東革阿里提取物對紅火蟻工蟻的生物活性研究

摘要為明確東革阿里 Eurycoma longifolia提取物對紅火蟻Solenopsis invicta工蟻的防治效果，本研究采用水試管喂毒法測定了其主要成分苦木苦味素對紅火蟻工蟻的毒殺活性和行為能力的影響。結(jié)果表明，喂毒后1～10 d，苦木苦味素化合物ep6對紅火蟻工蟻的毒殺活性與處理時(shí)間和濃度呈正相關(guān)，20 mg/L濃度下處理10 d后的死亡率為77.78%。ep6對紅火蟻工蟻的聚集率、抓附率、行走率、爬桿率和食物識別率有顯著抑制活性，但對紅火蟻食物消耗率基本沒有顯著影響。20 mg/L濃度下處理10 d的聚集率、抓附率、爬桿率、行走率、食物識別率和食物消耗率與對照相比分別降低了73.86、50.27、44.99、27.78、6.67和10.81百分點(diǎn)。苦木苦味素化合物對紅火蟻工蟻具有良好的毒殺和抑制行為活性。

關(guān)鍵詞紅火蟻;東革阿里;苦木苦味素;毒殺活性;防治

中圖分類號：S 433.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16688/j.zwbh.2023510Biological activity of Eurycoma longifolia extracts to the workers of

the red imported fire ant， Solenopsis invictaLIANG Biao FENG Weiming WANG Bing SHAO Xuehua（1. Foshan Agricultural Science Institute， Foshan528100， China; 2. Institute of Fruit Tree Research，

Guangdong Academy of Agricultural Sciences， Key Laboratory of South Subtropical Fruit Biology and

Genetic Resource Utilization， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Guangdong Provincial Key

Laboratory of Tropical and Subtropical Fruit Tree Research， Guangzhou510640， China）AbstractTo determine the control efficacy of Eurycoma longifolia extracts on the workers of Solenopsis invicta， the toxic activity of the major component quassinoids and the ants’ behavioral abilities were assessed using a water test tube feeding method. The results showed that the toxic activity of the compound ep6 was positively correlated with treatment time and concentration. The mortality rate of the ants was 77.78% ten days after treatment at a concentration of 20 mg/L. The compound ep6 significantly inhibited the aggregation rate， capture rate， percentage of walking ants， climbing rate， and food recognition rate， but had no significant effect on the food consumption rate in most treatment. The aggregation rate， capture rate， climbing rate， percentage of walking ants， food recognition rate， and food consumption rate decreased by 73.86， 50.27， 44.99， 27.78， 6.67， and 10.81 percentage points ten days after treated with 20 mg/L ep6， respectively， compared to the control group. These results indicate that the quassinoid compounds from E.longifolia have significant toxic and inhibitory activity against the worker ants of S.invicta.

Key wordsSolenopsis invicta;Eurycoma longifolia;quassinoids;toxic activity;prevention and control紅火蟻Solenopsis invicta Buren隸屬膜翅目Hymenoptera蟻科Formicidae切葉蟻亞科Myrmicinae，原分布于南美洲巴拉那河流域［1］，是一種危害性極大的外來入侵害蟲，具有分布范圍廣、繁殖能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)、習(xí)性兇猛、危害大等特點(diǎn)，已被我國列為入侵檢疫性有害生物［23］。紅火蟻于2004年在廣東省吳川市首次發(fā)現(xiàn)，據(jù)《全國農(nóng)業(yè)植物檢疫性有害生物分布行政區(qū)名錄》，目前我國12個(gè)省（區(qū)、市），448個(gè)縣（區(qū)、市）發(fā)現(xiàn)紅火蟻入侵。在廣東省，紅火蟻發(fā)生面積從2010年的7.3萬hm²發(fā)展到2021年的20.0萬hm²，分布縣區(qū)也從62個(gè)增加到了127個(gè)，對公共安全、農(nóng)林生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害［47］。目前化學(xué)藥劑防治雖然能在一定程度上控制紅火蟻種群［8］，但其仍呈持續(xù)迅速擴(kuò)張趨勢，且化學(xué)藥劑有效成分較單一，易導(dǎo)致靶標(biāo)出現(xiàn)抗藥性及農(nóng)藥殘留等問題。物理防治方法主要有水淹法或沸水法，防治費(fèi)時(shí)耗力，不具有實(shí)用性，且防治范圍較小，無法滿足大面積的紅火蟻防治，難以持續(xù)性控制紅火蟻災(zāi)情［910］。隨著人們對維護(hù)生態(tài)環(huán)境安全的意識逐漸提高，迫切需要低毒、長效且選擇性強(qiáng)的紅火蟻防治方法。植物源農(nóng)藥是一類來源廣、易獲得的天然產(chǎn)物，且具有生物降解快，害蟲不易產(chǎn)生抗性，對環(huán)境和非靶標(biāo)生物安全等優(yōu)勢，現(xiàn)已成為開發(fā)紅火蟻高效、低毒藥劑研究的重點(diǎn)。

