土荊芥精油對灰茶尺蠖的生長抑制作用研究

陳俊華，洪 峰， 尹 健,2， 尹新明，史洪中，郭世保*

(1.信陽農林學院，河南 信陽46400；2.河南省豫南農作物有害生物綠色防控院士工作站，河南 信陽46400；3.河南農業大學，河南 鄭州 450002)

灰茶尺蠖EctropisgrisescensWarren，屬鱗翅目Lepidoptera尺蛾科Geometridae，分布于浙江、湖北、湖南、福建、江西、江蘇、安徽、河南、廣西和廣東等省，幾乎覆蓋了我國所有產茶省份。灰茶尺蠖以幼蟲取食茶樹嫩葉、成葉和老葉，發生多時，將葉片食光后還取食嫩梢，使茶樹變成光桿，呈火燒狀，嚴重影響樹勢和產量[1]。由于灰茶尺蠖與茶尺蠖E.obliquaProut形態特征極其相似，在生產上難以區分，時有混淆。現已明確灰茶尺蠖對茶園影響更大，但一直以來研究者更偏重對茶尺蠖的研究，卻極少關注灰茶尺蠖。因此，對灰茶尺蠖的系統研究，尤其是防治研究具有非常重要的經濟和科學價值。

2015年初，農業部提出了“到2020年農藥化肥使用量零增長”的計劃，并且醞釀所有高毒農藥在十三五期間全部淘汰。農藥化肥零增長計劃旨在減少化肥農藥在土地和作物上的投入，而“零增長”計劃的完成恰恰就需要像植物精油這樣經濟、環保、安全、有效的替代品。植物精油是植物體內的次生代謝物質，現已發現不少植物精油對害蟲有熏蒸、觸殺、驅避等活性，是一類對環境友好的天然殺蟲活性物質。土荊芥ChenopoidiumambrosioidesL.為藜科藜屬草本植物，一年生或多年生。原產于熱帶美洲，現廣泛分布于全世界溫帶至熱帶地區。我國主要分布在福建、江西、浙江、江蘇、廣東、廣西、臺灣等南方省份，北方多生于村莊附近和路旁，在許多地方已成為重要的田園雜草[2]。

以往研究表明，土荊芥及其精油對貯糧害蟲綠豆象Callosobruchuschinensis，四紋豆象C.maculates，菜豆象Acanthoscelidesobtectus，谷象Sitophilusgranaries，和大谷蠹Prostephanustruncates有熏殺作用，對家蠅、黃曲條跳甲也具有毒殺作用[3-10]。本研究比較了土荊芥精油處理對茶尺蠖幼蟲生長發育和成蟲習性的影響，以探討土荊芥精油對茶尺蠖行為和發育的調控作用。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試蟲源 灰茶尺蠖于2014年采自信陽市馬鞍山茶場試驗田(32°12'N，114°05'E)，帶回實驗室內以信陽毛尖的新鮮茶枝逐代飼養，并定期采集茶園自然種群與實驗室種群交配復壯。飼養條件：溫度25±1℃，相對濕度75±5%，光周期14L：10D。初孵幼蟲先在直徑8cm、高9cm的塑料培養瓶中用新鮮的茶樹芽梢進行飼養，4齡后轉至50cm×50cm×50cm的養蟲籠中用茶枝繼續飼養直至化蛹。取羽化之后24h的灰茶尺蠖雌、雄成蟲各4只，置于有產卵條的培養瓶中讓其自由交配，以3%的蜂蜜水作為補充營養。在實驗室內選取大小、體重和齡期一致的幼蟲供試驗用。

1.1.2 供試精油 土荊芥果實于2015年11月中旬采自信陽市震雷山，采集時果實已成熟，帶回實驗室內自然風干后，采用水蒸氣蒸餾法提取揮發油，并置于4℃冰箱保存備用。

