杉木心材精油對(duì)黑胸散白蟻的觸殺毒性研究

仲利濤，劉 元，黃 軍，黨麗敏

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.湖南工程學(xué)院，湖南 湘潭 411104；3.湖南省林產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)授權(quán)站，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

杉木心材精油對(duì)黑胸散白蟻的觸殺毒性研究

仲利濤1，劉 元2，黃 軍3，黨麗敏2

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.湖南工程學(xué)院，湖南 湘潭 411104；3.湖南省林產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)授權(quán)站，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

以水蒸汽蒸餾法提取杉木心材精油，其精油得率為0.73%～0.79%。用毒土法進(jìn)行杉木心材精油對(duì)黑胸散白蟻的觸殺毒性試驗(yàn)，結(jié)果表明：杉木心材精油對(duì)黑胸散白蟻具有較強(qiáng)的觸殺毒性，且其毒性的大小與處理時(shí)間和濃度有關(guān)；當(dāng)其濃度為160mg/L時(shí)，72h內(nèi)白蟻死亡率為100%。

杉木心材精油；黑胸散白蟻；觸殺；毒性

白蟻(Termite)是世界五大害蟲 (須舌蠅、蟬、蚊子、粘蟲和白蟻) 之一，尤其是在熱帶、亞熱帶危害十分嚴(yán)重，危害面積約占全球總面積的50%，主要蛀食危害一切含纖維和木質(zhì)素的物質(zhì)及制品[1]，白蟻還啃食塑料制品，有時(shí)甚至危及通訊安全。白蟻對(duì)我們?nèi)粘Ｉ钏斐傻膿p失已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)嚴(yán)重的程度。據(jù)對(duì)我國(guó)23個(gè)城市的調(diào)查，僅白蟻蛀食房屋造成的損失達(dá)8.3億元人民幣[2]。近年來，世界各國(guó)的研究者正努力尋找高效、低毒、無殘留、無污染、廉價(jià)的天然白蟻防治劑來代替化學(xué)防治劑。含有天然抗蟲成分的植物提取液，不但無公害或污染，更可充分利用森林副產(chǎn)物。杉木(CunninghamiaLanceolata)隸屬裸子植物門、杉科(Taxodiaceae)、杉木屬(Cunninghamia)，是我國(guó)特有的速生商品材樹種，具香味。其木材中含有“杉腦”，能抗蟲耐腐。許多研究人員[3-8]對(duì)杉木精油的成分分析及抗菌性等研究，證實(shí)了其在天然源殺蟲劑方面的潛力，但對(duì)其抗蟻性及作用機(jī)理方面的研究較少。為此，我們進(jìn)行了杉木心材精油對(duì)黑胸散白蟻的毒性研究，為其在抗蟻、防蟻領(lǐng)域的應(yīng)用及天然源殺蟲劑的開發(fā)提供參考。

1 材料、儀器與方法

1.1供試材料

于湖南省株洲市郊選取供試杉木1棵，樹齡20年，樹高約16m，胸徑23cm，將其伐倒后，取基部木材，氣干后將心材劈成小木條，然后打成粉，備用；收集被白蟻侵害的香樟樹樹皮，作為白蟻食料備用。

白蟻主要于中南林業(yè)科技大學(xué)及周邊的樹林收集，其種類為黑胸散白蟻。收集后于室溫下培養(yǎng)1天，備用。

試劑主要有丙酮，產(chǎn)自湖南匯虹試劑有限公司。

1.2儀器

LAZ9-N-11旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，產(chǎn)自上海雅東玻璃制品有限公司；1000W電爐，產(chǎn)自北京市永光明醫(yī)療儀器廠；FA-1104電子天平，產(chǎn)自上海精科天平廠；FW100高速萬能樣品粉碎機(jī)，產(chǎn)自上海同舸工貿(mào)有限公司。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1 水蒸汽蒸餾法提取杉木心材精油 參照晏增等[9]的試驗(yàn)方法及工藝條件，采用水蒸汽蒸餾法進(jìn)行杉木心材精油的抽提。其方法是：稱取粉碎的杉木材料，用磨口揮發(fā)油測(cè)定器裝置加熱提取精油至不再增加為止，分離收集精油。精油是一種粘稠狀的具有杉木香氣的油液，用無水硫酸鈉干燥后于4℃下冷藏。

