宽胫夜蛾性信息素类似物的合成及其生物活性

2022-05-17李慧尹士采郭宗香马好运任梓齐折冬梅梅向东宁君

中国农业科学 2022年9期

李慧，尹士采，郭宗香，马好运，任梓齐,3，折冬梅，梅向东，宁君

李慧1，尹士采2，郭宗香2，马好运1，任梓齐1,3，折冬梅1，梅向东1，宁君1

1中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室，北京 100193；2高密市农业农村局，山东高密 261500；3东北林业大学生命科学学院，哈尔滨 150040

近年来，随着新引种作物藜麦种植面积的显著增长，取食藜属植物的宽胫夜蛾（）逐渐增多并成为危害藜麦的主要害虫，对我国农作物生产构成潜在威胁。【】通过对宽胫夜蛾性信息素组分母体结构顺-11-十六碳烯乙酸酯（11-16:Ac）极性基团修饰，设计合成两种不同类型的类似物，并对其生物活性进行测定，为利用性信息素及类似物绿色防控宽胫夜蛾提供理论依据。以性信息素前体顺-11-十六碳烯醇（11-16:OH）为原料，三乙胺作缚酸剂(与酸酐反应时需加入催化剂4-二甲氨基吡啶)，分别与2-溴丙酰氯、2-氯乙酰氯、二氟乙酸酐、三氟乙酸酐、甲基丙烯酰氯、2-丁烯酰氯发生酯化反应，经过柱层析分离纯化，合成卤素原子修饰的性信息素类似物K1—K4和碳链末端双键修饰的类似物K5—K6。采用梯度稀释配制不同浓度（0.001、0.01、0.1、1、10、100 μg·μL-1）的类似物K1—K6溶液，利用不同浓度类似物直接刺激宽胫夜蛾雄蛾触角，测定类似物K1—K6的触角电生理（EAG）响应值；在性信息素诱芯中添加不同剂量的类似物配制性信息素类似物诱芯，于2021年夏季在北京延庆地区进行田间诱捕试验，根据统计诱芯的雄蛾诱捕量对类似物活性进行分析。类似物刺激浓度从0.001 μg·μL-1增至100 μg·μL-1，雄蛾触角对类似物K1—K5的EAG响应值呈现出逐渐增大的趋势。其中宽胫夜蛾雄蛾触角对化合物顺-11-十六碳烯-2-溴丙酸酯（K1）的响应最强烈，在100 μg·μL-1下EAG响应值为1.34 mV。而类似物K5、K6的EAG活性相对较低，其EAG响应值在100 μg·μL-1下分别为0.67、0.57 mV。田间诱捕试验表明合成的6种类似物均表现出较好的生物活性。其中类似物K5添加剂量为100 μg时，15 d平均诱捕量最高，为35.00头，显著高于性信息素对照。类似物K1添加剂量为10 μg时，15 d平均诱捕量为32.33头，显著高于性信息素对照。经过EAG测定和田间试验验证，类似物K1和K5表现出显著的增效活性，可作为宽胫夜蛾性信息素的增效剂；添加不同剂量的类似物K2、K3、K4、K6表现出了与性信息素相当的活性。研究结果可为宽胫夜蛾的绿色防控提供科学依据。

