接骨木提取物對(duì)桃蚜的毒力和發(fā)育繁殖的影響

摘要

為探究接骨木Sambucus williamsii 提取物對(duì)桃蚜Myzus persicae的觸殺活性及對(duì)其發(fā)育和繁殖的影響，采用點(diǎn)滴法測(cè)定接骨木乙醇粗提取物和4種溶劑萃取物對(duì)桃蚜的毒力，同時(shí)測(cè)定了接骨木正丁醇萃取物的半致死劑量對(duì)桃蚜發(fā)育和繁殖的影響。結(jié)果表明：接骨木乙醇粗提物對(duì)桃蚜具有較好的觸殺效果，處理72 h的LD50為0.133 μg/頭。接骨木4種溶劑（石油醚、乙酸乙酯、正丁醇、水）萃取物對(duì)桃蚜均具有殺蟲活性，正丁醇萃取物對(duì)桃蚜觸殺效果最佳，處理72 h對(duì)成蚜及若蚜的LD50分別為1.243 μg/頭和0.145 μg/頭;用LD50的正丁醇萃取物處理桃蚜后，其F0代的成蚜平均壽命縮短、每成蚜平均產(chǎn)蚜量下降;F1代的凈生殖率、內(nèi)稟增長率和周限增長率的值顯著低于同世代的對(duì)照組;F2代的內(nèi)稟增長率和周限增長率與同世代對(duì)照組差異不顯著。因此認(rèn)為，接骨木提取物可顯著抑制桃蚜F0代的繁殖力，降低F1代的種群數(shù)量。研究結(jié)果為將接骨木提取物作為植物源殺蟲劑防治桃蚜提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞

接骨木; 點(diǎn)滴法; 桃蚜; 生物活性; 抑制作用

中圖分類號(hào)：

S 433.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2024426

Toxicity of Sambucus williamsii extracts and their effects on the development and reproduction of Myzus persicae

LI Zhuoli1，2， WANG Bo1， HU Shaojing1， GUO Jin1， PAN Xiali1， ZHANG Qingwen1， ZHANG Lixiang1*

（1. College of Advanced Agriculture and Ecological Environment， Heilongjiang University， Harbin 150080， China;

2. School of Construction， Guangdong Technology College， Zhaoqing 526070， China）

Abstract

To investigate contact toxicity and the effects of Sambucus williamsii extracts on the development and reproduction of Myzus persicae， the toxicity of the crude ethanol extract and four solvent extracts was evaluated using the drop method， and the effects of the nbutanol extract at the LD50 dose were further assessed. The results showed that the crude extract exhibited strong contact toxicity against M.persicae， with a 72 h LD50 of 0.133 μg per aphid. All four solvent extracts （petroleum ether， ethyl acetate， nbutanol， and water） demonstrated insecticidal activity， with the nbutanol extract showing the highest efficacy， with LD50 values of 1.243 μg/adult and 0.145 μg/nymph at 72 h. Treatment with the nbutanol extract at the LD50 dose significantly shortened the adult average lifespan and average aphid yield per adult aphid in the F0 generation. The F1 generation exhibited significantly lower net reproductive rate， intrinsic rate of increase， and finite rate of increase compared to the control group. However， no significant differences were observed in the intrinsic and finite rates of increase in the F2 generation compared to the corresponding control. These findings suggest that S.williamsii extracts can significantly suppress the reproductive capacity of F0 M.persicae and reduce the F1 population， providing a scientific basis for the development of botanical insecticides against M.persicae.

