土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象和赤擬谷盜的熏蒸、觸殺與驅(qū)避活性

李敬丹 楊悅玲 李春燕 余晚霞 秦趙曦 單正威 黃逸秋 梁 倩

(西南山地森林資源保育與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院1，昆明 650224)(云南省煙草公司麗江市公司2，麗江 674800)

玉米象(SitophiluszeamaisMotschulsky) 和赤擬谷盜(TriboliumcastaneumHerbst)等儲(chǔ)糧害蟲不僅是導(dǎo)致儲(chǔ)糧數(shù)量及品質(zhì)下降的主要原因，還是糧食霉變、致病微生物傳播的重要媒介，嚴(yán)重危害了消費(fèi)者的身心健康[1]。目前，倉(cāng)儲(chǔ)害蟲的主要防治方法是用磷化氫、溴甲烷熏蒸，當(dāng)磷化氫在0.4 mg/m3時(shí)，人就會(huì)出現(xiàn)頭痛等中毒癥狀，長(zhǎng)期使用導(dǎo)致害蟲產(chǎn)生抗性[2]。溴甲烷對(duì)大氣臭氧層具有很強(qiáng)的破壞作用，已被聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署列為停止使用產(chǎn)品。揮發(fā)油作為化學(xué)信息物質(zhì)，在化學(xué)生態(tài)學(xué)上起著重要的作用，對(duì)昆蟲具有引誘、拒食、忌避、抑制生長(zhǎng)發(fā)育及毒殺等多種作用方式[3]。與化學(xué)合成農(nóng)藥相比，植物源農(nóng)藥具有靶標(biāo)專一性強(qiáng)，對(duì)有害生物高效、對(duì)人畜及害蟲天敵等非靶標(biāo)生物安全，代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)多樣，作用于昆蟲的多個(gè)器官系統(tǒng)，機(jī)理獨(dú)特，不易產(chǎn)生抗藥性。在自然界有其順暢的降解途徑，與環(huán)境相容性高，不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)[4]，成為綠色環(huán)保型殺蟲劑創(chuàng)制的熱點(diǎn)。

土荊芥(Dysphaniaambrosioides(Linnaeus)Mosyakin & Clemants)是藜科(Chenopodiaceae)藜屬(chenopodium)植物，一年生或多年生草本。原產(chǎn)熱帶美洲，現(xiàn)廣泛分布于我國(guó)大部分地區(qū)[5]。黃九玲等[6]、汪玉平等[7]研究發(fā)現(xiàn)土荊芥乙醇、丙酮、乙酸乙酯和石油醚提取物對(duì)谷蠹、赤擬谷盜和玉米象具有觸殺和熏蒸活性。不同產(chǎn)地土荊芥揮發(fā)油化學(xué)成分的組成及含量差異顯著[8,9]，本研究以云南省昆明市宜良縣野生土荊芥為材料，玉米象和赤擬谷盜為靶標(biāo)試蟲，研究土荊芥揮發(fā)油的化學(xué)成分并評(píng)價(jià)其對(duì)玉米象和赤擬谷盜的熏蒸、觸殺及驅(qū)避活性，為開發(fā)植物源殺蟲劑提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

土荊芥地上部分采自云南省昆明市宜良縣，經(jīng)度：103°3′43″，緯度：24°58′27″，海拔：1 742 m，經(jīng)西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院樹木學(xué)教研室劉蔚漪博士鑒定為藜科藜屬土荊芥(Dysphaniaambrosioides)，陰干備用。供試玉米象和赤擬谷盜蟲源由河南省南陽(yáng)市淅川縣渠首天然趣味昆蟲植物館提供。正己烷為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HP7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，揮發(fā)油提取器。

1.3 方法

1.3.1 揮發(fā)油的提取

將新鮮的土荊芥樣品剪碎，放入1 000 mL的圓底燒瓶中，加適量水，用揮發(fā)油提取器，水蒸氣蒸餾的方法提取5 h，得到淺黃色油狀物，冷凍干燥，配成不同濃度的溶液， 冷藏備用。

1.3.2 揮發(fā)油組分的測(cè)定

氣相色譜條件：GC-MS：HP7890A-5975C，石英毛細(xì)管柱(HP-5MS 30 m×0.25 mm×0.25 μm)；柱溫: 起始溫度50 ℃保持5 min，程序升溫5 ℃/min至250 ℃ ；柱流量為1.0 mL/min；進(jìn)樣口溫度250 ℃；柱前壓100 kPa；進(jìn)樣量2.0 μL；分流比20∶1； 載氣為高純氦氣。

