馬尾松毛蟲性信息素微膠囊林間生物活性及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

李學(xué)琳

（貴州省植保植檢站 貴陽(yáng)市 550025）

馬尾松毛蟲（Dendrolimus punctatusWalker）是我國(guó)森林主要害蟲，主要為害馬尾松、濕地松和油松等，一旦爆發(fā)成災(zāi)，為害面積大，損失慘重。其分布廣、繁殖力強(qiáng)、有遷飛習(xí)性，是我國(guó)南方重要的森林害蟲之一[1]，造成松樹生長(zhǎng)遲緩，發(fā)生嚴(yán)重時(shí)吃光針葉，間接導(dǎo)致蛀干性害蟲大面積發(fā)生，致松樹死亡。2012年全國(guó)松毛蟲發(fā)生面積849 000 ha，占蟲害8 432 000 ha的10%[2]。近年來(lái)，馬尾松毛蟲的危害越來(lái)越嚴(yán)重，不僅對(duì)森林資源造成了很大損失，而且對(duì)環(huán)境和人畜健康造成了損害，所以應(yīng)加強(qiáng)對(duì)馬尾松毛蟲的監(jiān)測(cè)和控制。

目前，我國(guó)多采用白僵菌、蘇云金桿菌及綠僵菌來(lái)防治松毛蟲，能有效地控制該害蟲的發(fā)生與蔓延；也有研究者采用生物治蟲的方法來(lái)防治馬尾松毛蟲，如：赤眼蜂，但用赤眼蜂防治松毛蟲有一定的局限性，其防治效果易受天氣、林地環(huán)境及化學(xué)防治的影響，技術(shù)要求高，見效慢，效果有限。利用性信息素防治害蟲是20世紀(jì)60年代以來(lái)發(fā)展的一種治蟲技術(shù)，具有專一性強(qiáng)、高效、無(wú)毒、無(wú)污染、不傷益蟲等優(yōu)點(diǎn)，因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)昆蟲性信息素的研究與應(yīng)用都很重視，用害蟲性信息素誘芯來(lái)監(jiān)測(cè)防治多種害蟲，如：蘋果蠹蛾[3]、梨小食心蟲[4]、小菜蛾[5]、稻縱卷葉螟[6]及甜菜夜蛾[7]等。

馬尾松毛蟲的性信息素主要有3種成分，分別是：順5，反7-十二碳二烯醇（Z5，E7-12:OH）、順5，反7-十二碳二烯乙酸酯（Z5，E7-12:OAc）和順5，反7-十二碳二烯丙酸酯（Z5，E7-12:OPr），這3種成分均為共軛二烯類化合物[8-9]。而含共軛二烯結(jié)構(gòu)的昆蟲性信息素化合物在一定的光照、溫度和空氣等條件下，易發(fā)生異構(gòu)化或氧化降解，從而降低活性[10]。天然橡膠塞載體加載共軛二烯類性信息素成分易發(fā)生異構(gòu)化[11]，硅橡膠雖對(duì)異構(gòu)影響較小，但釋放過(guò)快[12]。因此，要提高誘蛾活性，必須減少信息素異構(gòu)化和氧化降解的發(fā)生。本文采用微膠囊制成誘芯對(duì)林間誘捕活性進(jìn)行評(píng)價(jià)，與復(fù)合橡膠塞制作的誘芯進(jìn)行對(duì)比，綜合評(píng)價(jià)微膠囊緩釋載體在自然環(huán)境中的生物活性和穩(wěn)定性，以此指導(dǎo)仿生誘芯載體的選擇，提高誘蛾活性及馬尾松毛蟲種群監(jiān)測(cè)防治效果。

1 材料與方法

1.1 性信息素成分

馬尾松毛蟲合成的性信息素成分Z5，E7-12:OH和Z5，E7-12:OAc的純度均為94.5%，Z5，E7-12:OPr的純度為93.2%，以上3種成分的微膠囊芯材均購(gòu)自荷蘭的Chemtech MD公司（Amsterdam，The Netherlands）。

1.2 性信息素不同載體誘芯的制備

馬尾松毛蟲性信息素Z5，E7-12:OH、Z5，E7-12:OAc和Z5，E7-12:OPr按其活性比48∶38∶14配制。

懸浮聚合微膠囊誘芯：選取甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸（MMAMAA）和苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯（St-MMA）為壁材，芯壁比均為2∶1的微膠囊，每種壁材的微膠囊按馬尾松毛蟲的性信息素成分Z5，E7-12:OH、Z5，E7-12:OAc和Z5，E7-12:OPr（質(zhì)量濃度均為5 mg/mL）的活性比配制，分別稱取300 mg、240 mg及90 mg，混勻，放入聚乙烯小管中（長(zhǎng)32 mm，直徑7 mm，圓柱形，蓋子側(cè)邊有一向外的1 cm小孔）。