Key words

Sambucus williamsii; drip method; Myzus persicae; bioactivity; inhibition

接骨木Sambucus williamsii，又名續(xù)骨木、大接骨丹、公道老，為莢蒾科Viburnaceae接骨木屬Sambucus落葉灌木［1］，廣泛分布于中國北方、韓國、日本等地區(qū)［23］。在醫(yī)學(xué)上具有抗骨質(zhì)疏松及促進(jìn)骨折愈合的效果，部分成分具有抗癌、抗炎、抗菌及神經(jīng)保護(hù)等生物活性［45］。Kuang等［6］發(fā)現(xiàn)，從接骨木果實(shí)的正丁醇萃取物中分離的主要成分具有保肝作用。張宏利等［7］試驗(yàn)結(jié)果表明，利用含接骨木的飼料飼喂小白鼠時(shí)，小白鼠的死亡率隨接骨木濃度的升高而升高。孫華等［8］報(bào)道，接骨木不同提取物抑制灰葡萄孢菌絲的生長。劉楚含［9］研究發(fā)現(xiàn)，接骨木中的木脂素、生物堿、皂苷等提取物具有抑菌的效果。盡管接骨木在多個(gè)領(lǐng)域，尤其是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已被廣泛研究，但在農(nóng)業(yè)害蟲防治方面的應(yīng)用尚未見報(bào)道。

桃蚜Myzus persicae，也被稱為煙蚜或桃赤蚜，屬半翅目Hemiptera蚜科Aphididae。其具有食性雜、分布廣、繁殖快和危害重等特點(diǎn)［1011］。桃蚜主要通過直接刺吸作物的汁液為害甘藍(lán)、煙草、蘿卜、白菜等十字花科Brassicaceae作物，導(dǎo)致作物生長受阻、枯萎甚至死亡，其分泌的蜜露使果蔬產(chǎn)量下降且會(huì)引起媒污病，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失［12］。目前，化學(xué)防治仍然是桃蚜的主要防控措施。但長期依賴殺蟲劑如氟吡呋喃酮、氟啶蟲胺腈和環(huán)氧蟲啶、擬除蟲菊酯、新煙堿等已使桃蚜出現(xiàn)了不同程度的抗藥性和再猖獗問題［1314］。同時(shí)，一些對(duì)環(huán)境和人類健康有害的殺蟲劑被禁用。因此，尋找新型、環(huán)保且有效的害蟲防治方法成為迫切的需求?？紤]到接骨木具有多種生物活性成分和對(duì)某些生物的毒性作用，本研究采用點(diǎn)滴法測(cè)定接骨木提取物對(duì)桃蚜的毒力，探討其半致死劑量對(duì)桃蚜生長發(fā)育及繁殖的影響，旨在初步評(píng)估接骨木提取物對(duì)桃蚜的防治效果，研究結(jié)果將為接骨木在農(nóng)業(yè)害蟲防治領(lǐng)域提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)昆蟲和植物

桃蚜采自黑龍江大學(xué)試驗(yàn)地，在溫度（26±1）℃，相對(duì)濕度70%～75%，光照周期L∥D=16 h∥8 h的人工氣候箱內(nèi)用‘上海青’苗飼養(yǎng)。供試植物為2021年7月16日于黑龍江大學(xué)校內(nèi)采集的接骨木莖葉和果實(shí)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 接骨木粗提物和萃取物的制備

將接骨木莖葉和果實(shí)洗凈，自然吹干，在50℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（DGG9070，上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）烘干，于高速多功能粉碎機(jī)（YB1000A，上海力箭機(jī)械有限公司）粉碎，60目過篩。過篩后的接骨木干粉用密封袋密封，避光保存，備用。

接骨木粗提物采用超聲波提取法［15］。稱取接骨木干粉540 g約均分于22個(gè)1 000 mL的三角瓶中，分別加入干粉40倍容積的乙醇溶液作為溶劑，使用保鮮膜、封口膜、橡皮筋密封置于超聲清洗機(jī)中。超聲提取50 min，溫度45℃，功率360 W，靜置，抽濾提取液，轉(zhuǎn)移至離心瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（RE6000A，上海亞榮生化儀器廠）濃縮蒸發(fā)得102.88 g浸膏。棕色試劑瓶收集，保存于4℃冰箱，備用。

