光果蕕揮發(fā)油的化學(xué)成分及其對(duì)兩種倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)防治作用

梁俊玉 王夢(mèng)真 徐婕 張燕 王葵

摘要 ：探究光果蕕揮發(fā)油的化學(xué)組成及其對(duì)兩種倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)的防治效果。利用GC/MS分析光果蕕揮發(fā)油的化學(xué)成分，通過(guò)觸殺、熏蒸和驅(qū)避試驗(yàn)評(píng)價(jià)光果蕕揮發(fā)油對(duì)兩種昆蟲(chóng)的生物活性。結(jié)果表明，光果蕕揮發(fā)油中共鑒定出20種化合物，占總成分的94.08%，主要化合物為反乙酸松香芹酯（36.1%），檸檬烯（23.1%），β?蒎烯（13.6%），鄰異丙基甲苯（5.6%），桃金娘烯醛（3.3%）。光果蕕揮發(fā)油對(duì)煙草甲和嗜卷書(shū)虱表現(xiàn)出一定觸殺作用（半數(shù)致死量LD50分別為24.90 μg/頭和2.74 μg/cm2）和熏蒸活性（半數(shù)致死濃度LC50分別為37.62 mg/L air和9.88 mg/L air），且光果蕕揮發(fā)油對(duì)嗜卷書(shū)虱具有明顯的驅(qū)避活性。結(jié)果提示，光果蕕揮發(fā)油具有進(jìn)一步開(kāi)發(fā)為植物源殺蟲(chóng)劑的潛力。

關(guān)鍵詞 ：光果蕕;?煙草甲;?嗜卷書(shū)虱;?揮發(fā)油;?生物活性

中圖分類號(hào)：

S 379.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：?A

DOI：?10.16688/j.zwbh.2018446

Chemical composition of the essential oil of Caryopteris

tangutica and its bioactivity against two storage pests

LIANG Junyu，?WANG Mengzhen，?XU Jie，?ZHANG Yan，?WANG Kui

（College of the Life Sciences， Northwest Normal University， Lanzhou?730070， China）

Abstract

In order to seek new types of plant?derived insecticides against Lasioderma serricorne and Liposcelis bostrychophila， the chemical composition and bioactivity of the essential oil of Caryopteris tangutica were studied. The chemical constituents of the essential oil were analyzed by GC/MS and its bioactivity against two insects was tested by fumigation， contact killing and repellent tests. The results showed that 20 components accounting for 94.08% of the total composition were identified in C.tangutica essential oils and the main components were trans?pinocarvyl acetate （36.1%）， limonene （23.1%）， β?pinene （13.6%）， p?cymene （5.6%）， and myrtenal （3.3%）. C.tangutica essential oils showed contact toxicity against L.serricorne and L.bostrychophila （LD50=24.90 μg/adult and LD50=2.74 μg/cm2） and fumigant toxicity against the two insects （LC50=37.62 mg/L air and LC50=9.88 mg/L air）. Besides， the essential oil showed significant repellent activity against L.bostrychophila. The essential oil of C.tangutica has the potential to be developed into plant?derived insecticides.

Key words

Caryopteris tangutica;?Lasioderma serricorne;?Liposcelis bostrychophila;?essential oil;?biological activity

煙草甲Lasioderma serricorne屬鞘翅目竊蠢科昆蟲(chóng)，是一種世界性的儲(chǔ)藏物害蟲(chóng)[1]，食性復(fù)雜、繁殖快。其蟲(chóng)尸、蟲(chóng)糞可污染煙葉和煙草制品，嚴(yán)重影響煙葉的可用性和卷煙質(zhì)量。嗜卷書(shū)虱Liposcelis bostrychophila屬嚙蟲(chóng)目虱嚙科昆蟲(chóng)，廣泛分布于熱帶地區(qū)國(guó)家。其種類繁多，種群繁衍迅速，嚴(yán)重影響糧食品質(zhì)[2]。目前常用于防治倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)的方法是硫化氫熏蒸法，此法具有較好的殺蟲(chóng)和驅(qū)蟲(chóng)活性，但因其長(zhǎng)期使用，倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)已對(duì)該藥劑具有了一定的抗藥性。另外，化學(xué)農(nóng)藥對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康的威脅也逐漸凸顯。研發(fā)高效、低害、易降解的新型植物源殺蟲(chóng)劑受到科研工作者的重視[34]。近年來(lái)研究人員已從許多植物的揮發(fā)油中發(fā)現(xiàn)了具有殺蟲(chóng)和驅(qū)避活性的物質(zhì)[57]，而植物種類多，分布廣，開(kāi)發(fā)途徑多的特點(diǎn)也給植物源殺蟲(chóng)劑的研究帶來(lái)許多便利。

