森林病虫害直接影响林木的正常生长和森林效益的发挥，特别是以杨树天牛为代表的蛀干害虫，是多种林木的毁灭性害虫，全国每年由此造成的直接经济损失约20亿元。宁夏引黄灌区一期防护林工程因天牛危害，树木几乎全部伐除，达8000多万株，损失惨重。因此，天牛危害已经成为我国林业生产和生态环境建设的重要制约因子，引起了众多学者的关注。现代害虫综合管理（IPM）中，一方面强调以营林为基础，利用树木本身化学成分与物理特性等对害虫寄主选择、交尾、产卵等等行为的影响，把抗虫树种、感虫树种（诱饵树种）、目的树种等多树种合理配置，营造混交林，提高林分的抗虫性和生态稳定性；另一方面又在树木及其他植物中寻找新型植物源杀虫活性物质，贴近绿色、环保的防治目标，这对林木抗虫机制的研究提出了更高要求。以林木——环境——害虫三者为系统，国内外学者相继进行了广泛的林木抗虫性研究，取得了一定成就，特别是近十多年来，对林木抗虫化学机制的研究也有了长足的发展。
林木抗虫性是林木育种和造林生产中的一个重要技术经济指标。抗虫植物具有一套化学防卫体系，是植物防御害虫的保护方式之一，普遍认为在抗虫植物中含有具有抗虫的化学物质。林木的拒虫性、抗生性、耐虫性均与这些化学物质密切相关，特别是随着我国人工林面积的不断增加和危害林木的天牛、松毛虫等主要害虫的不断蔓延，对林木抗虫性的研究和应用受到广泛关注，并涌现出众多研究成果。
抗虫化学物质包括营养物质和次生代谢物质，在林木和害虫的相互作用中起关键作用，二者产生的来源和性质不同。次生性产物是复杂的分之代谢途径的产物，不直接参与维持植物的生长发育和生殖有关的基础生化活动，一般也不作为昆虫的营养成分，但却能影响昆虫对寄主植物的选择、产卵等活动。营养物质和次生代谢物质共同影响昆虫的行为、生长发育和繁殖，但学者们对何者起主导作用还有不同的见解。
营养物质：有研究表明，葡萄糖含量增加，降低了试验用木麻黄木段的抗虫性；昆虫11种必须氨基酸含量低的马尾松品系对松毛虫的抗性较强；水分在叶、皮、木质部中含量较高，对黄斑星天牛取食有利；树皮含氮物质中蛋白质类所占的比例高，木质部C/N低有利于幼虫取食。营养物质糖类中还原糖的比例较高，对成虫和幼虫的取食有利。
次生代谢物质：有时也称之为他感化合物，是复杂的分之代谢途径的产物，主要有以下几种。
①异戊间二烯类：包括大量萜，特别是单萜、倍半萜、三萜（皂角苷、兹醇等）。如樟树茎含的樟脑（二环单萜）、桉叶含的桉树脑（单环单萜）、柑橘果皮中的萜类等，存在于树脂道和细胞壁中的树脂主要成分是倍半萜、双萜和三萜。研究证明，β-蒎烯、3-蒈烯、棉酚（棉毒素的主要成分）、葫芦素等至少有双重信使作用。其中有些具有改变昆虫行为、感觉、代谢、内分泌的效应，即具有利己素的作用；有些还影响昆虫发育、变态、生殖及寿命，香脂冷杉中即含有前两种。
②乙酰配体及其衍生物：主要是酚类、奈、奈醌、苯基羧酸类、苯丙烷衍生物（木质素、肉桂酸、香豆素等）及黄酮类化合物（懈皮酮、肉豆蔻醚、桑色素、D-儿茶酸等）、缩合单宁等。核桃科植物中含有的核桃酮具有利己素的效应。
③生物碱为含氮杂环化合物，为100科植物所含有，虽然其中一些具有拒虫性和抗生性，但其防御保护功能尚不普遍。
另外，糖苷、同工酶、蛋白酶类抑制剂等也与抗虫性有关。
抗虫树种中的抗虫化学物质（生物活性物质）普遍存在，起到了利己素的作用，主要有以下作用方式。
①产生能引起昆虫忌避或抑制其取食的物质，使觅食昆虫避开、离去或阻碍取食；
②产生阻碍昆虫对食物消化和利用的化学因素；
③改变昆虫所需营养成分的食量和比例，使之不利于昆虫的生长、发育和繁殖。