接骨木萃取物采用水浴浸膏溶劑萃取法［16］。102.88 g接骨木粗提物浸膏加10倍蒸餾水制成懸浮液，放在50℃水浴鍋中攪拌溶解，裝入分液漏斗懸浮，依次加入等體積的石油醚、乙酸乙酯、正丁醇各萃取3次，分別合并3次的萃取液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀減壓濃縮萃取液得到石油醚萃取物浸膏25.00 g、乙酸乙酯萃取物浸膏24.83 g、正丁醇萃取物浸膏18.55 g、水萃取物浸膏34.50 g，棕色試劑瓶收集，保存于4℃冰箱，備用。

1.2.2 室內(nèi)生物活性測(cè)定

取接骨木粗提物和4種溶劑萃取物用丙酮稀釋成不同濃度的藥劑。接骨木粗提物的濃度梯度：800、100、10、5、0.1 mg/mL；4種溶劑萃取物的濃度均為100 mg/mL。

根據(jù)4種溶劑萃取物對(duì)桃蚜的觸殺活性，進(jìn)一步選擇正丁醇萃取物測(cè)定其對(duì)桃蚜成蚜和若蚜的觸殺活性。處理桃蚜成蚜的濃度梯度：100、80、55、30、5 mg/mL；處理桃蚜若蚜的濃度梯度：100、10、1、0.1、0.01 mg/mL。

采用微量點(diǎn)滴法［17］測(cè)定。選擇無翅桃蚜為供試?yán)ハx，將供試接骨木粗提物和4種溶劑萃取物用丙酮溶解。選取‘上海青’葉片將其置于鋪有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿（d=9 cm）中，用毛筆挑取個(gè)體大小一致、活潑的無翅桃蚜接在葉片上，使用微量注射器將0.1 μL的藥劑點(diǎn)滴在桃蚜的前胸背板上，利用保鮮膜封口并用昆蟲針扎孔保證透氣度，每個(gè)培養(yǎng)皿接入20頭桃蚜，每處理重復(fù)3次，對(duì)照組藥劑為丙酮。所有處理均置于溫度（26±1）℃、相對(duì)濕度70%～75%、光照周期L∥D=16 h∥8 h的人工氣候箱中。在處理1、2、3 d后，檢查并記錄桃蚜死亡數(shù)。桃蚜死亡的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：觸碰其觸角、頭部和腹部時(shí)，無任何反應(yīng)即視為死亡，計(jì)算死亡率和校正死亡率。

死亡率=實(shí)際死亡蟲數(shù)/試驗(yàn)總蟲數(shù)×100%;

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

1.2.3 正丁醇萃取物對(duì)桃蚜種群的影響

將桃蚜接到新鮮‘上海青’葉片上。挑取成蚜在4 h后產(chǎn)的若蚜，單頭接入帶有濕潤濾紙和一顆帶有兩片真葉‘上海青’苗的培養(yǎng)皿（d=6 cm）中飼養(yǎng)。每日（6：30、15：30、21：30）觀察桃蚜的生長情況，持續(xù)飼養(yǎng)至成蚜階段，以備后續(xù)試驗(yàn)使用。

將上述飼養(yǎng)的成蚜（F0代）分別用丙酮（對(duì)照）和接骨木正丁醇萃取物L(fēng)D50（3.239 μg/頭，24 h的LD50）處理，并連續(xù)飼養(yǎng)2代。在直徑為6 cm的培養(yǎng)皿中放入‘上海青’苗，接入1頭成蚜，每處理30個(gè)重復(fù)。每日（6：30、15：30、21：30）觀察記錄每頭成蚜的產(chǎn)蚜量和存活情況。將F0代新產(chǎn)的若蚜（F1代）轉(zhuǎn)移到新鮮‘上海青’苗上，單頭飼養(yǎng)，每處理30個(gè)重復(fù)，觀察記錄每頭若蚜不同齡期的發(fā)育時(shí)間（及時(shí)移除每次蛻皮）;待發(fā)育至成蚜階段，觀察記錄每頭成蚜的產(chǎn)蚜數(shù)、壽命，并持續(xù)觀察至其死亡。對(duì)F2代若蚜的飼養(yǎng)觀察方法與F1代相同。

