食品級(jí)惰性粉對(duì)土耳其扁谷盜成蟲(chóng)的致死作用及體壁形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

趙慧龍 曾 伶 源麗楓 曾 玲 梁廣文 陳科偉

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院；廣東省生物農(nóng)藥創(chuàng)制與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室1，廣州 510640)(廣東省糧食科學(xué)研究所2，廣州 510050)

土耳其扁谷盜(CryptolestesturcicusGrouville)，屬鞘翅目(Coleoptera)扁谷盜科(Laemophloeidae)，是一種世界性倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)，廣泛分布于全球各溫暖地區(qū)，在我國(guó)大部分省份均有分布。該蟲(chóng)為后期性儲(chǔ)糧害蟲(chóng)，主要危害破碎或損傷的糧食、豆類、油料、酒曲、中藥材、干果、食用菌、香料等多種產(chǎn)品，除直接取食外，也往往導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)熱霉變，造成大量損失[1-3]。目前我國(guó)在儲(chǔ)糧害蟲(chóng)防治上以化學(xué)防治為主，主要使用磷化氫熏蒸殺蟲(chóng)技術(shù)。但由于長(zhǎng)期廣泛?jiǎn)我皇褂昧谆瘹湟约傲谆瘹涫褂梅椒ǖ牟豢茖W(xué)，致使多種儲(chǔ)糧害蟲(chóng)對(duì)磷化氫的抗性越來(lái)越高，其中扁谷盜類害蟲(chóng)的抗性尤為嚴(yán)重，已成為使用磷化氫較難熏蒸治理的種類[4-7]。為保證糧食安全，尋找新型綠色防治技術(shù)已成為當(dāng)前儲(chǔ)糧害蟲(chóng)治理中亟待解決的問(wèn)題[8-11]。

惰性粉是一大類性質(zhì)穩(wěn)定、不易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的粉狀物質(zhì)，如硅藻土、高嶺土、草木灰、礱糠灰、磷酸三鈣、沸石粉等。惰性粉作為一種新型綠色儲(chǔ)糧藥劑，可有效防治赤擬谷盜Triboliumcastaneum(Herbst)、雜擬谷盜T.confusumDuval、米象Sitophilusoryzae(L.)、玉米象S.zeamaisMotschulsky、谷蠹RhizoperthadominicaFbricius、鋸谷盜Oryzaephilussurinamensis(L.)、銹赤扁谷盜C.ferrugineus(Stephens)等鞘翅目害蟲(chóng)以及書(shū)虱和螨類害蟲(chóng)，顯示出良好的應(yīng)用前景[12,13]。食品級(jí)惰性粉是國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院研發(fā)的一種新型物理防護(hù)劑，屬于食品級(jí)添加劑，與硅藻土類保護(hù)劑相比，食品級(jí)惰性粉安全性更高，殺蟲(chóng)效果更好，速度更快，用量少且成本低，是草木灰、硅藻土等傳統(tǒng)惰性粉的升級(jí)[14,15]。目前，已報(bào)道的食品級(jí)惰性粉對(duì)土耳其扁谷盜的防治，只有部分糧庫(kù)小范圍的實(shí)倉(cāng)實(shí)驗(yàn)，缺乏應(yīng)用食品級(jí)惰性粉控制土耳其扁谷盜的基礎(chǔ)研究。本實(shí)驗(yàn)研究食品級(jí)惰性粉對(duì)土耳其扁谷盜成蟲(chóng)的致死作用，測(cè)定其對(duì)土耳其扁谷盜成蟲(chóng)的致死中量，同時(shí)利用掃描電子顯微鏡觀察食品級(jí)惰性粉處理組和對(duì)照組之間體壁形態(tài)結(jié)構(gòu)的差異，為應(yīng)用食品級(jí)惰性粉控制土耳其扁谷盜提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx(chóng)

土耳其扁谷盜：由廣東省糧食科學(xué)研究所提供，在室內(nèi)以小麥、燕麥片、全麥粉和酵母混合物(小麥、燕麥片、含5%酵母粉的全麥粉的比例為6∶3∶1)配制的飼料飼養(yǎng)，飼養(yǎng)環(huán)境條件為溫度30 ℃，相對(duì)濕度為70%～75%，全暗期飼養(yǎng)。挑選羽化后2周左右健全一致的成蟲(chóng)作為試蟲(chóng)。