質(zhì)譜條件：電離方式EI；電子能量70 eV；氣質(zhì)接口溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃，電子倍增器電壓：1 894 V；采用wiley7n.l標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)檢索定性。通過(guò)面積歸一化法計(jì)算各組分的相對(duì)含量。

1.3.3 玉米象和赤擬谷盜的培養(yǎng)條件

供試玉米象和赤擬谷盜蟲源由河南省南陽(yáng)市淅川縣渠首天然趣味昆蟲植物館提供，根據(jù)文獻(xiàn)[10，11]的培養(yǎng)條件進(jìn)行培養(yǎng)。恒溫培養(yǎng)箱：溫度(27±2) ℃，相對(duì)濕度(75±5)%，光照周期L：D=16 h：8 h，玉米象用小麥飼養(yǎng)，赤擬谷盜用全麥粉與酵母按9∶ 1 比例混合飼養(yǎng)，置于養(yǎng)蟲室飼養(yǎng)7 d 后，篩去成蟲，待新一代成蟲羽化大量出現(xiàn)1周左右，篩出成蟲作為試蟲。

1.3.4 熏蒸活性的測(cè)定

參照文獻(xiàn)[12,13]的方法用正己烷將土荊芥揮發(fā)油稀釋成5個(gè)不同濃度梯度的溶液，測(cè)定土荊芥發(fā)油對(duì)玉米象和赤擬谷盜的熏蒸活性。通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定溶液的濃度。土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象的熏蒸質(zhì)量濃度為5、2.5、1.25、0.625、0.313 mg/mL。對(duì)赤擬谷盜的熏蒸質(zhì)量濃度為：50、10、2、0.4、0.08 mg/mL。將10頭供試?yán)ハx放入直徑2.5 cm，高5.5 cm，體積25 mL的玻璃瓶中，將直徑2.0 cm的濾紙用固體膠粘在瓶蓋上，吸取10 μL不同濃度的溶液均勻滴在濾紙片上，揮發(fā)20 s后，迅速擰緊瓶蓋密封形成密閉空間，置于培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h后分別檢查各組試蟲死亡頭數(shù)，利用公式(1)和(2)計(jì)算死亡率和校正死亡率，用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算半數(shù)致死濃度LC50(mg/L)。正己烷為空白對(duì)照，每組處理重復(fù)5次。

死亡率=死亡蟲數(shù)/處理總蟲數(shù)×100%

(1)

校正死亡率= [(處理組死亡率-對(duì)照度死亡率)/(1 -對(duì)照度死亡率) ]×100%

(2)

1.3.5 觸殺活性的測(cè)定

參照文獻(xiàn)[12,13]用微量點(diǎn)滴法，測(cè)定土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象和赤擬谷盜的觸殺活性。通過(guò)預(yù)試驗(yàn)確定測(cè)試濃度范圍。土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象的觸殺質(zhì)量濃度為：112.5、56.25、28.125、14.06、7.03 mg/mL。赤擬谷盜的觸殺質(zhì)量濃度為：50、10、2、0.4、 0.08 mg/mL。用移液器取0.5 μL不同濃度的溶液滴在玉米象和赤擬谷盜的前胸背板上，每個(gè)濃度處理10只試蟲，重復(fù)5次，處理后轉(zhuǎn)移到直徑2.5 cm，高度5.5 cm的玻璃瓶中，放入培養(yǎng)箱培養(yǎng)。正己烷做陰性對(duì)照，甲氰菊酯做陽(yáng)性對(duì)照。24 h后分別檢查各組試蟲死亡情況，計(jì)算死亡率和校正死亡率。用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算致死中量LD50(μg/頭)。

