銹赤扁谷盜食物源引誘劑篩選及作用機制分析

麥迪乃·薩比爾 曹 藝 張 濤 金 路 俞魯鋒 曹 陽, 劉興泉 周國鑫

(浙江農(nóng)林大學農(nóng)業(yè)與食品科學學院1，杭州 311300)(國家糧食和物資儲備局科學研究院2，北京 100037)(浙江越州倉儲實業(yè)有限公司3，紹興 312000)(浙江中穗實業(yè)有限責任公司4，蕭山 311200)

民為國基，谷為民命，糧食安全是國家安全的重要基礎包括糧食生產(chǎn)安全和糧食儲藏安全。我國糧食產(chǎn)量已連續(xù)5年達到1.3萬億斤以上[1]，從源頭上有效地保障了我國糧食基本自給。我國是糧食生產(chǎn)大國，也是儲存大國，據(jù)報道僅國家糧庫就常年儲備上千億公斤糧食[2]。糧食儲藏過程中會遭受害蟲、微生物等危害，每年全球產(chǎn)后的儲糧損失占糧食總產(chǎn)量的10%～18%，在欠發(fā)達國家這一損失比例高達30%。我國每年因霉變、鼠害、蟲害造成的糧食損失約達170億公斤，占全國糧食總產(chǎn)量的3%[3]。糧食安全儲存是糧食安全的重要環(huán)節(jié)，我國已從“無蟲害、無霉變、無鼠雀、無事故”的安全儲糧階段向“綠色、生態(tài)、智能、高效”的生態(tài)儲糧階段轉(zhuǎn)型發(fā)展，氮氣氣調(diào)、低溫冷藏等綠色害蟲防控技術逐漸應用于糧食儲藏。

我國常見的儲糧害蟲包括銹赤扁谷盜Cryptolestesferrugineus(Stephens)、谷蠹Rhyzoperthadominica(Fabricius)，赤擬谷盜Triboliumcastaneum(Herbst)等[4]，其中銹赤扁谷盜屬于世界性儲糧害蟲，也是我國發(fā)生較嚴重的儲糧害蟲，對我國多個省份的儲糧都造成了較大損失[5]。目前，儲糧害蟲防治主要有生物防治、物理防治及化學防治等，其中化學防治依然是最常用的防治方法[6]。磷化氫是防治銹赤扁谷盜等害蟲最常用的化學熏蒸劑，因長期不合理使用，導致銹赤扁谷盜等害蟲對磷化氫產(chǎn)生了極高的抗性[7]急需其他熏蒸劑或綠色儲糧害蟲防控技術作為替代。

食物引誘作為一種害蟲綠色防控技術，已成功用于農(nóng)業(yè)、儲糧、衛(wèi)生害蟲的綜合治理，其具有針對性強、防治效果可觀、對環(huán)境友好、無污染、易獲得等優(yōu)點，同時可避免化學殺蟲劑的大量使用[8,9]。

關于食物引誘劑的開發(fā)等都已取得不少進展，Landolt等[10]進行室外引誘實驗發(fā)現(xiàn)，葡萄酒和米醋混合物對斑翅果蠅(Drosophilasuzukii)有吸引作用。Majid等[11]進行選擇性實驗表明，咖啡豆對印度酸臭蟻(Tapinomaindicum)、小皇家蟻(Monomoriumpharaonis)、熱帶火蟻(Solenopsisgeminata)等三種蟻有吸引力。Dissanayaka等[12]經(jīng)過室內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)椰子油、長葉紫荊木油對赤擬谷盜有誘集作用。韋向東和王玉霞將刺槐豆、花生果、小麥粉混合制成餌料劑作為食物引誘劑進行實倉驗證，發(fā)現(xiàn)該食物引誘劑可有效地吸引銹赤扁谷盜等害蟲[13]。Collins與Chambers等[14]將食用油和信息素與誘捕器結合進行實倉誘蟲實驗，發(fā)現(xiàn)混合物能更好地吸引銹赤扁盜等儲糧害蟲。王爭艷等[15]結合碎麥和不同類型誘捕器用于害蟲實倉監(jiān)測，成功誘到銹赤扁谷盜和米象等害蟲。此外，孫博[16]也發(fā)現(xiàn)燕麥等12種糧食對銹赤扁谷盜具有明顯引誘活性。有研究表明，食物揮發(fā)性氣味在食物引誘劑引誘害蟲中起到關鍵性的作用，如碎麥粒及不同濃度地谷物揮發(fā)物組分麥芽酚、香草醛都能有效地吸引米象[17，18]。