東革阿里Eurycoma longifolia Jack，又稱長葉苦木，主要化學(xué)成分為苦木苦味素類化合物和生物堿兩類，苦木苦味素類化合物是其主要活性成分［11］，該類化合物為高度氧化的降三萜類化合物，是苦木科植物的特征性成分，具有良好的抗腫瘤、抗瘧疾、抗病毒、抗炎以及昆蟲拒食作用，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥中［12］。已有研究證明苦木苦味素對阿米巴原蟲和瘧原蟲等具有很強(qiáng)的生理活性，且對宮頸癌細(xì)胞（HeLa）和白血病細(xì)胞（MOLT-4）具有抗癌活性［13］，同時(shí)該類化合物中的苦樹酮具有殺蜘蛛及馬鈴薯蚜蟲的作用［14］。目前尚無對苦木苦味素類化合物殺滅紅火蟻的相關(guān)研究報(bào)道，故開展苦木苦味素化合物防治紅火蟻方面的研究工作具有重要意義。

生物農(nóng)藥是從天然產(chǎn)物中提取和開發(fā)的防控產(chǎn)品，安全性高，對環(huán)境無污染［15］。研究發(fā)現(xiàn)，魚藤酮和藜蘆堿在較低劑量下對紅火蟻工蟻具有毒殺活性和行為抑制活性，且處理時(shí)間越長效果越顯著［1617］。利用‘皇帝柑’和‘臍橙’果皮揮發(fā)性物質(zhì)在密閉條件下熏蒸，對小型紅火蟻工蟻有一定的毒殺和行為抑制作用［18］。這些研究表明，生物農(nóng)藥對紅火蟻有一定的毒殺效果，且對紅火蟻行為影響顯著。本研究通過測定苦木苦味素化合物對紅火蟻的毒殺活性，及對其行為能力（聚集率、抓附率、行走率、爬桿率、食物的識別率和食物消耗率）的影響，為應(yīng)用苦木苦味素類化合物防治紅火蟻提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料

供試藥劑為從東革阿里中提取的7種化合物，分別為ep1、ep2、ep3、ep4、ep5、ep6、ep7，結(jié)構(gòu)見圖1，純度為99.95%，由暨南大學(xué)饋贈。

2019年6月在廣州高速公路附近的柑橘園采集紅火蟻，捕捉方法參考呂利華等［19］。將帶土的紅火蟻鏟入涂有滑石粉的塑料桶內(nèi)，帶回實(shí)驗(yàn)室放置在溫度25℃、相對濕度60%左右的養(yǎng)蟲室，在塑料桶內(nèi)放入適量切塊的火腿腸，放置3 d后采用水滴法誘使紅火蟻聚集在土壤表面，并將紅火蟻用鏟子轉(zhuǎn)移到涂有滑石粉的白色塑料盒中喂食火腿腸，并在塑料盒中放入2支裝有水的試管，試管口用棉花塞住，使棉花濕潤而水剛好不流出為宜，一周后進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2化合物活性初篩

采用水試管喂毒法［20］對東革阿里提取物的活性進(jìn)行初篩。首先，將7種化合物用蒸餾水配制成不同質(zhì)量濃度（3.125、6.25、12.5、25、50、100 mg/L）的水溶液;隨后，將配制好的溶液分別加入到 2 mL 離心管中，對照只加等量蒸餾水，剪除離心管蓋后，在管口塞上棉花，防止藥液流出;最后，將裝有不同質(zhì)量濃度藥液的離心管分別放入到一次性塑料杯中，每個(gè)杯中放入 20 頭紅火蟻（4 mm左右工蟻）。每個(gè)處理設(shè) 3 個(gè)重復(fù)。處理后3 d統(tǒng)計(jì)紅火蟻死亡率，并采用寇氏法（Karber 氏法）［21］計(jì)算半致死濃度（LC₅₀）：Lg（LC₅₀）=1/2 （X_i+X_i+1） （P_i+1-P_i），式中：X_i為劑量或濃度的對數(shù);P_i為死亡率。

