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《化学生态学（第三版）》是《化学生态学》第三版，在保持第二版“原理篇”和“方法篇”主要结构的基础上，增加了“应用篇”。《化学生态学（第三版）》共23章，“原理篇”包括12章，在概述化学生态学的定义、简史、现状和展望的基础上，深入浅出地介绍信息化学物质、化学感受机理、昆虫信息素、植物和昆虫以及多营养级互作、植物化感作用、植物诱导抗性和植物免疫，以及微生物介导、全球气候变化、复合种植条件下及分子生物学驱动的化学生态学等；“方法篇”包括9章，详细介绍化学生态学研究中常用的技术和方法，包括信息化学物质提取及分离、化学分析方法、生物测定、电生理学方法及组学、RNA干扰和转基因技术等，以及化学生态学家的综合素质培养等。“应用篇”包括2章，主要介绍昆虫性信息素的应用和信息化学物质在病虫害防控中的应用等。书末附有中文名词索引和英文名词索引。
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目录第三版序**版序第三版前言原理篇1 化学生态学概述 31.1 生物间的化学联系——自然界中的普遍现象 31.2 化学生态学的定义 41.3 化学生态学的历史和发展 51.4 化学生态学的主要研究方向和内容 91.5 化学生态学所涉及的生物类群和主要学科 121.6 化学生态学的主要研究方法和技术 121.7 化学生态学的意义和应用 131.8 化学生态学的发展趋势 14本章小结 14参考文献 152 信息化学物质 172.1 化学通讯的特点. 182.2 信息化学物质的分类和概念 202.3 信息化学物质的来源 212.4 气味扩散规律 242.5 水生生态系统中的化学信息传播 26本章小结 26参考文献 273 化学感受机理 293.1 神经系统 293.2 化学感器 313.3 化学信号转导 353.4 化学感受的分子机理 383.5 化学感受的神经基础 45本章小结 51参考文献 514 昆虫信息素 564.1 昆虫信息素的概念 564.2 昆虫信息素的化学结构 604.3 昆虫性信息素的调控 624.4 昆虫对性信息素的行为反应及影响因素 64本章小结 70参考文献 705 昆虫与植物互作的化学生态学 735.1 研究昆虫与植物互作的重要性 735.2 植食性昆虫及寄主植物的分化 755.3 昆虫对植物的选择和利用 805.4 植物次生物质驱动的昆虫与植物的互作 895.5 花驱动的昆虫与植物的互作 1025.6 多层次的昆虫与植物的互作 106本章小结 107参考文献 1076 多营养级互作的化学生态学 1106.1 多营养级互作及其原理 1106.2 地上三营养级互作 1136.3 地上-地下三营养级互作 1176.4 多营养级互作理论在农业中的应用及展望 120本章小结 122参考文献 1227 植物的化感作用 1257.1 化感作用的生态学意义 1257.2 化感作用的类型. 1307.3 主要作物的化感作用 135本章小结 139参考文献 1398 植物诱导抗性和植物免疫 1438.1 概念和意义 1438.2 植物诱导抗性的研究历史 1468.3 诱导的特异性 1478.4 植物免疫体系 1518.5 植物免疫的通讯信号 1548.6 植物诱导抗性的机理 1588.7 植物诱导抗性的代价 1618.8 植物诱导抗性在农业上的应用 164本章小结 165参考文献 1669 微生物介导的化学生态学 1699.1 微生物化学生态研究简况 1699.2 共生微生物的化学生态功能 1719.3 病毒对介体-寄主关系的化学生态调控 1759.4 其他类别微生物的化学生态学 177本章小结 178参考文献 17910 全球变化下的化学生态学 18310.1 全球变暖下的化学生态学 18310.2 CO2浓度升高下的化学生态学 