植物与昆虫化学:植物、虫子和分子

The Chemistry of Plants and Insects: Plants, Bugs,and Molecules

 

作者:Margareta Séquin

出版:Royal Society of Chemistry

索书号:Q968.1/S479/2017/Y

ISBN: 978-1-78262-448-6

藏书地点:武大外教中心

 

你有没有想过植物是如何成为昆虫,或者昆虫是如何相互交流的?这本书解释了决定植物和昆虫之间迷人的相互作用的自然化学化合物,提供了与日常生活和自然世界高度相关的有机化学的温和和吸收的介绍。

特定的有机化合物和有趣的化学成分决定了昆虫是热衷于以植物为食还是同时避开某些植物。一些昆虫已经学会利用植物化合物作为自己的防御,一些植物利用消化过程利用昆虫作为营养补充剂。植物与昆虫的相互作用对我们的食物供应、果园的授粉或作物的虫害至关重要,以及在丝绸生产等应用中。

作者是畅销书《植物的化学:香水、颜料和毒药》的作者,这本书受益于玛格丽特·萨奎因带领植物园和自然保护区的实地考察和研讨会,以及向初学者教授化学的丰富经验。

有机化学通常被认为是一个具有挑战性的,有时是抽象的领域。这本书使化学令人兴奋,便于有兴趣深入了解自然世界的读者。这本书是根据所介绍的化合物的复杂性来组织的,因此它也可以作为本科生化学或生物学课程的有用教学辅助,并作为植物科学、生态学、昆虫学和园艺课程的学生的补充教材。

当我们在户外观察植物时,我们很可能会注意到来访的昆虫。植物和昆虫有多种交流方式,化学在这些交流中起着关键作用。天然有机化合物决定了一种植物是被昆虫吃掉还是被它们避开,以及哪些昆虫可以为它的花授粉。在一次以寻找昆虫为任务的实地研讨会上,本书作者被这些联系所吸引。虽然一开始我只找到了很少的昆虫样本,但小组里的昆虫学家收集了大量令人兴奋的甲虫、毛毛虫和蝴蝶。作者清楚地知道要寻找独特的寄主植物,它们的植物化学成分会吸引特定的昆虫。

这本书是对天然化合物的介绍,这些化合物是植物和插图之间许多差异的一部分。本书从植物的角度开始,介绍了植物为了与昆虫交流而合成的有机化合物的结构。香精花的许多成分都是相对较小的有机分子(在分子尺度上),由很少的碳原子组成。它们的结构将作为典型有机分子的介绍。花蜜及其糖的组成将引入额外的化学概念。然后,我们将继续讨论更复杂的彩色颜料分子,并继续思考植物化合物如何影响昆虫的反应。花中的花粉不仅通过昆虫转移到其他花的柱头上,诱导植株受精;它也被用来吸引昆虫,作为淀粉和蛋白质的营养来源,天然聚合物的例子。有些植物,即食虫植物,将昆虫引诱到形状复杂的改良叶片上,诱捕昆虫,然后用特殊的酶消化它们,并将消化产物作为营养补充剂。接下来的一章描述了作为驱虫剂的植物化合物的多样性。它进一步说明了丰富的有机植物化合物在与昆虫的相互作用中是重要的。

在第二部分的章节中,先前介绍的有机化合物家族将再次出现,但作为昆虫视角的一部分。重点将首先是昆虫本身的特殊化学成分,然后是昆虫从食用植物中获得的营养物质。有些昆虫,比如许多种类的蚜虫(Aphis spp.),是多面手,以许多不同类型的植物为食。其他的,比如接骨木鳗(加州接骨木鳗),对它们所吃的植物是有选择性的。这些选择是基于各自植物的化学性质。许多昆虫利用植物防御来保护自己。可以无害地摄取植物毒素的昆虫经常用明亮的警示颜色和独特的图案来宣传它们获得的毒性。

比较植物和昆虫的结构材料、色素或防御物质的组成是令人着迷的。各章节将包括组成它们的有机化合物的比较。

植物与昆虫之间的相互作用及其生态学对人类至关重要,第三部分的章节集中于人类对昆虫与植物交流的依赖。如果没有在果园和其他粮食作物上授粉的昆虫,人们将挨饿。一些昆虫制品,如蜂蜜、蜂蜡和丝绸,是人类非常感兴趣的。它们是特定昆虫以植物为食的产物。另一方面,昆虫会成为农作物的破坏性害虫,威胁人类的食物供应。因此,对昆虫的亲缘关系和亲缘关系进行研究。如何培育不易受虫害影响的植物,一直是热门的研究课题。将讨论如何管理害虫的各种途径,以及对合理方法的深入思考。

