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信息素原理
发布者:技术部 发布日期:2011-06-11

  同种个体之间相互作用的化学物质,能影响彼此的行为、习性、乃至发育和生理活动。信息素由体内腺体制造,直接排出散发到体外,信息素依靠空气、水等传导媒介传给其他个体。从低等动物到高等哺乳动物都有信息素。由于信息素靠外环境传递,故又称外激素。生物异种之间相互作用的化学物质叫做种间信息素或异种信息素。昆虫之间的异种信息素有利己素、利他素、信号素等。
  信息素主要有性信息素、聚集信息素、告警信息素、示踪信息素、标记信息素等。
  性信息素 
  同种某一性别,在性成熟后,发放微量物质用以招引同种异性个体寻味前来交配的信息素。从无脊椎动物到高等脊椎动物中,有不少动物具有性信息素的化学通讯本领。蚕醇就是较好的例子(图1[家蚕性信息素的实验])。
  家蚕雌蛾在羽化后不久,腹部末端伸出两个金黄色的半球状突起,叫引诱腺(香腺)。这一对腺体鼓出像半圆形气泡。在高倍电子显微镜下,可看到腺体上有许多微小毛状突起,突起内是表皮的孔道,从组织学上观察到腺体由分泌细胞组成。家蚕的性信息素是蚕醇,蚕醇溶于脂类物质,经过微绒毛上的质膜,传递到外表皮上孔道而散放于空气中(图2[家蚕腹端引诱腺一个分泌细胞的活动图解])。
  雄蚕蛾接受雌性信息素的化学感受器是触角。雄蛾触角呈羽状构造,触角主干上每一侧着生36个羽支,每一羽支上两侧生有许多绒毛(嗅觉毛),在高倍电子显微镜下,嗅觉毛有一些小孔。嗅觉毛内充满液体,包裹了两个神经细胞的树状突,嗅觉毛下有两个神经感受细胞,当雌蛾的香腺散发出许多性信息素──蚕醇时,雄蛾不断挥动触角,尽力振翅,飞到雌蛾旁边,进行交配活动。
  如果将雌蛾的香腺摘除或用其他方法使其失去功能时,雄蛾就不会寻找这类手术后的雌蛾。
  用一根微电极插入雄蛾触角嗅觉毛的感受细胞附近,当空气中有蚕醇分子时,就记录到雄蚕蛾的电位活动,空气中蚕醇浓度达到10(微克时,每秒就发1、2次神经脉冲,当蚕醇浓度达到1微克时,雄蛾触角电位脉冲数更为频繁。空气中约200个蚕醇分子,就足以使雄蚕蛾起反应(图3[家蚕雄蛾的触角的逐级放大与触角电位纪录示意图])。
  聚集信息素 
  
也叫集合信息素。动物依靠分泌物招引同种其他个体前来一起栖息,共同取食,攻击异种对象,从而形成种群聚集。这种分泌物叫做聚集信息素。有多种低等动物常常聚集生活在一起,高等动物聚集在一起是否存在聚集信息素尚在探索中;但在昆虫已发现一些聚集在一起的同种昆虫能分泌出一类聚集信息素,用来召唤同类。
  聚集信息素的活性较高,如折翅蠊的成虫对0.2纳克聚集信息素起反应,一龄幼虫对0.4纳克起反应。其有效距离,在老熟幼虫对成虫约40毫米,一龄幼虫对成虫是10毫米。聚集信息素像性信息素一样,释放聚集信息素的叫做释放者,接受信息素的叫做接受者或触发者,聚集信息素能在同一性别或异性,同龄或异龄之间传递信息,对该种内个体的发育行为产生明显的影响,群聚性昆虫的行为和习性较为特殊。白蚁、蜜蜂、蚂蚁等昆虫组成几十万只个体共同生活的群体,聚集信息素在群体生活中起主要作用。
  告警信息素 
  告警信息素又称警报信息素,当该种某一个体受到敌害攻击侵扰时,它能发出一种特殊的化学信号物质,使同伴得到信号以后,引起警觉或逃避。蚜虫受到敌害侵袭时,从腹管中放出微量化学物质,警告同伴离开。蜜蜂、蚂蚁等群体生活的昆虫都有较多的告警信息素。蜜蜂的告警信息素由大颚腺产生的2-庚酮和螫腺产生的异戊基乙酸酯混合组成。当外敌侵害蜂巢时,执勤工蜂一齐向外敌进攻,直到外敌消除方才安静下来。
  告警信息素的反应范围大致是1立方毫米中有10(~10(分子的告警物质,就引起同类的警戒,甚至少到100个分子也能起相应的反应,1只蚂蚁体内含有100~700微克的告警物质。有效告警信息传递半径是1~10毫米,在2秒钟内从告警发出者扩散到被告警者,在8~50秒钟内信息素气味就会消失有的告警信息素除起报警作用外,有的兼有毒杀麻痹作用,例如蚂蚁在攻击敌害时,所分泌的蚁酸就有麻痹作用。
  示踪信息素 
  合群性昆虫的行动常常是集群的行动。特别是那些失去翅的合群性昆虫或幼虫期的行动,在它所爬过的路上常常留下信息素,以示其行动的踪迹,使同伴追踪寻迹而来告知它的同伴,“由此前行”,当它们发现新的食物源或新巢域时,同伴们寻踪依迹而至。火蚁在寻找道路时,它的尾部末端的刺针常常沿着地面,这就是释放示踪信息素的方法。蚁类示踪物质的来源器官主要是后肠、毒腺、达夫氏腺。白蚁的示踪物质来源器官是腹部下方第4、5腹节间的腹板腺。当白蚁在地面行走时,估计1毫米长的道路,释放出0.01微克的示踪信息素。示踪信息素在道路上存留时间约100秒,然后逐渐消失。
  标志信息素 
  有些动物生活在一定领域中,或接触过一些物质后常留下一种特殊的标记物质,某种特殊气味,借以告知同种其他同性个体,排斥它们进入该处保持其领域不受同类中同性个体的侵犯,使它们不在该处栖雌的苹果实蝇与樱桃实蝇产卵在果实上以后,在果实上遗留下一种高度稳定的、有极性的、水溶性的物质。虽然这种化合物不驱逐其他雌雄蝇,但能抑制其他雌蝇产卵于这一果实上。纯蛱蝶,雄蝶产生一种标志信息素,在交配时能传到雌蝶的外生殖器上,这种信息素非常持久。其气味能“驱逐”其他雄蝶再来交配。
  总之,动物的信息素是动物生存和生活的一种有效的化学通信物质,能引起动物发育和行为的变化,如集群、驱逐、忌避、招引、交配等。动物发散信息素腺体的发育,信息素量的微小和化学感受器(包括嗅觉器)的发达,以及行为上的配合与适应,对适应复杂多变的环境起了很大的作用。人们也可模拟和合成信息素以防治害虫。


 


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