宽胫夜蛾；性信息素类似物；化学合成；生物活性；化学调控昆虫行为

0 引言

【研究意义】宽胫夜蛾（）隶属鳞翅目（Lepidoptera）夜蛾科（Noctuidae），是一种重要的农业害虫，在我国主要分布于河北、山东、辽宁、内蒙古和江苏等地[1]。宽胫夜蛾通过幼虫取食危害，寄主植物包括豆科植物、蒿属和藜属植物[2]。成虫繁殖能力强，单头产卵量可达上千粒，并且具有暴食性，对农作物生产构成潜在威胁[2]。在新疆北部，宽胫夜蛾的危害程度远超棉铃虫（）[3]。据报道，随着藜麦种植面积的显著增长，取食藜属植物的宽胫夜蛾逐渐变成危害藜麦的主要害虫，2017年在青海藜麦种植区宽胫夜蛾大面积发生，以幼虫取食藜麦叶片及穂造成危害，形成严重受害地带，对藜麦造成重大损失[4]。传统化学药剂因其一定的危害性在农作物生产中受到严格控制[5]。基于昆虫性信息素及其类似物在虫情监测、干扰交配和大量诱捕等方面的应用，进行害虫综合防治，具有绿色无污染、高效专一等特点，满足农业可持续发展需求[6-7]。【前人研究进展】由天然性信息素结构改造而成的类似物，比天然性信息素具有更好的物理、化学和毒理性，现已成为国内外的研究焦点[8-9]。昆虫性信息素与受体之间特异结合，决定了只有结构与天然性信息素化学结构相似的类似物才能更好地与昆虫性信息素受体结合[10-11]。根据修饰位点的不同，可分为烷基链修饰和极性基团修饰两种。其中极性基团端修饰类型包括引入不饱和键、极性基团端碳链延长、乙酸酯的卤代烷酯、官能团转换等[12]。对天然性信息素分子结构进行不同类型改造得到的类似物具有不同生物活性[13]。BENGTSSON等[14]研究发现，在黄地老虎（）性信息素5-10:Ac烷基长链部分引入不饱和双键后得到的二烯基型类似物，会降低雄蛾触角对该化合物的电生理响应，其生物活性的降低与不饱和双键位置密切相关；张开心[15]研究发现，对小菜蛾（）性信息素组分11-16:Ac的酯基末端进行双键修饰的类似物能够显著抑制雄蛾对其组分11-16:Ald和11-16:Ac的触角电生理（EAG）响应。卤素原子中的氟原子，从立体结构上看，原子半径与氢原子接近，将氟原子引入到性信息素分子中取代氢原子，会引起分子中电子分布的变化，使分子的偶极矩、溶解度、挥发性、渗透性以及稳定性均发生改变[16-17]。以含卤素基团取代性信息素分子中极性基团的卤代烷酯类类似物对母体性信息素表现出引诱、增效、激活和拮抗等多样性的作用[15,18]。Hoskovec等[19]研究发现，以梨小食心虫（）性信息素8-12:Ac为母体结构衍生的氯甲酸酯类似物可以降低成虫近距离交配率；SvatoŠ等[20]研究发现，苜蓿小卷蛾（）性信息素8,10-12:Ac的氟化类似物在田间试验中表现出较好拟性信息素活性，该类似物引诱雄蛾数量大约是天然性信息素的55%；Prestwich等[21]系统研究发现，小菜蛾性信息素11-16:Ac单氟代、二氟代和三氟代类似物能够引起较强EAG响应，而相应氯代、溴代类似物引起的响应较弱。【本研究切入点】以昆虫性信息素为基础的害虫预测预报和有效防治手段已广泛应用于大田作物、果园和林业中防治害虫[22-23]。昆虫性信息素类似物生物活性多样，可以等同于天然性信息素，也可以协同增效或抑制性信息素活性，合理设计结构新颖性信息素类似物，有助于开发新的综合防治害虫策略[13]。目前国内外关于宽胫夜蛾性信息素及类似物的研究报道尚属空白。【拟解决的关键问题】基于已有的对宽胫夜蛾性信息素的研究，以宽胫夜蛾雌蛾产生的性信息素顺-11-十六碳烯乙酸酯（11-16:Ac）为母体结构设计合成两种类型的性信息素类似物。对新合成6种类似物进行EAG和田间诱捕试验测定生物活性，为利用性信息素及类似物绿色防控宽胫夜蛾提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料及仪器、试剂

1.1.1 供试材料宽胫夜蛾成虫采集于北京市延庆区旧县镇有机农业示范区，采用10%蜂蜜水饲养，定期收集卵。卵置于室内人工气候箱内（25±2）℃，相对湿度（60±10）%，光周期L﹕D=16 h﹕8 h进行孵化。将孵化的宽胫夜蛾幼虫放置于养虫笼（长35 cm×宽35 cm×高35 cm）用野灰菜（藜科）饲养。待幼虫化蛹后放到拇指管（直径25 mm，长10 cm）内单独饲养，等待羽化。

