重要儲(chǔ)藏害蟲藥材甲的生物防治研究進(jìn)展

曹宇　李燦

摘要：藥材甲[Stegobium paniceum （L.）]是世界性的儲(chǔ)藏物害蟲，在我國，嚴(yán)重危害中藥材等重要儲(chǔ)藏物，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。鑒于化學(xué)防治的弊端及害蟲抗藥性問題，生物防治越來越受到重視，在害蟲綜合防治體系中占有重要地位。本文從植物源農(nóng)藥、昆蟲激素、天敵昆蟲及氣調(diào)控害等方面，就藥材甲的生物防治進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞：藥材甲；植物源農(nóng)藥；昆蟲激素；天敵昆蟲；氣調(diào)

中圖分類號(hào)： S433.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2014）04-0009-04

收稿日期：2013-08-19

基金項(xiàng)目：貴州省中藥現(xiàn)代化科技產(chǎn)業(yè)研究開發(fā)專項(xiàng)[編號(hào)：黔科合中藥字（2011）5049號(hào)]；貴州省普通高校創(chuàng)新人才團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目[編號(hào)：黔教合人才團(tuán)隊(duì)字（2012）05號(hào)]；貴州省高校優(yōu)秀科技創(chuàng)新人才支持計(jì)劃項(xiàng)目[編號(hào)：黔教合KY字（2012）098號(hào)]；貴州省2013年度國際合作項(xiàng)目[編號(hào)：黔科合外G字（2013）7047號(hào)]；貴陽學(xué)院重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目。

作者簡介：曹宇（1984—），男，四川自貢人，碩士，助教，主要從事有害生物控制及資源利用研究。E-mail：yucaosuccess@126.com。

通信作者：李燦，博士，教授。E-mail：lican790108@163.com。藥材甲[Stegobium paniceum （L.）]隸屬于鞘翅目（Coleoptera）竊蠹科（Anobiidae），是一種典型的世界性分布儲(chǔ)藏物甲蟲，在美國、德國、印度等地大面積發(fā)生和危害，對(duì)多種儲(chǔ)藏物造成嚴(yán)重?fù)p失[1-3]；在我國的廣東、山西、山東、貴州等地區(qū)均有發(fā)生，且是中藥材儲(chǔ)藏期害蟲的優(yōu)勢(shì)種。藥材甲成蟲體型較小，幼蟲在寄主組織內(nèi)生存，因此，其危害具有較強(qiáng)的隱蔽性，加之在儲(chǔ)藏室光線較暗等，往往在人們發(fā)現(xiàn)其危害時(shí)，已經(jīng)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。藥材甲食性雜，寄主范圍廣，嚴(yán)重危害儲(chǔ)藏藥材、檔案圖書、文物古跡等，甚至取食錫箔、鋁箔等金屬制品[4-6]，尤其在儲(chǔ)藏藥材上，往往造成暴發(fā)性危害[7-8]，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)藥材甲有效防治措施的研究，引起了各國學(xué)者的重視。本文就藥材甲的防治現(xiàn)狀及生物防治研究進(jìn)展進(jìn)行闡述。

1藥材甲的防治現(xiàn)狀

由于藥材甲分布范圍廣，寄主多，危害大，各國學(xué)者很早就對(duì)其防治展開了研究。煙熏或擬除蟲菊酯類藥劑熏蒸在早期被證明可以有效控制藥材甲危害[9-10]，物理防治方法中，-16～5 ℃，24～72 h可將藥材甲成蟲、幼蟲及蛹全部殺滅[11]；42～60 ℃高溫區(qū)域內(nèi)，25～0.08 h內(nèi)可將藥材甲幼蟲全部殺滅[12-13]；戚仁德等研究結(jié)果表明，利用100 W以上的白熾燈在黑暗儲(chǔ)藏室內(nèi)可對(duì)藥材甲進(jìn)行有效的誘殺防治[14]。目前，對(duì)于儲(chǔ)藏物害蟲的防治，主要依賴于化學(xué)藥劑防治。如采用高毒的樂果、敵敵畏、磷化氫等農(nóng)藥進(jìn)行藥材甲的殺滅[15-17]，隨后涌現(xiàn)出毒性較小的溴甲烷、磷化鋁、溴氰菊酯、甲酸乙酯等熏蒸劑廣泛運(yùn)用于藥材甲等儲(chǔ)藏害蟲的防治上[1-2，18-19]。

