28種植物提取物對棉蚜的殺蟲活性測定

方 濤，張軍高，樊國全，陳 勇，梁 晶，李 進，周小云，王 莉，鄭瑞明，鄢 蓉，雷 斌

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院/棉花教育部工程研究中心，烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)科學院核技術(shù)生物技術(shù)研究所/新疆作物化學調(diào)控工程技術(shù)研究中心，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】2020年全國棉花總產(chǎn)值591.0×104t，其中新疆棉花總產(chǎn)值516.1×104t，約占全國總產(chǎn)值的87.33%[1]。棉蚜(AphisgossypiiGlover)是棉花生長的重要害蟲之一[2]，該蟲吸取植物葉片營養(yǎng)后使葉片扭曲、枯萎，影響植物生長、發(fā)育，導致產(chǎn)量和品質(zhì)下降。棉蚜在吸取植物汁液的同時，還會向植物傳播大約76種病毒，棉蚜在取食植物時分泌的蜜露會影響植物光合作用和呼吸作用，易引起煤污病的發(fā)生[3-4]。使用化學農(nóng)藥防治棉蚜，棉蚜對新型煙堿類農(nóng)藥吡蟲啉、啶蟲脒易產(chǎn)生中等程度及以上抗性[5-6]。植物源殺蟲劑具有高效、綠色、安全等優(yōu)點，是減少農(nóng)藥用量的有效途徑，篩選出具有較高毒殺棉蚜活性的植物資源，對研制植物源農(nóng)藥、綠色防控棉蚜及農(nóng)藥減施有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】目前已報道過的含有能夠控制有害生物活性物質(zhì)的植物有2 400余種，具有殺蟲活性有1 000多種，殺螨活性有39種，其中對昆蟲具有拒食活性的有384種，忌避活性的有279種，引誘活性的有28種，引起昆蟲不育的有4種，調(diào)節(jié)昆蟲生長發(fā)育的有31種[7]。張興等[8]對西北地區(qū)500余種植物篩選，篩選出上百種具有殺蟲作用的植物資源。【本研究切入點】植物提取物含有生物堿類、黃酮類、萜烯類等多種次生代謝物質(zhì)，這些物質(zhì)有的已經(jīng)被證實具有殺蟲作用[9-10]。新疆地區(qū)植物資源豐富，但關(guān)于殺蟲植物研究與開發(fā)很少，尚無植物源農(nóng)藥產(chǎn)品研制相關(guān)報道。研究測定28種植物提取物對棉蚜的殺蟲活性?！緮M解決的關(guān)鍵問題】采集新疆地區(qū)部分植物，采用超聲提取法，提取28種植物中的活性物質(zhì)，采用浸蟲浸葉法測定植物提取物對棉蚜的殺蟲活性，測定提取物殺蚜活性篩選出符合目標的植物資源，研究最佳提取方法，提高活性成分提取效率，為植物源農(nóng)藥研制提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 植物樣品

從新疆瑪納斯、昭蘇輪臺等地區(qū)共采集28種植物樣品，包括豆科、菊科茄科等植物。表1

表1 28種植物樣品名錄Table 1 The information of 28 plants

1.1.2 供試昆蟲

棉蚜(Aphisgossypii)：從瑪納斯棉花試驗田采集，接種至室內(nèi)培養(yǎng)的棉花植株上。在人工氣候室內(nèi)，在(25±1)℃、L∶D=14 h∶10 h，相對濕度(70±5)%條件下，連續(xù)飼養(yǎng)多代，備用。

1.1.3 主要儀器和試劑

儀器：DFG-9140電熱恒溫鼓風干燥箱、PQX-300智能人工氣候箱，上海鴻都電子科技有限公司；KQ-5000DE型數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；SZM-45B2體式解剖鏡，上海光學儀器廠；RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、SHZ-III型循環(huán)水真空泵、SHZ-III型循環(huán)水真空泵，上海亞榮生化儀器廠。

試劑：甲醇、二甲基亞砜(分析純)均購自(天津北聯(lián)精細化學品開發(fā)有限公司)；吐溫-80℃(化學純)購自上海山浦化工有限公司。

1.2 方 法

1.2.1 植物提取物的制備

采用超聲提取法，將采集得到的植物樣品，自然陰干，放入40℃烘箱持續(xù)烘干，直至植物干粉重量不再變化。粉碎，過40目篩。稱取10 g植物干粉，以料液比1∶10的比例，置于超聲清洗儀中，持續(xù)超聲45 min，過濾，重復提取3次，合并3次濾液，濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，濃縮，得到植物提取液浸膏，加入適量二甲基亞砜，將植物提取物濃度定容至1 g/mL。定容后的提取物溶液轉(zhuǎn)移至棕色試劑瓶，保存于4℃冰箱，備用。