1.1.2 主要试剂及仪器顺-11-十六碳烯-1-醇（深圳丽晶生化科技有限公司）、2-溴丙酰氯、2-氯乙酰氯、二氟乙酸酐、三氟乙酸酐、甲基丙烯酰氯、2-丁烯酰氯、三乙胺、二氯甲烷均为分析纯。

Bruker DPX-300 MHz型核磁共振仪（TMS为内标）；Agilent 6500 Series Q-TOF型质谱仪；Bruker solari型触角电位仪；PRX450D型智能人工气候箱。

1.2 性信息素类似物（K1—K6）的合成

1.2.1 在极性酯基端进行卤素原子取代性信息素类似物的合成将1.00 g顺-11-十六碳烯-1-醇（4.16 mmol）溶于15 mL二氯甲烷中，加入0.64 g（6.24 mmol）三乙胺，冰盐浴搅拌10 min，缓慢滴加1.06 g 2-溴丙酰氯（6.24 mmol）的二氯甲烷（2 mL）溶液。反应0.5 h，撤去冰盐浴，室温搅拌过夜，TLC监测。用去离子水淬灭反应，有机相依次用饱和食盐水（25 mL×3）洗涤，无水硫酸钠干燥（至少30 min），减压蒸除溶剂，粗产物经硅胶柱层析纯化，洗脱剂V（乙酸乙酯）﹕V（石油醚）=1﹕50，纯化得目标产物顺-11-十六碳烯-2-溴丙酸酯（K1）（图1）。用类似方法合成顺-11-十六碳烯-2-氯乙酸酯（K2）、顺-11-十六碳烯-2, 2-二氟乙酸酯（K3）、顺-11-十六碳烯-2, 2, 2-三氟乙酸酯（K4）。

图1 类似物顺-11-十六碳烯-2-溴丙酸酯（K1）的合成路线

1.2.2 在极性酯基端引入末端双键的性信息素类似物的合成将1.00 g顺-11-十六碳烯-1-醇（4.16 mmol）溶于15 mL二氯甲烷中，加入0.64 g（6.24 mmol）三乙胺，冰盐浴搅拌10 min，缓慢滴加0.66 g 2-丁烯酰氯（6.24 mmol）的二氯甲烷（2 mL）溶液。反应0.5 h，撤去冰盐浴，室温搅拌过夜，TLC监测。用去离子水淬灭反应，有机相依次用饱和食盐水（25 mL×3）洗涤，无水硫酸钠干燥（至少30 min），减压蒸除溶剂，粗产物经硅胶柱层析纯化，洗脱剂V（乙酸乙酯）﹕V（石油醚）=1﹕30，纯化得目标产物顺-11-十六碳烯-2-丁烯酸酯（K5）（图2）。用类似方法合成顺-11-十六碳烯-2-甲基丙烯酸酯（K6）。

图2 类似物顺-11-十六碳烯-2-丁烯酸酯（K5）的合成路线

1.3 EAG活性测定

选取羽化3 d宽胫夜蛾雄蛾，试验前黑暗处理2 h。用刀片在显微镜下切除处理后宽胫夜蛾雄蛾完整触角，并将触角端部一小部分（约1 mm）切除，用导电胶将触角连接在叉型电极探头上。观察显示屏，基线平稳，说明触角反应良好，可以开始测定。每次刺激时间为0.5 s，每两次刺激时间间隔不少于1 min以保证触角感觉器感觉功能完全恢复。电位变化信号由IDAC4型信号采集控制器采集，用EAG Pro软件系统记录。

采用梯度稀释配置6个不同浓度含性信息素类似物待测溶液，分别为0.001、0.01、0.1、1、10、100 μg·μL-1。用移液枪吸取配好溶液10 μL依次添加到滤纸条（5 cm×1 cm）上，将滤纸条放入巴斯德管中，分别写好编号。每个待测化合物重复测试3次，每次测试需更换雄蛾触角。每个刺激处理前后设置正己烷处理（10 μL，空白对照），用相对响应值大小表示雄蛾触角对刺激物反应强度，EAG相对响应值=待测化合物绝对响应值-正己烷绝对响应值。