根據(jù)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算桃蚜試驗(yàn)種群的凈生殖率、平均世代周期、內(nèi)稟增長率和種群加倍時(shí)間等生命參數(shù)，組建桃蚜生命表。

凈生殖率R0=∑lxmx;

內(nèi)稟增長率rm=lnR0/T;

周限增長率λ=erm;

平均世代周期T=∑xlxmx/R0;

種群加倍時(shí)間Dt=ln2/rm。

其中l(wèi)x和mx分別表示在年齡x時(shí)孤雌桃蚜成蟲個(gè)體成活率和平均產(chǎn)蚜數(shù)；T為平均世代周期。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

利用Excel表格統(tǒng)計(jì)原始數(shù)據(jù)，利用SPSS 26.0軟件的單因素方差分析進(jìn)行多重比較;使用Polo Plus軟件求斜率、標(biāo)準(zhǔn)誤、卡方值、自由度、P值、LD50及95%置信區(qū)間。桃蚜發(fā)育歷期、壽命、產(chǎn)蚜量和種群生命表參數(shù)用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 接骨木粗提物對(duì)桃蚜的觸殺活性

接骨木粗提物對(duì)桃蚜表現(xiàn)出良好的殺蟲活性（表1）。接骨木粗提物處理桃蚜24、48、72 h的LD50分別為1.093、0.437 μg/頭和0.133 μg/頭，處理72 h的觸殺效果最好。因此，接骨木粗提物對(duì)桃蚜的觸殺效果存在時(shí)間劑量效應(yīng)。

2.2 接骨木4種溶劑萃取物對(duì)桃蚜的觸殺活性

采用微量點(diǎn)滴法測(cè)定接骨木4種溶劑萃取物對(duì)桃蚜的殺蟲活性（表2）。10 μg/頭劑量下，石油醚相、乙酸乙酯相和正丁醇相均對(duì)桃蚜具有較好的觸殺效果，正丁醇相殺蚜效果最好;水相的校正死亡率在10%以下，與其余3種萃取物的殺蟲活性存在顯著差異（P＜0.05）。

為更深入地了解正丁醇萃取物的毒力，試驗(yàn)進(jìn)一步采用微量點(diǎn)滴法對(duì)桃蚜成蚜及3齡若蚜進(jìn)行毒力測(cè)定。測(cè)定結(jié)果表明（表3），接骨木正丁醇萃取物處理24、48 h和72 h，對(duì)成蚜的LD50分別為3.239、2.091 μg/頭和1.243 μg/頭;對(duì)3齡若蚜的LD50分別為0.482、0.256 μg/頭和0.145 μg/頭。同樣，正丁醇萃取物對(duì)桃蚜的殺蟲效果存在時(shí)間劑量關(guān)系。

2.3 正丁醇萃取物對(duì)桃蚜發(fā)育歷期的影響

正丁醇萃取物按3.239 μg/頭劑量（24 h的LD50）處理桃蚜成蚜F0代，連續(xù)飼養(yǎng)觀察2代，各齡若蚜的發(fā)育歷期見表4。正丁醇萃取物3.239 μg/頭處理對(duì)F1代若蚜歷期具有顯著影響（t=-2.479，df=58，P=0.016），F(xiàn)1代若蚜歷期（5.88 d）與對(duì)照（5.49 d）相比顯著延長，是對(duì)照的1.07倍。但F1和F2代1～4齡若蚜歷期及F2代若蚜歷期與對(duì)照無差異顯著（F1代1齡：t=-1.080。