復(fù)合凝聚微膠囊誘芯：以明膠和阿拉伯樹膠為混合壁材，馬尾松毛蟲的性信息素Z5，E7-12:OH、Z5，E7-12:OAc和Z5，E7-12:OPr質(zhì)量濃度分別為12.5 mg/mL、10 mg/mL和3.75 mg/mL為混合芯材，將制備好的1%、2.5%和5%3種不同壁材比例的微膠囊，分別稱取100 mg放入聚乙烯小管中（高31 mm，外徑8 mm，內(nèi)徑6 mm圓柱形，蓋子側(cè)邊有一向外的1 cm小孔），1%、2.5%、5%分別指壁材的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

復(fù)合橡膠誘芯：袖口式復(fù)合橡膠載體（外徑9 mm，內(nèi)徑6 mm，袖口10 mm，誘芯全長(zhǎng)19 mm）放在分析純的乙醇中浸泡20~30 d，期間更換乙醇3~5次，將處理好的袖口式復(fù)合橡膠載體放在自然條件下晾干，將馬尾松毛蟲性引誘劑按照上述的成分和比例溶解在溶劑中，加入抗氧化劑丁基羥基苯甲醚，抗氧化劑添加量為0.5~20 mg/誘芯，紫外光吸附劑為2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮，其添加量為0.5~20 mg/誘芯，混勻，然后用注射器滴加到袖口式復(fù)合橡膠塞的隔片。制成的所有誘芯密封于鋁箔制成的樣品袋中，低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 誘捕器及其設(shè)置

誘捕器由誘芯與捕蟲器組成，捕蟲器由兩塊同樣的船型塑料瓦楞板（長(zhǎng)50 cm，寬25 cm）組裝而成，下底內(nèi)側(cè)釘一塊涂有粘蟲膠的塑料板，粘蟲板面積為50 cm×25 cm，微膠囊誘芯用鐵絲穿過(guò)聚乙烯小管側(cè)邊的小孔與捕蟲器上部?jī)?nèi)側(cè)相連接，復(fù)合橡膠誘芯用鐵絲纏繞與捕蟲器上部?jī)?nèi)側(cè)相連接，誘芯距粘蟲板約4 cm。

誘捕器懸掛在馬尾松的側(cè)枝上，距離地面3 m左右，兩個(gè)誘捕器之間相距約30 m，每個(gè)處理重復(fù)3次。誘捕器在試驗(yàn)林區(qū)內(nèi)隨機(jī)排列。隔1 d檢查1次各誘捕器中馬尾松毛蟲成蟲的誘捕數(shù)量，同時(shí)依次滾動(dòng)試驗(yàn)林區(qū)中各誘捕器的位置，根據(jù)具體情況及時(shí)更換粘蟲板。

試驗(yàn)于2015年6月26日—8月7日，在貴州省凱里市錦屏縣敦寨未化學(xué)防治、樹高20 m左右的馬尾松林中進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

圖中數(shù)據(jù)均以Mean±SE表示。數(shù)據(jù)經(jīng)log(x+1)轉(zhuǎn)化后進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA），若方差齊性差異顯著，進(jìn)行Duncan多重比較；若方差齊性不顯著，進(jìn)行Tamhane多重比較（SPSS Statistics 21.01），α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同誘芯對(duì)馬尾松毛蟲的誘捕效果

對(duì)馬尾松毛蟲性信息素成分以復(fù)合凝聚微膠囊、懸浮聚合微膠囊及復(fù)合橡膠塞為誘芯載體在林間誘蛾試驗(yàn)結(jié)果表明，不同的誘芯對(duì)馬尾松毛蟲的誘蛾活性有顯著的差異。當(dāng)復(fù)合凝聚微膠囊為誘芯時(shí)，平均每個(gè)誘捕器的誘捕總量為（34.00±1.00）頭，誘蛾活性最高；以懸浮聚合微膠囊為誘芯，誘蛾活性次之，平均每個(gè)誘捕器的誘捕總量為（21.33±0.88）頭；復(fù)合橡膠塞為誘芯，平均每個(gè)誘捕器的誘捕總量為（8.67±0.67）頭，誘捕數(shù)量最少（圖1）。經(jīng)Duncan多重比較發(fā)現(xiàn)，性信息素成分在以復(fù)合凝聚微膠囊中誘捕效果顯著高于懸浮聚合微膠囊和復(fù)合橡膠塞（F(2，6)=216.600，P<0.001）。

圖1 不同類型誘芯的誘蛾活性評(píng)價(jià)