雖然溴甲烷和磷化氫等是目前藥材甲等儲(chǔ)藏物害蟲防治較為有效和使用普遍的熏蒸劑，但前者對(duì)臭氧層有破壞作用，世界糧農(nóng)組織已決議逐步停止生產(chǎn)和使用，后者由于害蟲抗藥性的產(chǎn)生，其使用受到了局限[20]，更重要的是化學(xué)防治對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)施藥者及消費(fèi)者健康的影響，使人們的擔(dān)心和憂慮與日俱增。因此，近年來，有關(guān)天敵昆蟲、信息素、生物源殺蟲劑、驅(qū)避劑和氣調(diào)控制等領(lǐng)域的研究越來越多，生物防治技術(shù)已經(jīng)成為害蟲控制的最理想戰(zhàn)略之一。

2藥材甲的生物防治

生物防治是害蟲防治不可缺少的重要組成，主要是指利用生物（或生物的代謝產(chǎn)物）來控制病蟲草害的技術(shù)[21]，其對(duì)人畜安全、避免污染環(huán)境，甚至有些天敵，可對(duì)某些害蟲的發(fā)生有長期抑制作用，可以說是收到“一勞永逸”的效果。尤其是二十一世紀(jì)以來，隨著生命科學(xué)和生物技術(shù)的滲透，生物防治在大田作物害蟲防治極力提倡且發(fā)展迅速，甚至某些方面取得了驕人的成功，如蘇云金桿菌（BT）的多途徑控害運(yùn)用。現(xiàn)在，生物防治以其安全、高效、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，越來越受到人們的青睞，但由于儲(chǔ)藏物害蟲自身的危害、生存環(huán)境等特點(diǎn)，其生物防治的研究與應(yīng)用較為困難，但鑒于化學(xué)防治的弊端、昆蟲抗藥性及藥材甲對(duì)儲(chǔ)藏物的嚴(yán)重危害，對(duì)于藥材甲等儲(chǔ)藏物害蟲的防治也應(yīng)該采取綠色無污染、可持續(xù)性控制的生物防治。

2.1植物源殺蟲劑

植物源農(nóng)藥是一類利用具有殺蟲殺螨或殺菌活性的植物的某些部位或提取的有效成分制成的農(nóng)藥，以其對(duì)人畜安全、害蟲不易產(chǎn)生抗藥性、在自然環(huán)境中易于降解等特點(diǎn)受到人們的重視。但目前對(duì)于藥材甲植物源農(nóng)藥的研究并不多，Deshpande首先發(fā)現(xiàn)桉樹、黑種草、雌蕊草提取物對(duì)藥材甲有較好的熏殺作用，隨后Deshpande和Tipnis進(jìn)一步驗(yàn)證桉葉素、桉樹油、羅勒等均對(duì)藥材甲有控制效果[22]。通過對(duì)更多植物資源的控害效果篩選，Ahmed等發(fā)現(xiàn)白珠木油、松節(jié)油、蒔蘿油、日本薄荷等不僅對(duì)藥材甲有熏殺作用[23]，對(duì)米象、綠豆象等儲(chǔ)藏害蟲也有控制作用。我國在藥材甲植物源農(nóng)藥的研究方面，僅有丹皮及其提取物的報(bào)道[24-25]，研究發(fā)現(xiàn)，丹皮提取物濃度在200 μg/cm2、丹皮酚濃度在 100 μg/cm2 以上時(shí)，其對(duì)藥材甲的趨避率達(dá)到80%以上；同時(shí)，相同濃度下，丹皮酚對(duì)藥材甲雌成蟲的產(chǎn)卵忌避性、對(duì)卵及幼蟲的殺滅效果，都顯著強(qiáng)于丹皮提取物。

總體來說，目前對(duì)于藥材甲植物源農(nóng)藥的研究較少，相對(duì)于米象[26-27]、煙草甲[28]及其他儲(chǔ)藏物害蟲[29-31]，研究力度有待加強(qiáng)。

