荧光陷阱

陈劭旻 陈志松

在刚推出的《粤港澳大湾区发展规划纲要》第七章第二节中强调“防控农业面源污染，保障农产品质量和人居环境安全”。但是现在农业生产都依靠单种种植和使用农药，加上全球暖化等问题，使虫害问题难以解决。其中，瓜蝇和果蝇是世界性害虫，也是两种最难应付的害虫，可造成严重的农作物破坏。

瓜蝇和果蝇的雌性成虫的尾部有凸出的产卵器，可刺入多种水果、瓜类农作物的表皮产卵，当卵孵化后，幼虫以果肉为食，而雄性瓜蝇和果蝇则不会对瓜果造成破坏。

香港渔农自然护理署曾建议一个综合防治瓜蝇的方法，即以食物作诱捕剂，再配以捕虫器。在一次学校的夜行活动中，我发现一些荧光菇菌会在夜晚发出荧光吸引昆虫，让昆虫协助它传播孢子，而猪笼草亦会在紫外光照射后发出荧光吸引昆虫。另外，Hamdorf等学者在1971年已指出昆虫对紫外光敏感，Kurup等学者发现猪笼草的捕虫囊具荧光，这些荧光可能是一种诱捕昆虫的方法。为此，我想通过研究猪笼草的捕虫原理，提出一个新的诱捕果蝇和瓜蝇的方法。

猪笼草捕虫囊的捕虫原理研究

两种不同位置猪笼草捕虫囊的比较

在农场内放置一些猪笼草，其中一些放置在贴近地面的位置，另一些则吊在较高的位置，以比较2种不同位置猪笼草捕捉到的昆虫。

实验步骤：将2组猪笼草捕虫囊的液体分别倒进2个培养皿，利用解剖显微镜观察培养皿中的昆虫尸体，辨认昆虫种类。

实验结果：贴近地面的捕虫囊能捕获更多昆虫，以蚁居多，仅有1只带翅昆虫；而悬吊在较高位置的捕虫囊捕获的都是带翅昆虫。

捕虫囊荧光色素研究

利用紫外光灯照射瓶子草和猪笼草的捕虫囊，可发现捕虫囊的顶端都具有荧光环纹，猪笼草的笼盖也有荧光碎点。为了了解捕虫囊的荧光素，我尝试以薄片色层分析法分离这些荧光素。

实验步骤：将猪笼草的笼唇、笼盖和笼盖下方约1 cm的组织剪开，分别放在研钵上，加入提取液5 10 mL；利用碾槌将猪笼草组织捣碎，提取捕虫囊内的色素；利用毛细管吸附捕虫囊提取液点在硅胶板上，并重复不少于20次，使硅胶板上形成1个深色的点；在薄层色谱展开缸上加入展开液并垂直放入硅胶板；观察色素上升情况；当展开液移动至约硅胶板高度3/4时取出硅胶板，在白光灯及紫外光灯下观察硅胶板上的色素分布。

实验结果：在白光灯下，色素不明显；在紫外光灯照射下，捕虫囊的籠盖和笼唇可提取出呈黄色、蓝绿色和红色的色素。由于昆虫的眼睛可看到紫外光，所以若笼唇与笼盖能在紫外光照射后发出荧光，也可能是猪笼草以这些荧光色素吸引昆虫。而荧光环位于捕虫囊的上方，更容易被飞行昆虫看到。

讨论及分析

在长时间的进化过程中，昆虫与植物建立了互相利用的特殊关系。猪笼草的捕虫技巧也必须有效才能得以传延，所以我相信以猪笼草的捕虫技巧协助防虫也会有效。从上述研究结果，我得到了以下启示（见表1），并计划以香港渔农自然护理署的综合防治方法为基础设计一个新的捕虫器。

不同荧光剂和不同诱捕剂的捕虫器效能研究

设计的捕虫器包括诱捕剂和盛载器2部分。

制备诱捕剂

在搅拌器内加入诱捕剂的原料，启动搅拌机0.5 1 min，过滤匀浆得到的液体即为诱捕剂。为了测试成效，以不同的诱捕剂加入捕虫器中制成3种诱捕剂。①第1代诱捕剂：在离心管中加入2.5 cm3蛋白胨并加水至50 mL，摇匀制成5%蛋白胨；②第2代诱捕剂：在离心管中加入蛋白胨10 g、黑糖浆100 mL、合掌瓜50 g，加水至1 L，摇匀；③第3代诱捕剂：与第2次相同，将合掌瓜换成西红柿及青瓜共50 g，最后加入2 mL洗洁精。

制作捕虫器

第1代和第2代捕虫器：利用水彩笔将荧光剂涂在50 mL离心管上方，形成宽1 1.5 cm的荧光圈；将离心管挂在瓜棚内不同位置，再加入15 20 mL诱捕剂；1周内以解剖显微镜观察被诱捕的昆虫。

第3代捕虫器：找同款塑料瓶3个，在瓶身中间偏上位置涂上1圈荧光剂；在荧光圈上方做1个约1 cm2的小开口，让昆虫可进入；将100 mL诱捕剂分别加入3个塑料瓶。

讨论及分析

只加入蛋白胨的诱捕剂能吸引到果蝇，却吸引不到瓜蝇；加入瓜汁和/或番茄汁的诱捕剂能吸引到瓜蝇及果蝇，所以建议利用瓜汁（果汁）、黑糖浆和蛋白胨吸引瓜蝇和果蝇。

相对于对照（没有加入荧光剂），加入荧光剂的捕虫器普遍能引诱到更多昆虫，黄色、蓝绿色、绿色、橙色等效果相对较理想，其中黄色荧光表现最佳。

第1代和第3代捕虫器由离心管制作，在实验中发现即使有瓜蝇进了管口，亦可飞走；而优化版捕虫器所捕获的瓜蝇和果蝇数目明显较多，设计更有效。

通过连续3天观察，发现第3天捕捉到的昆虫远比前两天多，且能同时嗅到诱捕剂发出发酵味道，所以我认为发酵气味可吸引更多瓜蝇和果蝇。这可能与猪笼草捕虫囊的原理相同，因为我发现猪笼草的捕虫囊也会发出发酵味道。

由于只有雌性果蝇和瓜蝇才会对农作物构成直接破坏，所以控制雌虫的数目更为重要。实验证明，利用果汁和瓜汁制成的诱捕剂在涂上黄色荧光剂后，所诱杀的南瓜实蝇以雌性为主，所诱杀果蝇的雄性比例较大。对于如何诱杀更大比例和数目的雌性果蝇，还需要进行更多跟进研究。

以上各项测试均在冬天进行，考虑到冬天的害虫品种可能与其他季节不同，昆虫的行为也可能有所不同，所以有必要开展多季测试，以了解优化版捕虫器的效能。

创新点

制作成本低。以10 L诱捕剂计算，可制成50个捕虫器，每个成本约为20元。

制作简单。

可重复使用。荧光剂涂在胶樽后形成的荧光层不易脱落，捕虫器可重复使用。每次使用时只需更换诱捕剂便可。

无毒性。诱捕剂可涂于皮肤，对人体无毒无害，没有残余问题。

专一性。设计的捕虫器能吸引瓜蝇和果蝇等害虫，而不影响其他益虫。

该项目获得第34届全国青少年科技创新大赛创新成果竞赛项目小学组生命科学一等奖。

专家评语

该项目利用不同荧光剂诱捕瓜蝇和果蝇，具有较强的推广价值。主要创新点有：方法简单适用，无污染；制作材料容易获得，可重复利用。建议进一步探究装置捕集果蝇的效率。■