重要儲藏害蟲藥材甲的生物防治研究進展

曹宇　李燦

摘要：藥材甲[Stegobium paniceum （L.）]是世界性的儲藏物害蟲，在我國，嚴重危害中藥材等重要儲藏物，造成巨大的經濟損失。鑒于化學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。本文從植物源農藥、昆蟲激素、天敵昆蟲及氣調控害等方面，就藥材甲的生物防治進行了綜述。

關鍵詞：藥材甲；植物源農藥；昆蟲激素；天敵昆蟲；氣調

中圖分類號： S433.5 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）04-0009-04

收稿日期：2013-08-19

基金項目：貴州省中藥現代化科技產業研究開發專項[編號：黔科合中藥字（2011）5049號]；貴州省普通高校創新人才團隊建設項目[編號：黔教合人才團隊字（2012）05號]；貴州省高校優秀科技創新人才支持計劃項目[編號：黔教合KY字（2012）098號]；貴州省2013年度國際合作項目[編號：黔科合外G字（2013）7047號]；貴陽學院重點學科建設項目。

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藏物甲蟲，在美國、德國、印度等地大面積發生和危害，對多種儲藏物造成嚴重損失[1-3]；在我國的廣東、山西、山東、貴州等地區均有發生，且是中藥材儲藏期害蟲的優勢種。藥材甲成蟲體型較小，幼蟲在寄主組織內生存，因此，其危害具有較強的隱蔽性，加之在儲藏室光線較暗等，往往在人們發現其危害時，已經造成嚴重的經濟損失。藥材甲食性雜，寄主范圍廣，嚴重危害儲藏藥材、檔案圖書、文物古跡等，甚至取食錫箔、鋁箔等金屬制品[4-6]，尤其在儲藏藥材上，往往造成暴發性危害[7-8]，造成巨大的經濟損失。因此，對藥材甲有效防治措施的研究，引起了各國學者的重視。本文就藥材甲的防治現狀及生物防治研究進展進行闡述。

1藥材甲的防治現狀

由于藥材甲分布范圍廣，寄主多，危害大，各國學者很早就對其防治展開了研究。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 ℃高溫區域內，25～0.08 h內可將藥材甲幼蟲全部殺滅[12-13]；戚仁德等研究結果表明，利用100 W以上的白熾燈在黑暗儲藏室內可對藥材甲進行有效的誘殺防治[14]。目前，對于儲藏物害蟲的防治，主要依賴于化學藥劑防治。如采用高毒的樂果、敵敵畏、磷化氫等農藥進行藥材甲的殺滅[15-17]，隨后涌現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用于藥材甲等儲藏害蟲的防治上[1-2，18-19]。

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

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（或生物的代謝產物）來控制病蟲草害的技術[21]，其對人畜安全、避免污染環境，甚至有些天敵，可對某些害蟲的發生有長期抑制作用，可以說是收到“一勞永逸”的效果。尤其是二十一世紀以來，隨著生命科學和生物技術的滲透，生物防治在大田作物害蟲防治極力提倡且發展迅速，甚至某些方面取得了驕人的成功，如蘇云金桿菌（BT）的多途徑控害運用。現在，生物防治以其安全、高效、經濟等特點，越來越受到人們的青睞，但由于儲藏物害蟲自身的危害、生存環境等特點，其生物防治的研究與應用較為困難，但鑒于化學防治的弊端、昆蟲抗藥性及藥材甲對儲藏物的嚴重危害，對于藥材甲等儲藏物害蟲的防治也應該采取綠色無污染、可持續性控制的生物防治。

2.1植物源殺蟲劑

植物源農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藥，以其對人畜安全、害蟲不易產生抗藥性、在自然環境中易于降解等特點受到人們的重視。但目前對于藥材甲植物源農藥的研究并不多，Deshpande首先發現桉樹、黑種草、雌蕊草提取物對藥材甲有較好的熏殺作用，隨后Deshpande和Tipnis進一步驗證桉葉素、桉樹油、羅勒等均對藥材甲有控制效果[22]。通過對更多植物資源的控害效果篩選，Ahmed等發現白珠木油、松節油、蒔蘿油、日本薄荷等不僅對藥材甲有熏殺作用[23]，對米象、綠豆象等儲藏害蟲也有控制作用。我國在藥材甲植物源農藥的研究方面，僅有丹皮及其提取物的報道[24-25]，研究發現，丹皮提取物濃度在200 μg/cm2、丹皮酚濃度在 100 μg/cm2 以上時，其對藥材甲的趨避率達到80%以上；同時，相同濃度下，丹皮酚對藥材甲雌成蟲的產卵忌避性、對卵及幼蟲的殺滅效果，都顯著強于丹皮提取物。

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

2.2昆蟲激素

昆蟲激素可分為外激素（pheromone）、內激素（hormone）[32]，兩者都是昆蟲的生理活性物質，此類物質微量可使昆蟲產生強烈的反應，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，達到防治害蟲的目的。國外從20世紀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，發現其對藥材甲雄蟲有極強的吸引力[33-34]，并對其化學成分進行了分析，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）及其同分異構體[35-37]。從20世紀70年代起，我國南開大學、四川大學、中國科學院成都有機化學研究所等高校、科研單位相繼對麥蛾、印度谷螟、斑皮蠹等儲藏害蟲的信息素展開了合成研究[38]；但有關藥材甲信息素的研究報道直到90年代才出現，利用藥材甲雌蟲的乙醚溶液粗提物測定，發現其在4.6×10-8雌蟲當量（FE）以上時，對雄蟲有引誘作用；當達到1.6×10-4 FE時，50%的雄蟲對粗體液有性反應[39]。通過化學工藝的設計，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-環己烯[40]。關于儲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，儲藏物害蟲信息素的研究目前多限于外激素，而昆蟲內激素如保幼激素、幾丁質合成抑制劑等同樣可以用于害蟲的防治[42-43]，目前國內外關于藥材甲內激素的研究較少，僅有研究提到苯甲酰苯基脲（BPUs）類昆蟲生長調節劑對儲藏物甲蟲有潛在的抑制能力[43]，而已合成的另一種幾丁質抑制劑地滅靈（Dimilin）對藥材甲控制效果并不理想[44]。