2.2昆蟲激素

昆蟲激素可分為外激素（pheromone）、內(nèi)激素（hormone）[32]，兩者都是昆蟲的生理活性物質(zhì)，此類物質(zhì)微量可使昆蟲產(chǎn)生強(qiáng)烈的反應(yīng)，將合成的昆蟲激素或者類似物適量用于倉庫，可干擾昆蟲正常的生理活動(dòng)，達(dá)到防治害蟲的目的。國外從20世紀(jì)70、80年代開始藥材甲信息素的研究，Kuwahara 等首先提取了藥材甲雌蟲分泌的性信息素，發(fā)現(xiàn)其對(duì)藥材甲雄蟲有極強(qiáng)的吸引力[33-34]，并對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行了分析，相繼合成的藥材甲性信息素成分如2，3-二氫-2，3，5-三甲基-6（1-甲基-2-氧代丁基-四氫-吡喃-4酮）及其同分異構(gòu)體[35-37]。從20世紀(jì)70年代起，我國南開大學(xué)、四川大學(xué)、中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)研究所等高校、科研單位相繼對(duì)麥蛾、印度谷螟、斑皮蠹等儲(chǔ)藏害蟲的信息素展開了合成研究[38]；但有關(guān)藥材甲信息素的研究報(bào)道直到90年代才出現(xiàn)，利用藥材甲雌蟲的乙醚溶液粗提物測(cè)定，發(fā)現(xiàn)其在4.6×10-8雌蟲當(dāng)量（FE）以上時(shí)，對(duì)雄蟲有引誘作用；當(dāng)達(dá)到1.6×10-4 FE時(shí)，50%的雄蟲對(duì)粗體液有性反應(yīng)[39]。通過化學(xué)工藝的設(shè)計(jì)，吳江和匡曉帆合成了藥材甲性信息素的另一種成分（2S，3R，（1R））-2，3，5-三甲基-6-（1-甲基-2-氧代丁基）-4-氧代-氧雜-5-環(huán)己烯[40]。關(guān)于儲(chǔ)藏物害蟲信息素的研究，目前已鑒定10余科、40余種，其中已鑒定的皮蠹科、竊蠹科和鱗翅目蛾類的信息素均屬于性信息素，鞘翅目昆蟲的信息素大多為聚集信息素[41]。由此看出，儲(chǔ)藏物害蟲信息素的研究目前多限于外激素，而昆蟲內(nèi)激素如保幼激素、幾丁質(zhì)合成抑制劑等同樣可以用于害蟲的防治[42-43]，目前國內(nèi)外關(guān)于藥材甲內(nèi)激素的研究較少，僅有研究提到苯甲酰苯基脲（BPUs）類昆蟲生長調(diào)節(jié)劑對(duì)儲(chǔ)藏物甲蟲有潛在的抑制能力[43]，而已合成的另一種幾丁質(zhì)抑制劑地滅靈（Dimilin）對(duì)藥材甲控制效果并不理想[44]。

另外，當(dāng)前無論是在大田作物害蟲，還是儲(chǔ)藏物害蟲，在信息素的研究與應(yīng)用方面，以鱗翅目害蟲報(bào)道最多[20，38，45]，并在廣西、云南、北京、上海等10多個(gè)省蔬菜、水果、水稻上大面積推廣應(yīng)用，但總體來說，信息素在儲(chǔ)藏物害蟲防治上的應(yīng)用主要用作誘餌監(jiān)測(cè)其種群動(dòng)態(tài)，其次，利用信息素引誘設(shè)置誘捕器，這些性誘捕器用于藥材甲的控制，被認(rèn)為是藥材甲綜合治理措施的重要組成[46-49]。Mahroof等進(jìn)一步的研究結(jié)果表明，信息素與植物源吸引劑的聯(lián)合使用比兩者的單獨(dú)運(yùn)用，對(duì)藥材甲具有更為顯著的引誘作用[50]，這為藥材甲信息素的多樣化防治應(yīng)用提供了依據(jù)。

