5種植物精油對赤擬谷盜的驅避活性

趙娜娜 路 偉 杜書亞 古麗米熱·艾買提 傅文佳

(新疆農業大學農學院，烏魯木齊 830052)

赤擬谷盜[Triboliumcastaneum(Herbst)]屬鞘翅目，擬步甲科，體長2.3～4.4mm，長橢圓形，稍有光澤，體紅褐色至暗紅褐色。1年發生4～5代，產卵力較強、產卵期較長，成蟲有假死性、能飛。赤擬谷盜在中國及世界各地均有分布，是重要的倉儲害蟲之一[1]。其食性復雜，可在稻谷、小麥、大米、豆類、干果、油料、皮革、煙葉和中藥材等儲藏物中發現。它是面粉廠、飼料廠和糧食倉庫普遍發生的害蟲，并常與雜擬谷盜混合發生，因其身體上有一種臭腺，會分泌苯醌等難聞的致癌物質，當大量發生時，會使面粉發霉變味，使面粉結塊，嚴重時甚至不能食用[2]。糧食、藥材等的安全儲藏，不僅要保證儲藏物不遭受害蟲危害、造成損失，同時也要確保無殘留和污染，而由于精油對人及哺乳動物的毒性低，作用機制新穎，且殘留低，不污染糧食和環境，可直接應用于儲糧害蟲的防治。

植物精油又稱為揮發油，是存在于植物中的一類具有芳香氣味、可隨水蒸氣蒸餾但又不與水相混溶的揮發油狀成分的總稱。已有的研究報道明確了從精油中可以獲得比較理想的殺蟲活性物質，作用方式多樣，包括觸殺、熏蒸、胃毒、驅避、拒食、抑制種群生長發育和繁殖等[3-6]，具有進一步開發成防治害蟲、螨類等的植物性殺蟲劑的前景。國內外已有多篇文獻報道了如蕓香草、淫羊藿、香青蘭、丁香、小茴香、肉桂等植物精油對赤擬谷盜的生物活性研究，結果顯示，這些植物對赤擬谷盜具有較好的觸殺、熏蒸或驅避活性，有開發為天然殺蟲劑的潛力[7-15]。

新疆地處歐亞大陸2個生態地理區域交匯點，由于新疆地勢的獨特，具有草原、荒漠、戈壁等多種生態類型，這就為多種植物的著生提供了環境，而使得新疆成為了獨特生物資源的寶庫，新疆特有植物約有268種，隸屬38科119屬，包括十字花科、菊科、豆科、唇形科、禾本科、蓼科、毛茛科、紫草科等[16]，然而大多數植物還未被應用到害蟲生物防治方面。本實驗室在進行赤擬谷盜驅避活性篩選時，發現新疆特色植物椒蒿、香青蘭、驅蟲斑鳩菊、啤酒花、竊衣精油對赤擬谷盜具有較好的驅避活性，以避蚊胺為陽性對照，5種植物精油的驅避活性與避蚊胺相當，甚至高于避蚊胺，值得進一步開發應用。本研究旨在為利用植物精油控制儲糧害蟲赤擬谷盜提供借鑒，也為進一步開發利用植物源驅避劑提供參考。

1 材料與方法

1.1 植物信息

5種植物采集信息如表1，植物標本均保存于新疆農業大學農學院天然產物與化學實驗室。

表1 5種植物采集名錄

1.2 赤擬谷盜

赤擬谷盜蟲源：2017年4月引種于河南工業大學。

飼養方法：赤擬谷盜由新疆農業大學昆蟲系人工飼養，將未受農藥污染的小麥裝入玻璃瓶內，瓶口涂上聚四氟乙烯，接入赤擬谷盜成蟲，通氣良好的紗布封口，置于溫度27.5～28.5 ℃，相對濕度為75%的培養箱中飼養。1周后篩去成蟲，將篩出成蟲的玻璃瓶放入培養箱中，待新的一代成蟲大量出現后約1周篩出健康并且大小一致的成蟲作為供試蟲源，試蟲不分雌雄。