光果蕕Caryopteris tangutica為馬鞭草科蕕屬植物，分布于我國(guó)陜西、甘肅、四川一帶[8]。目前，光果蕕揮發(fā)油對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)的防治作用還尚未有文獻(xiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)以光果蕕揮發(fā)油為材料，評(píng)價(jià)其對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)煙草甲和嗜卷書(shū)虱的殺蟲(chóng)活性，旨在為開(kāi)發(fā)新型的植物源殺蟲(chóng)劑提供參考。

1?材料與方法

1.1?植物材料和揮發(fā)油的提取

光果蕕采于甘肅省潭縣冶力關(guān)（34°58′18″N，103°39′12″E，海拔2 233 m）。新鮮莖葉陰干后切碎，取1 000 g采用揮發(fā)油提取器提取6 h。油水經(jīng)正己烷溶劑萃取，無(wú)水硫酸鈉處理后過(guò)濾，得到青綠色揮發(fā)油。測(cè)量揮發(fā)油體積，計(jì)算得油率，并于4℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2?供試害蟲(chóng)的培養(yǎng)

供試害蟲(chóng)來(lái)源于北京師范大學(xué)中藥資源所。煙草甲置于容積為0.5 L的玻璃瓶中，飼以10∶1質(zhì)量比混合的小麥粉與酵母粉。嗜卷書(shū)虱以奶粉、酵母和面粉（1∶1∶1，w/w）的混合物飼養(yǎng)。飼養(yǎng)溫度為29～31℃，相對(duì)濕度70%～80%。發(fā)育為成蟲(chóng)后1～2周內(nèi)不分雌雄供試。

1.3?光果蕕揮發(fā)油的GC?MS分析

采用安捷倫6890N氣相色譜（FID檢測(cè)器）和安捷倫5973N型質(zhì)譜聯(lián)用儀器分析光果蕕揮發(fā)油的化學(xué)組成。色譜柱為HP?5MS型 （30 m×0.25 mm×0.25 μm）。先60℃并保持2 min，然后以10℃/min升到180℃并保持1 min，再以20℃/min升到280℃并保持15 min;取1 μL樣品（用正己烷稀釋到1%）注射到氣相色譜中，分流比為1∶10;載氣為氦氣;流速為1.0 mL/min。最后采用與正構(gòu)烷烴（C8?C24）的保留指數(shù)和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)（NIST 05和Wiley 275 libraries）數(shù)據(jù)比較鑒定揮發(fā)油的組分。揮發(fā)油中每種組分的相對(duì)百分含量通過(guò)面積歸一法獲得。

1.4?光果蕕揮發(fā)油生物活性

1.4.1?熏蒸活性的測(cè)定

參照文獻(xiàn)[9]的方法分別測(cè)定揮發(fā)油對(duì)煙草甲和嗜卷書(shū)虱的熏蒸活性。將煙草甲成蟲(chóng)放入玻璃瓶中，用正己烷將光果蕕揮發(fā)油配制成濃度梯度。取10 μL稀釋液，滴在覆蓋于瓶蓋內(nèi)頂部直徑為2.0 cm的濾紙片上。待溶劑揮發(fā)20 s后，將瓶蓋旋緊使瓶?jī)?nèi)形成封閉的空間。用正己烷和磷化氫分別作為陰性和陽(yáng)性對(duì)照。測(cè)定對(duì)嗜卷書(shū)虱的熏蒸活性時(shí)先將揮發(fā)油稀釋，然后取10 μL稀釋液滴在濾紙條上，之后將浸漬了稀釋液的濾紙條放入250 mL容量的玻璃瓶中，將嗜卷書(shū)虱放入一個(gè)8 mL小玻璃瓶中，然后將小瓶放入大瓶中，封死。以正己烷和敵敵畏分別作為陰性和陽(yáng)性對(duì)照。每次10頭昆蟲(chóng)，每處理重復(fù)5次，24 h后分別觀察兩種昆蟲(chóng)的死亡數(shù)。采用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件分析計(jì)算半數(shù)致死濃度LC50（mg/L air）。