2.3天敵昆蟲

目前全世界尚未建立完善的儲(chǔ)糧害蟲綜合治理體系，中國在利用天敵對(duì)儲(chǔ)糧害蟲進(jìn)行有效生物防治方面基本處于空白狀態(tài)。儲(chǔ)藏害蟲天敵包括寄生性、捕食性昆蟲及蜱螨類，據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界范圍內(nèi)儲(chǔ)藏害蟲天敵有300種（人工天敵和自然天敵），隸屬于昆蟲綱和蛛形綱[20，51]。天敵昆蟲中以膜翅目最多，目前發(fā)現(xiàn)可寄生儲(chǔ)糧害蟲的寄生蜂有30余種，國內(nèi)外已研究的具有應(yīng)用潛力的寄生性天敵主要有：米象金小蜂、象蟲金小蜂、倉蛾姬蜂、赤眼蜂、雅脊金小蜂、麥蛾繭蜂等，研究內(nèi)容涉及寄主與天敵的相互關(guān)系、寄生蜂的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性、行為反應(yīng)、種內(nèi)和種間競(jìng)爭等[52]，但應(yīng)用于實(shí)際儲(chǔ)藏害蟲控制的天敵較少，較為成功的如麥蛾繭蜂在南非已有效用于控制印度谷螟和粉斑螟；麥蛾繭蜂、倉蛾姬蜂和廣赤眼蜂在美國已商業(yè)化批量生產(chǎn)[52]；在我國，黃色花蝽成功引種到湖南、四川、貴州等省，并在湖南衡陽、湖北天門糧倉釋放取得成效[38]。

盡管儲(chǔ)藏害蟲天敵種類及數(shù)量都不少，人們也逐漸認(rèn)識(shí)到其作為生物防治措施在儲(chǔ)藏物害蟲綜合治理中的重要地位[53]，目前報(bào)道的主要是5種膜翅目寄生性天敵昆蟲，分別為竊蠹繭蜂、穩(wěn)繭蜂、象蟲金小蜂、黑青小蜂和米象金小蜂[32，54-56]；革翅目捕食性天敵1種（肥螋）[54]，由此看出藥材甲天敵種類及數(shù)量并不豐富。國外研究人員最近通過在德國、奧地利5個(gè)不同地區(qū)的博物館釋放米象金小蜂，發(fā)現(xiàn)其對(duì)藥材甲具有顯著的種群抑制效果，在藥材甲綜合防治體系中具有重要作用[57]，且米象金小蜂還可寄生谷蠹、玉米象等[41]，釋放于倉庫可起到一舉多得的防治效果。

2.4氣調(diào)控害

氣調(diào)控害，是一種古老而有效且沿用至今的倉儲(chǔ)害蟲控制方法，美國研究人員早期發(fā)現(xiàn)當(dāng)CO2濃度達(dá)到60%時(shí)，短時(shí)間可造成大部分儲(chǔ)糧害蟲死亡；經(jīng)48 h后可殺死大部分害蟲及其子代；當(dāng)CO2濃度高于95%，O2濃度低于1%時(shí)，處理5 d以后，可殺死干果上的各類害蟲。如今已開展氣調(diào)對(duì)豆象、谷蠹、雜擬谷盜、煙草甲以及其他儲(chǔ)藏物害蟲和螨類的控制研究[58-60]，真空、N2、CO2及其混合氣體、配合熏蒸劑使用等，多樣化的氣調(diào)處理都應(yīng)用在儲(chǔ)藏物害蟲控制上[61]。

國內(nèi)外對(duì)于藥材甲的氣調(diào)防治也給于了極大的關(guān)注，Hashem利用不同CO2濃度（20%、30%、40%和60%）處理藥材甲發(fā)現(xiàn)，60% CO2對(duì)藥材甲蛹及成蟲的控制效果最好[62]，且藥材甲所有蟲態(tài)相對(duì)于煙草甲、鋸谷盜、赤擬谷盜等倉儲(chǔ)害蟲更為敏感，可作為其有效的生物防治措施[2，63]。國內(nèi)李燦等[7，64-67]研究的藥材甲氣調(diào)控害技術(shù)已在貴州省多家藥材及醫(yī)藥公司推廣和應(yīng)用，被證明是藥材甲等儲(chǔ)藏物害蟲理想的生物防治措施。