1.3化合物ep6處理后紅火蟻的死亡率和行為指標(biāo)測定采用水試管喂毒法。在每個(gè)塑料杯（50 mL）壁上均勻抹上一層滑石粉，放入50頭中等體型紅火蟻，饑餓3 h。將ep6用水稀釋為5、10、20 mg/L，以清水為空白對照，每個(gè)濃度處理和空白對照各設(shè)置3個(gè)重復(fù)，將藥液加入2 mL離心管中，塞入適量棉花使棉花剛好吸收藥液至不流出，隨后將離心管放入塑料杯中。在加入藥劑后1、3、5、7、10 d后測定紅火蟻的死亡率，并統(tǒng)計(jì)聚集率、爬桿率、抓附率、行走率、食物的識別率和食物消耗率。每次測定完后將紅火蟻轉(zhuǎn)移至原來的塑料杯內(nèi)。

死亡率=死亡的紅火蟻數(shù)紅火蟻總數(shù)×100%。

聚集率：測定聚集率時(shí)，輕輕振動塑料杯，待紅火蟻分布在杯底并靜置5 s后，觀測紅火的聚集情況，3只及以上能聚集成團(tuán)的，便認(rèn)為其具有聚集能力。

聚集率=紅火蟻成團(tuán)數(shù)/紅火蟻總數(shù)×100%。

爬桿率：將紅火蟻引上標(biāo)記好距離的竹簽上，在竹簽上爬行6 cm則確定為具有爬桿能力。

爬桿率=爬上桿6 cm的紅火蟻數(shù)量/紅火蟻總數(shù)×100%。

抓附率：將1.5 mL的離心管從杯中拿出放置在一旁，用竹簽將紅火蟻均勻分散在杯中，振動塑料杯，待紅火蟻分布在杯底并靜置10 s后，將一張白紙緊貼于杯口，將杯子旋轉(zhuǎn)180°，杯口朝下停頓5 s，再翻轉(zhuǎn)杯子回原來位置，觀察并記錄杯中剩余的紅火蟻數(shù)，杯中剩余紅火蟻即為不具有抓附能力的紅火蟻。

抓附率=紅火蟻總數(shù)-掉落紅火蟻數(shù)/紅火蟻總數(shù)×100%。

行走率：將紅火蟻置于50 cm×50 cm坐標(biāo)紙中間，讓其在紙上爬行，紅火蟻連續(xù)行走3 s以上的確定其具有行走能力。每次挑出20頭紅火蟻進(jìn)行測定，計(jì)算紅火蟻的行走率。

行走率=具有行走能力的紅火蟻數(shù)/紅火蟻總數(shù)×100%。

食物的識別率：將離心管放入已編號的塑料杯中，并在每個(gè)塑料杯中放入適量已稱量記錄的新鮮火腿腸，在加入火腿腸后測定食物的識別率，觀察塑料杯中紅火蟻對火腿腸接觸數(shù)量。

食物的識別率=

接觸并取食火腿腸的紅火蟻數(shù)/紅火蟻總數(shù)×100%。

食物消耗率：稱量塑料杯中的火腿腸的質(zhì)量。

食物的消耗率=

對照組消耗食物質(zhì)量-處理組消耗食物質(zhì)量/對照組消耗食物質(zhì)量×100%。

1.4數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)結(jié)果均為３次以上重復(fù)試驗(yàn)所得，試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)誤差分析，利用SPSS 22.0軟件分析數(shù)據(jù)，各處理組所得平均值之間的差異通過單因素方差分析和LSD進(jìn)行檢驗(yàn)評估，P＜0.05表示在統(tǒng)計(jì)學(xué)上具有顯著性差異。

2結(jié)果與分析

2.1東革阿里提取物活性初篩

7種苦木苦味素類化合物ep1、ep2、ep3、ep4、ep5、ep6、ep7對紅火蟻處理3 d后的LC50分別為19.01、27.85、32.05、23.90、20.01、11.46、14.10 mg/L（表1），其中ep6對紅火蟻工蟻毒殺活性最強(qiáng)，故選用ep6進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.2ep6對紅火蟻的毒殺活性