1.3.2 毒土法測(cè)定精油對(duì)黑胸散白蟻的觸殺毒性 觸殺毒性采用張大羽等[10]的毒土法進(jìn)行，但稍作改動(dòng)。具體方法是：以丙酮為溶劑，制備64、160、320、640、800mg/L等 5種不同濃度梯度的杉木心材精油藥液，備用；稱取10g過60目的干燥泥沙，置于直徑為9cm的培養(yǎng)皿內(nèi)，均勻鋪放；量取藥液3.0mL滴于培養(yǎng)皿內(nèi)的泥土上，靜置20min，使之在泥土表面形成均勻藥膜；將20只黑胸散白蟻(工蟻∶兵蟻=9∶1)放入形成藥膜的培養(yǎng)皿內(nèi)，并放入2～3塊香樟樹樹皮，作為白蟻的食物，滴加水保持濕潤(rùn)。同樣條件用丙酮處理作對(duì)照，每個(gè)濃度和對(duì)照分別設(shè)3個(gè)重復(fù)，于黑暗環(huán)境中室溫下培養(yǎng)。開始時(shí)每2h觀察1次，4h后每4h觀察1次，12h后，每12h觀察1次，記錄供試白蟻對(duì)藥物的反應(yīng)和每次死亡白蟻數(shù)。觀察記錄時(shí)，用鑷子觸動(dòng)蟲體，若蟲體和觸角均無反應(yīng)，則定為死亡。

2 結(jié)果與分析

2.1杉木心材精油提取

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，杉木心材精油抽提工藝條件最后確定為：心材粉碎度30目；料液比1∶8.0；抽提時(shí)間3.5h。以上工藝條件下提取的杉木心材精油得率為0.73%～0.79%。其結(jié)果與已有報(bào)導(dǎo)相比，精油得率較低。這主要是受以下因素影響： ① 材料的先期處理。精油具有揮發(fā)性，在木材放置過程中，一部分精油會(huì)揮發(fā)，將影響精油的得率。本試驗(yàn)用材是在氣干后進(jìn)行提油的，因此，影響了精油的最后得率。 ② 抽提工藝。不同的抽提工藝，其抽提過程中的作用原理不同，得油率有高低是必然的。本試驗(yàn)采用的水蒸汽蒸餾法是最為常用的一種抽提方法，這種方法對(duì)精油的提取是較為適合的，且對(duì)試驗(yàn)設(shè)備要求不高，操作簡(jiǎn)便，但得油率不是最高的。干餾工藝擴(kuò)試方法具有較高的得油率，其得油率是水蒸汽蒸餾提取方法的3～6倍，但對(duì)設(shè)備及操作水平要求較高。③原材料產(chǎn)地。本試驗(yàn)中采用的杉木試材采自于湖南省株洲市，其林地條件與氣候因素對(duì)杉木精油含量及成分有較大影響。因此，在分析精油得率時(shí)需充分考慮到抽提工藝、原材料部位、原材料產(chǎn)地及原材料處理方法等因素的影響。

2.2杉木心材精油對(duì)黑胸散白蟻的觸殺毒性

觸殺作用是指蟲體直接接觸藥劑后，藥劑對(duì)害蟲所產(chǎn)生的毒性。杉木心材精油對(duì)黑胸散白蟻的觸殺毒性試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 不同濃度杉木心材精油藥液觸殺黑胸散白蟻的死亡率Tab 1 ThemortalityofR．chinensisdealtwithdifferentconcentrationofessentialoilsinC．lanceolatahe?artwood(%)處理時(shí)間(h)杉木心材精油(mg·L-1)丙酮(mg·L-1)64160320640800800 2 0 0 0 5 10045510152008101015353501220202045500247075757580036808085859504890959595100072901001001000

由表1可以看出，杉木心材精油對(duì)黑胸散白蟻具有較強(qiáng)的觸殺毒性，且其毒性的大小與杉木心材精油藥液的濃度和觸殺處理時(shí)間有關(guān)，隨著杉木心材精油濃度的提高，黑胸散白蟻的死亡率增加；杉木心材精油的濃度為64mg/L時(shí)，黑胸散白蟻的死亡率在48h內(nèi)達(dá)到90%，此后死亡率不再升高；杉木心材精油的濃度為160mg/L時(shí)，黑胸散白蟻于72h內(nèi)全部死亡；以不同濃度的杉木心材精油藥液觸殺，在24h內(nèi)，黑胸散白蟻的死亡率均能達(dá)到70%以上；以丙酮為觸殺藥液，黑胸散白蟻的死亡率為0。

試驗(yàn)結(jié)果與已有相關(guān)報(bào)導(dǎo)中的結(jié)果相比，其效果更為顯著。尹紅等[11]對(duì)棲北散白蟻的毒性試驗(yàn)結(jié)果表明，藥膜法測(cè)定醇提取物對(duì)棲北散白蟻的毒性，其死亡率在60000mg/kg濃度下僅為51.1%。杉木心材精油不僅對(duì)黑胸散白蟻具有較高的觸殺毒性，且在較短時(shí)間內(nèi)就能起到很好的毒殺作用，可見，杉木心材精油有較好的毒殺靈敏度。