1.3.6 驅(qū)避活性的測(cè)定

參照文獻(xiàn)[13,14]的方法測(cè)定土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象和赤擬谷盜的驅(qū)避活性，略有改動(dòng)。通過(guò)預(yù)試驗(yàn)確定測(cè)試濃度范圍。將土荊芥揮發(fā)油用正己烷稀釋成12.5、2.5、0.5、0.1、0.02 mg/mL 5個(gè)不同質(zhì)量濃度梯度的溶液備用。將直徑9 cm的圓形濾紙對(duì)稱裁開，用固體膠貼在9 cm培養(yǎng)皿底部。用移液槍取正己烷溶液300 μL均勻滴在其中一半濾紙上，并用鉛筆在角上畫圈標(biāo)記，再用移液槍吸取土荊芥揮發(fā)油不同濃度的樣品溶液300 μL，均勻滴在另一半濾紙上，揮發(fā)30 s后，將20頭玉米象和赤擬谷盜分別轉(zhuǎn)入培養(yǎng)皿中央，套上絲襪，外用保鮮膜包住，用橡皮筋扎緊，用針在保鮮膜上扎孔，培養(yǎng)箱培養(yǎng)，使試蟲自然分散。正己烷和避蚊胺(DEET：N,N-diethyl-3-methylbenzamide)分別作為陰性對(duì)照和陽(yáng)性對(duì)照。每個(gè)濃度重復(fù)5次。分別在接蟲2 h和4 h時(shí)觀察濾紙上試蟲分布情況，用公式(3)計(jì)算驅(qū)避率(PR)。

驅(qū)避率=100%×(Nc-Nt/Nc+Nt)

(3)

式中：Nc為出現(xiàn)在正己烷陰性對(duì)照區(qū)域的試蟲數(shù)量，Nt為出現(xiàn)在不同濃度土荊芥溶液區(qū)域的試蟲數(shù)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

熏蒸和點(diǎn)滴觸殺活性每個(gè)濃度重復(fù)5次，用SPSS中的分析-回歸-概率進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，熏蒸活性用LC50表示半數(shù)致死濃度，點(diǎn)滴觸殺活性用LD50表示半數(shù)致死劑量。驅(qū)避活性每個(gè)濃度重復(fù)5次，用spss中的分析-比較均值-單因素ANOVA檢驗(yàn)計(jì)算平均驅(qū)避率。

2 結(jié)果與分析

2.1 土荊芥揮發(fā)油的化學(xué)成分見表1。

由表1可知，從土荊芥揮發(fā)油中共檢測(cè)出96種化合物，鑒定出的化合物占總量的99.624%，其中相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的為：(+)-4-蒈烯(36.136%)；2-蒈烯(23.897%)；鄰傘花烴(10.992%)；驅(qū)蛔素環(huán)氧化物(9.047%)；驅(qū)蛔素(4.882%)等。本研究報(bào)道的化學(xué)成分與文獻(xiàn)報(bào)道的主要化學(xué)成分不同，原因可能是由于產(chǎn)地、采收時(shí)間和采集部位的不同。

表1 土荊芥揮發(fā)油的化學(xué)成分

續(xù)表1

續(xù)表1

2.2 土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象和赤擬谷盜的熏蒸活性

由表2可知，土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象的熏蒸活性優(yōu)于目前文獻(xiàn)報(bào)道的揮發(fā)油對(duì)玉米象的熏蒸活性。如歐芹(Petroselinumcrispum)[15]果實(shí)、茴香(Foeniculumvulgare)[15]果實(shí)、孜然芹(Cuminumcyminum)[15]果實(shí)、蒔蘿(Anethumgraveolens)[15]果實(shí)、變?nèi)~木(Codiaeumvariegatum)[16]葉子、烏藥(Linderaaggregata)[17]塊根、蘇州薺苧(Moslasoochowensis)[18]地上部分、驢欺口(Echinopslatifolius)[19]根、粗榧(Cephalotaxussinensis)[20]枝葉揮發(fā)油LC50值分別為535.8、442.8、229.4、157.1、72.07、23.04、12.19、9.98、5.20 mg/L，因此，土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象有良好熏蒸活性，開發(fā)潛力巨大。

表2 土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象和赤擬谷盜的熏蒸活性

土荊芥揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜熏蒸活性優(yōu)于文獻(xiàn)報(bào)道的揮發(fā)油活性。川甘亞菊(Ajaniapotaninii)[21]、甘菊(Dendranthemalavandulifolium)[13]地上部分、紫姜(Zingiberpurpureum)[12]根莖、灌木亞菊(Ajaniafruticulosa)[22]地上部分、連翹(Forsythiasuspensa)[23]果實(shí)、草果(Amomumtsaoko)[24]果實(shí)、艷山姜(Alpiniazerumbet)[25]葉子揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜熏蒸活性LC50值分別為34.21、14.40、13.6、11.52、7.68、5.85、5.19 mg/L。因此，土荊芥揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的熏蒸活性明顯優(yōu)于其他植物揮發(fā)油。