在試驗(yàn)濃度下，ep6對紅火蟻具有明顯的毒殺活性，死亡率與濃度呈正相關(guān)（表2）。5、10、20 mg/L ep6喂飼紅火蟻1、3、5、7、10 d，死亡率分別為9.33%～64.26%、12.00%～68.33%、17.67%～77.78%;隨處理時(shí)間延長，紅火蟻死亡率也逐漸上升，喂飼3、5、7、10 d的死亡率顯著高于喂飼1 d，說明ep6喂飼3 d后開始發(fā)揮對紅火蟻的毒殺活性。其中20 mg/L ep6對紅火蟻毒殺活性最好，喂飼1～10 d的死亡率均顯著高于對照（P＜0.05）。

2.3ep6對紅火蟻聚集率的影響

在試驗(yàn)濃度下，ep6對紅火蟻的聚集率具有顯著降低作用，在相同處理時(shí)間下，聚集率與處理濃度呈負(fù)相關(guān);在同一處理濃度下，聚集率與處理時(shí)間也呈負(fù)相關(guān)（表3）。5、10、20 mg/L ep6喂飼1 d，紅火蟻聚集率分別為87.27%、87.78%和88.42%，喂飼10 d，聚集率分別顯著下降28.96、50.27和77.60百分點(diǎn);各處理與水喂飼（對照）相比均差異顯著 （P＜0.05）。

2.4ep6對紅火蟻?zhàn)ジ铰实挠绊?/p>

在試驗(yàn)濃度下紅火蟻?zhàn)ジ铰逝cep6濃度及喂飼時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。由表4可見，用較高濃度（10、20 mg/L）的ep6喂飼紅火蟻，其抓附率顯著低于5 mg/L （P＜0.05）;同一濃度喂飼10 d抓附率顯著下降。對照組紅火蟻1～10 d的抓附率為85.25%～94.19%;5、10、20 mg/L ep6喂飼5 d，抓附率分別為87.48%，65.00%，58.36%，其中，20 mg/L處理與對照相比顯著下降了34.82百分點(diǎn);5、10、20 mg/L ep6喂飼10 d，紅火蟻?zhàn)ジ铰史謩e為58.68%、m6IkmUP/iLF+/6+9rpPjNg==46.52%、34.98%，與對照相比分別顯著下降了26.57、38.73、50.27百分點(diǎn)（P＜0.05）。

2.5ep6對紅火蟻行走率的影響

由表5可見，在同一處理時(shí)間下，紅火蟻的行走率隨處理濃度的升高而降低，20 mg/L ep6喂飼5 d后其行走率顯著低于其他處理組;5 mg/L和10 mg/L ep6喂飼1～10 d行走率差異不顯著（表5）。對照組紅火蟻1～10 d行走率為65.56%～72.22%，變化不顯著;5 mg/L和10 mg/L ep6喂飼10 d紅火蟻的行走率分別從第1天的63.33%、64.44%下降為53.33%和54.44%，變化不顯著，2個(gè)濃度處理間無顯著差異;20 mg/L ep6喂飼10 d，紅火蟻的行走率從第1天時(shí)的62.22%下降為37.78%，下降了24.44百分點(diǎn)（P＜0.05）。

2.6ep6對紅火蟻爬桿率的影響

在試驗(yàn)濃度和時(shí)間下，ep6能顯著抑制紅火蟻的爬桿率，與對照相比，5 mg/L ep6喂飼7 d，10 mg/L和20 mg/L ep6喂飼5 d，紅火蟻爬桿率顯著下降（表6）。對照組1～10 d紅火蟻爬桿率為99.19%～100.00%，隨時(shí)間的變化不顯著;5 mg/L和10 mg/L ep6喂飼1～10 d，紅火蟻爬桿率分別從96.68%和97.81%下降至88.21%和85.45%，變化不顯著，2個(gè)濃度處理之間也無顯著差異。20 mg/L ep6喂飼10 d，紅火蟻爬桿率從第1天的99.19%下降至54.20%，下降了44.99百分點(diǎn)（P＜0.05），且與5、10 mg/L和對照組相比差異顯著（P＜0.05）。

2.7ep6對紅火蟻食物識別率的影響

ep6可降低紅火蟻對食物的識別率。在5 mg/L和10 mg/L ep6處理下，紅火蟻食物的識別率與對照相比差異不顯著，20 mg/L ep6喂飼1 d即可顯著降低紅火蟻對食物的識別率，喂飼10 d，紅火蟻對食物的識別率與對照相比降低了6.67百分點(diǎn)，且顯著低于5、10 mg/L ep6處理（表7）。綜上可見，ep6在處理濃度為20 mg/L時(shí)，喂飼1 d以上可顯著降低紅火蟻對食物的識別率，而低濃度對紅火蟻的識別率沒有顯著影響。

