茶皂素對茶尺蠖毒性作用初步研究

雷攀登，孫欽玉，張家俠，袁　爭，王文杰（安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，安徽祁門245600）

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茶皂素對茶尺蠖毒性作用初步研究

雷攀登，孫欽玉，張家俠，袁爭，王文杰
（安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，安徽祁門245600）

摘要：為研究茶皂素的生物活性及對昆蟲作用機理，測定了茶皂素對茶尺蠖卵及幼蟲的毒性作用。結(jié)果表明：施用濃度為0.1、0.2、0.4、0.8、1、2、4、8 mg/mL茶皂素后，卵孵化率分別為21.9%、16.2%、18.2%、11.7%、7.7%、6.2%、5.4%、5.9%，隨著茶皂素濃度的提高，殺卵作用增強，高濃度茶皂素(＞1 mg/mL)對茶尺蠖卵具有較強的殺卵作用。1、2、4、8 mg/mL茶皂素溶液處理茶尺蠖3齡幼蟲并飼養(yǎng)5天后，無幼蟲死亡，說明茶皂素對茶尺蠖3齡幼蟲沒有明顯的觸殺作用，對茶尺蠖的直接毒殺活性較弱。不同濃度的茶皂素對茶尺蠖3齡幼蟲均有一定的拒食作用，隨著濃度的增加，拒食效果增強，4、8 mg/mL的茶皂素拒食作用較強，分別達到80.0%、85.7%。取食過茶皂素的3齡、4齡、5齡幼蟲蟲體長度和重量與未取食的沒有明顯差異，飼喂8 mg/mL及以下濃度茶皂素的茶尺蠖生長發(fā)育均未受到明顯影響。

關(guān)鍵詞：茶皂素；茶尺蠖；拒食作用

0　引言

茶皂素(Tea Saponin)是五環(huán)三萜類皂苷物質(zhì)，在山茶科(Theacease)山茶屬(Camellia)植物中含量非常豐富，目前已從中分離出多種不同結(jié)構(gòu)的茶皂素，茶樹種子皂素E1和E2[1]，E3、E4、E5、E6和E7[2]，E10、E11、E12、E13和G2[3]；阿薩姆茶籽和葉片皂素A、B、C、D、F、G、H、I和J[4-5]；茶花皂素[6]。茶皂素分子結(jié)構(gòu)中含有親水性和親油性的2種活性基團，由于其特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)，在抗過敏[7]、細胞損傷保護[8]、去污[10]、醫(yī)藥[11-12]等方面具有良好的活性，也是一種天然的非離子型表面活性劑，可以增加某些農(nóng)藥在作物葉片上的沉積量，增強藥效。據(jù)胡紹海等[13-15]的研究，茶皂素與滅多威、功夫菊酯、噠螨靈等乳油型農(nóng)藥中配伍使用，增效倍數(shù)為6.33～6.18，并能減少50%～75%農(nóng)藥用量，有利于環(huán)境保護。茶皂素對雷公藤乳油防治茶尺蠖2齡幼蟲增效5.68～11.10倍，達到相同的使用效果可減少雷公藤用量85%以上；對茶尺蠖4齡幼蟲增效1.00～6.91倍，減少雷公藤用量50%以上[16]。王小藝等[17-19]認為，茶皂素降低了藥液的表面張力，使藥液的液滴在植物和害蟲的體表接觸角有所降低，從而提高了藥液在靶標體表的沉積量，減少農(nóng)藥的損失，提高了藥效。此外，茶皂素對菜籽蝶幼蟲體內(nèi)解毒酶和消化酶的影響可能是其對農(nóng)藥增效的一個重要因素[20]?？梢酝茰y，茶皂素對農(nóng)藥的增效作用不僅與表面活性有關(guān)，還與其生物活性對害蟲的作用途徑相關(guān)。