1.2 其他實(shí)驗(yàn)材料

食品級(jí)惰性粉：由國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院提供。

小麥：由廣東省糧食科學(xué)研究所提供，經(jīng)清洗、晾曬、烘干后，調(diào)節(jié)小麥含水量在12.0%～12.5%之間備用；破碎小麥：將完整顆粒的小麥通過(guò)高速多功能粉碎機(jī)破粒，篩選的顆粒大小介于過(guò)10目篩但不過(guò)18目篩之間。

1.3 儀器設(shè)備

BWS-15-SN型電子計(jì)重秤；DZF-6050型真空干燥箱；HC-700型高速多功能粉碎機(jī)；LDS-1G型電腦水分測(cè)定儀；Quanta 200型環(huán)境掃描電子顯微鏡；Nova NanoSEM 430型超高分辨率場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡。

1.4 方法

1.4.1 惰性粉對(duì)土耳其扁谷盜成蟲(chóng)的致死作用

采用拌糧法：將49.5 g完整顆粒小麥和0.5 g破碎小麥加入250 mL棕色廣口瓶中，按2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0、14.0、16.0、18.0、20.0 mg/kg規(guī)格，分別稱取相應(yīng)劑量的惰性粉拌入小麥中，塞上用錫紙包好的橡膠塞，充分搖勻后，接入成蟲(chóng)30頭，換用棉布與橡皮筋封扎瓶口，然后置于1.1所述環(huán)境條件的培養(yǎng)箱中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每隔24 h拿出并檢查記錄成蟲(chóng)的死亡數(shù)量后，將小麥及剩余存活成蟲(chóng)移回廣口瓶，封好瓶口，繼續(xù)放回培養(yǎng)箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)共檢查3次，記錄處理24、48、72 h后的成蟲(chóng)死亡數(shù)，計(jì)算相應(yīng)的成蟲(chóng)死亡率和校正死亡率。以不加惰性粉的處理作為對(duì)照，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。

1.4.2 惰性粉對(duì)土耳其扁谷盜成蟲(chóng)體壁形態(tài)結(jié)構(gòu)影響的掃描電鏡觀察

1.4.2.1 供試?yán)ハx(chóng)預(yù)處理

將供昆蟲(chóng)放入底部放有濕潤(rùn)濾紙直徑為90 mm的干凈培養(yǎng)皿，加蓋置于1.1所述環(huán)境條件的培養(yǎng)箱處理12 h，使其在爬行過(guò)程中去除蟲(chóng)體上的雜物，消除體表雜物對(duì)電鏡成像的影響。然后將試蟲(chóng)分為處理組和對(duì)照組進(jìn)行不同處理。

處理組：采用拌糧法，處理方法與1.4.1的測(cè)定方法相同，惰性粉的用量為18 mg/kg，24 h后挑取已死亡的土耳其扁谷盜成蟲(chóng)為觀察材料。

對(duì)照組：飼料中不加入惰性粉，其他處理方法與處理組相同；如果對(duì)照組供試?yán)ハx(chóng)無(wú)死亡個(gè)體，則用乙醚熏蒸處理致死后作為觀察材料。

1.4.2.2 掃描電鏡用樣品處理

采用1.4.2.1中處理組與對(duì)照組中的土耳其扁谷盜成蟲(chóng)進(jìn)行進(jìn)一步處理，以便用于掃描電鏡觀察。處理步驟為：1) 用2.5%戊二醛固定4 h后，用0.1 mol/L PBS緩沖液漂洗3次，每次10 min；2)在通風(fēng)櫥內(nèi)以1%鋨酸固定2 h，再用0.1 mol/L PBS緩沖液漂洗3次，每次10 min；3)依次在濃度為30%、50%、70%、80%和90%的酒精中連續(xù)脫水各10 min后，再放入無(wú)水乙醇中脫水2次，每次10 min；4)用醋酸異戊酯過(guò)渡2次，每次15 min；5)在二氧化碳臨界點(diǎn)干燥2 h后，最后用導(dǎo)電膠將干燥好的處理組和對(duì)照組試蟲(chóng)分別粘于樣品臺(tái)上噴金鍍膜，在掃描電鏡下觀察并拍照。每組處理樣品重復(fù)5次以上。

1.5 數(shù)據(jù)分析與處理

死亡率=死亡蟲(chóng)數(shù)/供試蟲(chóng)數(shù)×100%

校正死亡率= (處理死亡率-對(duì)照死亡率)/(1-對(duì)照死亡率)×100%

土耳其扁谷盜成蟲(chóng)校正死亡率與惰性粉劑量的回歸方程為：y=a+b log(x)，其中y為土耳其扁谷盜成蟲(chóng)校正死亡率，x為惰性粉劑量，a為截距，b為回歸系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 食品級(jí)惰性粉對(duì)土耳其扁谷盜成蟲(chóng)的致死作用

