一项新研究发现，即使是中等浓度的地表臭氧，也会降解小菜蛾的性信息素，干扰其配偶识别，并对基于信息素的害虫治理策略构成威胁。
空气污染破坏小菜蛾信息素介导的通讯（A）寄主植物上的小菜蛾交配对；（B）雌蛾释放信息素及其经臭氧暴露后发生改变，导致雄蛾感知能力下降的示意图；（C）雄性小菜蛾；（D）显示产卵器尖端的雌蛾腹部；（E）具腺体组织的解剖后产卵器尖端细节；（F）黑芥上的雌性小菜蛾
当雌蛾需要寻找配偶时，会释放一种名为信息素的化学信号，该信号随空气传播。雄蛾即便远在数千米之外，也能以极高灵敏度接收这一分子“求爱名片”。然而，东芬兰大学一项新研究表明，一种常见空气污染物浓度上升，正在让这一信号“失效”，并可能对昆虫种群与现代农业造成严重后果。该研究发表于Insect Science，研究证实：地表臭氧（车辆与工业排放物在阳光下反应形成的污染物）会通过化学反应，分解小菜蛾的性信息素。
小菜蛾是全球危害最严重的农业害虫之一。即便在当今污染大气中常见的臭氧浓度下，雄蛾也会丧失定位雌蛾的能力。这引发担忧：空气污染可能悄然削弱无数昆虫的繁殖成功率，并动摇全球农民广泛使用的、基于信息素的害虫防控工具。
昆虫主要通过化学方式交流。性信息素是精准配比的挥发性化合物混合物，可让雌雄个体在远距离内找到彼此。在蛾类中，这类配比尤为精密：识别不仅取决于化合物种类，更依赖精确比例。即便细微的比例变化，也会让信号变得无法识别。地表臭氧是现代生活的有害副产物，由交通与工业排放的氮氧化物和挥发性有机物在日光照射下形成，是一种强氧化剂，能与含碳碳双键的有机分子发生剧烈反应。过去二十年研究表明，臭氧可降解植物气味，干扰昆虫寻找花朵或寄主植物的行为。但其对昆虫信息素——即支配交配行为的信号——的影响，却鲜有关注。小菜蛾是理想的研究对象。作为甘蓝、西兰花等十字花科作物的全球性害虫，该虫每年造成约 50 亿美元农业损失。其信息素是昆虫界研究最透彻的信息素之一，由三种化合物按固定比例组成，是用于测量化学干扰的精准可靠系统。
研究人员首先测定了芬兰小菜蛾种群的信息素组成，确定其三组分混合物并建立基准比例。随后，他们将合成信息素与活体雌蛾暴露于受控浓度的臭氧中，浓度分别为 40、80、120 ppb，覆盖从当前本底水平到城市与工业中心污染事件的典型范围。结果表明：臭氧可快速降解全部三种信息素化合物，攻击赋予分子化学特性的碳碳双键。关键在于，三种化合物的降解速率不同，臭氧暴露不仅降低信号整体强度，还扭曲其组成，改变雄蛾用于物种识别的关键比例。
为验证这些化学变化是否引发行为改变，团队采用 Y 型嗅觉仪实验——这一标准实验室工具可向蛾类提供两种气流并记录其选择。在洁净空气中，雄蛾显著偏好信息素气味；当信息素经臭氧暴露后，即便在 40 ppb 的中等浓度下，雄蛾也无法可靠区分信息素与空白对照。当让雄蛾在洁净空气处理的信息素与臭氧暴露的信息素之间选择时，它们始终偏好洁净空气组。臭氧不仅降解传播中的信息素。当雌蛾在正常释放信号的阶段暴露于臭氧时，其腺体中活性化合物含量下降，而信息素合成的生化前体棕榈酸出现累积。这表明，臭氧可能干扰信息素合成的酶促机制——通过氧化损伤膜结合酶、破坏细胞氧化还原平衡，或两者兼有。具体机制仍待证实，但结论明确：臭氧不仅在信号传播途中，还可能从信号源头就对其造成损害。
作者认为“空气污染不仅影响空气质量，还改变昆虫赖以交流的化学信号。我们的研究显示，即便当今大气中常见的臭氧浓度，也能干扰蛾类交配行为，这对昆虫生态与污染环境中基于信息素的害虫治理有效性，都提出了切实担忧。”
该研究的影响远超单一蛾类物种。鳞翅目包含超过 15 万种蛾类与蝴蝶，其信息素通讯依赖结构相似、对臭氧同样敏感的化合物，因此本研究记录的干扰现象可能普遍存在。高臭氧污染地区的昆虫种群可能面临繁殖成功率下降、种群动态改变，以及用于害虫监测与交配干扰的合成信息素诱剂效果受损等问题。基于信息素的害虫治理是农业中最具生态靶向性的工具之一，仅作用于靶标物种，对天敌与非靶标生物无害。若臭氧降低这些工具的效力（尤其在日间臭氧浓度峰值时段），农民投入本应替代或减少化学杀虫剂使用的防控策略，收益可能下降。作者呼吁未来开展更多研究，解析臭氧干扰信息素生物合成的生理机制，并研发可在污染环境中抵抗氧化降解的合成信息素制剂。随着气候变化与空气质量以复杂方式相互作用，理解大气化学如何塑造生态通讯，已不再是小众课题，而是极具紧迫性的重大问题。
原文信息：
Sorrentino, F., Pinto-Zevallos, D. M., Skaldina, O. and Blande, J. D. (2026) Ozone-driven degradation of sex pheromone in Plutella xylostella: Implications for reproductive communication and mating success. Insect Science, DOI 10.1111/1744-7917.70301.
责任编辑：白伟伦 张岩