18810.3 生物入侵化学生态学 194本章小结 201参考文献 20111 复合种植作物化学生态学 20411.1 复合种植作物化学生态学概述 20411.2 作物复合种植系统的环境特征 20511.3 复合种植环境对作物的代谢调控 20611.4 复合胁迫及其交叉抗逆性机理 21011.5 异质性环境及其抗逆生理机制 21411.6 复合种植作物的胁迫记忆机制 21711.7 复合种植作物化学生态学研究方法 219本章小结 221参考文献 22112 分子生物学驱动的化学生态学 22312.1 分子时代的化学生态学 22312.2 组学驱动的化学生态学 22412.3 化学生态学相关的组学工具 22812.4 转基因技术与化学生态学 23112.5 应用主要分子生物技术揭示的化学生态科学问题 233本章小结 237参考文献 237方法篇13 化学生态学方法总论 24313.1 技术和方法在化学生态学中的意义 24313.2 化学生态学研究的基本程序 24413.3 化学生态学研究常用技术概述 245本章小结 247参考文献 24714 信息化学物质提取及分离 24914.1 样品制备概述. 24914.2 挥发性化学物质的样品制备 25014.3 植物信息化学物质主要收集方法 25814.4 信息化学物质分离技术 26014.5 活性成分分离过程中值得注意的问题 266本章小结 268参考文献 26915 化学分析方法 27015.1 信息化学物质化学分析方法概述 27015.2 分析样品质和量的要求 27015.3 信息化学物质的定性和定量分析 27115.4 未知化合物的鉴定——四大谱的应用 27415.5 未知化合物定性——保留指数法 278本章小结 279参考文献 27916 生物测定技术 28116.1 生物材料的选择 28116.2 嗅觉定向 28216.3 取食测定 28516.4 驱避测定 29316.5 引诱测定 29316.6 告警测定 29416.7 产卵测定 294本章小结 295参考文献 29517 风洞 29817.1 风洞的特点 29817.2 风洞原理和基本组成 29817.3 实验准备和实验操作 30217.4 风洞实验实例. 304本章小结 307参考文献 30718 刺吸电位技术 30818.1 概述 30818.2 原理 31018.3 设备的基本组成 31418.4 基本操作 31418.5 EPG应用技巧及常见问题的处理 31518.6 EPG波形的生物学意义的阐释 32518.7 利用人工饲料进行EPG记录 329本章小结 333参考文献 33419 电生理及其相关技术 33619.1 触角电位技术. 33619.2 气相色谱-触角电位联用技术 33919.3 单感器记录技术 34219.4 电压钳技术 34519.5 膜片钳技术 35019.6 电生理技术与神经学技术的结合 356本章小结 359参考文献 35920 组学、RNA干扰和转基因技术 36120.1 组学技术 36120.2 RNA干扰技术 37220.3 转基因技术 376本章小结 382参考文献 38221 化学生态学家的综合素质培养 38521.1 广泛阅读文献. 38521.2 选择研究课题. 38821.3 良好的科研道德和行为准则 38921.4 论文写作技巧. 39021.5 学术交流 391本章小结 397参考文献 397应用篇22 昆虫性信息素的应用 40122.1 信息素在害虫绿色防控中的地位 40122.2 昆虫性信息素应用概况 40822.3 昆虫性信息素应用技术 41122.4 信息素应用举例 419本章小结 424参考文献 42423 信息化学物质在病虫害防控中的应用 42723.1 农业生产中常见的信息化学物质 42723.2 信息化学物质的应用场景 42823.3 剂型和诱芯 43023.4 诱捕器类别 43323.5 田间应用注意事项 44123.6 国内外应用举例 443本章小结 448参考文献 448中文名词索引 451英文名词索引 454