近年來研究表明，茶皂素對菜粉蝶低齡幼蟲有較好的殺傷效果。25%茶皂素TS-D水劑500倍液，室內(nèi)校正防治效果達83.9%；田間校正防治效果74%[21]。黃繼軫等[22]報道了其對菜青蟲有一定的胃毒和忌避作用，且取食茶皂素的菜青蟲化蛹提前。但王小藝等研究結(jié)果表明，取食過茶皂素的菜青蟲由于生長發(fā)育被抑制，化蛹延遲[23]，這與黃繼軫等所得結(jié)果差異較大，且發(fā)現(xiàn)拒食是茶皂素對菜青蟲的主要作用方式，在高濃度(＞20000 mg/L)下對4齡幼蟲具有觸殺作用，而且還表現(xiàn)出一定的內(nèi)吸作用[24]，這在防治應(yīng)用上具有重大的意義。茶皂素對家蠅3齡幼蟲具有很高的浸殺活性，對其化蛹率具有一定的抑制作用，且隨茶皂素濃度的升高其抑制作用越明顯，但對其羽化率無顯著影響[25]。由于上述研究結(jié)果之間存在差異，因此茶皂素對害蟲確切的毒性作用有待深入研究。提取茶皂素的資源在中國極為豐富，開發(fā)利用好這類資源，對于提高廢物綜合利用價值、保護環(huán)境以及發(fā)展有機農(nóng)業(yè)等方面，都具有重要的意義。本研究利用茶皂素的生物活性，探究其對茶尺蠖幼蟲和卵的毒殺作用，旨在促進茶皂素在茶樹病蟲害防治上的開發(fā)與利用。

1　材料與方法

1.1茶尺蠖的室內(nèi)飼養(yǎng)

第一代茶尺蠖幼蟲來源于安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所試驗茶園，采用茶樹鮮葉方法室內(nèi)飼養(yǎng)茶尺蠖。選取3齡初期幼蟲饑餓2 h供試。試驗中所用鮮葉均取自茶樹品種‘鳧早2號’。

1.2試劑

茶皂素(95%)購自長沙睿鼎生物科技有限公司；100 mg/mL茶皂素溶液用少量20%乙醇溶解后用蒸餾水定容；取不同體積100 mg/mL茶皂素溶液用水稀釋定容，配制成不同濃度工作液。

1.3試驗方法

1.3.1殺卵作用設(shè)8個處理組（0.1、0.2、0.4、0.8、1、2、4、8 mg/mL茶皂素溶液）和1個對照組（蒸餾水）。每個處理為同一天產(chǎn)的20粒卵。將卵放到載玻片上，用移液器點滴40 μL藥劑，再將載玻片放入底部墊有保濕濾紙的培養(yǎng)皿中，用保鮮膜封口扎孔透氣，每天觀察卵的孵化數(shù)，每個處理重復(fù)3次，取平均值，計算孵化率，見公式(1)。

1.3.2觸殺作用設(shè)4個處理組（1、2、4、8 mg/mL茶皂素溶液）和1個對照組（蒸餾水）。每個處理取15頭大小一致的茶尺蠖3齡幼蟲，放入同一個墊有保濕濾紙的培養(yǎng)皿中。所有培養(yǎng)皿中均放進嫩度一致的茶鮮葉。處理組每頭蟲體點滴2 μL不同濃度茶皂素溶液，對照組點滴等量的蒸餾水。飼養(yǎng)3天，每天記錄幼蟲的死亡數(shù)，考察茶皂素對茶尺蠖3齡幼蟲的觸殺作用，每個處理重復(fù)3次，取平均值，計算觸殺率，見公式(2)。

1.3.3拒食作用采用浸葉法，設(shè)4個處理組（1、2、4、8 mg/mL茶皂素溶液）和1個對照組（蒸餾水）。取10頭生長一致的茶尺蠖3齡幼蟲。用打孔器（d=10 mm）將茶葉打孔，將葉碟浸入不同濃度的茶皂素溶液10 s后取出，自然晾干，飼喂幼蟲，每個處理的葉碟數(shù)量相同。飼喂48 h后，用數(shù)碼相機拍下剩余的葉碟，用Photoshop軟件處理后計算拒食效果，每個處理重復(fù)3次，取平均值，計算拒食率，見公式(3)。