1.2.2 植物粗提物對棉蚜生物活性測定

采用浸蟲浸葉法，測定植物提取物對棉蚜的毒殺作用[11]。選取大小一致的載蚜葉片，剔除有翅成蚜，保留健康、大小一致的若蚜，每個葉片保留30余頭蚜蟲。用0.5%吐溫80℃水溶液稀釋粗提物至50 mg/mL，將載蚜葉完全浸泡在稀釋好的提取液種，浸泡5s后，用吸水紙吸收多余藥液，放置于裝有浸濕濾紙的9 mm培養(yǎng)皿中，每皿中保持30頭蚜蟲，棉葉背面朝上，正面緊貼濾紙，用浸濕脫脂棉包裹葉柄，保濕葉片。用保鮮膜密封培養(yǎng)皿上部，經(jīng)滅菌牙簽扎孔透氣，置于人工氣候箱培養(yǎng)，每個處理重復3次，以含少量二甲基亞砜的0.5%吐溫80℃水溶液作為對照24 h后。在體式解剖鏡下，統(tǒng)計蚜蟲死亡個數(shù)(蚜蟲死亡標準：毛筆輕觸蚜蟲四肢及身體，蚜蟲無反應，視之死亡)。若當天對照死亡率超過15%，則視為失敗。

校正死亡率=

1.2.3 測定具有較強殺蚜活性植物提取物的毒力回歸方程和致死中濃度(LC50)

挑選殺蚜活性最好的植物樣本，用0.5%吐溫80℃水溶液按照濃度梯度將提取物浸膏依次稀釋為50、25、12.5、6.25和3.125 mg/mL，分別測定不同濃度提取物對棉蚜的殺蟲活性。以濃度對數(shù)值為橫坐標，校正死亡率的機率值為縱坐標，計算提取物的毒力回歸方程。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel表格統(tǒng)計原始數(shù)據(jù)，計算死亡率和校正死亡率，利用SPSS19.0軟件，進行平均值、標準差、單因素分析和線性回歸分析。使用DPS7.05軟件計算毒力回歸方程，確定其LC50與95%置信區(qū)間。

2 結(jié)果與分析

2.1 28種植物活性提取物提取

研究表明，共采集到28種植物，涉及到18個科。其中豆科植物種類最多，共有4種，其次是菊科植物和傘形科植物，均有3種，分別占比總數(shù)的14.29%、10.71%和10.71%，其他各科均為1種植物。提取率小于20%共有11種，大于20%的共有17種，其中線柏、梭梭、大戟3種植物提取物提取率較高，分別為34.47%、30.56%和28.17%。表2

表2 28種植物提取物的提取率Table 2 Extraction rate of 28 kinds of plant extracts

2.2 28種植物提取物殺蟲活性

研究表明，24 h校正死亡率在50%以上的植物共有8種，分別為曼陀羅、大戟、毒參、芫荽、磨盤草、蒼耳、牛蒡和苦豆子，其中曼陀羅殺蟲效果最好，大戟次之，24 h校正死亡率分別為75.18%、68.88%，其余20種提取物毒殺作用較弱，24 h校正死亡率均在50%以下。表3

表3 28種植物提取物對棉蚜殺蟲活性篩選Table 3 Screening of insecticidal activity of 28 plant extracts against cotton aphid

2.3 殺蟲活性較高的植物提取物LC50

研究表明，毒參提取物在100 mg/mL條件下，24 h校正死亡率為79.39%，并且其殺蚜活性隨濃度增加而增強，差異較顯著；其24 h毒力回歸方程為y=1.39x+3.18，LC50為20.54 mg/mL，檢驗值Ft=23.64。曼陀羅提取物在50 mg/mL濃度條件下24 h校正死亡率為74.40%，并且其殺蚜活性隨濃度增加而增強，差異較顯著；其24 h毒力回歸方程為y=1.22x+3.54，LC50為15.58 mg/mL，檢驗值Ft=94.39。表4～6

表4 毒參提取物對棉蚜的生物活性Table 4 Biological activity of Hemlock extracts on cotton aphid

3 討 論

在新疆特有植物有1 773種，其中還包括具有特殊活性的植物，例如耐鹽植物、抗旱、抗高寒、抗紫外線植物高達400余種，但關(guān)對于此類植物在殺蟲方面的研究較為薄弱，并結(jié)合新疆采集相關(guān)28種植物資源[12-14]。