另外，當前無論是在大田作物害蟲，還是儲藏物害蟲，在信息素的研究與應用方面，以鱗翅目害蟲報道最多[20，38，45]，并在廣西、云南、北京、上海等10多個省蔬菜、水果、水稻上大面積推廣應用，但總體來說，信息素在儲藏物害蟲防治上的應用主要用作誘餌監測其種群動態，其次，利用信息素引誘設置誘捕器，這些性誘捕器用于藥材甲的控制，被認為是藥材甲綜合治理措施的重要組成[46-49]。Mahroof等進一步的研究結果表明，信息素與植物源吸引劑的聯合使用比兩者的單獨運用，對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用提供了依據。

2.3天敵昆蟲

目前全世界尚未建立完善的儲糧害蟲綜合治理體系，中國在利用天敵對儲糧害蟲進行有效生物防治方面基本處于空白狀態。儲藏害蟲天敵包括寄生性、捕食性昆蟲及蜱螨類，據統計，世界范圍內儲藏害蟲天敵有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，目前發現可寄生儲糧害蟲的寄生蜂有30余種，國內外已研究的具有應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，研究內容涉及寄主與天敵的相互關系、寄生蜂的生物學和生態學特性、行為反應、種內和種間競爭等[52]，但應用于實際儲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化批量生產[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]。

盡管儲藏害蟲天敵種類及數量都不少，人們也逐漸認識到其作為生物防治措施在儲藏物害蟲綜合治理中的重要地位[53]，目前報道的主要是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量并不豐富。國外研究人員最近通過在德國、奧地利5個不同地區的博物館釋放米象金小蜂，發現其對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氣調控害

氣調控害，是一種古老而有效且沿用至今的倉儲害蟲控制方法，美國研究人員早期發現當CO2濃度達到60%時，短時間可造成大部分儲糧害蟲死亡；經48 h后可殺死大部分害蟲及其子代；當CO2濃度高于95%，O2濃度低于1%時，處理5 d以后，可殺死干果上的各類害蟲。如今已開展氣調對豆象、谷蠹、雜擬谷盜、煙草甲以及其他儲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，多樣化的氣調處理都應用在儲藏物害蟲控制上[61]。

國內外對于藥材甲的氣調防治也給于了極大的關注，Hashem利用不同CO2濃度（20%、30%、40%和60%）處理藥材甲發現，60% CO2對藥材甲蛹及成蟲的控制效果最好[62]，且藥材甲所有蟲態相對于煙草甲、鋸谷盜、赤擬谷盜等倉儲害蟲更為敏感，可作為其有效的生物防治措施[2，63]。國內李燦等[7，64-67]研究的藥材甲氣調控害技術已在貴州省多家藥材及醫藥公司推廣和應用，被證明是藥材甲等儲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生物學特性，更多地關注于其氣調控制的研究，結合氣體濃度、溫度等因素探討氣控對藥材甲的控制效果[68-71]，以及藥材甲一系列關鍵酶如乙酰膽堿酯酶[69]、磷酸酯酶[70]、羧酸酯酶[71-73]等在氣調逆境下性質的變化，如酶源蛋白含量、酶活力及酶促動力學參數等，從較為微觀的生理生化層面探討氣調對藥材甲的控害機理[72]，并對藥材甲乙酰膽堿酯酶基因進行了克隆與序列分析[74]，將從分子水平探討藥材甲對氣調逆境的適應性及氣調對藥材甲的控害機理。

3藥材甲生物防治存在的問題及展望

3.1存在的問題

相對于大田害蟲關于抗性品種、微生物農藥等方面的生物防治研究[45，75-77]，藥材甲的類似報道尚未出現，且已報道的植物源農藥、昆蟲激素、天敵防治等基本沒有運用于實踐或者實踐很有限，因此，未來關于藥材甲生物防治的研究領域需要拓寬，并盡可能轉化為實際運用。

任何藥劑防治，包括害蟲的氣調控制等[78-79]，昆蟲都會產生抗性，因此，雖然目前植物源殺蟲劑、氣調等對藥材甲的防治具有無污染、無殘留等優點，但藥材甲逐步產生的抗性應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防治來得立竿見影，農戶的接受度和采納度都不高，這需要政府對使用生物防治的農戶、企業等采取補貼扶持政策，對生產企業實行優惠政策等。

3.2展望

生物防治一直是控制有害生物、保證農業可持續發展的有效措施，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象普遍存在，可開發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踐；同樣關于天敵昆蟲方面，儲藏物害蟲的天敵數量、種類眾多，今后對藥材甲天敵昆蟲的調查、引進及生物學、生態學性質等多方面的基礎研究，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研究空間廣闊與應用范圍、力度和強度不足的長久局面。

目前，要單純依賴和推行生物防治控制藥材甲有些困難，實現多種措施對藥材甲的協調防治最為現實，即配套措施的運用，集生物、物理、化學等措施的全程協調控制技術的研究、集成和示范，探討協同增效控害的效果。但隨著人們對食品安全、生態安全、環境安全的日益重視，藥材甲等儲藏害蟲的生物防治必將獲得更快、更廣和更深入的發展。

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