目前，已有商業(yè)化的儲糧害蟲食物引誘劑如甲蟲食物引誘劑WGN[17]和Xlure MST[19]等用于糧倉、食品廠、糧食加工廠等場所中對多種甲蟲進行監(jiān)測和防控，用于銹赤扁谷盜(Cryptolestesferrugineus)、赤擬谷盜(Triboliumcastaneum)、雜擬谷盜(Triboliumconfusun)、米象(Sitophilusoryzae)等害蟲引誘防控。黃子法等[20]對Xlure-MST 型誘捕器在稻谷倉不同時間段檢測和控制銹赤扁谷盜的應用效果進行對比實驗，發(fā)現(xiàn)對照倉中害蟲總數(shù)上升速率比實驗倉快將近20%，表明了帶有昆蟲信息素和食物引誘劑的誘捕器有明顯的害蟲種群控制作用。

本研究評價了不同食物組合對銹赤扁谷盜的引誘效率，并對引誘效果較好的組合進行了實倉引誘及作用機制等分析，獲得的食物組合有望用于糧倉中銹赤扁谷盜種群的數(shù)量監(jiān)控和預警，為儲糧害蟲銹赤扁谷盜等的綠色防控提供了新的選擇。

1 材料與方法

1.1 材料

食物：實驗室前期比較了38種常見食物對儲糧害蟲的相對引誘力，根據(jù)引誘效果選取紅糖、山楂片、腰果、小米、無花果、燕麥供試。

供試昆蟲：銹赤扁谷盜采自浙江中穗實業(yè)有限責任公司糧庫，飼料分別以燕麥片、全麥粉和酵母粉按質(zhì)量比5∶4∶1混配。試蟲在培養(yǎng)箱中溫度(29～31) ℃、相對濕度為(75±5)%下繼代飼養(yǎng)。

試劑及儀器：二氯甲烷分析純，經(jīng)重蒸餾后用于實驗；無水乙醇，分析純；聚四氟乙烯；AL104電子天平；MGC-300 H系列人工氣候箱；四臂嗅覺儀；Motic雙目解剖鏡；昆蟲觸角電位儀(氣味刺激控制裝置、微動操作器、IDAC2數(shù)據(jù)采集控制器和觸角電位記錄顯示輸出裝置組成)。

1.2 方法

1.2.1 食物引誘劑組合及引誘效果評價

實驗室前期比較了38種常見食物對儲糧害蟲的相對引誘力，篩選出紅糖等6種食物，每種食物設3個重量梯度采用正交實驗設計原理共設置18種食物組合(表1)。塑料框(長×寬×高：38 cm×26 cm×13 cm)裝入TN1水稻種子至三分之二高度，放入銹赤扁谷盜成蟲200頭，靜置2 h讓其分散均勻。分4行每行5管均勻插入誘蟲管(直徑×長：3 cm×11.8 cm)，誘蟲管壁開有3圈層每圈3道共9道誘蟲縫(長×寬：1.5 cm×0.2 cm，上、下誘蟲縫間距1.5 cm)，保持誘蟲管最上圈層誘蟲縫與糧面齊平。誘蟲管內(nèi)分別加入18個食物組合和余下2個誘蟲管不加任何食物作空白對照。實驗在黑暗條件下進行，每天記錄每管誘到的蟲數(shù)，并隨機更換誘蟲管的排列順序，持續(xù)觀察3 d。本實驗設3次重復。