研究表明，8種植物對棉蚜具有較強的毒殺作用，8種植物中豆科和菊科植物占比37.5%；張興[8]對西北地區(qū)近500種植物進行了相關(guān)殺蟲活性研究發(fā)現(xiàn)，殺蟲活性超過50%的植物中共有128種，其中豆科和菊科植物超過1/4；黃乾龍[8，13]對西北地區(qū)121種植物進行殺蚜活性篩選，豆科和菊科植物在殺蚜活性較高的植物中占比超過30%。研究發(fā)現(xiàn)，8種活性高的植物中，傘形科植物便有2種，其中1種植物提取物24 h校正死亡率達到69.76%。傘形科植物阿魏、旱芹、胡蘿卜對棉蚜24 h死亡率都達到95%以上[14]，這與研究相似，均認為傘形科植物具有良好的應用前景。

表5 曼陀羅提取物對棉蚜的生物活性Table 5 Biological activity of Datura metelL extract against cotton aphid

表6 曼陀羅和毒參提取物毒力回歸方程Table 6 Regression equation of virulence of Datura metelL and Hemlock extracts

分別以毒參、曼陀羅提取物濃度對數(shù)為橫坐標，棉蚜死亡率機率值作為縱坐標，利用DPS軟件建立直線回歸方程，檢驗值分別為Ft=23.64，94.39，均大于臨界值F(0.05,1,3)=10.128，故回歸方程有意義[16]。茄科植物曼陀羅、大戟、毒參，都具有較高殺蚜活性。但是與大戟、毒參等植物相比曼陀羅殺蚜效果最強，在田間地頭、山坡、河邊等均可生長，是一種獲取簡單、價格低廉的天然殺蟲植物。白花曼陀羅對桃蚜、楊毛蚜具有較強毒殺作用，在稀釋100倍后，室內(nèi)防治效果均在80%左右[15]，這與研究結(jié)果相似。

孟祥杰[16]對甘肅蘭州地區(qū)的紫花曼陀羅花、種子、莖葉等不同部位殺棉蚜研究發(fā)現(xiàn)，僅莖葉甲醇提取物有一定的活性，其他部位基本無觸殺作用；雷霽等[17]研究發(fā)現(xiàn)，曼陀羅及其變種對蚜蟲和螨蟲具有較高的殺蟲活性，并且變種紫花曼陀羅生物活性更高，殺蚜活性高于殺螨活性。曼陀羅殺蟲活性物質(zhì)主要是莨菪烷類生物堿，其中東莨菪堿(Scopolamine)、和莨菪堿(Hyoscyamine)是主要的殺蟲活性物質(zhì)，不同花色、不同部位、不同生長時間，曼陀羅體內(nèi)的生物堿含量也不盡相同[18-19]。劉國宇等[20]通過對白、黃、紅3種不同顏色曼陀羅體內(nèi)莨菪烷類生物堿含量測定發(fā)現(xiàn)，3種曼陀羅植株中莨菪烷類生物堿含量差異較大，白花曼陀生物堿含量最高，而白花曼陀羅不同組織部位中，1年生木質(zhì)莖生物堿含量最高，約為0.468%。

曼陀羅殺蟲活性物質(zhì)主要是東莨菪堿(Scopolamine)、莨菪堿(Hyoscyamine)等莨菪烷類生物堿，此類生物堿通過作用昆蟲體內(nèi)乙酰膽堿酯酶，影響昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)，進而起到毒殺作用[20-22]。崔正芳以棉蚜作為供試昆蟲，發(fā)現(xiàn)白花曼陀羅的觸殺活性在60%左右，而后又成功從中分離出莨菪堿和東莨菪堿；從唐古特莨菪分離出2種莨菪烷類生物堿單體莨菪堿和東莨菪堿，試驗發(fā)現(xiàn)這2種單體對棉蚜均有良好的觸殺活性，是魚藤酮的0.6～0.7倍[23-24]。將前人研究進展與試驗結(jié)果結(jié)合起來，試驗曼陀羅樣品中亦是莨菪烷類生物堿起殺蟲作用，但具體是哪一種或幾種化合物，以及其具體作用方式，仍有待進一步深入研究。

4 結(jié) 論

線柏、梭梭、大戟3種植物提取物提取率較高，分別為34.47%、30.56%和28.17%。白花曼陀羅和毒參甲醇提取物對棉蚜有較強的毒殺作用，其中曼陀羅提取物殺蟲活性高于毒參提取物，其24 h校正死亡率分別為75.18%、69.76%。曼陀羅和毒參24 h毒力回歸方程和LC50分別為y=1.22x+3.54、15.58 mg/mL，y=1.39x+3.18、20.54 mg/mL。