2.4 正丁醇萃取物對(duì)桃蚜壽命和產(chǎn)蚜量的影響

3.239 μg/頭正丁醇萃取物處理桃蚜后，其F0和F1代成蚜平均壽命比對(duì)照組顯著縮短2.97 d和3.33 d（F0代：t=2.338，df=50.489，P=0.023;F1代：t=2.015，df=58，P=0.048），其F0代每成蚜平均產(chǎn)蚜量較對(duì)照組顯著降低9.36頭（F0代：t=2.631，df=48.288，P=0.011），其F0代平均發(fā)育歷期較對(duì)照組顯著降低2.97 d（F0代：t=2.278，df=50.466，P=0.027）;但F2代的成蚜平均壽命和F1和F2代的每成蚜平均產(chǎn)蚜量及F1、F2代平均發(fā)育歷期較對(duì)照組均未有顯著差異（F2代成蚜平均壽命：t=1.442，df=58，P=0.155;F1代每成蚜平均產(chǎn)蚜量：t=1.102，df=58，P=0.275;F2代每成蚜平均產(chǎn)蚜量：t=0.857，df=58，P=0.395;F1代平均發(fā)育歷期：t=1.766，df=58，P=0.083;F2代平均發(fā)育歷期：t=-4.706，df=58，P=0.179）（表5）。

2.5 正丁醇萃取物對(duì)桃蚜生命表的影響

3.239 μg/頭接骨木正丁醇萃取物處理F0代桃蚜后，與CK組相比，F(xiàn)1代平均世代歷期延長0.75 d，但差異不顯著（T：t=-1.889，df=8，P=0.096），種群加倍時(shí)間顯著延長0.23 d（t=-3.054，df=8，P=0.016），凈生殖率、內(nèi)稟增長率和周限增長率較對(duì)照組分別顯著減少3.47%，0.10%和0.19%（R0：t=2.904，df=8，P=0.020;rm：t=3.089，df=8，P=0.015;λ：t=3.590，df=4.494，P=0.019）。F2代平均世代歷期顯著縮短0.85 d（T：t=2.484，df=4.575，P=0.016），種群加倍時(shí)間縮短0.12 d，但差異不顯著（DT：t=-1.965，df=4.575，P=0.112），凈生殖率較對(duì)照組顯著減少3.61%（R0：t=5.290，df=8，P=0.001），內(nèi)稟增長率和周限增長率較對(duì)照組增大0.06%和0.08%，但差異不顯著（rm：t=-1.959，df=5.004，P=0.107; λ：t=-1.753，df=5.592，P=0.134）（表6）。

3 結(jié)論與討論

化學(xué)農(nóng)藥的使用對(duì)農(nóng)田中的害蟲天敵和傳粉媒介產(chǎn)生了一系列不良影響，如：生命周期延長、繁殖能力下降、捕食量降低甚至死亡［18］，并可能使害蟲產(chǎn)生嚴(yán)重的“3R”問題。與化學(xué)農(nóng)藥相比，植物源農(nóng)藥具有安全環(huán)保、靶向性強(qiáng)、降解性能高、對(duì)哺乳動(dòng)物無害等特點(diǎn)［19］。目前，防治桃蚜主要依賴于煙堿類吡蟲啉、擬除蟲菊酯類、有機(jī)磷類氧化樂果和氨基甲酸酯類抗蚜威等化學(xué)藥劑。然而，由于不科學(xué)、不合理地使用這些化學(xué)藥劑，桃蚜的耐藥性和抗藥性不斷增強(qiáng)［20］。針對(duì)這一現(xiàn)象，我國科研人員對(duì)菊科、毛茛科、楝科、瑞香科等植物進(jìn)行了殺蟲作用研究。瑞香狼毒Stellera chamaejasme根石油醚提取物隨著濃度增大，其對(duì)桃蚜的觸殺效果越強(qiáng)，處理桃蚜24 h后，致死中濃度為1 243.7 mg/L［21］。在本試驗(yàn)中，接骨木粗提物處理24 h后，LD50為1.093 μg/頭;處理時(shí)間為72 h的LD50則為0.133 μg/頭，其觸殺效果與耬斗菜Aquilegia viridiflora乙醇粗提物對(duì)桃蚜的室內(nèi)觸殺活性相似，一般第1天的殺蟲效果不明顯，殺蟲效果存在時(shí)間劑量關(guān)系［22］，因此提高處理劑量和延長處理時(shí)間能夠使接骨木粗提物發(fā)揮最大的觸殺效果。由于接骨木粗提物的化學(xué)成分復(fù)雜且其不同極性萃取相的藥效未知，本試驗(yàn)在對(duì)接骨木粗提物活性測(cè)試的基礎(chǔ)上，也測(cè)試了粗提物4種不同萃取相（石油醚、乙酸乙酯、正丁醇、水）的殺蟲活性。研究結(jié)果表明，正丁醇萃取相對(duì)桃蚜具有顯著的殺蟲作用，與粗提物殺蟲活性相一致，隨著接骨木正丁醇萃取物劑量的增加和處理時(shí)間的延長，殺蚜效果增強(qiáng)。處理72 h后，成蚜和3齡若蚜的LD50分別為1.243 μg/頭和0.145 μg/頭。這些數(shù)據(jù)為進(jìn)一步研究接骨木對(duì)桃蚜的防治提供了理論基礎(chǔ)。