1.2 方法

1.2.1 土荊芥精油對灰茶尺蠖幼蟲體長和體重抑制作用的測定 采用葉片夾毒法飼喂供試的灰茶尺蠖1齡幼蟲。用電子天平稱量用茶樹葉片制作的葉碟(d=1.0cm)重量，計算葉片重量后按每兩片葉片含0.5 μl(1.2μl/g)的土荊芥精油量，將土荊芥精油點于葉碟上，以清水作為對照(CK)，均勻抹平后用瓊脂將另一葉片粘上，做成夾毒葉片飼喂試蟲。48 h后用正常葉片飼喂直至化蛹。每個處理設置5次重復，每個重復的幼蟲數量不少于50頭。分別記錄不同齡期灰茶尺蠖幼蟲的體重和體長(稱量日期在每次90%蛻皮后的第二天，體長用游標卡尺測量，體重用分析天平稱重)。

1.2.2 土荊芥精油對灰茶尺蠖化蛹率和蛹重的抑制作用測定 按照土荊芥精油用量和夾毒葉片的重量比設置0.5 μl(1.2 μl/g)、0.8 μl(2.0 μl/g)、1.1 μl(2.8μl/g)、1.4 μl(3.5μl/g)、1.6 μl(4.0μl/g)五個不同的梯度，以清水作為對照(CK)。每個處理設3次重復，每個重復的幼蟲數量不少于50頭，記錄不同處理灰茶尺蠖的化蛹數并分別進行稱量統計。按下式計算化蛹率和蛹重比率及其對應的化蛹畸形率和蛹重減輕率，求得直線回歸式和抑制中劑量ED50。

化蛹率=(正常化蛹數/供試蟲數)×100%

化蛹畸形率=1-化蛹率

蛹重比率=(處理組蛹重/對照組蛹重)×100%

蛹重減輕率=1-蛹重比率

1.2.3 土荊芥精油對灰茶尺蠖成蟲產卵的影響 采用葉片夾毒法飼喂供試的灰茶尺蠖1齡幼蟲。按土荊芥精油用量和夾毒葉片的重量比，每兩片葉片含0.5 μl(1.2μl/g)的土荊芥精油量，將土荊芥精油點于葉碟上，以清水作對照(CK)。48 h后用正常葉片飼喂直至化蛹，記錄雌雄蛹各自的體長和體重，待其羽化為成蟲后繼續統計產卵量。每個處理設置5次重復，每個重復的幼蟲數量不少于50頭(蛹長用游標卡尺測量，蛹重用分析天平稱重)。

1.2.4 數據處理 采用SPSS16.0對實驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 土荊芥精油處理對不同齡期灰茶尺蠖幼蟲體長和體重的影響

1.2μl/g的土荊芥精油對灰茶尺蠖2～5齡各齡期幼蟲體長和體重抑制作用見表1和表2。從表1中可以看出，同一處理條件下隨著齡期的增加灰茶尺蠖幼蟲的體長均明顯增長，而相同齡期幼蟲的體長表現為土荊芥精油處理和清水對照之間沒有顯著的差異。表2亦顯示，相同處理條件時灰茶尺蠖幼蟲的體重隨著齡期的增加也明顯增高，不同處理間，4齡和5齡幼蟲的體重差異均達到顯著水平(P<0.05)。

表1 1.2μl/g土荊芥精油對灰茶尺蠖幼蟲體長的影響 mm

注：表中數據為平均數 ± 標準誤，數字后不同的小寫字母代表不同處理不同齡期之間的差異顯著性(LSD，P < 0.05)。

表2 1.2μl/g土荊芥精油對灰茶尺蠖幼蟲體重的影響 10-3g

注：表中數據為平均數 ± 標準誤，數字后不同的小寫字母代表不同處理不同齡期之間的差異顯著性(LSD，P < 0.05)。

2.2 不同用量的土荊芥精油處理對茶尺蠖幼蟲化蛹率和蛹重的影響

試驗結果表明，土荊芥精油不僅能直接作用于灰茶尺蠖的為害蟲態(幼蟲)，同時對灰茶尺蠖的蛹也有著明顯的抑制作用。通過不同土荊芥精油用量梯度測定對灰茶尺蠖化蛹率和蛹重的影響(表3)，并據此得出化蛹畸形率和蛹重減輕率的直線回歸式以及抑制中劑量ED50(表4)。