目前对林木抗虫性的分级和评价还缺乏系统性，不同树种对不同害虫的抗性评价标准难以统一，造成评价结果在某种程度上缺乏可比性。因此，应尽快构建符合林业特点的林木抗虫性科学分类表记体系，以便在生产中推广应用。对林木抗虫性概念已经有比较深刻认识与理解，但在实践中应注意林木抗虫性的相对性，其因树种、害虫、生长状况、立地环境、生长阶段条件而发生变化，所以在营林实践中要贯彻树种合理配置的原则，强调林分生态系统的稳定性。林木抗虫机制与其解剖结构、生理特性及内含化学物质等有关，而林木的抗虫活性物质具有广阔的开发利用前景。
臭椿是苦木科植物，原产我国北部和中部，现在中国大部分地区有分布，天然分布的臭椿主要以散生为主。臭椿皮是中国民间常用的中草药，具有清热、消炎、燥湿、止血、杀虫等功效，可用于治疗子宫出血、肠炎赤痢、膀胱及尿道炎症、淋病等。近年的研究表明臭椿根皮提取物具有抗阿米巴原虫活性，并有明显的抗肿瘤作用，可用于治疗宫颈癌、结肠癌、直肠癌等；吕金顺等（2002）从臭椿根皮分离得到两个新化合物，并利用现代波谱方法鉴定出其化学结构，生物活性试验表明，两个化合物对肝癌细胞和胃癌细胞均有抑制作用。本试验系统研究臭椿与其提取物对光肩星天牛幼虫生长发育、成虫取食与产卵的影响，并利用臭椿提取物及其主要活性成分的化学物质对光肩星天牛成虫进行毒杀与驱避试验，全面分析臭椿的抗虫化学机制，以期为营林实践、林木抗虫性研究及开发利用新型植物源杀虫物质提供参考。
（一）试验材料
8～10年生臭椿、合作杨幼树、2～3年生臭椿、新疆杨幼苗。7月份在宁夏大学农学院校园10～14年生新疆杨植株上捕获的光肩星天牛健壮成虫；11～12月自10～15年生合作杨虫害木采集的光肩星天牛幼虫，头宽4.63mm左右，体重2.18mg左右；臭椿水、乙醚提取物。
（二）试验方法
1.光肩星天牛幼虫饲喂试验
将臭椿、合作杨幼树树干中部截取的木段带树皮分别粉碎，根据试验的处理配方配制成人工饲喂食料。试验设6种饲料配方处理：1为合作杨饲料（CK）；2合作杨：臭椿=4：1（为质量比，下同）；3合作杨：臭椿=3：2；4合作杨：臭椿=2：3；5合作杨：臭椿=1：4；6为臭椿饲料。
选择1头健壮光肩星天牛幼虫放入装有适量饲料的培养皿（Φ=9.5cm）中在实验室喂养，培养皿上面用黑布覆盖遮光。每处理5次重复，每重复5头幼虫，每5～10d观测1次幼虫的体重。饲喂期间实验室温度为18℃～23℃，空气相对湿度41%～61%。
2.光肩星天牛成虫取食、产卵试验
（1）强制取食试验
在直径为12cm的培养皿中放新鲜臭椿叶片，放入1头天牛成虫，观察其取食情况；同时设榆树叶片、空白（不放食料）对比处理，每天更换1次叶片，10次重复。
在大广口瓶（高18cm，直径12cm）内置臭椿嫩枝叶，放入天牛成虫1对，观察其取食情况，同时设榆树嫩枝叶对照组。
在塑料桶（高31cm，直径30cm）内置臭椿木段（长28cm，直径8～10cm），底部垫湿土保湿，放3对天牛成虫，上盖纱网。3次重复，同时单独设置小叶杨木段（长28cm，直径8～10cm）为对照，测定木段强制取食试验。
在塑料桶内置小叶杨木段，喷施臭椿的水浸提物、乙醚提取物（2ml提取物+3ml乙醚+40mlH2O，每天9：00、17：00各喷施1次），底部垫湿土保湿，放3对天牛成虫，上盖纱网。3次重复。
试验过程中观测记录光肩星天牛成虫的着落、交尾等活动与死亡情况；试验结束后统计成虫在不同处理木段上的取食面积、产卵数量等。
（2）选择取食试验
在塑料桶内同时置榆树、臭椿嫩枝叶（插于水瓶中），放3对天牛成虫，上盖纱网。3次重复，进行选择取食试验。每天更换一次嫩枝叶。
在塑料桶内同时放小叶杨、臭椿木段，底部垫湿土保湿，上盖纱网。每桶放3对天牛成虫，3次重复。
在塑料桶内小叶杨木段两根，一根每天喷施两次臭椿嫩枝叶的水浸提物，另一为对照（喷清水），底部垫湿土保湿，上盖纱网。每桶放3对天牛成虫，3次重复。