現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)表明，殺蟲劑的亞致死劑量會(huì)干擾害蟲的生長發(fā)育、繁殖、生態(tài)行為、定位寄主和抗藥性等方面［14， 23］。本研究對(duì)接骨木正丁醇萃取物3.239 μg/頭處理桃蚜F0代后的種群繁殖進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，處理桃蚜后，F(xiàn)0代及F1代成蚜的壽命縮短，F(xiàn)0代成蚜的產(chǎn)蚜量降低，表明接骨木正丁醇萃取物抑制了F0代桃蚜的繁殖能力。這與吡蟲啉、阿維菌素和高效氯氰菊酯的亞致死量對(duì)豌豆蚜Acyrthosiphon pisum種群的研究結(jié)果類似［24］，也與第4代新煙堿類氟啶蟲胺腈的亞致死濃度對(duì)不論是親代還是子一代桃蚜的壽命都有顯著影響的結(jié)果相一致［23］。通過分析組建的生命表參數(shù)值可知，接骨木正丁醇萃取物3.239 μg/頭處理桃蚜F0代后，其F1代的內(nèi)稟增長率、周限增長率、凈生殖率均下降，而平均世代周期和種群加倍時(shí)間則延長，表明接骨木正丁醇萃取物抑制了F0代桃蚜的產(chǎn)蚜量，進(jìn)而影響到F1代的種群發(fā)展，這與劉慧萍等［25］發(fā)現(xiàn)吡蟲啉處理F0、F1和F2代紅、綠色型豌豆蚜后抑制了種群的增長的結(jié)果相一致。接骨木正丁醇萃取物處理組F2代的內(nèi)稟增長率高于CK組，表明接骨木正丁醇萃取物對(duì)桃蚜子代的生長發(fā)育和繁殖的抑制能力減弱，桃蚜在經(jīng)過1代后逐漸適應(yīng)了接骨木正丁醇萃取物的脅迫，導(dǎo)致種群開始呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，與李志雄等［13］研究苦參堿和藜蘆堿LC30致死劑量處理3種蚜蟲F1代生命參數(shù)的結(jié)果相類似。

綜合以上研究，不同劑量的接骨木粗提物以及4種溶劑萃取物均對(duì)桃蚜表現(xiàn)出良好的殺蟲活性，其中正丁醇萃取物的殺蚜效果最佳，其致死中劑量能夠抑制桃蚜的發(fā)育歷期、壽命與種群繁殖力。這些研究結(jié)果充分顯示了接骨木在桃蚜防治方面的潛在應(yīng)用價(jià)值。

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