第一讲 杀虫药剂对昆虫体壁的穿透在线视频

同学们大家好

我是来自中国农业大学

植物保护学院的梁沛

大家好

这节呢我们来了解一下

杀虫药剂使用以后对昆虫体壁的穿透

杀虫药剂对昆虫体壁的穿透呢

主要取决于

昆虫的表皮构造

以及杀虫药剂的性质两个方面

首先我们来看一下

昆虫表皮的构造对药剂穿透的影响

我们在普通昆虫学中学过

昆虫体壁的构造非常复杂

不同结构的主要成分也不同

因而对药剂的穿透性的影响也不一样

那么主要包括以下六个方面

第一个是昆虫表皮的附属物

像一些毛 一些刺

那么这些比较多的话

那么它会减少药剂与表皮接触的机会

从而减少药剂对体壁的穿透

像部分灯蛾科

毒蛾科

还有舟蛾科的幼虫等等

那么第二个方面呢

就是昆虫上表皮分泌的蜡层越厚

那么它药剂的这个穿透就越困难

像介壳虫

有些蚜虫

飞虱等等

上表皮中的这个蜡质和脂类呢

虽然可以增加药剂的溶解性

但是如果太多的话

那么就具有这个药剂贮存的这么一个作用

就是把药剂暂时给它堵在里面

不能够进一步的穿透体壁

而原表皮中的总的脂的含量

对药剂的穿透呢也有影响

像草地螟

它原表皮中的总脂含量与

这个体壁对药剂的敏感性成正比

总脂含量越高

对药剂就越敏感

但是家蝇里面

情况却相反

总脂含量越高

那么家蝇对药剂越不敏感

所以这在不同昆虫里面

它这个影响是不一样的

第三个从上表皮的性质来看

那么水和强酸不能通过

而强碱能够破坏上表皮

因此呢有一定的这个穿透性

第四个方面呢

是昆虫外表皮的骨化程度越高

药剂的穿透就越困难

那么对药剂的耐受能力也就越强

像鞘翅目

直翅目

和鳞翅目的成虫

膜翅目的蛹等等

那么药剂只能通过比较薄

比较柔软的节间膜才能够侵入

老龄幼虫耐药性要比低龄幼虫要强

表皮厚度是主要原因之一

像小地老虎的幼虫

那么比粘虫的幼虫要大四倍

那么它的表皮呢

也比粘虫的这个幼虫的体壁要厚4倍

所以对灭幼脲这些药剂来说

它的耐药性也要显著高于粘虫的幼虫

第五个方面呢

是昆虫表皮在身体各部分的这个厚度不同

那么功能也不一样

所以呢

与它所联系的这些组织

器官

比如像神经 血淋巴也都不一样

所以这个药剂的穿透性也就一样

一般来说

头部和胸部的表皮呢

比腹部的容易穿透

同时头部呢也是神经系统比较集中的地方

是许多神经毒剂的主要作用部位

因此药剂处理头部容易杀死昆虫

昆虫身体上感觉器官分布较多的地方

或者毛比较多的这个地方

那么像一些感觉毛的基部

它这个表皮都比较薄

所以也常常是药剂比较容易穿透的部位

像昆虫头部的触角

口器

胸足跗节的中垫

爪垫等等

都是药剂比较容易穿透的部位

尤其是蝇类的这个爪垫上

还有这个皮细胞导管的开口

而且这个腺体的分泌呢

对药物也有一定的溶解作用

所以药剂就更容易进入

第二个方面呢

是昆虫表皮对杀虫药剂的代谢

一般认为

昆虫表皮对药剂是没有代谢能力的

但是也有少部分研究

发现就是说

在昆虫的这个体壁里面呢

有一些代谢酶

那么可以代谢这些药剂

比如说用DDT点滴处理蝗虫

发现DDT在表皮里面可代谢为DDE

另外用狄氏剂点滴处理

这个红头丽蝇以后

那么有一部分狄氏剂呢

可在上表皮的蜡层中被代谢为艾氏剂

所以推测在这个表皮里面呢

可能存在一些环氧化物酶

还有就是在沙漠蝗表皮里面

马拉硫磷可以被氧化为马拉氧磷

证明里面存在多功能氧化酶

这些研究结果都证明

在昆虫表皮里面

存在多种代谢酶

那么这些酶在一定程度上

阻止了杀虫药剂对昆虫体壁的穿透

第三个我们看一下

杀虫药剂本身的性质

对穿透性的影响

那么上面谈论的都是表皮的性质以及构造

对穿透性的影响

实际上更重要的是药剂本身的性质

对穿透性的影响

那么这块又分以下六个方面

第一个是药剂的脂溶性

绝大部分杀虫药剂都是脂溶性的

