光果蕕揮發(fā)油的化學成分及其對兩種倉儲害蟲防治作用

梁俊玉 王夢真 徐婕 張燕 王葵

摘要 ：探究光果蕕揮發(fā)油的化學組成及其對兩種倉儲害蟲的防治效果。利用GC/MS分析光果蕕揮發(fā)油的化學成分，通過觸殺、熏蒸和驅避試驗評價光果蕕揮發(fā)油對兩種昆蟲的生物活性。結果表明，光果蕕揮發(fā)油中共鑒定出20種化合物，占總成分的94.08%，主要化合物為反乙酸松香芹酯（36.1%），檸檬烯（23.1%），β?蒎烯（13.6%），鄰異丙基甲苯（5.6%），桃金娘烯醛（3.3%）。光果蕕揮發(fā)油對煙草甲和嗜卷書虱表現(xiàn)出一定觸殺作用（半數(shù)致死量LD50分別為24.90 μg/頭和2.74 μg/cm2）和熏蒸活性（半數(shù)致死濃度LC50分別為37.62 mg/L air和9.88 mg/L air），且光果蕕揮發(fā)油對嗜卷書虱具有明顯的驅避活性。結果提示，光果蕕揮發(fā)油具有進一步開發(fā)為植物源殺蟲劑的潛力。

關鍵詞 ：光果蕕;?煙草甲;?嗜卷書虱;?揮發(fā)油;?生物活性

中圖分類號：

S 379.5

文獻標識碼：?A

DOI：?10.16688/j.zwbh.2018446

Chemical composition of the essential oil of Caryopteris

tangutica and its bioactivity against two storage pests

LIANG Junyu，?WANG Mengzhen，?XU Jie，?ZHANG Yan，?WANG Kui

（College of the Life Sciences， Northwest Normal University， Lanzhou?730070， China）

Abstract

In order to seek new types of plant?derived insecticides against Lasioderma serricorne and Liposcelis bostrychophila， the chemical composition and bioactivity of the essential oil of Caryopteris tangutica were studied. The chemical constituents of the essential oil were analyzed by GC/MS and its bioactivity against two insects was tested by fumigation， contact killing and repellent tests. The results showed that 20 components accounting for 94.08% of the total composition were identified in C.tangutica essential oils and the main components were trans?pinocarvyl acetate （36.1%）， limonene （23.1%）， β?pinene （13.6%）， p?cymene （5.6%）， and myrtenal （3.3%）. C.tangutica essential oils showed contact toxicity against L.serricorne and L.bostrychophila （LD50=24.90 μg/adult and LD50=2.74 μg/cm2） and fumigant toxicity against the two insects （LC50=37.62 mg/L air and LC50=9.88 mg/L air）. Besides， the essential oil showed significant repellent activity against L.bostrychophila. The essential oil of C.tangutica has the potential to be developed into plant?derived insecticides.

Key words

Caryopteris tangutica;?Lasioderma serricorne;?Liposcelis bostrychophila;?essential oil;?biological activity

煙草甲Lasioderma serricorne屬鞘翅目竊蠢科昆蟲，是一種世界性的儲藏物害蟲[1]，食性復雜、繁殖快。其蟲尸、蟲糞可污染煙葉和煙草制品，嚴重影響煙葉的可用性和卷煙質量。嗜卷書虱Liposcelis bostrychophila屬嚙蟲目虱嚙科昆蟲，廣泛分布于熱帶地區(qū)國家。其種類繁多，種群繁衍迅速，嚴重影響糧食品質[2]。目前常用于防治倉儲害蟲的方法是硫化氫熏蒸法，此法具有較好的殺蟲和驅蟲活性，但因其長期使用，倉儲害蟲已對該藥劑具有了一定的抗藥性。另外，化學農(nóng)藥對生態(tài)環(huán)境和人類健康的威脅也逐漸凸顯。研發(fā)高效、低害、易降解的新型植物源殺蟲劑受到科研工作者的重視[34]。近年來研究人員已從許多植物的揮發(fā)油中發(fā)現(xiàn)了具有殺蟲和驅避活性的物質[57]，而植物種類多，分布廣，開發(fā)途徑多的特點也給植物源殺蟲劑的研究帶來許多便利。