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1化学生态学概述 1.1生物间的化学联系--自然界中的普遍现象 1.2化学生态学的定义 1.3化学生态学的历史和发展 1.4化学生态学的主要研究方向和内容 1.5化学生态学所涉及的生物类群和主要学科 1.6化学生态学的主要研究方法和技术 1.7化学生态学的意义和应用 1.8化学生态学的发展趋势本章小结参考文献 化学生态学(chemical ecology)是生态学的分支学科，属于化学和生态学的交叉学科，是研究生物间的化学联系及其机理，并在实际中加以应用的一门学科。化学生态学成为一门学科虽仅有五十多年的历史，但它在理论和应用方面的研究成果，已经显示出这门学科具有强大的生命力。随着生理学、遗传学、生物化学、分子生物学、组学等理论和技术的不断渗入及广泛应用，化学生态学已经成为名副其实的多学科的交叉学科。通过化学生态学研究，生物之间的化学联系现象得到了本质上和机理上的阐明，为生命科学、生物进化论、环境保护和生物多样性保护等提供了理论依据与实验例证。同时，化学生态学也为人类健康、生态安全、粮食安全、病虫害绿色防控、农业和医学虫媒病害治理等方面奠定了理论基础，提供了技术和产品支撑。可以确信，化学生态学将在未来经济发展、人类健康、环境保护、生态文明等领域发挥越来越大的作用。 1.1生物间的化学联系--自然界中的普遍现象 在地球上所有的生态系统(包括陆地生态系统、水生生态系统)中，生物间的化学联系是一种普遍规律。生态系统中，不同种类的生物通过营养关系形成复杂的食物链和食物网，而所有的生物都会产生化学信号，同样所有的有机体都会对化学信号做出反应，生物间的这种化学通讯交织在一起，形成一个纷繁复杂的化学信息网络(王琛柱和闫凤鸣，2023)。与食物链和食物网相比，生物的化学信息网络更加广泛，将许多没有营养关系的生物联系在一起。因此可以说，生物之间的关系其实就是化学关系。 蝴蝶在花丛间飞舞采蜜；蚂蚁和蜜蜂形成社会性群体，其识别路径的本领令人惊异；法布尔注意到，雄蚕蛾甚至能从几公里外准确无误地找到同种雌虫并与之交配；植食性昆虫有不同的食性，有的取食上百种植物，有的只取食一种植物；连作有时会影响到下茬作物的生长，形成“连作障碍”有时同宿舍的女生的月经周期几乎一致 隐藏在这些现象背后的原因是什么？其奥秘就是生物间的化学联系！下面让我们看一些具体的例子。 植物可以通过化学物质影响周围的其他植物，这种现象称为植物化感作用。化感作用与农林生产密切相关。现在我们知道，胡桃树之所以可以毒害其树冠下的植物，是由于胡桃醌的作用。这种化学物质附着在叶子上，被降雨冲刷到地上，对禾本科植物、番茄、苹果树等有毒性，也被发现对小动物有毒，更可显著抑制真菌和细菌的生长。大多数情况下，普通的植物成分(如萜类、芳香酸类、酚类等)就可以抑制其他植物的生长，这些化合物一般对产生它们的植物没有毒性，它们可以以糖苷前体的形式存在或在细胞的液泡中储存。 植物和动物的关系中，化学联系的事例就更多了。植物的防御系统原始的形式一般是运用毛、刺等物理结构，合成生物碱等化学物质。化学防御的初级水平是使得植物不可口、有苦涩味或者难于消化(如富含单宁-蛋白质的结合体)；一些植物含有类似昆虫蜕皮激素的化合物，昆虫取食后其生长发育会受到影响；植物在花期吸引昆虫来产卵，而在其他时期则拒斥昆虫，这是由于植物在不同时期合成的引诱剂己烯醇(hexenol)和驱避剂己烯醛(hexenal)的比例不同。植物与植食性动物(尤其是昆虫)的关系，许多是化学上的协同进化关系，昆虫的取食促进了植物的防御化学物质的发展和分化，而植物的有毒成分也促使昆虫发展解毒和适应机制。 在遭到昆虫为害或病原菌侵染后，植物可以增加原有防御物质的浓度或者合**的化学物质，这种现象称为“诱导抗性”(induced resistance)。