113 高普考高考三級 昆蟲 昆蟲生理與毒理學 考古題詳解

核心觀念

本題要把「有效成分的化學類別」與「作用機制」一起說明。化學結構相近的有效成分，常有相近的理化性質及作用方式；但不同化學類別也可能作用於同一生理標的。因此，抗藥性管理應以作用機制分類為依據，不能只看商品名或化學類別。

以下依常見合成殺蟲劑化學類別，整理十類代表性藥劑。列舉的商品名稱為國內曾有登記的成品例；實際使用前仍須核對農藥登記資料及標示所載作物、害物與使用方法。

解題方法

每一類依「化學特點與重要性 → 主要作用機制 → 國內成品例」作答。作用機制以害蟲的主要生理標的說明，並指出各類藥劑在防治上的特色與限制。此架構可避免只列出藥名，卻未回答題目要求的特點與重要性。

十類合成殺蟲劑

一、有機氯劑

有機氯劑是早期廣泛使用的合成殺蟲劑，具有脂溶性高、環境穩定、殘效長等特點，曾因防治效果持久而具重要地位；但持久性也造成環境殘留、生物蓄積及生態危害，許多代表藥劑已禁用或退出農業使用。

此類機制依化合物而異：DDT 類延長電壓敏感型鈉離子通道開啟，使神經細胞反覆放電；環狀二烯類則拮抗 GABA 氯離子通道，造成神經過度興奮。此類藥劑不宜作為現行用藥例；可舉滴滴涕（DDT）為歷史代表，並註明其非現行可用成品。

二、有機磷劑

有機磷劑種類多，具有觸殺、胃毒或內吸等不同特性，曾是重要的廣效殺蟲劑。部分藥劑作用迅速，但對哺乳類也可能有較高急性毒性，使用及暴露管理不可忽視。

主要作用是抑制乙醯膽鹼酯酶，使乙醯膽鹼在神經突觸累積，造成神經持續興奮，進而痙攣、麻痺及死亡。可舉國內登記過的陶斯松成品為例；作答時應以登記資料確認其現行登記狀態與核准用途。

三、氨基甲酸鹽劑

氨基甲酸鹽劑與有機磷劑同樣作用於乙醯膽鹼酯酶，但抑制作用通常較可逆，藥劑種類涵蓋觸殺、胃毒或內吸型。此類在害蟲防治上曾有重要用途，也可用於有機磷抗藥性管理；然而與有機磷具有相同主要標的，交互抗性風險仍須考量。

其作用機制是可逆性抑制乙醯膽鹼酯酶，造成突觸間乙醯膽鹼累積及神經傳導失常。可舉加保扶成品為例；使用前須確認其登記狀態及核准作物、害物。

四、合成除蟲菊精類

合成除蟲菊精類仿效天然除蟲菊素的殺蟲特性，通常具速效、用量低及擊昏效果等優點，廣泛用於農業與衛生害蟲防治。部分藥劑對水生生物毒性高，且長期使用可能選汰出抗藥性族群。

其主要作用是干擾電壓敏感型鈉離子通道，使通道關閉延遲、神經反覆放電，導致擊昏、痙攣及死亡。可舉賽滅寧或百滅寧成品為例。

五、新菸鹼類

新菸鹼類具有內吸性，適用於刺吸式口器害蟲的防治，部分藥劑可用於種子、土壤或葉面處理，因而擴大了施藥方式與防治情境。此類藥劑對非目標生物的影響須納入風險管理。

其主要作用是作為菸鹼型乙醯膽鹼受體的促效劑，持續刺激受體，造成神經傳導失常及麻痺。可舉益達胺或亞滅培成品為例。

六、苯基吡唑類

核心觀念

**Semiochemicals（化學訊息物質）**是能影響生物個體行為或生理反應的化學物質。昆蟲藉由化學感受器偵測訊息物質，再將化學訊號轉成神經訊號，經神經系統整合後產生適當反應。題目重點在於說明這條「訊息物質進入感受器官—受器辨識—神經編碼—行為反應」的機制。

依作用對象，semiochemicals 可分為：

• 費洛蒙（pheromone）：同種個體間傳遞訊息，例如性費洛蒙、聚集費洛蒙及警戒費洛蒙。
• 化感物質（allelochemical）：不同物種間造成影響，可依受益對象區分為利己素（kairomone）、利他素（allomone）及互利素（synomone）。

昆蟲辨識訊息物質，主要依靠化學分子的結構與濃度、感受器的選擇性，以及神經系統對訊號模式的解讀。不同物質可活化不同受器神經元；多個神經元的活性組合，構成昆蟲辨識氣味或化學訊息的依據。

解題方法：由外周感受追蹤到行為反應

一、訊息物質到達化學感受器

揮發性 semiochemicals 隨空氣傳播，主要由觸角上的嗅覺感覺器（olfactory sensilla）接收；部分昆蟲也利用下顎鬚等器官偵測。感覺器表面有微孔，分子可由孔隙進入感覺器內的淋巴液，接觸嗅覺感覺神經元的樹突。

非揮發性或需近距離接觸的化學物質，則可由足部、口器或觸角上的味覺感覺器偵測。因此，辨識 semiochemicals 不只依賴嗅覺，也可涉及接觸性化學感受。

二、結合蛋白協助運送與處理

感覺器淋巴液中含有氣味結合蛋白（odorant-binding proteins, OBPs）；偵測費洛蒙時，常特別提及費洛蒙結合蛋白（pheromone-binding proteins, PBPs）。這些蛋白可與部分化學分子結合，協助其在淋巴液中移動並接近受器。