光果蕕Caryopteris tangutica為馬鞭草科蕕屬植物，分布于我國陜西、甘肅、四川一帶[8]。目前，光果蕕揮發(fā)油對倉儲害蟲的防治作用還尚未有文獻報道。本試驗以光果蕕揮發(fā)油為材料，評價其對倉儲害蟲煙草甲和嗜卷書虱的殺蟲活性，旨在為開發(fā)新型的植物源殺蟲劑提供參考。

1?材料與方法

1.1?植物材料和揮發(fā)油的提取

光果蕕采于甘肅省潭縣冶力關（34°58′18″N，103°39′12″E，海拔2 233 m）。新鮮莖葉陰干后切碎，取1 000 g采用揮發(fā)油提取器提取6 h。油水經(jīng)正己烷溶劑萃取，無水硫酸鈉處理后過濾，得到青綠色揮發(fā)油。測量揮發(fā)油體積，計算得油率，并于4℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2?供試害蟲的培養(yǎng)

供試害蟲來源于北京師范大學中藥資源所。煙草甲置于容積為0.5 L的玻璃瓶中，飼以10∶1質量比混合的小麥粉與酵母粉。嗜卷書虱以奶粉、酵母和面粉（1∶1∶1，w/w）的混合物飼養(yǎng)。飼養(yǎng)溫度為29～31℃，相對濕度70%～80%。發(fā)育為成蟲后1～2周內(nèi)不分雌雄供試。

1.3?光果蕕揮發(fā)油的GC?MS分析

采用安捷倫6890N氣相色譜（FID檢測器）和安捷倫5973N型質譜聯(lián)用儀器分析光果蕕揮發(fā)油的化學組成。色譜柱為HP?5MS型 （30 m×0.25 mm×0.25 μm）。先60℃并保持2 min，然后以10℃/min升到180℃并保持1 min，再以20℃/min升到280℃并保持15 min;取1 μL樣品（用正己烷稀釋到1%）注射到氣相色譜中，分流比為1∶10;載氣為氦氣;流速為1.0 mL/min。最后采用與正構烷烴（C8?C24）的保留指數(shù)和質譜數(shù)據(jù)庫（NIST 05和Wiley 275 libraries）數(shù)據(jù)比較鑒定揮發(fā)油的組分。揮發(fā)油中每種組分的相對百分含量通過面積歸一法獲得。

1.4?光果蕕揮發(fā)油生物活性

1.4.1?熏蒸活性的測定

參照文獻[9]的方法分別測定揮發(fā)油對煙草甲和嗜卷書虱的熏蒸活性。將煙草甲成蟲放入玻璃瓶中，用正己烷將光果蕕揮發(fā)油配制成濃度梯度。取10 μL稀釋液，滴在覆蓋于瓶蓋內(nèi)頂部直徑為2.0 cm的濾紙片上。待溶劑揮發(fā)20 s后，將瓶蓋旋緊使瓶內(nèi)形成封閉的空間。用正己烷和磷化氫分別作為陰性和陽性對照。測定對嗜卷書虱的熏蒸活性時先將揮發(fā)油稀釋，然后取10 μL稀釋液滴在濾紙條上，之后將浸漬了稀釋液的濾紙條放入250 mL容量的玻璃瓶中，將嗜卷書虱放入一個8 mL小玻璃瓶中，然后將小瓶放入大瓶中，封死。以正己烷和敵敵畏分別作為陰性和陽性對照。每次10頭昆蟲，每處理重復5次，24 h后分別觀察兩種昆蟲的死亡數(shù)。采用SPSS統(tǒng)計軟件分析計算半數(shù)致死濃度LC50（mg/L air）。