1.3.4茶皂素對茶尺蠖生長的抑制作用設(shè)8個處理組（0.1、0.2、0.4、0.8、1、2、4、8 mg/mL茶皂素溶液）和1個對照組（蒸餾水）。取10頭生長一致的茶尺蠖2齡幼蟲。用打孔器(d=10 mm)將茶葉打孔，將葉碟浸入不同濃度的茶皂素溶液10 s后取出，自然晾干，飼喂幼蟲，每個處理的葉碟數(shù)量相同。飼喂3天后，用不含茶皂素溶液的新鮮葉片繼續(xù)飼喂至化蛹，期間測量3齡、4齡、5齡蟲體長度和重量。

1.3.5數(shù)據(jù)分析采用Excel進行數(shù)據(jù)處理分析。

2　結(jié)果與分析

2.1殺卵作用

結(jié)果表明（圖1），不同濃度茶皂素對茶尺蠖卵均有一定的殺傷作用，隨著茶皂素濃度的提高，殺傷作用增強。高濃度茶皂素(＞1 mg/mL)對茶尺蠖卵具有較強的殺傷作用，1 mg/mL茶皂素處理后卵孵化率僅為9.3%，與對照相比，孵化率下降了39%。茶皂素濃度大于2 mg/mL時，殺卵效果趨于穩(wěn)定，2、4、8 mg/mL茶皂素處理后卵孵化率均在6.0%左右。

圖1　不同濃度茶皂素對茶尺蠖卵孵化率的影響

2.2觸殺作用

1、2、4、8 mg/mL茶皂素溶液處理茶尺蠖并飼養(yǎng)3天后，所有處理無幼蟲死亡，說明茶皂素對茶尺蠖3齡幼蟲沒有明顯的觸殺作用，茶皂素對茶尺蠖的直接毒殺活性較弱。

2.3拒食作用

茶皂素處理葉片后，隨著濃度的增加，試蟲取食率減少，兩者相關(guān)性達到了0.9208（圖2），說明不同濃度的茶皂素對茶尺蠖3齡幼蟲均有一定的拒食作用，茶皂素濃度增加，拒食效果提高，茶皂素濃度4、8 mg/mL時拒食作用較強，分別達到80.0%、85.7%。

圖2　茶皂素對茶尺蠖取食作用

2.4茶皂素對茶尺蠖生長抑制作用

取食茶皂素后的茶尺蠖生長發(fā)育速度與未取食的沒有明顯差異，2齡幼蟲至化蛹的時間約10天。另外，取食過茶皂素的3齡、4齡、5齡幼蟲蟲體長度和重量與未取食的沒有明顯差異（表1），說明在一定濃度內(nèi)，飼喂8 mg/mL及以下濃度茶皂素的茶尺蠖的生長發(fā)育均未受到明顯影響。

表1　茶皂素對茶尺蠖生長抑制作用

3　結(jié)論

茶皂素對茶尺蠖卵的直接毒殺活性較強，2、4、8 mg/mL茶皂素處理后卵孵化率均在6.0%左右。茶皂素對茶尺蠖3齡幼蟲沒有明顯的觸殺作用，說明茶皂素對茶尺蠖的直接毒殺活性較弱。茶皂素對茶尺蠖在無致死活性時，對茶尺蠖仍有很好的拒食作用，茶皂素濃度為4、8 mg/mL拒食作用較強，分別達到80.0%、85.7%，因此短時間施用茶皂素對于茶尺蠖幼蟲主要是拒避作用而不是毒殺作用。

4　討論

茶皂素本身對某些害蟲具有較強的拒食活性，如菜青蟲[22-23]、小菜蛾[26]等，可能導(dǎo)致害蟲因拒食后取食量較少而生長發(fā)育不良，表現(xiàn)為化蛹時間延遲，蛹的長度、寬度和體重均明顯減少，且隨茶皂素的質(zhì)量濃度升高抑制越強烈。本研究中飼喂茶皂素3天后，繼續(xù)飼喂新鮮葉片，不同齡期的茶尺蠖幼蟲蟲體長度、重量與化蛹時間未取食的沒有明顯差異，可能由于茶樹葉片內(nèi)含有一定量的茶皂素，而茶尺蠖主要以茶樹鮮葉為食，造成茶尺蠖對茶皂素有一定的抗性。