觀察還發(fā)現(xiàn)，工蟻腹部受藥后，首先出現(xiàn)興奮期。興奮期時(shí)工蟻快速地在培養(yǎng)皿內(nèi)爬行，足、觸角不停地顫動(dòng)。興奮期時(shí)間的長(zhǎng)短隨劑量的增加而縮短。興奮期過后，白蟻趴伏不起，觸角劇烈地蠕動(dòng)，足開始抽搐，逐漸死亡。以640mg/L和800mg/L的杉木心材精油處理的白蟻出現(xiàn)被擊倒現(xiàn)象，白蟻腹面朝上，不能正常活動(dòng)，足和觸角開始抽搐，隨后逐漸死亡。

乙酰膽堿酯酶(AchE)是昆蟲中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)參與神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)的重要水解酶，是許多有機(jī)磷殺蟲劑的作用靶標(biāo)[11]。經(jīng)杉木心材精油處理的白蟻，先出現(xiàn)興奮，后逐漸死亡，這可能是活性物質(zhì)作用后，白蟻神經(jīng)受到刺激引起興奮，體內(nèi)AchE進(jìn)行解毒，活力增強(qiáng)，但在連續(xù)刺激下，AchE活力緩慢下降，最終難以恢復(fù)，導(dǎo)致白蟻死亡。由此初步說明了杉木心材精油對(duì)白蟻AchE具有抑制作用，AchE很有可能是杉木心材精油對(duì)白蟻毒殺作用的靶標(biāo)。杉木心材精油對(duì)白蟻AchE的影響只是其作用機(jī)理的一個(gè)初探，其它方面的作用機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。

3 結(jié)論與討論

(1) 以蒸汽蒸餾法提取杉木心材精油，其得率為0.73%～0.79%。

(2) 杉木心材精油對(duì)黑胸散白蟻具有較強(qiáng)的觸殺毒性，且其毒性的大小與杉木心材精油藥液的濃度和觸殺處理時(shí)間有關(guān)，隨著杉木心材精油濃度的提高，黑胸散白蟻的死亡率增加；當(dāng)其濃度為160mg/L時(shí)，72h內(nèi)黑心散白蟻死亡率為100%。

(3)植物提取物具有在空氣和土壤中易分解、無蓄積、無污染等特點(diǎn)，符合高效、低毒、對(duì)環(huán)境友好的白蟻防治劑的發(fā)展方向。所以通過對(duì)杉木精油應(yīng)用于白蟻防治方面的探索，可為開發(fā)新型環(huán)保型白蟻防治劑奠定基礎(chǔ)。

(4)杉木心材精油對(duì)黑胸散白蟻具有較高的觸殺毒性，但在本試驗(yàn)中未對(duì)其它種類白蟻進(jìn)行毒殺試驗(yàn)。該精油是否對(duì)其它種類的白蟻具有觸殺毒性，還有待進(jìn)一步研究。由于設(shè)備等原因，本試驗(yàn)未對(duì)黑胸散白蟻產(chǎn)生毒殺作用的成分進(jìn)行鑒定，這亦是本試驗(yàn)的不足之處。

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ContacttoxicityofessentialoilsinCunninghamialanceolataheartwoodagainstReticulitermeschinensis

ZHONG Litao1, LIU Yuan2, HUANG Jun3, DANG Limin2

(1. Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China; 2.Hunan Institute of Engineering, Xiangtan 411104, China; 3. Hunan Authorization Station for Forest Products Quality Inspection and Testing, Changsha 410004, China)

The essential oils inCunninghamialanceolataheartwood were extracted by water-steam distillation, and the essential oils content was 0.73%～0.79%. The contact toxicity of essential oils inC.lanceolataheartwood againstReticulitermeschinensiswas determined using the method of poison soil. The results indicated that the essential oils inC.lanceolataheartwood had strong contact toxicity forR.chinensis. The mortality ofR.chinensiswas 100% in 72h when the concentration was 160mg/L.

the essential oils inCunninghamialanceolataheartwood;Reticulitermeschinensis; contact toxicity; toxicity

2011-06-09

2011-07-04

仲利濤(1984-)，男,山東省新泰市人，碩士研究生，從事木材科學(xué)研究。

S 763.33

A

1003-5710(2011)04-0034-02

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2011. 04. 010

(文字編校：唐效蓉，龔玉子)