1.4.2?觸殺活性的測定

參照文獻[10]的方法測定揮發(fā)油對煙草甲和嗜卷書虱的觸殺活性。與上述方法一樣配制光果蕕揮發(fā)油稀釋液。每次取0.5 μL稀釋液滴于煙草甲的前胸背板上。測定揮發(fā)油對嗜卷書虱的觸殺活性時，取300 μL稀釋液，滴在直徑為5.5 cm的濾紙片上，將濾紙片底部用固體膠固定在適宜的培養(yǎng)皿中，在濾紙上放置書虱，蓋上培養(yǎng)皿蓋。正己烷和除蟲菊素分別為陰性和陽性對照。每處理5次，每次10頭，24 h后分別觀察兩種昆蟲的死亡數(shù)。采用SPSS統(tǒng)計軟件分析計算半數(shù)致死量LD50。

1.4.3?驅避活性的測定

參照文獻[10]的方法用直徑為9 cm （煙草甲）和6 cm（嗜卷書虱）的培養(yǎng)皿分別測試揮發(fā)油對煙草甲和嗜卷書虱的驅避活性。首先將光果蕕揮發(fā)油溶解于正己烷溶液中制成5個梯度的測試濃度，將濾紙剪成等大兩片分別作為測試組和對照組。測試組均勻噴灑光果蕕揮發(fā)油稀釋液;對照組噴灑正己烷，其中煙草甲噴液量為500 μL;嗜卷書虱噴液量為300 μL。待溶劑揮發(fā)30 s后，將兩片濾紙緊挨著粘在培養(yǎng)皿中，然后將20頭試蟲放在培養(yǎng)皿中心并蓋上皿蓋。試驗均重復5次，每次20頭試蟲。分別在2 h和4 h后統(tǒng)計出現(xiàn)在不同區(qū)域內(nèi)的試蟲數(shù)量，計算驅避率（PR）。以避蚊胺（DEET）為陽性對照重復上述試驗過程。設置陽性對照作為評價揮發(fā)油驅避活性的一個參照。

PR=[（Nc-Nt）/（Nc+Nt）]×100%。

其中，Nc為出現(xiàn)在陰性對照區(qū)域的試蟲數(shù)量，Nt為出現(xiàn)在試驗組區(qū)域（具有揮發(fā)油或陽性對照）的試蟲數(shù)量。

2?結果與分析

2.1?光果蕕揮發(fā)油的化學成分分析

由表1可以看出，從光果蕕揮發(fā)油中共鑒定出20種化合物，占全部成分的94.08%，其中主要成分有反乙酸松香芹酯（36.1%），檸檬烯（23.1%），β?蒎烯（13.6%），鄰異丙基甲苯（5.6%），桃金娘烯醛（3.3%）。文獻報道采于青海省的光果蕕揮發(fā)油主要成分為乙酸異松蒎酯（22.65%）和鄰異丙基甲苯（18.69%）[11]; 采自蘭州石佛溝的光果蕕揮發(fā)油主要成分為乙酸桃金娘烯酯（27.96%）和雪松醇（7.03%）[12]。這與本試驗結果存在一定差異，推測同一種植物因其產(chǎn)地、生長年限和采樣時間的不同，其揮發(fā)油的組成和含量也有可能存在很大的差異。

2.2?光果蕕揮發(fā)油的生物活性

2.2.1?熏蒸活性

光果蕕揮發(fā)油對煙草甲和嗜卷書虱的熏蒸活性測試結果顯示，光果蕕揮發(fā)油對煙草甲和嗜卷書虱均具有一定的熏蒸毒殺作用，半數(shù)致死濃度LC50分別為37.62 mg/L air和9.88 mg/L air（表2）。光果蕕揮發(fā)油對這兩種昆蟲的熏蒸毒性均小于各自的陽性對照敵敵畏和磷化氫。與采用相同活性評價方法的側柏葉揮發(fā)油和灌木亞菊揮發(fā)油相比，光果蕕揮發(fā)油對煙草甲的熏蒸活性高于側柏葉揮發(fā)油（LC50為145.40 mg/L air）[13]，但對嗜卷書虱的熏蒸活性低于灌木亞菊揮發(fā)油（LC50為0.65 mg/L air）[14]。