表1 正交設計18種食物組合

1.2.2 不同溫度及蟲口密度對食物引誘組合引誘率的影響

塑料框裝入大米至三分之二高度，放入饑餓處理24 h 的120頭銹赤扁谷盜成蟲，靜置2 h讓其分散均勻。塑料框內(nèi)(長×寬×高：33.6 cm×23.8 cm×18.5 cm)進行，放置1個裝有食物組合的誘蟲管和1個空白誘蟲管，2個誘蟲管間距13 cm，每天記錄誘蟲數(shù)且移出誘到的蟲子，更換誘蟲管的分布位置并在兩管間距正中間補放新的成蟲維持框內(nèi)總數(shù)不變，持續(xù)觀察3 d。為研究溫度對食物引誘劑組合引誘率的影響，分別設置環(huán)境20、25、30 ℃ 條件下進行實驗，大米在環(huán)境溫度下放置2 d后開始實驗，本實驗設3次重復。為研究蟲口密度對食物引誘劑引誘率的影響，設置3種蟲口密度分別為每公斤2.5、5、15頭，實驗在溫度29～31 ℃、濕度75%條件下進行。每24 h進行觀察，持續(xù)觀察3 d，本實驗重復3次。

1.2.3 食物組合引誘效果實倉實驗

實驗均在浙江越州倉儲實業(yè)有限公司糧倉(長×寬：25.2 m ×18 m)進行。

6種食物組合實倉引誘效果測試：設組合5、16、17組合處理和空的誘蟲管作為對照處理。食物組合放置在茶包袋(長×寬：8.5 cm×7 cm)中，用剪刀兩面開大約0.4 cm的小口(以便氣味散發(fā))，將茶包袋放入100 mL離心管改造的誘蟲管，誘蟲管只露一層誘蟲孔按圓型放置在糧堆，連續(xù)72 h進行觀察，每24 h觀察一次，記錄誘蟲數(shù)量及種類，記錄完隨機更換離心管的位置，各處理設3個重復。

食物組合誘蟲持效期測定：食物引誘劑設0、7.6、15.2、22.8、50、100 g 共6個處理。食物倒入一次性塑料杯(直徑×長：7.8 cm×8 cm)，塑料杯壁分兩層開有共16個圓孔(直徑1.4 cm)，將塑料杯插入塑料罐內(nèi)(直徑×長：8 cm×10.5 cm)，塑料罐壁上開有3圈層每圈5道共15道誘蟲縫(寬×高：0.5 cm×3 cm，上、下誘蟲縫間距1 cm)，塑料罐埋入糧堆保持最上圈層的誘蟲縫與糧面齊平，并使6個塑料罐均勻排列成一個直徑60 cm的圓，實驗持續(xù)進行40 d，定期記錄誘蟲數(shù)量及種類，每次記錄完后隨機更換塑料罐的位置。該實驗設4個重復。

1.2.4 食物揮發(fā)物收集及對銹赤扁谷盜的引誘活性

食物揮發(fā)物的收集：采用頂空動態(tài)吸附法提取單種食物或食物組合的揮發(fā)物[21]，將食物組合置于玻璃容器中(直徑×長：2.5 cm×11 cm)，接入經(jīng)活性炭凈化后的空氣，容器頂端連接填充30 mg的80～100目PoraPak Q的吸附管(直徑×長：7.7 cm×0.6 cm)。整個頂空吸附裝置置于(27±1) ℃ 的環(huán)境中，吸附管在流量200 mL/min下動態(tài)收集8 h，后用200 μL二氯甲烷洗脫，得到揮發(fā)物原液置于-40 ℃保存。

1.2.5 食物揮發(fā)物對銹赤扁谷盜的引誘力

利用四臂嗅覺儀檢測燕麥、山楂、小米、紅糖、腰果及無花果等食物揮發(fā)物對銹赤扁谷盜的引誘作用[22]。四臂嗅覺儀由玻璃圓筒昆蟲嗅覺室(直徑×長：5 cm×11.8 cm)及室底端的4個反應臂(直徑×長：1.5 cm×23 cm，臂間呈90°夾角)構成，隨機稱取3種食物各0.5 g分別置于四臂嗅覺儀3個臂的末端，另一臂不放任何食物作為空白對照，每臂分別接入流量200 mL/min經(jīng)由活性炭凈化后的空氣形成動態(tài)食物揮發(fā)物氣味源，取20頭試蟲置于嗅覺室中央讓其對食物揮發(fā)物味源進行選擇，25 min后記錄進入各反應臂的誘蟲數(shù)量，以試蟲進入嗅覺儀反應臂超過5 cm作為有效選擇，其余則記為無效選擇。為消除位置差異所引起的偏差，測試一組20頭試蟲后，嗅覺儀旋轉(zhuǎn)90°，再測試下一組20頭試蟲，共測試3組即60頭計為一個重復。本實驗共設3次重復，每次重復更換整套四臂嗅覺儀。