诱导抗性是比常规抗性更有效和节省的防御方式。植物遭受为害后，可以释放出特有的挥发性气体，用以吸引害虫的天敌。 昆虫之间的化学联系是目前研究*为详尽的。昆虫可以通过释放微量的化学物质(信息素)，招引异性、告警、标记路径和巢穴，并能影响同种其他个体的发育和行为。 有相当一部分水生生物也利用化学物质进行防御或相互联系。有些海洋动物利用毒素麻醉或毒杀猎物，而更多的水生生物则利用化学信息寻找猎物、躲避敌害等。 高等动物(包括人本身)也不例外，可利用唾液、尿液、汗液或其他分泌物的气味相互影响。 从以上的例子我们可以看出，化学生态学所涉及的生物范围十分广泛，包括生物界的各个类群，从低等微生物到高等植物，从无脊椎动物到高等动物(包括人)，从水生环境中的生物到陆地生态系统中的生物。可以这样认为，生物间的化学联系是自然界中的普遍现象。 1.2化学生态学的定义 化学生态学的定义和研究范围有一个发展过程，这与社会的需要和技术的进步是紧密相连的。 1966年，法国化学家Florkin就在《分子在适应性与系统发生中的作用》一书中指出，“在生物化学的连续网络中，有一种明显的分子或大分子流，它们携带着一定量的信息。”这表明科学家开始注意到生物之间的分子联系。 1970年，美国的Sondheimer和Simeone主编出版了**本《化学生态学》(Chemical Ecology)。此为“化学生态学”这个学科名称的**次正式应用。 1976年，法国化学家Barbier在《化学生态学导论》(Introductionto Chemical Ecology)中**次给出了化学生态学的规范定义。他认为化学生态学是“研究活着的生物间，或生物世界与矿物世界之间联系的科学”。Barbier认为，化学生态学是*完整的生态学，有点类似于生物群落学，因为它涉及种内和种间的关系。他把化学生态学定义为研究“生物与生物”及“生物与非生物”之间化学联系的学科。目前，“生物与非生物”之间的化学联系的研究，可以归入生理生态学的范畴。 国际化学生态学会网站(https://chemecol.org/)给出的定义为：化学生态学旨在揭示活的生物种内和种间相互作用的内在化学机理。所有的生物均可通过化学信号进行交流，而“化学语言”是生物进行交流的*古老的方式。化学生态学研究范围包括信息化学物质的鉴定和合成、化学信息受体和信号转导系统的阐释、化学信息对生物行为及生态学的影响等。这里的定义，强调活的生物之间的化学联系及其机理，并给出了研究范围。 综合以上的定义，结合多年的研究体会，这里给出我们的化学生态学定义。 化学生态学属于生态学的分支，是化学和生态学的交叉学科，是不断吸收和利用生理学、生物化学、分子生物学、神经生物学、组学、生物信息学等的理论和技术，研究生物之间的化学联系规律及其机理，并将学科原理加以应用的一门科学。 以上的定义，是我们从学科发展的角度给出的，考虑到了以下几个方面。**，化学生态学属于生态学领域，而化学和生态学的融合是化学生态学*初的内涵，需要加以保留；第二，分子生物学技术的渗入，特别是组学技术的不断应用，深化了我们对于生物之间化学联系规律的认识，丰富了化学生态学的内涵，同时也模糊了化学生态学和其他学科(如植物生理学、分子生物学)的界限，但其研究生物之间化学联系规律及其机理的目标并没有变化；第三，Barbier对学科*初的定义包括了“生物之间”及“生物与非生物环境因素之间”的关系，现在的定义则基本上只包括生物之间(包括种内和种间)的化学联系和互作机理；第四，化学生态学的研究内容是应现实的需求而提出的，其取得的研究成果也应当应用到解决实际问题中。 1.3化学生态学的历史和发展 1.3.1化学生态学产生的社会背景和技术条件 人类对生物之间化学关系的认识历史和人类本身的历史一样悠久，这主要是出于人类自身生存和发展的需要。