那么一般杀虫药剂的这个穿透性

是和脂溶性成正比的

也就是说脂溶性越大

那么它对表皮的穿透能力就越强

这个主要是指对上表皮的穿透

第二块是药剂的穿透性

与药剂的这个解离度

或者离子化程度是成反比的

也就是说

药剂的解离度越大

那么这个对体壁的穿透性就越小

这对不具有脂溶性物质也是一样的

比如在一般情况下

硫酸烟碱

那么它的毒性就不如烟碱

主要是因为硫酸烟碱内有一定的解离度

而这个烟碱没有

同样是硫酸烟碱

在溶液中它的酸性越强

那么解离度就会越大

所以对淡色库蚊幼虫的这个效果呢

也就越差

这在一定程度上说明

药剂的离解度与毒力的关系

但如果将烟碱与硫酸烟碱分别

通过注射的方法

把它这个注射进德国小蠊的体内

那么这时候呢

这两种药对德国小蠊的这个毒力呢

就比较接近

因为注射的话

不用通过表皮

所以表皮是防止药剂进入体内的

一个很好的阻隔物

第三个方面呢

是杀虫药剂的穿透性

与药剂区分系数的关系

那么前面提到的这个上表皮

它的脂溶性对药剂的穿透性有影响

但药剂的穿透性

也不完全取决于上表皮的这个性质

因为药剂在穿透上表皮之后呢

还需要通过具有亲水性的原表皮

因此药剂的区分系数

是真正的决定因素

那么这里提到的区分系数呢

指的是药剂在有机相

就是正辛醇和水相中的分布量的这个比值

那么这个比值是评价药剂

这个脂溶性的一个指标

因为没有一定水溶性的药剂

只能停留在上表皮

而不能穿透原表皮

因此一般来说

区分系数越大

那么药剂的脂溶性就越强

那么穿透能力就越强

但总的来说

药剂需要一个最佳的区分系数

第四

表面张力

与药剂穿透性也有一定的关系

一般来说

表面张力越大

那么触杀毒性就越小

这主要是由于药剂在表皮上不易展开

很容易滚落

实际上是减少了药剂与昆虫体壁接触的机率

第五个方面呢

是药剂与昆虫表皮的亲和力

与药剂的穿透性也很有关系

比如说

DDT与体壁中的几丁质有很强的亲和力

因此它很容易穿透体壁

进入昆虫体内

第六个方面

就是药剂的分子结构

也与穿透性有关

比如像六六六

那么它具有六种不同的异构体

那么这六种不同的异构体呢

对谷象的这个表皮穿透率也是各不相同

其中丙体六六六的穿透速率最快

那么从以上的这些来看的话

杀虫药剂对于昆虫表皮的穿透能力

很难总结出一个统一的普适性的规律

一方面由于不同种类的昆虫

它的表皮结构及组成存在差异

另一方面呢

不同药剂的理化性质也不一样

它们之间的这个相互关系非常的复杂

因此只能笼统地谈一下脂溶性

区分系数和药剂解离度的一般的影响

第四个方面我们看一下

溶剂以及载体对药剂穿透的影响

我们说这个在田间使用的药剂呢

除了这个原药的有效成分以外

还加了很多的溶剂

和其它的助剂以及载体

所以我们首先来看一下

不同溶剂的影响

由于绝大部分杀虫药剂的原药

都是脂溶性的

因此需要首先用相应的溶剂

溶解以后才能应用

而不同溶剂对同一种杀虫药剂的穿透性

可能存在很大的影响

那么这个图呢

是不同溶剂

对DDT穿透舌蝇体壁能力的影响

由于舌蝇不能够代谢DDT

所以我们从体内回收的DDT的量

就代表了DDT对体壁的穿透的能力

从图中可以看出

以二-异丁基酮为溶剂的时候

那么随着处理时间的延长

DDT在舌蝇体内的累积速度最快

而以油酸甲酯为溶剂的时候

那么它的穿透最慢

DDT在体内的累积量

与舌蝇的死亡率也有很好的相关性

值得注意的是

应用最广泛的溶剂丙酮

它的效果并不是太好

同样除虫菊素I

和生物苄呋菊酯

以正十二烷为溶剂的时候

比用丙酮为溶剂

那么对家蝇的这个穿透能力更强

苄呋菊酯和胺菊酯

在气雾剂中加入石蜡

比加入辛酸异丙酯

对德国小蠊具有更好的击倒效果

那么从这些例子可以看出

不同的溶剂