1.4 利用性信息素监测宽胫夜蛾发生动态

2021年5月20日至7月7日，在北京市延庆区旧县镇有机农业示范区内，利用宽胫夜蛾性信息素诱捕宽胫夜蛾并监测其发生动态。在园内放置3个含有宽胫夜蛾性信息素诱芯的盒型诱捕器，3 d调查一次粘虫板上宽胫夜蛾雄蛾数量，调查结束需及时更换粘板。

1.5 田间诱捕试验

1.5.1 诱芯制备为了验证合成性信息素类似物的田间生物活性，选用绿色反口橡胶头和色谱纯正己烷作为缓释材料组合，向含有宽胫夜蛾性信息素诱芯（SP）中依次添加0.1、1、10、100、1 000 μg的性信息素类似物，制备含不同剂量性信息素类似物诱芯。将制备好的诱芯写好编号放置于5 mL离心管中，-20℃保存。含有不同剂量性信息素类似物诱芯编号如表1所示。

表1 不同剂量性信息素类似物诱芯编号

1.5.2 田间试验设置试验地点位于北京市延庆区旧县镇有机农业示范区，区内种植有花椰菜、萝卜、甘蓝等十字花科蔬菜以及辣椒、茄子、马铃薯等茄科蔬菜，同时还种植有玉米、大豆、向日葵等经济作物。试验时间为2021年5月20日至6月6日，6月18日至7月6日。将制备好含性信息素类似物的诱芯放置于盒形诱捕器中，悬挂在配套诱捕器架子上，相邻诱捕器之间距离为15 m，诱捕器距地面高度为1 m。每个处理设立3个重复组，同时放置含性信息素诱芯（SP）的盒型诱捕器作为对照（CK）。所有诱捕器在田间进行随机区组排列。每隔3 d调查粘虫板上宽胫夜蛾雄蛾数量，并更换粘虫板，15 d为一个周期，15 d后更换诱芯，同时每隔5 d更换区组内处理诱捕器位置，降低因边际、风力、虫口密度分布不均等造成的误差。

1.6 数据分析

对试验所得数据先用Excel 2010软件进行整理，后采用 SPSS统计软件进行分析，不同处理之间EAG相对响应值和平均诱捕量的差异采用Turkey法进行显著性检验（＜0.05）。

2 结果

2.1 性信息素类似物的合成

顺-11-十六碳烯-2-溴丙酸酯（K1），()-hexadec- 11-en-1-yl 2-bromopropanoate，淡黄色油状液体，收率80%；1H NMR（300 MHz，CDCl3）：5.31（m，2H），4.55（m，1H），4.10（t，=13.20 Hz，2H），2.12（m，4H），1.81（d，=6.93 Hz，3H），1.63（m，2H），1.29（m，16H），0.90（t，=13.27 Hz，3H）；13CNMR（75 MHz，CDCl3）：168.7, 130.6, 64.5, 40.1, 32.1, 29.9, 29.7, 29.6, 29.3, 28.9, 27.7, 27.4, 25.8, 22.8, 21.4, 14.2；HRMS（ESI）：m/z calcd for C19H35BrO2[M + H]+，376.1826，found：376.1830（图3）。

顺-11-十六碳烯-2-氯乙酸酯（K2），()-hexadec- 11-en-1-yl 2-chloroacetate，无色油状液体，收率71%；1H NMR（300 MHz，CDCl3）：5.35（m，2H），4.34（s，2H），4.12（t，=13.36 Hz，2H），2.13（m，4H），1.65（m，2H），1.30—1.33（m，20H），0.92（t，=13.35 Hz，3H）；13C NMR（75 MHz，CDCl3）：166.3, 130.6, 64.4, 40.4, 32.1, 29.9, 29.7, 29.6, 29.3, 28.9, 27.7, 27.4, 25.8, 22.8, 14.2；HRMS（ESI）：m/z calcd for C18H33ClO2[M + H]+，316.2169，found：316.2171（图3）。

