表皮碳氢化合物

表皮碳氢化合物(,缩写CHC)是昆虫表皮蜡质的主要组成成分之一,对昆虫适应陆地生活具有关键作用,能够防止水分流失、提供物理屏障以及介导化学通讯。昆虫表皮蜡质主要由游离脂肪酸、脂肪醇、醛、酯、酮及碳氢化合物等组成,其中以CHC占比最高。

结构与理化性质
CHC通常为饱和、不饱和直链烃及支链烃的混合物,由昆虫体内特化的绛色细胞合成,随后经运输系统转移至上表皮发挥功能,部分种类则含有罕见的三烯、四烯或甲基烯烃。不同昆虫间CHC的碳链长度、甲基及双键的数量与位置、甲基的手性异构及双键的立体异构等差异显著。

碳链超过20个碳原子的正链烷烃稳定性高、挥发性低,且范德华力强,具有优异的防水性能。

手性甲基烷烃及立体异构烯烃的出现增加了CHC结构的复杂性,使其在化学通讯中能携带更多信息。

功能
昆虫CHC主要具有三大功能:防止水分流失、提供物理屏障以及介导化学通讯。

防水作用
CHC的防水功能最早由James O. Ramsay在1935年提出。尽管CHC总质量通常不足昆虫体重的0.1%,却能使其表皮透水性降低约1300%,这源于CHC结构的强疏水性。环境温湿度变化可显著影响CHC的组成及昆虫体壁的透水性。例如,在高温条件下,小红蚁(Myrmica rubra)与皱结红蚁(M. ruginodis)体表直链烷烃比例上升,而甲基化及不饱和化合物比例降低,以维持体内水分平衡。

物理屏障
作为覆盖昆虫表面的固液混合层,CHC能有效抵御农药及病原生物等外来威胁。

化学通讯
CHC在昆虫的行为调控中发挥重要作用,包括配偶与亲缘识别、巢穴标记、社会分工、觅食及免疫等。在社会性昆虫中,CHC所传递的信息对于群体结构与行为分化尤为关键。

参考文献

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