1.2.6 銹赤扁谷盜觸角對揮發(fā)物的電生理反應

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用DPS統(tǒng)計軟件按正交實驗原理設置18個食物組合。實驗數(shù)據(jù)經(jīng)Excel整理后，用DPS統(tǒng)計軟件進行顯著性差異分析，3個及以上樣本之間的差異比較采用One-Way ANOVA分析，誘蟲率數(shù)據(jù)經(jīng)反正弦轉(zhuǎn)化后進行方差分析和Duncan′s氏新復極差法檢驗各處理的顯著差異性。

2 結果與分析

2.1 食物引誘劑組合的誘蟲活性分析

6種食物的不同組合對銹赤扁谷盜的引誘活性不同。與對照相比，組合3、7、2、12、14無顯著引誘效果，而1、5、8等13種組合的引誘活性顯著高于對照(圖1a)，前6種組合按引誘活性從高到低依次為1、17、15、9、18、5，相對的引誘率依次為(7.39±1.18)%、(7.39±0.7)%、(7.15±1.43)%、(6.53±1.7)%、(6.53±1.7)%、(6.25±0.63)%(圖1a)。進一步測試表明，組合1、5、8、9、15和17組合的平均誘蟲量依舊顯著地高于對照組，其中組合5、8、9、17之間引誘活性無顯著性差異，但組合5和17的平均引誘率相對較高分別為(20.85±0.89)%和(18.64±0.59)%，且不同重復間變異較小(圖1b)。因此，選擇食物組合5作進一步的研究。

注：橫坐標數(shù)字表示不同食物組合，其中字母B表示空白對照。不同字母表示各個處理組間存在顯著差異 (P<0.05)。圖1 食物組合的誘蟲活性分析

2.2 不同溫度和蟲口密度下食物組合的引誘效果

在20、25、30 ℃溫度條件下，隨溫度升高組合5對銹赤扁谷盜成蟲的誘蟲率相應增加，在30 ℃下其誘蟲率最高達(26.38±8.73)%，分別顯著地高于20 ℃和25 ℃下的誘蟲率(8.89±2.65)%和(15.27±4.47)%(圖2)。

隨著蟲口密度增加組合5誘蟲百分率也呈現(xiàn)升高的趨勢，在較低蟲口密度2.5頭每kg下組合5的誘蟲率相對較低為(22.22±4.76)%(圖2)，分別為每kg稻谷5頭和15頭蟲口密度下誘蟲率的50.50%和42.85%，均有顯著差異，但5頭/kg與15頭/kg蟲口密度下的誘蟲活性之間無顯著差異。

注：不同字母表示同一因素不同處理水平之間存在顯著差異 (P<0.05)。圖2 不同溫度和蟲口密度對食物組合引誘力的影響

2.3 食物組合實倉引誘效果

與室內(nèi)實驗結果一致，組合5和17在實倉中的誘蟲率顯著地高于對照誘蟲率，分別為對照誘蟲率的3.17倍和2.18倍，兩個組合間引誘效果出現(xiàn)顯著差異。與對照相比，各處理組對書虱的引誘效果均未有差異(圖3a)。

結果表明，第1 d食物引誘劑100 g處理組的誘蟲率顯著地高于空白對照，其余處理組與空白對照間無顯著差異(圖3b)，并且在之后第3～19 d都保持較好的引誘效果(圖3b)。在第2、7、12、19 d 時食物引誘劑組合50 g相較于空白均表現(xiàn)出較顯著的引誘水平，誘蟲率分別相當于空白對照的4.17～5.00倍(圖3a)。第40 d食物引誘劑7.6 g處理組依然有(41.13±11.02)%的誘蟲率，顯著地高于空白對照(圖3b)。