顺-11-十六碳烯-2, 2-二氟乙酸酯（K3），()-hexadec-11-en-1-yl 2, 2-difluoroacetatea，无色油状液体，收率91%；1H NMR（300 MHz，CDCl3）：5.91（t，1H），5.34（m，2H），4.18（t，=13.44 Hz，2H），2.11（m，4H），1.62（m，2H），1.30（m，16H），0.90（t，=13.36 Hz，3H）；13C NMR（75 MHz，CDCl3）：171.0, 130.6, 128.6, 64.9, 32.1, 29.9, 29.7, 29.6, 29.3, 28.9, 27.7, 27.4, 25.8, 22.8, 14.2；HRMS（ESI）：m/z calcd for C18H32F2O2[M + H]+，318.2370，found：318.2366（图3）。

顺-11-十六碳烯-2, 2, 2-三氟乙酸酯（K4），()-hexadec-11-en-1-yl 2, 2, 2-trifluoroacetate，无色油状液体，收率87%；1H NMR（300 MHz，CDCl3）：5.35（m，2H），4.21（t，=13.40 Hz，2H），2.07（m，4H），1.69（m，2H），1.31（m，16H），0.90（t，=13.35Hz，3H）；13C NMR（75 MHz，CDCl3）：158.0, 130.6, 114.9, 64.9, 32.1, 29.9, 29.7, 29.6, 29.3, 28.9, 27.7, 27.4, 25.8, 22.8, 14.2；HRMS（ESI）：m/z calcd for C18H31F3O2[M + H]+，336.2276，found：336.2279（图3）。

顺-11-十六碳烯-2-丁烯酸酯（K5），()-hexadec- 11-en-1-yl ()-but-2-enoate，黄色油状液体，收率40%；1H NMR（300 MHz，CDCl3）：6.80（m，1H），5.71（d，=12.1 Hz，2H），5.24（m，2H），4.08（t，=6.3 Hz，2H），2.01（m，4H），1.87（d，=6.9 Hz，2H），1.60（m，2H），1.30（m，18H），0.91（t，=6.4Hz，3H）；13C NMR（75 MHz，CDCl3）：166.5, 146.2, 144.4, 130.6, 65.3, 32.1, 29.9, 29.7, 29.6, 29.3, 29.0, 27.7, 27.4, 25.8, 22.8, 18.6, 14.2；HRMS（ESI）：m/z calcd for [M + H]+C20H36O2，308.2706，found：308.2715（图3）。

顺-11-十六碳烯-2-甲基丙烯酸酯（K6），()- hexadec-11-en-1-yl methacrylate，无色油状液体，收率56%；1H NMR（300 MHz，CDCl3）：6.47（s，1H），6.44（s，1H），5.34（m，2H），3.98（t，=6.2 Hz，2H），2.11（m，4H），1.99（s，3H），1.60（m，2H），1.31（m，18H），0.90（t，=6.5 Hz，3H）；13C NMR（75 MHz，CDCl3）：167.2, 136.0, 130.6, 125.2, 65.6, 32.1, 29.9, 29.7, 29.6, 29.3, 29.0, 27.7, 27.4, 25.8, 22.8, 17.9, 14.2；HRMS（ESI）：m/z calcd for [M + H]+C20H36O2，308.2706，found：308.2711（图3）。