實(shí)驗(yàn)所用的食品級(jí)惰性粉對(duì)土耳其扁谷盜成蟲(chóng)有明顯的致死作用，且這種致死效應(yīng)隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)以及劑量的增加而不斷增強(qiáng)(表1)。當(dāng)處理時(shí)間為24 h，惰性粉使用量為2.0 mg/kg時(shí)，土耳其扁谷盜成蟲(chóng)的校正死亡率為1.11%，但隨著惰性粉使用劑量的增加，其死亡率也快速增高，8.0 mg/kg時(shí)死亡率為61.11%，而當(dāng)使用劑量為20.0 mg/kg時(shí)死亡率達(dá)到94.45%(表1)。當(dāng)使用同一水平劑量的惰性粉時(shí)，土耳其扁谷盜成蟲(chóng)的死亡率隨著接觸時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增高。如當(dāng)使用劑量為10.0 mg/kg時(shí)，24、48、72 h的死亡率分別為62.22%、77.78%、91.11%；而當(dāng)使用劑量為20.0 mg/kg時(shí)，24 h的死亡率為94.45%，48、72 h的死亡率則達(dá)到100.00%(表1)。

不同處理時(shí)間下，土耳其扁谷盜成蟲(chóng)的校正死亡率與惰性粉使用劑量間的關(guān)系均符合回歸方程y=a+b log(x)(表2)。當(dāng)處理時(shí)間分別為24、48、72 h時(shí)，惰性粉的致死中量分別為8.3、5.6、4.1 mg/kg。

表1 不同劑量食品級(jí)惰性粉處理土耳其扁谷盜成蟲(chóng)的校正死亡率/%

注：表中數(shù)據(jù)(M±SE)為校正死亡率經(jīng)平方根的反正弦轉(zhuǎn)換后的值，同列數(shù)據(jù)后不同字母表示不同劑量惰性粉處理土耳其扁谷盜成蟲(chóng)的校正死亡率經(jīng)Duncan′s新復(fù)極差法檢驗(yàn)差異顯著(P<0.05)；括號(hào)中數(shù)值為實(shí)際校正死亡百分率。

表2 不同處理時(shí)間下食品級(jí)惰性粉對(duì)土耳其扁谷盜成蟲(chóng)的致死中量

注：y為土耳其扁谷盜成蟲(chóng)校正死亡率，x為惰性粉劑量(mg/kg)。

2.2 食品級(jí)惰性粉對(duì)土耳其扁谷盜成蟲(chóng)體壁形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

掃描電鏡觀察表明，經(jīng)惰性粉處理的土耳其扁谷盜成蟲(chóng)體壁的多個(gè)部位，如背部、腹部、足的基節(jié)窩等，均勻黏附有惰性粉顆粒，而對(duì)照蟲(chóng)體體表干凈(圖1～圖7)。處理組土耳其扁谷盜成蟲(chóng)的頭部與前胸腹板(圖3)、前胸與中胸腹板(圖4)連接處體表剛毛出現(xiàn)損傷、缺失(圖4)，這可能由于惰性粉導(dǎo)致蟲(chóng)體失水，體表附著的剛毛變的脆弱，在爬行中容易折斷、脫落，而對(duì)照組試蟲(chóng)在相同部位剛毛完整有序(圖3、圖4)。處理組土耳其扁谷盜成蟲(chóng)體節(jié)及相關(guān)附肢關(guān)節(jié)，如頭與前胸(圖2)、前胸與中胸(圖3)、前胸與中胸腹板(圖4)，以及前足、中足、后足的基節(jié)窩(圖5～圖7)，也由于惰性粉的處理引發(fā)軟組織失水，從而出現(xiàn)明顯的縊縮，原有的間隙發(fā)生閉合，同時(shí)造成體表物理結(jié)構(gòu)的磨損，體表紋路變的模糊；而對(duì)照組蟲(chóng)體的相同部位則比較舒展，表面紋路清晰(圖5～圖7)。

圖1 頭部與前胸背板連接處背面觀(500×)

圖3 頭部與前胸腹板連接處腹面觀(500×)

圖4 前胸與中胸腹板連接處腹面觀(1 000×)

圖5 前足基節(jié)窩腹面觀(1 500×)