2.3 土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象和赤擬谷盜的觸殺活性

由表3可以，土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象的觸殺活性優(yōu)于陽(yáng)性對(duì)照甲氰菊酯，表現(xiàn)出更強(qiáng)的殺蟲活性。就目前文獻(xiàn)報(bào)道的其他植物揮發(fā)油對(duì)玉米象的觸殺活性，土荊芥揮發(fā)油表現(xiàn)出明顯或相近的觸殺活性。如歐芹(Petroselinumcrispum)[15]果實(shí)、孜然芹(Cuminumcyminum)[15]果實(shí)、蒔蘿(Anethumgraveolens)[15果實(shí)、烏藥(Linderaaggregata)[17]塊根、驢欺口(Echinopslatifolius)[19]根、蘇州薺苧(Moslasoochowensis)[18]地上部分揮發(fā)油對(duì)玉米象觸殺活性的LD50分別為128.2、120.4、111.3、61.65、36.4、25.45 μg/頭。高于粗榧(Cephalotaxussinensis)[20]枝葉揮發(fā)油LD508.47 μg/頭。

表3 土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象和赤擬谷盜的觸殺活性

土荊芥揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的觸殺活性與目前文獻(xiàn)報(bào)道運(yùn)用類似方法測(cè)定揮發(fā)油的值相比，表現(xiàn)出明顯或相近的觸殺活性。灌木亞菊(Ajaniafruticulosa)[22]地上部分、甘菊(Dendranthemalavandulifolium)地上部分[13]、川甘亞菊(Ajaniapotaninii)[21]、連翹(Forsythiasuspensa)[23]果實(shí)、草果(Amomumtsaoko)[24]果實(shí)、艷山姜(Alpiniazerumbet)[25]葉子的揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜觸殺活性LD50的值分別為105.67、49.95、34.18、30.13、16.52、6.59 μg/頭。

2.4 土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象和赤擬谷盜的驅(qū)避活性

土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象和赤擬谷盜的驅(qū)避活性結(jié)果見表4。在最高測(cè)試使用量為58.975 μg/cm2時(shí)，

表4 土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象和赤擬谷盜的驅(qū)避活性

處理2 h，土荊芥揮發(fā)油對(duì)玉米象的驅(qū)避率為45.00%，優(yōu)于陽(yáng)性對(duì)照避蚊胺16.00%，且在11.795、2.359、0.472、0.094 μg/cm2下，均優(yōu)于陽(yáng)性對(duì)照避蚊胺的驅(qū)避率；處理4 h，對(duì)玉米象的驅(qū)避率為47.00%，稍低于陽(yáng)性對(duì)照避蚊胺48.00%。

在最高測(cè)試使用量為58.975 μg/cm2時(shí)，處理2 h，土荊芥揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的驅(qū)避率與陽(yáng)性對(duì)照相同均為76.00%，處理4 h，對(duì)赤擬谷盜的驅(qū)避率為80.00%，優(yōu)于陽(yáng)性對(duì)照避蚊胺72.00%。

處理2 h時(shí)，土荊芥揮發(fā)油在不同使用量下對(duì)玉米象均表現(xiàn)出明顯的驅(qū)避活性；對(duì)赤擬谷盜表現(xiàn)出明顯或相近的驅(qū)避活性。處理4 h時(shí)，土荊芥揮發(fā)油在5個(gè)濃度下對(duì)玉米象和赤擬谷盜均表現(xiàn)出明顯或相近的驅(qū)避活性。

3 結(jié)論

對(duì)采自云南省宜良縣土荊芥揮發(fā)油的化學(xué)成分進(jìn)行了分析，并測(cè)試其揮發(fā)油對(duì)玉米象和赤擬谷盜的熏蒸、觸殺和驅(qū)避活性，結(jié)果表明土荊芥揮發(fā)油優(yōu)于多數(shù)常見植物揮發(fā)油的殺蟲活性。對(duì)玉米象的觸殺活性好于陽(yáng)性對(duì)照甲氰菊酯，對(duì)玉米象處理2 h時(shí)的驅(qū)避活性好于陽(yáng)性對(duì)照避蚊胺；對(duì)赤擬谷盜處理4 h，在最高測(cè)試使用量58.975 μg/cm2時(shí)的驅(qū)避活性好于陽(yáng)性對(duì)照避蚊胺。土荊芥揮發(fā)油對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)害蟲具有良好的熏蒸、觸殺與驅(qū)避活性。