1.3 試劑與儀器

正己烷、丙酮、無水硫酸鈉：分析純；聚四氟乙烯。

連續蒸餾裝置；DZTW型調溫電熱套；SHZ-DIII循環水式真空泵；RE-52CS型號旋轉蒸發器；PSX-280H恒溫恒濕箱。

1.4 方法

1.4.1 植物精油的提取

將植物500 g一次全部放入到3 000 mL的圓底燒瓶，加2 000 mL水，用水蒸氣蒸餾法蒸餾3～4 h，所得油水混合物用正己烷萃取，萃取所得物用無水硫酸鈉脫水后，用旋轉蒸發器減壓蒸發濃縮(40 ℃)回收正己烷，所得殘留的油狀液即為精油，測比重，收集放入棕色瓶中密封保存，置于4 ℃ 冰箱中備用。

1.4.2 驅避活性測定

參照Zhang等[17]采用的濾紙藥膜法。將直徑為9 cm的圓形濾紙對等裁成兩半，用移液槍吸取500 μL精油丙酮稀釋液(設定5個含量：16、1.6、0.16、0.016、0.001 6 nL/cm2)滴于其中一半濾紙上，另一半用丙酮處理作為對照，自然晾干2 min，用固體膠相向粘貼在直徑為9 cm的培養皿底部(培養皿壁涂上聚四氟乙烯)。把20頭試蟲倒入培養皿中間位置，處理后置于27.5～28.5 ℃培養箱中，觀察記錄2 h后處理與對照濾紙上的赤擬谷盜個數，實驗數據記錄后，用毛筆輕敲培養皿，使蟲子回到培養皿中央，2 h后再觀察記錄一次實驗數據(4 h)。按照公式計算驅避率。

驅避率=(對照部分蟲數-處理部分蟲數)/總蟲數×100%。

驅避結果按照表2的分級標準進行分級[18, 19]。

表2 揮發油驅避活性的分級標準

根據實驗的設計方法和統計分析原理，利用Excel和SPSS統計分析軟件對所得的結果進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 5種植物精油2 h后對赤擬谷盜的驅避活性

植物精油對赤擬谷盜的驅避活性與等級如表3和表4。在含量為16 nL/cm2時，4種植物精油對赤擬谷盜的驅避活性與陽性對照避蚊胺(驅避率為92%)相當[17]，驅避活性等級均為Ⅴ級，驅蟲斑鳩菊的驅避等級稍弱于避蚊胺，驅避等級為Ⅳ級；在含量為1.6 nL/cm2時，驅避活性有所減弱，但驅避活性明顯強于陽性對照避蚊胺(驅避率為6%)；在含量為0.16 nL/cm2時，驅避活性繼續減弱，但啤酒花(驅避率為58%)、驅蟲斑鳩菊(驅避率為59%)、香青蘭(驅避率為68%)、竊衣(驅避率為56%)的驅避活性依然高于陽性對照(驅避率為0%)；在含量為0.016 nL/cm2時，除香青蘭精油具有驅避活性(驅避率為37%，驅避等級為Ⅱ級)，其他幾種植物精油的驅避活性都為Ⅰ級，甚至無驅避活性；在含量為0.001 6 nL/cm2時，香青蘭精油依然具有Ⅱ級的驅避活性，其他植物幾乎均無驅避活性，有些還呈現吸引作用。

表3 5種植物精油2 h對赤擬谷盜驅避率/%

注：表中數據為平均數±標準誤，同行相同字母表示差異不顯著(P>0.05)，不同字母表示差異顯著(P<0.05),余同。

表4 5種植物精油2 h對赤擬谷盜驅避活性等級

2.2 五種植物精油4 h后對赤擬谷盜的驅避活性

4 h后，植物精油對赤擬谷盜的驅避活性如表5，驅避等級如表6。由表5、表6可知，與2 h相比，4 h的驅避活性略有下降，但整體趨勢并無差異。

3 討論與結論

與陽性對照避蚊胺相比[17]，本研究中的5種植物均具有較好的驅避活性，其中活性最好的是香青蘭，在16 nL/cm2時，其驅避活性與陽性對照相當，在最低含量為0.001 6 nL/cm2時避蚊胺已無驅避活性，但香青蘭精油仍然具有Ⅱ級的驅避活性(2 h時)，表示該精油對赤擬谷盜具有較強的驅避活性。