1.4.2?觸殺活性的測(cè)定

參照文獻(xiàn)[10]的方法測(cè)定揮發(fā)油對(duì)煙草甲和嗜卷書(shū)虱的觸殺活性。與上述方法一樣配制光果蕕揮發(fā)油稀釋液。每次取0.5 μL稀釋液滴于煙草甲的前胸背板上。測(cè)定揮發(fā)油對(duì)嗜卷書(shū)虱的觸殺活性時(shí)，取300 μL稀釋液，滴在直徑為5.5 cm的濾紙片上，將濾紙片底部用固體膠固定在適宜的培養(yǎng)皿中，在濾紙上放置書(shū)虱，蓋上培養(yǎng)皿蓋。正己烷和除蟲(chóng)菊素分別為陰性和陽(yáng)性對(duì)照。每處理5次，每次10頭，24 h后分別觀察兩種昆蟲(chóng)的死亡數(shù)。采用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件分析計(jì)算半數(shù)致死量LD50。

1.4.3?驅(qū)避活性的測(cè)定

參照文獻(xiàn)[10]的方法用直徑為9 cm （煙草甲）和6 cm（嗜卷書(shū)虱）的培養(yǎng)皿分別測(cè)試揮發(fā)油對(duì)煙草甲和嗜卷書(shū)虱的驅(qū)避活性。首先將光果蕕揮發(fā)油溶解于正己烷溶液中制成5個(gè)梯度的測(cè)試濃度，將濾紙剪成等大兩片分別作為測(cè)試組和對(duì)照組。測(cè)試組均勻噴灑光果蕕揮發(fā)油稀釋液;對(duì)照組噴灑正己烷，其中煙草甲噴液量為500 μL;嗜卷書(shū)虱噴液量為300 μL。待溶劑揮發(fā)30 s后，將兩片濾紙緊挨著粘在培養(yǎng)皿中，然后將20頭試蟲(chóng)放在培養(yǎng)皿中心并蓋上皿蓋。試驗(yàn)均重復(fù)5次，每次20頭試蟲(chóng)。分別在2 h和4 h后統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)在不同區(qū)域內(nèi)的試蟲(chóng)數(shù)量，計(jì)算驅(qū)避率（PR）。以避蚊胺（DEET）為陽(yáng)性對(duì)照重復(fù)上述試驗(yàn)過(guò)程。設(shè)置陽(yáng)性對(duì)照作為評(píng)價(jià)揮發(fā)油驅(qū)避活性的一個(gè)參照。

PR=[（Nc-Nt）/（Nc+Nt）]×100%。

其中，Nc為出現(xiàn)在陰性對(duì)照區(qū)域的試蟲(chóng)數(shù)量，Nt為出現(xiàn)在試驗(yàn)組區(qū)域（具有揮發(fā)油或陽(yáng)性對(duì)照）的試蟲(chóng)數(shù)量。

2?結(jié)果與分析

2.1?光果蕕揮發(fā)油的化學(xué)成分分析

由表1可以看出，從光果蕕揮發(fā)油中共鑒定出20種化合物，占全部成分的94.08%，其中主要成分有反乙酸松香芹酯（36.1%），檸檬烯（23.1%），β?蒎烯（13.6%），鄰異丙基甲苯（5.6%），桃金娘烯醛（3.3%）。文獻(xiàn)報(bào)道采于青海省的光果蕕揮發(fā)油主要成分為乙酸異松蒎酯（22.65%）和鄰異丙基甲苯（18.69%）[11]; 采自蘭州石佛溝的光果蕕揮發(fā)油主要成分為乙酸桃金娘烯酯（27.96%）和雪松醇（7.03%）[12]。這與本試驗(yàn)結(jié)果存在一定差異，推測(cè)同一種植物因其產(chǎn)地、生長(zhǎng)年限和采樣時(shí)間的不同，其揮發(fā)油的組成和含量也有可能存在很大的差異。

2.2?光果蕕揮發(fā)油的生物活性

2.2.1?熏蒸活性

光果蕕揮發(fā)油對(duì)煙草甲和嗜卷書(shū)虱的熏蒸活性測(cè)試結(jié)果顯示，光果蕕揮發(fā)油對(duì)煙草甲和嗜卷書(shū)虱均具有一定的熏蒸毒殺作用，半數(shù)致死濃度LC50分別為37.62 mg/L air和9.88 mg/L air（表2）。光果蕕揮發(fā)油對(duì)這兩種昆蟲(chóng)的熏蒸毒性均小于各自的陽(yáng)性對(duì)照敵敵畏和磷化氫。與采用相同活性評(píng)價(jià)方法的側(cè)柏葉揮發(fā)油和灌木亞菊揮發(fā)油相比，光果蕕揮發(fā)油對(duì)煙草甲的熏蒸活性高于側(cè)柏葉揮發(fā)油（LC50為145.40 mg/L air）[13]，但對(duì)嗜卷書(shū)虱的熏蒸活性低于灌木亞菊揮發(fā)油（LC50為0.65 mg/L air）[14]。