本研究中茶皂素濃度為4、8 mg/mL時拒食作用分別達到80.0%、85.7%，沒有觸殺效果，說明了茶皂素對茶尺蠖幼蟲主要是拒避作用而不是毒殺作用。董道青等[16]研究茶皂素對雷公藤乳油防治茶尺蠖幼蟲的增效作用中，發(fā)現(xiàn)利用1、2、4 mg/mL茶皂素溶液處理茶尺蠖2齡幼蟲后第7天，對茶尺蠖2齡幼蟲的校正死亡率在37.84%以下，且不同劑量間無顯著差異，說明茶皂素本身對茶尺蠖幼蟲的毒殺作用不大。本研究也取得了類似的結(jié)果，8 mg/mL茶皂素溶液處理茶尺蠖3齡幼蟲并飼養(yǎng)3天后，無幼蟲死亡，所以茶皂素對茶尺蠖沒有明顯的毒殺作用，且短時間內(nèi)食用較高濃度的茶皂素，施藥期過后繼續(xù)取食新鮮茶樹葉片，對茶尺蠖幼蟲生長發(fā)育也沒有抑制作用，死亡率為零可能是由于茶尺蠖齡期大和處理時間短造成的。

茶尺蠖從幼蟲至化蛹一般要有6個齡期，本研究只采用茶尺蠖3齡幼蟲作為試驗對象，對其他齡期的幼蟲、處理時間等將會做進一步的探究。由于茶皂素對茶尺蠖幼蟲有強烈的拒避作用，在茶尺蠖初發(fā)期（1～3齡），能否考慮使用一定濃度的茶皂素溶液噴施于茶樹上，短期內(nèi)干擾茶尺蠖的取食和生長發(fā)育，減弱其生長活力，然后再噴施農(nóng)藥，是否能夠提高農(nóng)藥的藥效或減少農(nóng)藥的使用量，也是值得研究的問題。

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Toxicity Effect of Tea Saponin on Ectropis oblique

Lei Pandeng,Sun Qinyu,Zhang Jiaxia,Yuan Zheng,Wang Wenjie
(Tea Research Institute,Anhui Academy of Agricultural Sciences,Qimen 245600,Anhui,China)

Abstract:To investigate the bioactive and the insecticidal mechanism of tea saponin on pest,toxicity effect of tea saponin on eggs and larvae of Ectropis oblique was determined.Toxicity test for eggs of E.oblique was conducted at the concentration of 0.1,0.2,0.4,0.8,1,2,4,8 mg/mL,respectively,and the corresponding hatch rate was 21.9%,16.2%,18.2%,11.7%,7.7%,6.2%,5.4%,5.9%,respectively.This result indicated that toxicity effect on eggs of E.oblique increased with the increase of tea saponin concentration.Leaves were dipped in tea saponin solution at the concentration of 1,2,4,8 mg/mL,respectively,and then fed the third instar larvae of E.oblique.The results showed that all the larvae survived,meaning that tea saponin had no significant toxicity on the third instar larvae of E.oblique.Antifeeding effect of tea saponin on the third instar larvae was also determined.The results indicated that tea saponin had antifeeding effect on the third instar larvae and the effect increased with the increase of the concentration.When the concentration of tea saponin was at 4,8 mg/mL,the antifeeding rate was 80.0%,85.7%,respectively.Body length and weight of the third, fourth and fifth instar larvae which were treated by tea saponin had no significant difference compared with that of the control group,indicating that feeding tea saponin at or below the concentration of 8 mg/mL had no significant effect on the growth and development of E.oblique.

Key words:Tea Saponin;Ectropis oblique;Antifeeding Effect

收稿日期：2015-09-27，修回日期：2015-10-24。

作者簡介：第一雷攀登，男，1983年出生，安徽蕭縣人，助理研究員，碩士，從事茶葉生物化學(xué)研究。

通信地址：245600黃山市祁門縣文峰南路1號安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，Tel：0559-4512865，E-mail：lpteagle@126.com。

基金項目：安徽省農(nóng)科院院長青年創(chuàng)新基金“茶皂素對茶尺蠖毒性作用機理研究”(13B0733)，“60Co-γ輻照茶尺蠖的不育蟲細胞分裂與染色體結(jié)構(gòu)變異的研究”(14B0842)；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS-23)。

中圖分類號：S435.711

文獻標志碼：A論文編號：cjas15090009