对同一药剂的杀虫效果影响不同

同一溶剂

对不同杀虫药剂的影响也不一样

所以呢

针对具体的药剂

应该选择最佳的溶剂

这样的话可大幅度的提高它的杀虫效果

第二个方面

是油对杀虫剂穿透性的影响

我们知道油是一个很好的非极性的载体

将油加入杀虫药剂

一般可以增加药剂的毒力

比如鱼藤酮很难从体壁进入昆虫体内

如果加入油类

像煤油

那么就可以加速它对表皮的穿透

同时也能够大大的增加它对

害虫的这个杀虫的活力

那么油的作用主要有三个方面

一个是帮助药剂在昆虫表皮附着及展布

第二个呢

是溶解并破坏上表皮的蜡层

是溶解并破坏上表皮的蜡层

并携带药剂穿透体壁

第三个呢

是破坏表皮内的蛋白质

一般来说轻油比重油要好

那么矿物油制成的乳剂呢

容易由于从气门进入气管

产生这个堵塞作用

阻碍气体交换

使害虫窒息死亡

尤其是对虫体比较小的

像红蜘蛛

蚜虫

粉虱这一类

所以用矿物油乳剂防治红蜘蛛

还没有发现有抗药性的产生

同时呢

油类可以延缓昆虫的抗药性

这可能与加快药剂的穿透性有关

第三个方面是洗衣粉

也可以作为杀虫药剂使用

比如可以用0.1％洗衣粉溶液

去防治蚜虫 红蜘蛛

那么洗衣粉呢

主要成分是十二-烷基苯磺酸钠

属于阴离子表面活性剂

不但能破坏上表皮的蜡层

也能破坏内表皮层的蛋白质

洗衣粉既具有亲水性

又具有亲脂性

因此在昆虫表皮的亲脂部分

与亲水部分形成一座桥梁

加强了药剂的穿透性

一般比较好的乳化剂

或者表面活性剂

都能起到与洗衣粉类似的作用

第四个方面是粉剂

以前曾经用草木灰

细土或者这个煤烟灰来防治害虫

也有用活性碳

氧化镁

氧化钙

或者碳酸镁

碳酸钙

矿物矽等等

这些惰性粉来防治的

那么这些粉剂的

主要的机制呢

就是通过机械摩擦作用

破坏上表皮的保护功能

使昆虫失水最后导致死亡

那么前面了解的这个

昆虫表皮的构造以及药剂本身的性质

对穿透的影响

那么接下来第三块呢

我们了解一下

杀虫药剂对昆虫卵壳的穿透

卵壳的结构与昆虫表皮不同

那么它分为

外卵壳

内卵壳以及卵黄膜

外卵壳由蛋白质以及脂肪组成

这一层呢比较厚

是一个整体

那么内层是内卵壳

由蛋白质组成

在卵壳上呢

一般有一个到几个卵孔

那么这个主要是在受精的时候

精子进入的孔道

那么有些昆虫的卵壳上有许多气孔

像28星瓢虫以及玉米螟

马尾松毛虫等鳞翅目昆虫的卵上面

都有这些气孔

那么气孔的直径一般在1到几个微米

主要用于胚胎发育过程中

与周围进行气体交换

杀虫药剂可以由气孔进入卵内

特别是油剂

但有些昆虫的卵壳它是没有孔的

像如蝗虫 蚊子的卵等等

那么药剂呢

只能由卵孔进入

但在很多情况下

卵孔它本身又有一些保护物覆盖

所以药剂不能够进入

另外呢

还有卵壳的最内层

那么它主要是由几丁质和

蜡质层组成的这个卵黄膜

如果药剂由卵孔进入

仍然可能被这个卵黄膜所阻隔

那么不能够产生它的这个杀虫作用

另外呢

有的昆虫的卵壳外面还有一些覆盖物

那么由雌虫分泌并附上鳞片

这样的话药剂就更不容易与卵壳接触

起到杀卵作用

当然杀卵剂的杀卵作用是多方面的

不一定非要穿透卵壳

例如石硫合剂

它能够使一些卵壳变硬

那么卵孵化以后呢

这个幼虫不能够钻出卵壳最终死亡

还有一些油剂覆盖在卵壳外面

阻止了气体交换

那么这样能够使胚胎窒息死亡

那么还有一些触杀型的药剂呢

它覆盖在卵壳的外面

等幼虫孵化时

有些幼虫呢有这个取食卵壳

补充能量的一个过程

所以在取食卵壳的过程中就会被杀死

那么真正能够进入卵壳内的杀卵剂

那么它会直接对胚胎起到毒杀作用

使这个胚胎死亡

以上呢就是杀虫药剂对昆虫体壁的穿透

以及相应的一些影响因素

那么了解这些呢

对于我们这个杀虫药剂的剂型的开发

药效的提高

都具有非常重要的意义