表3 不同濃度的土荊芥精油對灰茶尺蠖化蛹率和蛹重的影響(Mean±SE)

注：同列數字后不同的大寫與小寫字母分別代表不同處理化蛹率與蛹重之間的差異顯著性(LSD，P < 0.05)。

表3可以看出，處理的各個用量梯度均對灰茶尺蠖的化蛹率產生了顯著的抑制作用，并且隨著用量的增加，其化蛹率呈明顯降低趨勢；而灰茶尺蠖的蛹重也表現了相似的曲線，但當土荊芥精油的用量從3.5μl/g增至4.0 μl/g時其蛹重出現小幅度回升。以處理組化蛹畸形率和蛹重減輕率分別為y值，劑量對數為x值，求得各自的回歸方程和抑制中劑量ED50。從表4可見土荊芥精油處理24h后灰茶尺蠖化蛹畸形率的ED50為1.5158μg/g，蛹重減輕率的 ED50為 6.5590 μl/g。

表4 土荊芥精油對茶尺蠖的生長抑制作用的直線回歸式和ED50

注：同列數字后不同的大寫與小寫字母分別代表不同處理化蛹率與蛹重之間的差異顯著性(LSD，P < 0.05)。

2.3 土荊芥精油處理對灰茶尺蠖成蟲產卵量的影響

從表5可以看出，土荊芥精油處理對雌蛹重的影響明顯大于對雄蛹重的影響。各處理的產卵量顯著低于對照(CK)，各處理平均產卵量僅467.67粒，而對照則達到823.33粒。原因主要是由于土荊芥精油的處理對雌蟲蛹重影響比較明顯，從而導致各處理雌蟲產卵量顯著低于對照。

表5 土荊芥精油對灰茶尺蠖蛹重及產卵量的影響(Mean±SE)

注：同列數字后不同的大寫與小寫字母分別代表不同處理化蛹率與蛹重之間的差異顯著性(LSD，P < 0.05)。

3 結論和討論

本研究結果表明，土荊芥精油對灰茶尺蠖可表現抑制幼蟲生長、降低化蛹率和降低后代產卵量等多種生物活性。試驗表明土荊芥精油對灰茶尺蠖的各齡蟲態都有一定的影響，灰茶尺蠖不同齡期表現出不均衡抑制生長的效果。其中，土荊芥精油對各齡期體重影響要比體長的影響更明顯，尤其是對末齡或末前齡幼蟲(4齡和5齡)食量影響較大，試驗中表現為體重明顯低于對照。生產上4齡和5齡的幼蟲正處于害蟲的暴食期，對茶園生產造成的為害幾乎達到其整個世代周期的80%，因此土荊芥精油在灰茶尺蠖的防治當中具有相當的開發潛力和應用價值。

試驗中發現土荊芥精油對灰茶尺蠖表現較好的拒食作用，處理幼蟲明顯比對照幼蟲第一次取食時間推遲，取食行為發生改變，處理幼蟲多從精油接觸面積小的葉片邊緣開始取食，并沿葉片邊緣一周繞行取食；對照組比土荊芥精油處理組提前羽化，試驗組中出現個別剛羽化翅未完全展開即死亡的現象，處理組蛹相比對照組蛹對環境更敏感，易感染死亡，畸形率偏高。這些取食行為和機理值得進行持續深入的研究。此外，土荊芥精油等次生物質、糖類、鹽和氨基酸等都是復雜的有機物[2]，具有較強烈的氣味和較為復雜的化學成分，其對茶尺蠖的觸殺、熏蒸、拒食等機理還有待于進一步研究。土荊芥精油對茶尺蠖生長發育表現出一定的抑制作用，處理幼蟲后能顯著降低蛹重與化蛹率，特別是雌蛹重，繼而顯著降低雌蟲的產卵量，有效減少后代的數量。但對后代的發育影響仍需要進一步研究。