李燦等不僅研究藥材甲基礎(chǔ)生物學(xué)特性，更多地關(guān)注于其氣調(diào)控制的研究，結(jié)合氣體濃度、溫度等因素探討氣控對(duì)藥材甲的控制效果[68-71]，以及藥材甲一系列關(guān)鍵酶如乙酰膽堿酯酶[69]、磷酸酯酶[70]、羧酸酯酶[71-73]等在氣調(diào)逆境下性質(zhì)的變化，如酶源蛋白含量、酶活力及酶促動(dòng)力學(xué)參數(shù)等，從較為微觀的生理生化層面探討氣調(diào)對(duì)藥材甲的控害機(jī)理[72]，并對(duì)藥材甲乙酰膽堿酯酶基因進(jìn)行了克隆與序列分析[74]，將從分子水平探討藥材甲對(duì)氣調(diào)逆境的適應(yīng)性及氣調(diào)對(duì)藥材甲的控害機(jī)理。

3藥材甲生物防治存在的問題及展望

3.1存在的問題

相對(duì)于大田害蟲關(guān)于抗性品種、微生物農(nóng)藥等方面的生物防治研究[45，75-77]，藥材甲的類似報(bào)道尚未出現(xiàn)，且已報(bào)道的植物源農(nóng)藥、昆蟲激素、天敵防治等基本沒有運(yùn)用于實(shí)踐或者實(shí)踐很有限，因此，未來關(guān)于藥材甲生物防治的研究領(lǐng)域需要拓寬，并盡可能轉(zhuǎn)化為實(shí)際運(yùn)用。

任何藥劑防治，包括害蟲的氣調(diào)控制等[78-79]，昆蟲都會(huì)產(chǎn)生抗性，因此，雖然目前植物源殺蟲劑、氣調(diào)等對(duì)藥材甲的防治具有無污染、無殘留等優(yōu)點(diǎn)，但藥材甲逐步產(chǎn)生的抗性應(yīng)該引起我們的提前思考。

鑒于生物防治的效果及效率問題，投入與收益的比例均不如化學(xué)防治來得立竿見影，農(nóng)戶的接受度和采納度都不高，這需要政府對(duì)使用生物防治的農(nóng)戶、企業(yè)等采取補(bǔ)貼扶持政策，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)實(shí)行優(yōu)惠政策等。

3.2展望

生物防治一直是控制有害生物、保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效措施，尤其在我國為貫徹綠色植保理念的需要。

我國幅員遼闊，植物資源豐富，自然界相生相克的現(xiàn)象普遍存在，可開發(fā)的植物源殺蟲劑還有很大潛力[80-81]，因此，有足夠多的植物資源供人們篩選可控制藥材甲種群的植物源藥劑，將來需要解決的是如何將植物源藥劑普遍用于藥材甲控制的實(shí)踐；同樣關(guān)于天敵昆蟲方面，儲(chǔ)藏物害蟲的天敵數(shù)量、種類眾多，今后對(duì)藥材甲天敵昆蟲的調(diào)查、引進(jìn)及生物學(xué)、生態(tài)學(xué)性質(zhì)等多方面的基礎(chǔ)研究，都是藥材甲生物防治的希望；昆蟲激素等方面的研究也將面對(duì)研究空間廣闊與應(yīng)用范圍、力度和強(qiáng)度不足的長久局面。

目前，要單純依賴和推行生物防治控制藥材甲有些困難，實(shí)現(xiàn)多種措施對(duì)藥材甲的協(xié)調(diào)防治最為現(xiàn)實(shí)，即配套措施的運(yùn)用，集生物、物理、化學(xué)等措施的全程協(xié)調(diào)控制技術(shù)的研究、集成和示范，探討協(xié)同增效控害的效果。但隨著人們對(duì)食品安全、生態(tài)安全、環(huán)境安全的日益重視，藥材甲等儲(chǔ)藏害蟲的生物防治必將獲得更快、更廣和更深入的發(fā)展。

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