在塑料桶内同时放小叶杨木段两根，一根每天喷施两次臭椿嫩枝叶的乙醚提取物（2ml提取物+3ml乙醚+40mlH2O），另一为对照（喷3ml乙醚+40mlH2O）；底部垫湿土保湿，上盖纱网。每桶放3对天牛成虫，3次重复。
试验期间，每天8：00～20：00间，每隔2h观察记录各木段上虫次数、交尾频次等，试验结束后统计其取食面积比例、刻槽数、产卵数等，各试验持续时间为7～10d。将卵夹在湿润滤纸中放入培养皿置于室温黑暗环境中观测其孵化情况。
3.驱避试验
（1）测定装置
结合文献报道的害虫嗅觉测定装置的基础上，根据光肩星天牛成虫的形体特点与飞行能力，将释放虫管臂直径增大、长度延长，并在管臂内设置虫道，改进自制成光肩星天牛风洞驱避测定装置。将“Y”形风洞驱避测定装置向上倾斜15°，管内放置由细树枝制成的虫道，向上倾斜4°～8°；在室温下，用抽气扇抽气（电压80伏），使空气均匀缓慢流动以便测定。
驱避测定装置的技术指标：抽气扇直径23cm，“V”形纸筒长50cm，释放管和“Y”形管臂长均为100cm，引虫孔规格为4cm×6cm，观察道宽5cm，观察透光孔规格为4cm×5cm，味源瓶高18cm，直径10cm。
（2）测定方法
将装好活性炭的过滤瓶等用胶皮管连接封好，以便测定时过滤空气，补充新鲜洁净气体。每个管臂用橡皮管各自连接一味源瓶，一个用于空白对照（脱脂棉球上注蒸馏水），另一个用于放置注有提取物的脱脂棉球。
挑选活力强、足和触角等完整的天牛雌雄成虫，将每头光肩星天牛成虫从引虫口用一小木棍引上虫道，记录进入两管臂天牛的数量。在虫道上或释放管内停留不活动的记无效，每种剂量3次重复，每重复10头天牛。每重复一次完毕要除去管臂内残留的有效气味，调整Y形管臂的方向，以消除几何位置对天牛行为可能产生的影响。
（3）模拟林分驱避试验
根据臭椿提取物成分分析结果，结合林木抗虫化学物质文献报道，筛选确定几种活性物质，自日本购买标样物质进行模拟林分内的驱避试验。标样编号1#～10#，DL-Camphene（茨烯），DL-Camphor（樟脑），β-Caryophyllene（β-丁香烯），Geraniol（香叶醇），DL-Limonene（柠檬烯），Myrcene（香叶烯），α-Pinene（α-蒎烯），β-Pinene（β-蒎烯），α-Terpineol（α-萜品醇），α-Terpinene（α-萜品烯）。
人工模拟林分选用白榆（Ulmus pumila）侧枝（干径3～5cm，高170～200cm，冠幅50～100cm）20株，在实验室内进行，株行距50cm×50cm，共5行，每行4株，将其插入装满水的广口瓶内固定在铁凳，室内加湿防止植株水分散失，在模拟林分中均匀选定3株为标样处理株，另设3株对照。在处理植株冠部挂一棉球，注入标样液0.8ml，对照注蒸馏水。释放光肩星天牛成虫3雌3雄到处理株与对照株上。定时观察记录天牛成虫活动情况，以处理和对照植株上着落的成虫数来判断某一标样化学物质对天牛成虫的驱避作用。
4.毒杀试验
（1）提取物
将臭椿嫩枝叶、幼果等器官采用不同有机溶剂浸泡、提取，从而获得提取物。其提取物有浸提液（浸泡24h过滤）、粗提液（浸泡后蒸馏）、精提液（浸泡、蒸馏后再回收有机溶剂）三种类型。毒杀试验采用的提取物有乙醇浸提液、苯浸泡提液、水粗提液、水浸提液、乙醚浸提液、丙酮浸提液等。
（2）标样化学物质
与驱避试验相同，采用购置的几种标样化学物质作毒杀，以便与提取物对比和分析，筛选杀虫活性物质。
（3）毒杀方法
在直径95mm、高15mm的培养皿内放一小棉花团，注入2ml的提取物后将天牛成虫置于其内，盖上盖，按时观察记录天牛的反应、死亡时间等。每种提取物均设有对照，3次重复，每重复5头成虫。标样化学物质的用量为0.2ml。