2.2.2?觸殺活性

光果蕕揮發(fā)油對(duì)嗜卷書(shū)虱和煙草甲均具有一定的觸殺活性，LD50分別為2.74 μg/cm2和24.90 μg/頭（表3）。與陽(yáng)性對(duì)照除蟲(chóng)菊素相比，光果蕕揮發(fā)油對(duì)兩種昆蟲(chóng)的觸殺活性都較弱。目前國(guó)內(nèi)外有很多關(guān)于植物揮發(fā)油對(duì)煙草甲和嗜卷書(shū)虱觸殺活性的報(bào)道，例如側(cè)柏葉和牡荊葉揮發(fā)油對(duì)煙草甲觸殺活性的LD50分別為50.45 μg/頭和25.3 μg/頭[15]; 吳茱萸揮發(fā)油對(duì)煙草甲和嗜卷書(shū)虱觸殺活性的LD50分別為17.09 μg/頭和57.22 μg/cm2[16]; 紫蘇揮發(fā)油對(duì)煙草甲觸殺活性的LD50為3.13 μg/頭[17]。與側(cè)柏葉和牡荊葉揮發(fā)油相比，光果蕕揮發(fā)油對(duì)煙草甲具有強(qiáng)的觸殺活性，但與紫蘇和吳茱萸揮發(fā)油相比，光果蕕揮發(fā)油對(duì)煙草甲觸殺活性則較弱。與吳茱萸揮發(fā)油相比，光果蕕揮發(fā)油對(duì)嗜卷書(shū)虱觸殺活性較強(qiáng)，其觸殺活性是吳茱萸揮發(fā)油的20.8倍。

2.2.3?驅(qū)避活性

光果蕕揮發(fā)油對(duì)煙草甲的驅(qū)避效果見(jiàn)圖1。在5個(gè)測(cè)試濃度下，光果蕕揮發(fā)油對(duì)煙草甲分別作用2 h和4 h后的驅(qū)避活性要比陽(yáng)性對(duì)照避蚊胺弱，除了在最高濃度（78.63 nL/cm2）下，光果蕕揮發(fā)油對(duì)煙草甲作用2 h后比作用4 h后的驅(qū)避效果要好，在其余4個(gè)測(cè)試濃度下，光果蕕揮發(fā)油對(duì)煙草甲作用2 h后比作用4 h后的驅(qū)避活性要弱。

光果蕕揮發(fā)油對(duì)嗜卷書(shū)虱的驅(qū)避效果見(jiàn)圖2。在最高濃度（63.16 nL/cm2）下，光果蕕揮發(fā)油對(duì)嗜卷書(shū)虱分別作用2 h和4 h后達(dá)到了與避蚊胺相似的驅(qū)避效果，且在最低濃度（0.1 nL/cm2）下，光果蕕揮發(fā)油對(duì)嗜卷書(shū)虱作用2 h后的驅(qū)避效果與避蚊胺相近，說(shuō)明光果蕕揮發(fā)油對(duì)嗜卷書(shū)虱具有很好的驅(qū)避活性。

此結(jié)果表明，光果蕕揮發(fā)油對(duì)嗜卷書(shū)虱的驅(qū)避效果明顯，對(duì)煙草甲的驅(qū)避效果不明顯，且在高濃度下光果蕕揮發(fā)油的驅(qū)避作用更好。

3?結(jié)論與討論

本研究分析了光果蕕揮發(fā)油的化學(xué)組分及其對(duì)煙草甲和嗜卷書(shū)虱的熏蒸、觸殺和驅(qū)避活性。結(jié)果表明，光果蕕揮發(fā)油對(duì)煙草甲和嗜卷書(shū)虱表現(xiàn)出一定的觸殺、熏蒸和驅(qū)避活性。盡管光果蕕揮發(fā)油對(duì)煙草甲和嗜卷書(shū)虱的熏蒸和觸殺活性弱于陽(yáng)性對(duì)照，但由研究結(jié)果可知，光果蕕揮發(fā)油對(duì)煙草甲和嗜卷書(shū)虱是具有一定的殺蟲(chóng)活性的，且與化學(xué)殺蟲(chóng)劑相比，它還具有低毒、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此將光果蕕揮發(fā)油開(kāi)發(fā)成為新型綠色環(huán)保的植物源殺蟲(chóng)劑并應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)的防治具有一定的意義。自然界中的植物資源非常豐富，這為研究并開(kāi)發(fā)新的植物源殺蟲(chóng)劑提供了基礎(chǔ)。有關(guān)光果蕕揮發(fā)油及其主要組分對(duì)其他害蟲(chóng)的防治活性及作用機(jī)理還需進(jìn)一步研究。另外，雖然植物源殺蟲(chóng)劑因其綠色環(huán)保無(wú)污染等特點(diǎn)受到國(guó)內(nèi)外很多研究者的關(guān)注，但由于各種原因?qū)е率袌?chǎng)開(kāi)發(fā)力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要進(jìn)行深入的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]?薛寶燕，程新勝，魏重生，等.煙草甲研究進(jìn)展[J].煙草科技，2005（2）：4448.