2.8ep6對紅火蟻食物消耗率的影響

由表8可見，20 mg/L ep6處理10 d，紅火蟻對食物的消耗率與對照相比差異顯著，而其他處理時(shí)間和處理濃度間均無顯著差異。可見，ep6對紅火蟻食物消耗率的影響不大。

3結(jié)論與討論

紅火蟻是一種社會性昆蟲，具有螫針，能夠分泌毒液，有強(qiáng)烈的進(jìn)攻性，對入侵地區(qū)生物有極大影響［22］，蟻群的聚集、抓附、爬桿、行走率、對食物的識別和消耗等行為能力在其生存和覓食過程中具有重大意義，降低其行為能力，能削弱其對人類、社會和生態(tài)環(huán)境的危害［23］。研究植物源提取物對紅火蟻的毒殺及行為能力的影響具有重要現(xiàn)實(shí)意義。試驗(yàn)結(jié)果表明，7個(gè)東革阿里提取物對紅火蟻均有較好的毒殺活性，其中化合物ep6 的LC50最低，為11.46 mg/L，該化合物的活性最好，故選擇天然活性化合物ep6作為后續(xù)研究紅火蟻工蟻行為能力的目標(biāo)化合物。結(jié)果表明，ep6在20 mg/L濃度下處理紅火蟻工蟻10 d后的死亡率為77.78%，進(jìn)一步檢測其對紅火蟻工蟻的行為能力發(fā)現(xiàn)，ep6可明顯降低紅火蟻工蟻的聚集率、抓附率、爬桿率、行走率、和食物識別率，其中20 mg/L濃度下處理10 d的聚集率、抓附率、爬桿率、行走率和食物識別率與對照相比分別降低了73.86、50.27、44.99、27.78和6.67百分點(diǎn)?？梢?，苦木苦味素化合物對紅火蟻工蟻具有良好的毒殺和抑制行為活性。

東革阿里的主要化學(xué)成分為苦木苦味素類、生物堿類，苦木苦味素多為四環(huán)三萜內(nèi)酯及五環(huán)三萜內(nèi)酯類化合物［2425］，該類化合物具有解熱、降血糖、抗癌和驅(qū)蟲等殺蟲作用［26］。研究表明，苦木科植物中的苦木苦味素對白蟻有中等強(qiáng)度的拒食作用和毒殺活性［27］;從牛筋果Harrisonia perforata中提取得到苦木苦味素類化合物對蚜蟲有良好的毒殺活性［28］;從鴉膽子Brucea javanica中分離得到的苦木苦味素類化合物對小菜蛾P(guān)lutella xylostella具有良好的拒食作用［29］。本文測定了苦木苦味素化合物對紅火蟻的毒殺活性及行為能力的影響，結(jié)果證實(shí)了苦木苦味素化合物不僅對紅火蟻工蟻具有毒殺活性，同時(shí)，還能抑制紅火蟻的行為能力。由此可見，苦木苦味素化合物在紅火蟻防控方面具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景。

目前，生物農(nóng)藥已逐步發(fā)展為生物產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和主體之一，上升為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要生長點(diǎn)。使用植物源農(nóng)藥防控紅火蟻有良好效果，寬葉毒芹Cicuta virosa提取物對紅火蟻有一定毒力作用［30］;黃花蒿Artemisia annua和香樟Cinnamomum camphora中活性成分桉樹腦和樟腦油對紅火蟻有強(qiáng)烈的熏蒸毒性［3132］;九里香Murraya exotica提取物對紅火蟻同樣也有較強(qiáng)的熏蒸毒性［33］。相較化學(xué)殺蟲劑，植物源殺蟲劑更加安全，對環(huán)境友好，具有廣闊的應(yīng)用前景。因?yàn)橹参镌椿钚猿煞植煌诨瘜W(xué)農(nóng)藥，化學(xué)農(nóng)藥是喂毒后工蟻迅速死亡，會導(dǎo)致無法毒殺蟻后，也無法到達(dá)蟻穴;而植物源活性成分對工蟻的毒殺見效慢，可通過工蟻的傳毒能力威脅其蟻后甚至整個(gè)蟻穴，故利用生物農(nóng)藥和化學(xué)農(nóng)藥相結(jié)合對紅火蟻進(jìn)行綜合防治是徹底根除紅火蟻的有效途徑。

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（責(zé)任編輯：楊明麗）