在同等濃度相同觀察時間時， Zhang等[17]研究了蕓香草精油對赤擬谷盜的驅避活性，在含量為16 nL/cm2時，驅避率為96%，與啤酒花、香青蘭、椒蒿、竊衣的活性相當；在1.6 nL/cm2時，驅避率為90%，稍好于本研究的5種植物；在0.16 nL/cm2時，驅避率為58%，驅避等級為Ⅲ級，稍弱于香青蘭(驅避等級為Ⅳ級)；在含量為0.016、0.001 6 nL/cm2時，驅避率分別為2%、-2%，無驅避活性，明顯弱于香青蘭(驅避率為37%、32%)；這表示高濃度時蕓香草和香青蘭的驅避活性相當，但在低濃度，香青蘭精油的驅避活性更強一些。Liang等[20]研究了淫羊藿精油及其主要化學成分對赤擬谷盜的驅避活性，結果顯示：在含量為16 nL/cm2時，驅避率為94%，與本研究中的啤酒花、香青蘭、椒蒿、竊衣的活性相當；含量為2 nL/cm2時，驅避率為-16%，無驅避活性，還具有較弱的吸引作用，驅避活性明顯低于香青蘭、椒蒿、驅蟲斑鳩菊、竊衣、啤酒花。與已有文獻比較結果顯示：高濃度時，香青蘭精油具有與淫羊藿、蕓香草、避蚊胺相當的驅避活性，但在低濃度時，香青蘭的驅避活性更強，具有開發為天然驅避劑的潛力。且Chu等[7]報道香青蘭精油對赤擬谷盜和玉米象具有較好的觸殺活性，因此，香青蘭精油具有開發為天然殺蟲劑、驅避劑的潛力。

表5 5種植物精油4 h對赤擬谷盜驅避率/%

表6 5種植物精油4 h對赤擬谷盜驅避活性等級

劉靜等[21]將精油與丙酮按1∶19(體積比) 的比例混合，對赤擬谷盜進行了驅避研究，結果表明：在12 h時，小茴香精油為Ⅲ級，丁香精油和肉桂精油均到Ⅴ級，驅避率最高達到88%。呂建華等[22]采用索氏提取法，提取了大蒜、辣椒粉、柑桔皮、臭椿樹皮的植物精油，以1∶15(體積比)的濃度對赤擬谷盜進行驅避活性研究。結果表明：在2 h時臭椿樹皮驅避率為100%，辣椒粉、大蒜驅避率分別為94.6%、96.9%，驅避活性較強。聶霄艷等[15]研究了花椒麻素在含量為56、112、224 μg/cm2時赤擬谷盜成蟲的驅避活性研究，結果表明2種花椒麻素在不同濃度和不同時間下對赤擬谷盜都表現出一定的驅避活性，驅避等級均達Ⅲ級以上。小茴香、丁香、肉桂、臭椿、辣椒、大蒜等多種植物均具有較好的驅避活性，但與本研究相比，所設濃度明顯較高，本實驗在含量為0.16 nL/cm2時大部分精油都存在著較強的驅避活性，驅避等級都能達到Ⅲ級或者以上，表示本研究中的植物更具有開發應用的前景。

目前，國內外在儲糧害蟲防治方面已經有了大量的研究，但主要停留在粗提取物的應用上，很少有文獻將具體的活性物質分離出來，不清楚哪種化學成分是關鍵的活性物質。因此，后續將對香青蘭、椒蒿、啤酒花的精油成分進行質譜-色譜聯用儀分析，初步探索精油的化學成分。以生物活性追蹤為指導, 對高活性植物精油中的關鍵活性成分進一步分離純化, 利用現代化學分析技術，如質譜(NR)、核磁共振(NMR)、紅外(IR)、或紫外(IE)等，對其中的殺蟲活性成分進行鑒定，為驅避劑的化學合成提供參考。除此之外，還需研究5種植物精油及其主要成分對赤擬谷盜的觸殺、熏蒸以及種群抑制的作用，以全方位評價5種植物精油對赤擬谷盜的生物活性。