图3 性信息素类似物K1—K6的化学结构式

2.2 EAG活性测定

6种类似物在不同浓度（0.001、0.01、0.1、1、10、100 μg·μL-1）处理下，宽胫夜蛾雄蛾触角对化合物EAG响应值如表2所示。结果表明，类似物K1—K5的EAG响应值都具有较好的浓度-效应关系。不同浓度性信息素类似物均能引起宽胫夜蛾雄蛾的电生理反应。刺激化合物浓度从0.001 μg·μL-1增至100 μg·μL-1，类似物K1—K5的EAG响应值呈现出逐渐增大的趋势。其中宽胫夜蛾雄蛾对化合物顺-11-十六碳烯-2-溴丙酸酯（K1）的响应最强烈，在100 μg·μL-1下响应值为1.34 mV。其次是类似物顺-11-十六碳烯-2, 2-二氟乙酸酯（K3）和顺-11-十六碳烯-2, 2, 2-三氟乙酸酯（K4），在100 μg·μL-1下响应值分别为0.75、0.75 mV。而极性基团含不饱和键性信息素类似物K5、K6的EAG活性相对较低，其EAG响应值在100 μg·μL-1下分别为0.67、0.57 mV。

表2 类似物K1—K6不同浓度下直接刺激宽胫夜蛾雄蛾触角电生理响应值

表中数据为平均值±标准误，数据后不同小写字母表示差异显著（＜0.05）。表3同

Date in the table are mean±SE. Different lowercases followed the data indicate significant difference (＜0.05). The same as Table 3

2.3 利用性信息素监测宽胫夜蛾种群动态

从2021年5月20日至7月7日，利用性信息素监测宽胫夜蛾种群动态结果可以看出，从5月20日田间监测种群动态开始，随着时间推移，单个诱捕器平均诱捕宽胫夜蛾雄蛾数量逐渐增多，在6月份数量最多。随后诱捕数量下降（6月12日雷雨天气导致13日诱捕数量降低，6月14日有雨和大风导致16日诱捕数量降低），到6月末7月初，平均诱捕数量开始逐渐减少（图4）。

图4 利用性信息素监测宽胫夜蛾种群动态

2.4 添加不同剂量性信息素类似物田间诱捕试验

田间试验结果（表3、图5）显示，合成的6种类似物在田间诱捕试验中均表现出较好生物活性。不同剂量性信息素类似物表现出不同引诱活性。其中类似物K5在添加剂量为100 μg时，单个诱捕器平均诱捕量最高，达到35.00头，显著高于性信息素对照。类似物K5其他剂量下平均诱捕量与对照无显著差异。类似物K1在添加剂量为10 μg时，平均诱捕量为32.33头，显著高于性信息素对照。类似物K2、K3、K4、K6不同添加剂量与单独性信息素对照相比，田间平均诱捕量无显著差异。

表3 宽胫夜蛾性信息素及其类似物田间诱捕效果

图5 性信息素SP和添加类似物处理A3、E4田间诱捕效果

3 讨论

3.1 宽胫夜蛾性信息素结构与活性关系

鳞翅目是昆虫纲的第二大目，包含超过15万种昆虫。其中鳞翅目物种性信息素在昆虫化学通讯中的研究最为广泛，迄今为止已有700种蛾类的雌性性信息素得以研究鉴定，并通过田间试验评估了合成性信息素及其相关化合物对雄性的吸引力[24]。根据化学结构将鳞翅目性信息素分类，夜蛾科性信息素属于Type I，为不饱和C10—C18脂肪醇及其衍生物如乙酸酯和醛[24]。在昆虫感知性信息素过程中，性信息素分子与触角树突膜上的受体细胞之间的相互识别具有高度选择性，受体细胞对底物分子的性质有非常严格的要求[25]。如Liljefors等[26]研究表明，黄地老虎的性信息素组分7-12:Ac的受体在识别类似物时对乙酸酯基团相互作用的部分显示出高度选择性，通过单细胞技术测定，发现性信息素分子含乙酸酯基团部分对完整的生物活性非常重要。因此，本研究在保留宽胫夜蛾性信息素组分11-16:Ac的C-11处双键和主要官能团酯基的基础上，对关键乙酸酯部分进行两种不同类型的结构修饰，以溴、氯和氟原子分别取代亚甲基、末端甲基上的氢原子和在酯基末端引入不饱和双键。本试验选择性信息素前体醇11-16:OH为原料，与含卤素原子的酸酐和酰氯发生酯化反应合成不同基团取代的类似物。选用二氯甲烷作溶剂时需要经过无水硫酸钠干燥除水。为确保反应在-20℃下进行，在滴加酰氯之前，应先将醇和缚酸剂在冰盐浴上放置10 min。在卤代烷酯类性信息素类似物合成试验中，由于受电负性和空间位阻影响，含氟类似物的氟原子空间结构小且电负性强，产率较高，高于含溴和氯原子的类似物。在合成酯基末端含双键性信息素类似物试验中，过柱分离杂质和目标产物较难分开，采用不同极性洗脱剂进行梯度洗脱，可有效分离杂质和目标产物。对极性乙酸酯基团的修饰不仅可能导致分子构型的改变，而且可能使电子分布发生变化。明确性信息素分子结构对理解昆虫感知信息物质过程和建立结构-活性关系至关重要，有助于设计新的增效剂或抑制剂。