圖6 中足基節(jié)窩腹面觀(1 500×)

圖7 后足基節(jié)窩腹面觀(1 500×)

3 討論

食品級(jí)惰性粉是國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院研發(fā)的一種新型物理防護(hù)劑，在儲(chǔ)糧害蟲(chóng)防治方面有著良好的應(yīng)用前景。鄭鳳祥等[16]研究發(fā)現(xiàn)食品級(jí)惰性粉對(duì)玉米象和赤擬谷盜均有較強(qiáng)的致死作用。汪中明等[17]用食品級(jí)惰性粉氣溶膠技術(shù)防治土耳其扁谷盜，結(jié)果表明當(dāng)實(shí)測(cè)氣溶膠濃度低于0.5 mg/kg左右時(shí)，害蟲(chóng)死亡率接近100%。該使用劑量低于本實(shí)驗(yàn)的惰性粉對(duì)土耳其扁谷盜成蟲(chóng)的致死中量，說(shuō)明氣溶膠的施用方式能在減少食品級(jí)惰性粉使用量的同時(shí)，仍然對(duì)土耳其扁谷盜保持良好的殺蟲(chóng)效果。

目前，有關(guān)惰性粉對(duì)儲(chǔ)糧害蟲(chóng)致死作用機(jī)理的研究主要側(cè)重于掃描電鏡觀察方面。李燕羽[18]報(bào)道，經(jīng)硅藻土殺蟲(chóng)劑處理后銹赤扁谷盜的前胸與中胸連接處節(jié)間膜與對(duì)照相比明顯收緊。曹陽(yáng)等[19]認(rèn)為惰性粉的殺蟲(chóng)機(jī)理是惰性粉顆粒落入昆蟲(chóng)體節(jié)的節(jié)間膜內(nèi)，昆蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，磨損節(jié)間膜，吸附潤(rùn)滑液和體液，使昆蟲(chóng)喪失行動(dòng)能力“失血”過(guò)多而死亡。而本實(shí)驗(yàn)除了觀察到土耳其扁谷盜體節(jié)的節(jié)間黏附有惰性粉外，足基節(jié)窩間隙也黏附有惰性粉，說(shuō)明惰性粉可以落入土耳其扁谷盜蟲(chóng)體的各部位節(jié)間和間隙。Richards等[20]用掃描電鏡觀察硅藻土處理后的蜂房小甲蟲(chóng)AethinatumidaMurray幼蟲(chóng)，發(fā)現(xiàn)硅藻土造成蜂房小甲蟲(chóng)幼蟲(chóng)全部腹節(jié)、大部分胸節(jié)、中足和后足等處的表皮出現(xiàn)撕裂傷。郎濤等[21]通過(guò)觀察經(jīng)惰性粉處理后的黃粉蟲(chóng)成蟲(chóng)的癥狀、記錄爬行速度和死亡時(shí)間，發(fā)現(xiàn)惰性粉殺蟲(chóng)劑對(duì)試蟲(chóng)活動(dòng)能力有明顯的抑制作用。綜合相關(guān)的研究結(jié)果來(lái)看，惰性粉殺蟲(chóng)作用表現(xiàn)在2個(gè)方面，一是惰性粉粘附在害蟲(chóng)體表后，在害蟲(chóng)活動(dòng)過(guò)程中通過(guò)與儲(chǔ)糧的摩擦引起明顯的物理?yè)p傷，如體表剛毛的脫落、體表失去光澤等；二是粘附于防御能力薄弱的節(jié)間膜或氣門，引起蟲(chóng)體失水導(dǎo)致以及呼吸作用減弱最終導(dǎo)致死亡。

4 結(jié)論

食品級(jí)惰性粉對(duì)土耳其扁谷盜成蟲(chóng)致死作用明顯，且這種致死效應(yīng)隨著使用劑量的增加和處理時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增強(qiáng)。當(dāng)惰性粉使用劑量為20.0 mg/kg時(shí)，處理48 h就能導(dǎo)致土耳其扁谷盜成蟲(chóng)100%的死亡率。掃描電鏡觀察表明，經(jīng)惰性粉處理的土耳其扁谷盜成蟲(chóng)體表均勻粘附有惰性粉顆粒，體表局部位置出現(xiàn)剛毛損傷、缺失，各體節(jié)連接處發(fā)生明顯的縊縮。可以推斷，因接觸惰性粉使得土耳其扁谷盜成蟲(chóng)蟲(chóng)體失水是導(dǎo)致其死亡的主要原因。