2.2.2?觸殺活性

光果蕕揮發(fā)油對嗜卷書虱和煙草甲均具有一定的觸殺活性，LD50分別為2.74 μg/cm2和24.90 μg/頭（表3）。與陽性對照除蟲菊素相比，光果蕕揮發(fā)油對兩種昆蟲的觸殺活性都較弱。目前國內(nèi)外有很多關于植物揮發(fā)油對煙草甲和嗜卷書虱觸殺活性的報道，例如側柏葉和牡荊葉揮發(fā)油對煙草甲觸殺活性的LD50分別為50.45 μg/頭和25.3 μg/頭[15]; 吳茱萸揮發(fā)油對煙草甲和嗜卷書虱觸殺活性的LD50分別為17.09 μg/頭和57.22 μg/cm2[16]; 紫蘇揮發(fā)油對煙草甲觸殺活性的LD50為3.13 μg/頭[17]。與側柏葉和牡荊葉揮發(fā)油相比，光果蕕揮發(fā)油對煙草甲具有強的觸殺活性，但與紫蘇和吳茱萸揮發(fā)油相比，光果蕕揮發(fā)油對煙草甲觸殺活性則較弱。與吳茱萸揮發(fā)油相比，光果蕕揮發(fā)油對嗜卷書虱觸殺活性較強，其觸殺活性是吳茱萸揮發(fā)油的20.8倍。

2.2.3?驅避活性

光果蕕揮發(fā)油對煙草甲的驅避效果見圖1。在5個測試濃度下，光果蕕揮發(fā)油對煙草甲分別作用2 h和4 h后的驅避活性要比陽性對照避蚊胺弱，除了在最高濃度（78.63 nL/cm2）下，光果蕕揮發(fā)油對煙草甲作用2 h后比作用4 h后的驅避效果要好，在其余4個測試濃度下，光果蕕揮發(fā)油對煙草甲作用2 h后比作用4 h后的驅避活性要弱。

光果蕕揮發(fā)油對嗜卷書虱的驅避效果見圖2。在最高濃度（63.16 nL/cm2）下，光果蕕揮發(fā)油對嗜卷書虱分別作用2 h和4 h后達到了與避蚊胺相似的驅避效果，且在最低濃度（0.1 nL/cm2）下，光果蕕揮發(fā)油對嗜卷書虱作用2 h后的驅避效果與避蚊胺相近，說明光果蕕揮發(fā)油對嗜卷書虱具有很好的驅避活性。

此結果表明，光果蕕揮發(fā)油對嗜卷書虱的驅避效果明顯，對煙草甲的驅避效果不明顯，且在高濃度下光果蕕揮發(fā)油的驅避作用更好。

3?結論與討論

本研究分析了光果蕕揮發(fā)油的化學組分及其對煙草甲和嗜卷書虱的熏蒸、觸殺和驅避活性。結果表明，光果蕕揮發(fā)油對煙草甲和嗜卷書虱表現(xiàn)出一定的觸殺、熏蒸和驅避活性。盡管光果蕕揮發(fā)油對煙草甲和嗜卷書虱的熏蒸和觸殺活性弱于陽性對照，但由研究結果可知，光果蕕揮發(fā)油對煙草甲和嗜卷書虱是具有一定的殺蟲活性的，且與化學殺蟲劑相比，它還具有低毒、環(huán)保等優(yōu)點，因此將光果蕕揮發(fā)油開發(fā)成為新型綠色環(huán)保的植物源殺蟲劑并應用于倉儲害蟲的防治具有一定的意義。自然界中的植物資源非常豐富，這為研究并開發(fā)新的植物源殺蟲劑提供了基礎。有關光果蕕揮發(fā)油及其主要組分對其他害蟲的防治活性及作用機理還需進一步研究。另外，雖然植物源殺蟲劑因其綠色環(huán)保無污染等特點受到國內(nèi)外很多研究者的關注，但由于各種原因導致市場開發(fā)力度遠遠不夠，還需要進行深入的研究。

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（責任編輯：楊明麗）