3.2 宽胫夜蛾性信息素类似物的生物活性

嗅觉是最原始的感觉，因为“气味比声音或视觉更可靠”[27]。昆虫触角所扮演的嗅觉功能系统可以感受特定性信息素组分，在其远距离定位寻找配偶交配，实现种内信息交流和种间生殖隔离方面发挥重要作用[28]。触角电位试验表明，6种性信息素类似物均能引起宽胫夜蛾雄蛾产生触角电位反应。雄蛾对100 μg·μL-1顺-11-十六碳烯-2-溴丙酸酯（K1）的电生理响应值最高，对100 μg·μL-1顺-11-十六碳烯-2-甲基丙烯酸酯（K6）的触角电位反应最弱。与Prestwich等[21]研究结果不同，本研究发现宽胫夜蛾雄蛾触角对溴代类似物的电生理响应值高于二氟代和三氟代类似物，推测原因可能是雄蛾触角上溴代类似物活化的感受器受体数目较多。有研究证明性信息素受体的激活与气味分子结构有关，Zhang等[29]研究表明，豌豆蚜（）气味受体ApisOR5能被蚜虫报警信息素组分（反式）--法尼烯及与其结构类似的化合物乙酸香叶酯激活。类似物顺-11-十六碳烯-2-丁烯酸酯（K5）和顺-11-十六碳烯-2-甲基丙烯酸酯（K6）的电生理响应值较低，可能表明在宽胫夜蛾雄蛾触角上存在特异性受体细胞，对类似物K5和K6亲和力较低。但在田间诱捕试验中与性信息素混用后，类似物K5表现出协同作用。

EAG反应测定的是触角上许多气味受体细胞产生电位总和[30]，并不能以此断定该化合物行为活性大小[31-32]。生物活性可能是正向吸引也可能是负向驱避作用，要确定性信息素类似物的真正行为活性，还要结合最直接有效的田间试验进行验证。田间试验结果表明添加不同剂量类似物均能引诱到一定数量宽胫夜蛾雄蛾。类似物K1和K5分别在添加剂量为10和100 μg时表现出增效活性，可作为性信息素增效剂。类似物K1在低剂量时，表现出轻微的抑制活性，当剂量增加到10 μg时，表现出增效活性，剂量继续增加到1 000 μg时，又表现出轻微的抑制活性。一般来说当性信息素类似物与性信息素成分混合时，根据混合物中组成的相对比例，协同作用和抑制作用可以相互逆转。CAMPS等对松异舟蛾（）性信息素氟化类似物的室外活性测定发现，氟化类似物与天然性信息素混合物比例不同，诱捕的松异舟蛾雄蛾数量不同，当比例为3﹕1时，天然性信息素活性受到约50%的抑制效应，而当比例为1﹕1时，未观察到抑制效应[25]。在田间试验开展过程中，会遇到雷雨、冰雹极端天气和天敌觅食等不可抗力因素影响，建议在今后的田间诱捕试验中设置多个平行试验并增加调查次数。

在实际应用中，昆虫性信息素及其类似物常用于干扰交配[33]。在田间低密度高剂量释放性信息素类似物，使害虫长时间暴露在高浓度的合成信息素混合物中，雄性对雌性产生的信息素气流不敏感，扰乱雄性对雌性的定向，从而抑制交配过程[34-35]。然而迷向产品却相对性诱剂产品较少，其中原因之一就是成本过高。如何大量生产昆虫性信息素及类似物并降低其成本可能成为未来性信息素的重要研究方向。