2.2 懸浮聚合微膠囊不同壁材對(duì)誘捕效果的影響

對(duì)馬尾松毛蟲性信息素成分以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸及苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯為微膠囊壁材在林間誘蛾試驗(yàn)結(jié)果表明，不同的微膠囊壁材對(duì)馬尾松毛蟲的誘蛾活性有顯著的差異。當(dāng)壁材為甲基丙烯酸甲酯時(shí)，平均每個(gè)誘捕器的誘捕總量為（28.67±1.45）頭，誘蛾活性最高；以苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯為壁材時(shí)，誘蛾活性次之，平均每個(gè)誘捕器的誘捕總量為（20.67±0.88）頭；當(dāng)壁材為甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸時(shí)，平均每個(gè)誘捕器的誘捕總量為（14.33±1.20）頭，誘捕數(shù)量最低（圖2）。經(jīng)Duncan多重比較發(fā)現(xiàn)，性信息素成分在以甲基丙烯酸甲酯為壁材的微膠囊中誘捕效果顯著高于以甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸和苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯為壁材的微膠囊（F(2，6)=35.718，P<0.001）。

圖2 懸浮聚合微膠囊不同壁材誘芯誘蛾活性評(píng)價(jià)

2.3 復(fù)合凝聚微膠囊不同壁材比例對(duì)誘捕效果的影響

對(duì)馬尾松毛蟲性信息素成分明膠阿拉伯樹膠微膠囊在林間誘蛾試驗(yàn)結(jié)果表明，微膠囊的壁材比例不同，對(duì)馬尾松毛蟲的誘捕效果有顯著的差異。壁材比例為1%的微膠囊在試驗(yàn)期間平均每個(gè)誘捕器的誘捕總量為（45.33±1.45）頭，誘蛾活性最高；其次為2.5%壁材比例的微膠囊，平均每個(gè)誘捕器的誘捕總量為（33.33±0.88）頭；而5%壁材比例的微膠囊誘蛾活性最低，平均每個(gè)誘捕器的誘捕總量為（23.67±0.88）頭（圖3）。經(jīng)單因素方差分析，性信息素成分在1%、2.5%和5%壁材比例的微膠囊中誘蛾活性差異極顯著（F(2，6)=96.394，P<0.001）。

圖3 復(fù)合凝聚膠囊不同壁材比例誘芯誘蛾活性評(píng)價(jià)

3 討論

馬尾松毛蟲性信息素懸浮聚合微膠囊、復(fù)合凝聚微膠囊和復(fù)合橡膠塞誘芯在林間均能誘捕到馬尾松毛蟲雄蟲。昆蟲信息素微膠囊化后，消除了許多環(huán)境因素對(duì)活性成分的不利影響，降低了信息素分解、氧化和降解，從而增強(qiáng)了活性成分本身的穩(wěn)定性，擴(kuò)大了使用范圍。對(duì)于懸浮聚合微膠囊，以甲基丙烯酸甲酯為壁材的微膠囊誘蛾活性高于以甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸和苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯為混合壁材的微膠囊，說(shuō)明甲基丙烯酸或苯乙烯的添加對(duì)微膠囊的誘蛾活性沒起到增效的作用，反而降低了誘蛾活性；結(jié)合釋放速率來(lái)看，馬尾松毛蟲3種主要性信息素成分在以甲基丙烯酸甲酯為壁材微膠囊中釋放速率比較穩(wěn)定[13]。就懸浮聚合微膠囊而言，建議用單獨(dú)的甲基丙烯酸甲酯為壁材的誘芯誘捕害蟲，以節(jié)省材料和減少制備工藝。就復(fù)合凝聚微膠囊而言，本文采用1%、2.5%和5%壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)的微膠囊引誘馬尾松毛蟲，發(fā)現(xiàn)1%壁材質(zhì)量分?jǐn)?shù)的微膠囊誘蛾活性最高。就不同的誘芯的誘蛾活性比較而言，復(fù)合凝聚微膠囊的誘蛾活性最佳，懸浮聚合微膠囊次之，復(fù)合橡膠塞誘蛾活性最低。復(fù)合凝聚微膠囊主要用到明膠和阿拉伯樹膠，是天然高分子聚合物，成膜性能良好，無(wú)毒無(wú)害，生物相容性好，可以進(jìn)行生物降解，而且制備成微囊后，不會(huì)造成對(duì)環(huán)境的二次污染，而懸浮聚合微膠囊主要制備材料涉及化學(xué)成分，因此，建議選用明膠和阿拉伯膠作為微膠囊的壁材，對(duì)環(huán)境更友好。

該研究中馬尾松毛蟲信息化學(xué)物質(zhì)的3種化學(xué)成分在不同誘芯上42d后仍能誘捕到該蟲，達(dá)到了一定的緩釋功能，性誘劑有效期一般為30~40d，可完成1個(gè)世代的誘捕，基本能夠滿足生產(chǎn)上昆蟲誘芯持效期的要求。微膠囊誘蛾活性明顯優(yōu)于復(fù)合橡膠塞誘芯，本文研究結(jié)論可為生產(chǎn)上性信息素微膠囊緩釋載體的選擇提供一定的參考，并為種群監(jiān)測(cè)、迷向干擾和害蟲防控提供重要的技術(shù)支持。