我国古代劳动人民很早就利用蒿草的气味驱避蚊虫，三千多年前就开始使用植物性的杀虫剂，贾思勰的《齐民要术》中就已经提到抗虫品种的选择，等等(周尧，1980；邹树文，1981)。真菌毒素(mycotoxin)对人和家畜的毒性已是众所周知的了。人类也早就认识了蜂毒、蝎毒和蜘蛛毒的性质，并在医药开发、疾病防治中加以应用。从沙蚕、除虫菊中分离和提取有杀虫活性的化学物质，并改造成杀虫剂，是农药研究历史上的典型事例。 人们始终在与病虫害做斗争。以前人们利用简单化学防治的方法，如用草木灰、油、砷、汞、硫磺、沥青等控制病虫害(张宗炳和曹骥，1990)。20世纪40年代，DDT的出现引发了害虫防治的**次革命，加上其他有机农药的发展和应用，消灭了许多农林害虫，人们由此认为害虫的问题已经解决了。但是，有机农药的广泛应用导致了人畜中毒、害虫抗性、环境污染和残留，以及害虫再增猖獗等问题的出现。1962年，Carson著名的《寂静的春天》(Silent Spring)一书出版，描述了春天没有鸟鸣，一切归于肃杀的景象。于是，人们开始进行反思，重新审视自然界。人类认识到，必须摆正自己在自然界中的位置。人是自然界的一员，只有尊重自然规律、按自然规律办事，与大自然协调并和睦相处，才能有人类自己的发展和进步。其实，人类在地球上出现和演化的历史才不过几百万年，而多数昆虫与植物的进化历史比人类要长得多，它们在与自然环境的斗争和协调中，发展出了许多适应机制，其中有许多方面值得人类借鉴。人类应当向自然学习，“以自然为师”。生态学家日益认识到化学物质，尤其是次生物质(secondary substance)在生物间相互关系中的作用。既然生物间的化学联系是一种普遍规律，人们就应当对这些现象、规律和机理进行研究，从而缓解人类与自然界的矛盾，解决已经存在的环境问题，进而为经济和社会发展服务。这是化学生态学产生的社会需要和历史背景。 化学生态学的产生还需要技术条件。昆虫学家法布尔早就注意到雄蛾能够远距离找到雌蛾，可能是化学物质在起作用。然而，长期以来，人们对生物间化学联系的认识只是感性的，而且是笼统和模糊的。因为自然界的化学联系所利用的化学信号物质都是极其微量的，一般都是毫克(10？3g)或微克(10？6g)级水平，昆虫的性信息素甚至可以达到纳克(10？9g)和皮克(10？12g)级水平。只有到了20世纪50年代末气相色谱和液相色谱的出现，才使对如此微量的化学物质进行精确分析成为可能。另外，要研究自然的化学物质对生物的作用以及生物感受器官、神经系统和行为对信息化学物质的反应，电生理仪器、电子显微镜和生物测定设备是必不可少的技术保证，尤其是触角电位(EAG)技术、气相色谱-触角电位联用(GC-EAD)技术、风洞(wind tunnel)，以及研究刺吸式昆虫取食行为的刺吸电位(EPG)技术等，更是开展化学生态学研究不可或缺的工具。 因此，化学生态学作为一门*立的学科，是20世纪五六十年代人们对人类行为所造成的生态和环境后果进行反思的结果，是社会的需要和技术的成熟催生了这门学科。 1.3.2学科的发展 由以上所述可以看出，化学生态学是在有社会需要和技术保证的大环境下，由化学家和生态学家协同发展起来的(管致和，1991)。Butenandt等(1959)发现、分离和鉴定出蚕蛾醇(bombykol)鼓励与推动了化学生态学的诞生，而Sondheimer和Simeone(1970)编写的国际上**本《化学生态学》(Chemical Ecology)专著出版、1975年《化学生态学杂志》(Journal of Chemical Ecology)创刊、1983年国际化学生态学会(International Society of Chemical Ecology)成立、1984年Bell和Cardé编写的《昆虫化学生态学》(Chemical Ecology of Insects
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