4 结论

对宽胫夜蛾性信息素组分的关键乙酸酯部分进行选定的结构修饰，合成了类似物K1—K6，这些类似物在室内外生物测定中表现出不同的作用，其中类似物K1和K5表现出增效活性，可作为性信息素增效剂；添加不同剂量类似物K2、K3、K4、K6表现出与性信息素相当的活性。将类似物与性信息素结合，制成高效的性引诱剂或者迷向产品，对宽胫夜蛾种群监测、规模诱杀和干扰交配等绿色防控技术体系的建立具有重要指导意义。

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Synthesis and Bioactivity of Sex Pheromone analogues of

LI Hui1, Yin ShiCai2, Guo ZongXiang2, MA HaoYun1, Ren ZiQi1,3, She DongMei1, Mei XiangDong1, Ning Jun1

1State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193;2Gaomi Municipal Bureau of Agriculture and Rural Affairs, Gaomi 261500, shandong;3College of Life Science, Northeast Forestry University, Harbin 150040

【】In recent years, with the significant increase in the area planted with the newly introduced crop quinoa,, which prefers quinoa, has gradually increased and become a major pest of quinoa, posing a potential threat to the production of agriculture in China.【】The objective of this study is to synthesize two different types of analogues modified with the polar group of the sex pheromone ()-hexadec-11-en-1-yl acetate (11-16:Ac), as the parent structure, and determine the biological activity, providing a theoretical basis for using sex pheromones and analogues for the green control of.【】The sex pheromone precursor ()-hexadec-11-en-1-ol (11-16:OH) was used as the raw material, and triethylamine was used as the acid-binding agent (4-dimethylaminopyridine was added as the catalyst for the reaction with the anhydride), and the esterification reactions with 2-bromopropionyl chloride, 2-chloroacetyl chloride, difluoroacetic anhydride, trifluoroacetic anhydride, methacryloyl chloride, and 2-butenoyl chloride were carried out respectively, the halogen atom modified analogues (K1-K4) and carbon chain end double bond modified analogues (K5-K6) were synthesized, separated and purified by column chromatography. Different concentrations (0.001, 0.01, 0.1, 1, 10, 100 μg·μL-1) of sex pheromone analogues (K1-K6) were prepared by gradient dilution. The EAG response values of analogues K1-K6 were measured by direct stimulation on the male tentacles ofusing different concentrations of analogues. Sex pheromone analogue trap lures were prepared by adding different doses of analogues to the sex pheromone. The field trapping trials were conducted in the summer of 2021 in Yanqing, Beijing, and the analogue activity was analyzed by counting the male moth in the traps.【】As the stimulation concentration increased from 0.001 to 100 μg·μL-1, the electrophysiological response values of male tentacles to analogues K1 to K5 showed a gradual increase trend. Male tentacles responded most strongly to the compound ()-hexadec-11-en-1-yl 2-bromopropanoate (K1), with a response value of 1.34 mV at 100 μg·μL-1. The EAG activities of analogues K5 and K6 were relatively poor, with EAG response values of 0.67 and 0.57 mV at 100 μg·μL-1, respectively. All the six analogues synthesized showed good biological activity in field trapping experiments. K5 had the highest average trapped number of 35.00 heads at an additive level of 100 μg, which was significantly higher than the sex pheromone control. The average number of trapped adults of analogue K1 was 32.33 heads at an additive level of 10 μg during the whole period (15 d) of field trapping tests, which was significantly higher than the sex pheromone control.【】The analogues K1 and K5 showed potentiation activity and can be used as potentiators of sex pheromones as verified by EAG and field trials. The addition of different doses of analogues K2, K3, K4 and K6 exhibited comparable activity to sex pheromones. This study provides a scientific and theoretical basis for the green control of.

; sex pheromone analogue; chemical synthesis; bioactivity; chemical control of insect behavior