植物插入的含义包括一个正在进行和充满活力的研究领域。以前不为人知的昆虫和植物不断被发现,尤其是在热带雨林这样的环境中,植物和昆虫之间的新的交流机制也随之被发现。通常,参与特定相互作用的基本化合物的数量非常少,因此很难检测或定义。由于仪器的方法越来越灵敏,以前未知的机制和参与它们的化合物已经被阐明,并且在解释它们方面取得了巨大的进展。调查的例子和他们的发现将被展示。

这本书的副标题是“植物、虫子和分子”,这里的“虫子”一词泛指昆虫,就像日常用语一样。在昆虫学,即对昆虫的科学研究中,真正的昆虫代表昆虫纲的一个亚类,称为一目。真正的昆虫在科学上被称为半翅目。本书中我们将使用科学的定义。日常语言中的许多虫子实际上是甲虫(鞘翅目),比如瓢虫,更正确的说法是瓢虫或瓢虫。真正的虫子和甲虫有非常不同的口器。昆虫和甲虫之间的另一个显著差异的例子是,甲虫的幼虫阶段,瓢虫,看起来与成虫有很大的不同。甲虫在发育过程中经历了完全的蜕变,而真正的虫子,在它们的未成熟阶段和成年阶段看起来非常相似。关于昆虫和植物生物学的更多细节,如果它们与昆虫-植物相互作用和它们的化学有关,将在各自的章节中展示。

本书的目标读者是对化学有基本了解的外行。它面向在植物园和科学中心工作或喜欢参观的非化学家,以及非专业本科学生。通过将化学与植物和昆虫联系起来,作者试图抓住那些想要更深入地了解自然世界的读者的兴趣。

 

本书目录:

内容

简介

1 植物和昆虫的化学

参考书目与进一步阅读

参考文献

 

第一部分:植物视角

2 吸引昆虫的植物

2.1介绍

2.2植物挥发物吸引授粉昆虫

2.3植物气味的组成

2.4古代植物、碳氢化合物和甲虫授粉

2.5挥发性醇、醛和酯类

2.6丰富的萜烯

2.7吸引苍蝇的含硫和含氮挥发物

2.8甜美营养的花蜜

2.9植物颜色和花蜜指南

2.10花粉丰富的蜜蜂花

2.11兰花吸引昆虫的策略

2.12植物引虫与共同进化

2.13结论

参考文献

3吃昆虫的植物

3.1介绍

3.2引诱消化昆虫补充营养

3.3结论

参考文献

4 植物对昆虫的防御

4.1介绍

4.2诱捕昆虫的植物分泌物

4.3抑制树叶挥发物

4.4 氰化物对昆虫攻击的反应

4.5硫代葡萄糖苷和刺激性挥发物

4.6苦味驱蚊剂的多样性

4.7杀死昆虫的植物毒素

4.8植物乳胶及其多种防御成分

4.9结论

参考文献

 

第二部分:昆虫视角

5 昆虫和它们的化学反应

5.1介绍

5.2昆虫交流:信息素

5.3五颜六色的昆虫

5.4发光昆虫

5.5防御性昆虫

5.6昆虫和它们的激素

5.7结论

参考文献

6 昆虫以植物为食

6.1介绍

6.2昆虫基本饮食

6.3昆虫如何选择食用植物

6.4结论

参考文献

7 植物瘿:幼体的保护和食物

7.1介绍

7.2胆囊及其化学作用

7.3胆囊形成的奥秘

7.4结论

参考文献

8 利用植物防御来保护自己的昆虫

8.1介绍

8.2帝王蝶、乳草和心脏苷

8.3 螺旋蝶,百香藤和氰化物

8.4管道蝴蝶,管道植物和生物碱

8.5飞蛾、狗舌草和仙子生物碱

8.6结论

参考文献

9 为植物提供保护的昆虫

9.1介绍

9.2蚂蚁植物

9.3多种多样的昆虫与植物相互作用

9.4结论

参考文献

 

第三部分:植物和昆虫:人类的视角

10人使用

10.1介绍

10.2食品生产的分级

10.3蜂蜜

10.4蜂蜡

10.5

10.6昆虫染料

10.7植物杀虫剂

10.8结论

参考文献

11 植物间的相互作用和人类的角色

11.1介绍

11.2破坏农作物的昆虫

11.3害虫管理方法

11.4合成杀虫剂

11.5结论

参考文献

后记

术语表

主题标引

 

邹娟  武大生科院 博士研究生