注：a為不同組合在糧倉中的引誘效果5、16、17分別代表組合序號；b為食誘劑組合不同處理在糧倉中的持效期；其中Blank表示空白對照。柱狀圖中不同字母表示各個處理組間存在顯著差異 (P< 0.05)。圖3 食物組合實倉引誘效果

2.4 銹赤扁谷盜對食物引誘劑組合成分及揮發(fā)物的行為反應

四臂嗅覺儀數(shù)據(jù)表明，銹赤扁谷盜成蟲明顯地趨向食物組合5的揮發(fā)物，食物組合5揮發(fā)物處理對銹赤扁谷盜成蟲的誘蟲率達(54.58±5.49)%顯著地高于空白對照、誘芯和溶劑等處理(圖4a)，說明食物組合5誘蟲活性中其揮發(fā)物起重要作用。銹赤扁谷盜對單種食物揮發(fā)物的選擇性實驗結果表明，僅燕麥揮發(fā)物的誘蟲率顯著地高于空白對照，燕麥揮發(fā)物誘蟲率達(41.43±8.93)%為空白對照的2.80倍(圖4b和圖4c)。而組合5揮發(fā)物對銹赤扁谷盜的引誘率顯著地高于燕麥揮發(fā)物對銹赤扁谷盜的引誘率(圖4d)。

注：圖a為銹赤扁谷盜對空白對照、誘芯、二氯甲烷(溶劑二氯甲烷+誘芯)和食物組合5的揮發(fā)物的選擇性；圖b和圖c為銹赤扁谷盜對單種食物揮發(fā)物的選擇性；圖d為銹赤扁谷盜對空白對照、燕麥和食物組合5揮發(fā)物的選擇性。橫坐標上字母B表示空白對照。不同字母表示各個處理組間存在顯著差異 (P<0.05)。圖4 銹赤扁谷盜對食物組合5等揮發(fā)物的選擇性

2.5 銹赤扁谷盜觸角活性及觸角電位實驗

整體上看，在一定范圍內(nèi)銹赤扁谷盜觸角對組合5揮發(fā)物的EAG反應值隨濃度的增大而增大(圖5)。與對照相比，食物組合5揮發(fā)物在稀釋1～100倍下均能顯著地引起銹赤扁谷盜顯著的觸角電位反應，為對照的21～23倍(圖5)；然而，揮發(fā)物原液稀釋1 000～10 000倍后，銹赤扁谷盜對揮發(fā)物的電生理反應與對照比無顯著差異(圖5)。說明，銹赤扁谷盜觸角對食物揮發(fā)物在達一定的濃度后才有電生理反應。

注：銹赤扁谷盜對不同濃度食誘劑組合揮發(fā)物的EAG反應；CK為二氯甲烷對照。不同字母表示各個處理組間存在顯著差異(P<0.05)。圖5 銹赤扁谷盜觸角對食物引誘劑組合揮發(fā)物的EAG反應

3 結論

本研究以儲糧害蟲銹赤扁谷盜為實驗對象，6種食物混配成多種配方，篩選得到效果較好的食物引誘劑組合5和17。不同溫度和蟲口密度能顯著地影響食物組合對銹赤扁谷盜引誘作用，分別在15頭/kg蟲口密度和30 ℃時具最高誘蟲活性。同時，在較低蟲口密度2.5頭/kg條件下，食物組合也能可有效發(fā)揮誘蟲作用；實倉誘蟲持效期測定表明，食物引誘劑組合17誘蟲活性至少可維持40 d，表明食物源引誘劑可在較長時間內(nèi)發(fā)揮引誘作用。食物組合的揮發(fā)物可能是食物組合誘蟲作用的重要因子，食物組合5揮發(fā)物誘蟲效果為對照誘芯的2.20倍；銹赤扁谷盜觸角對食物組合5揮發(fā)物的1～100倍稀釋液均有顯著地電生理活性。因此，篩選出2個食物源引誘劑組合均可有效的引誘銹赤扁谷盜，有望用于糧倉等銹赤扁谷盜的種群動態(tài)監(jiān)測和綠色防控。

另外，食物引誘劑與其他防治方法組合使用，更好的用于儲糧害蟲的綠色防控及糧堆蟲情監(jiān)測和與預警，這在一定程度上有望減輕糧食保管人員的工作強度。