仿生誘芯，本文開(kāi)展了馬尾松毛蟲(chóng)性信息素在不同釋放載體上的

8、誘捕效果研究。通過(guò)林間引誘試驗(yàn)，研究了微膠囊不同壁材、不同壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)馬尾松毛蟲(chóng)雄蛾誘蛾活性的影響。結(jié)果表明，以懸浮聚合微膠囊、復(fù)合凝聚微膠囊和復(fù)合橡膠載體做為誘芯時(shí)，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(fù)合凝聚微膠囊誘芯的誘蛾活性都顯著優(yōu)于復(fù)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(fù)合凝聚微膠囊微膠囊誘芯中，以1%明膠阿拉伯樹(shù)膠壁材質(zhì)量分?jǐn)?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(chóng)性信息素監(jiān)測(cè)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(fù)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(chóng)信息化學(xué)物質(zhì)在4種不同緩釋載體上釋放速率的研究
　　在明確

10、了昆蟲(chóng)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(duì)信息化學(xué)物質(zhì)的釋放速率，探索出昆蟲(chóng)信息素和寄主揮發(fā)物釋放特性。在室內(nèi)條件下（溫度24~26oC，相對(duì)濕度50~80%，風(fēng)速300 mL/min），采用動(dòng)態(tài)頂空吸附法（吸附劑Porapak Q）在不同時(shí)間收集小蠹蟲(chóng)4種聚集信息素成分、松毛蟲(chóng)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(jìn)行氣相色譜定量分析。在分析測(cè)試時(shí)間內(nèi)，聚

11、氯乙烯塑料膜緩釋載體（Bubble cap）對(duì)小蠹烯醇（ipsenol）的釋放速率高于小蠹二烯醇（ipsdienol），其4種異構(gòu)體成分在第2、22、29 d釋放速率差異顯著。第2d初次測(cè)試時(shí)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(dá)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(chóng)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(shuō)明這2種松毛蟲(chóng)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(nèi)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(dá)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(shí)間段均差異顯著。對(duì)不同昆蟲(chóng)信息化學(xué)物質(zhì)在不同類型緩釋載體上的釋放模式進(jìn)行研究，能使我們基本了解該成分誘芯在林間的釋放動(dòng)態(tài)特征，為評(píng)價(jià)仿生誘芯在害蟲(chóng)種群監(jiān)測(cè)和防控中的使用效果具有指導(dǎo)意義，為生產(chǎn)上針對(duì)不同信息化學(xué)物質(zhì)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(chóng)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