OBPs/PBPs 的功能不宜簡化成「唯一的辨識者」：它們可參與運送或調節感受，但分子選擇性主要仍由感覺神經元上的受器及其後續神經訊號共同決定。訊號結束後，氣味降解酵素（odorant-degrading enzymes）可分解氣味分子，幫助感覺系統恢復並減少持續刺激。

三、受器辨識並轉換成電訊號

昆蟲嗅覺受器主要包括：

核心觀念

本題考昆蟲完全變態（全變態）與脫皮的內分泌調控，重點在於理解蛻皮激素與幼蟲激素的時序及相對濃度，如何決定昆蟲是再次進入幼蟲期、轉變為蛹，或羽化為成蟲。完全變態昆蟲的發育依序為卵、幼蟲、蛹、成蟲；幼蟲經數次蛻皮後化蛹，蛹再羽化為成蟲。

調控過程可分成兩個層次：

1. 啟動蛻皮與蛻皮程序：腦神經分泌細胞分泌腦激素（prothoracicotropic hormone, PTTH），刺激前胸腺分泌蛻皮激素（ecdysone）。蛻皮激素進入血淋巴後，主要轉變為活性較高的 20-羥基蛻皮酮（20-hydroxyecdysone, 20E），促使表皮細胞啟動蛻皮相關基因表現，形成新表皮、分離舊表皮並進行蛻皮。
2. 決定蛻皮後的發育方向：幼蟲激素（juvenile hormone, JH）由咽側體分泌。JH 的有無或濃度，決定蛻皮激素所引發的蛻皮是幼蟲再蛻一次、化蛹，或由蛹羽化為成蟲。

JH 的典型作用可整理如下：

蛻皮激素訊號	JH 狀態	發育結果
出現	高或維持幼蟲型態的濃度	幼蟲蛻皮後仍為幼蟲
出現	低或消退	末齡幼蟲蛻皮化蛹
出現	幾乎不存在	蛹蛻皮羽化為成蟲

因此，蛻皮激素主要提供「蛻皮訊號」，JH 則提供「發育階段身分訊號」。兩者共同決定蛻皮後的形態命運。

解題方法：依時間順序說明荷爾蒙如何調控

答題時可沿著「腦—前胸腺—表皮」說明蛻皮訊號，再補上「咽側體—JH」如何調整發育方向，最後以 JH 與蛻皮激素類殺蟲劑舉例。

一、啟動蛻皮

幼蟲生長到適當階段後，腦部神經內分泌系統釋放 PTTH。PTTH 作用於前胸腺，使其合成並釋放蛻皮激素。蛻皮激素進入血淋巴後，轉化為 20E；20E 與表皮細胞內的蛻皮激素受體複合體作用，調控一系列蛻皮相關基因，使表皮細胞開始蛻皮程序。

表皮與舊表皮分離後，昆蟲分泌蛻皮液，消化舊表皮內層；同時在舊表皮下形成新表皮。舊表皮裂開後，昆蟲脫出並展開新表皮，待新表皮硬化、鞣化後完成蛻皮。

二、決定蛻皮後是幼蟲、蛹或成蟲

在幼蟲期，咽側體分泌 JH。當蛻皮激素上升時，若 JH 維持在足以保留幼蟲特徵的濃度，昆蟲蛻皮後仍是幼蟲，進入下一齡。隨著發育推進，JH 分泌降低；末齡幼蟲再受蛻皮激素刺激時，便轉變為蛹。蛹期 JH 幾乎不存在，下一次蛻皮激素訊號則促使蛹羽化為成蟲。

完全變態的形態變化，因而不是蛻皮激素單獨造成，而是蛻皮激素訊號與 JH 狀態共同作用的結果。

三、過程示意圖

核心觀念

殺蟲劑抗藥性管理的核心，是降低害蟲族群長期承受相同選汰壓力的機會，延緩抗藥性族群增加，並維持藥劑及其他防治方法的有效性。

抗藥性是害蟲族群經遺傳選汰後，對原本可有效防治的藥劑敏感性下降，導致依標示方法施藥仍較難控制的現象。抗藥性是族群層級的遺傳變化，不是害蟲個體因接觸藥劑而「習慣」藥劑。害蟲族群中原有的抗性個體，在藥劑選汰下存活、繁殖，便會使抗性比例逐代上升。

抗藥性管理的原則可概括為：減少不必要施藥、避免連續使用相同作用機制、整合非化學防治，並持續監測防治效果與抗性變化。

解題方法：由「減少選汰壓力」展開

作答時，可依「監測與合理施藥 → 作用機制輪替 → 整合防治 → 藥劑正確使用 → 追蹤與協調」說明。這個架構能涵蓋田間管理措施，也能交代其延緩抗藥性的原因。

一、先監測害蟲與防治效果

定期調查害蟲密度、發生時期與作物受害情形，依經濟危害水準或防治指標決定是否施藥，避免例行性、不必要或過度頻繁施藥。施藥後記錄防治效果、藥劑種類、施藥時間與田區；若在正確施藥下防治效果持續下降，應進一步調查是否涉及抗藥性，並排除施藥不當、藥劑劣化、害蟲辨識錯誤或施藥時機不適等原因。

二、依作用機制輪替，避免跨世代重複選汰

輪替應依 IRAC 作用機制分類進行，而非只看商品名、有效成分名稱或化學藥劑品牌。不同商品若作用機制相同，仍屬同一組，連續使用仍會對害蟲造成相似的選汰壓力。

可依作物生育期及害蟲生活史安排施藥區段或「藥劑窗口」，使相鄰害蟲世代不連續暴露於同一作用機制。輪替時也應考慮已知的交互抗性：若害蟲對某一藥劑的抗性機制會影響另一作用機制，單純更換 IRAC 組別仍未必能解除選汰問題。

三、整合非化學防治，降低對殺蟲劑的依賴