[2]?程偉霞，王進(jìn)軍，趙志模，等.嗜卷書(shū)虱和嗜蟲(chóng)書(shū)虱的研究進(jìn)展[J].儲(chǔ)糧有害生物及防治技術(shù)，2003，32（6）：37.

[3]?王晶磊，肖雅斌，鄒春霞，等.主要植物源殺蟲(chóng)劑防治儲(chǔ)糧害蟲(chóng)應(yīng)用及展望[J].糧食科技與經(jīng)濟(jì)，2014，39（2）：4750.

[4]?RAJENDRAN S，SRIANJINI V.Plant products as fumigants for stored?product insects control [J].Journal of Stored Products Research，2008，44（2）：126135.

[5]?王秀芳，任廣偉，王新偉，等.植物精油對(duì)煙草甲觸殺、熏蒸和驅(qū)避作用研究[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2011，17（2）：6770.

[6]?YOU Chunxue，YANG Kai，WU Yan，et al.Chemical composition and insecticidal activities of the essential oil of Perilla frutescens （L.）Britt.aerial parts against two stored product insects [J].European Food Research & Technology，2014，239（3）：481490.

[7]?趙海剛，宋紀(jì)真，謝劍平，等.一些植物提取物對(duì)煙草甲蟲(chóng)生物活性的影響[J].煙草科技，2005（9）：3942.

[8]?陳翠林，李芳，王麗，等.蕕屬植物研究進(jìn)展[J].林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2008，33（4）：3135.

[9]?ZHOU Haiyan，ZHAO Nana，DU Shushan，et al.Insecticidal activity of the essential oil of Lonicera japonica flower buds and its main constituent compounds against two grain storage insects [J].Journal of Medicinal Plant Research，2012，6（5）：912917.

[10]LIANG Junyu，YOU Chunxue，GUO Shanshan，et al.Chemical constituents of the essential oil extracted from Rhododendron thymifolium and their insecticidal activities against Liposcelis bostrychophila or Tribolium castaneum[J].Industrial Crops and Products，2016，79：267273.

[11]吳江，王庶.光果蕕揮發(fā)油的GC/MS分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，51（17）：38393841.

[12]楊愛(ài)梅，魯潤(rùn)華，柳軍璽，等.光果蕕揮發(fā)油成分研究[J].中國(guó)中藥雜志，2005，30（3）：233234.

[13]吳彥，郭珊珊，韋建玉，等.連翹揮發(fā)油對(duì)兩種煙草倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)的毒殺作用[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2016（3）：6771.

[14]LIANG Junyu，GUO Shanshan，YOU Chunxue，et al.Chemical constituents and insecticidal activities of Ajania fruticulosa essential oil [J].Chemistry & Biodiversity，2016，13（8）：10531057.

[15]吳彥，張文娟，李志華，等.側(cè)柏葉對(duì)煙草倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)煙草甲和赤擬谷盜的毒殺作用[J].煙草科技，2015，48（10）：3136.

[16]CAO Juqin，GUO Shanshan，WANG Yang，et al.Toxicity and repellency of essential oil from Evodia lenticellata Huang fruits and its major monoterpenes against three stored?product insects [J].Ecotoxicology and Environmental Safety，2018，160：342348.

[17]YOU Chunxue，WANG Ying，ZHANG Wenjuan，et al.Chemical constituents and biological activities of the purple perilla essential oil against Lasioderma serricorne [J].Industrial Crops and Products，2014，61：331337.

[18]WANG Y，YOU C X，YANG K，et al.Bioactivity of essential oil of Zingiber purpureum Rhizomes and its main compounds against two stored product insects [J].Journal of Economic Entomology，2015，108（3）：925932.

（責(zé)任編輯：楊明麗）