土荊芥揮發油對玉米象和赤擬谷盜的熏蒸、觸殺與驅避活性

李敬丹 楊悅玲 李春燕 余晚霞 秦趙曦 單正威 黃逸秋 梁 倩

(西南山地森林資源保育與利用教育部重點實驗室；西南林業大學林學院1，昆明 650224)(云南省煙草公司麗江市公司2，麗江 674800)

玉米象(SitophiluszeamaisMotschulsky) 和赤擬谷盜(TriboliumcastaneumHerbst)等儲糧害蟲不僅是導致儲糧數量及品質下降的主要原因，還是糧食霉變、致病微生物傳播的重要媒介，嚴重危害了消費者的身心健康[1]。目前，倉儲害蟲的主要防治方法是用磷化氫、溴甲烷熏蒸，當磷化氫在0.4 mg/m3時，人就會出現頭痛等中毒癥狀，長期使用導致害蟲產生抗性[2]。溴甲烷對大氣臭氧層具有很強的破壞作用，已被聯合國環境規劃署列為停止使用產品。揮發油作為化學信息物質，在化學生態學上起著重要的作用，對昆蟲具有引誘、拒食、忌避、抑制生長發育及毒殺等多種作用方式[3]。與化學合成農藥相比，植物源農藥具有靶標專一性強，對有害生物高效、對人畜及害蟲天敵等非靶標生物安全，代謝產物結構多樣，作用于昆蟲的多個器官系統，機理獨特，不易產生抗藥性。在自然界有其順暢的降解途徑，與環境相容性高，不污染環境等優點[4]，成為綠色環保型殺蟲劑創制的熱點。

土荊芥(Dysphaniaambrosioides(Linnaeus)Mosyakin & Clemants)是藜科(Chenopodiaceae)藜屬(chenopodium)植物，一年生或多年生草本。原產熱帶美洲，現廣泛分布于我國大部分地區[5]。黃九玲等[6]、汪玉平等[7]研究發現土荊芥乙醇、丙酮、乙酸乙酯和石油醚提取物對谷蠹、赤擬谷盜和玉米象具有觸殺和熏蒸活性。不同產地土荊芥揮發油化學成分的組成及含量差異顯著[8,9]，本研究以云南省昆明市宜良縣野生土荊芥為材料，玉米象和赤擬谷盜為靶標試蟲，研究土荊芥揮發油的化學成分并評價其對玉米象和赤擬谷盜的熏蒸、觸殺及驅避活性，為開發植物源殺蟲劑提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

土荊芥地上部分采自云南省昆明市宜良縣，經度：103°3′43″，緯度：24°58′27″，海拔：1 742 m，經西南林業大學林學院樹木學教研室劉蔚漪博士鑒定為藜科藜屬土荊芥(Dysphaniaambrosioides)，陰干備用。供試玉米象和赤擬谷盜蟲源由河南省南陽市淅川縣渠首天然趣味昆蟲植物館提供。正己烷為分析純。

1.2 儀器與設備

HP7890A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀，揮發油提取器。

1.3 方法

1.3.1 揮發油的提取

將新鮮的土荊芥樣品剪碎，放入1 000 mL的圓底燒瓶中，加適量水，用揮發油提取器，水蒸氣蒸餾的方法提取5 h，得到淺黃色油狀物，冷凍干燥，配成不同濃度的溶液， 冷藏備用。

1.3.2 揮發油組分的測定

氣相色譜條件：GC-MS：HP7890A-5975C，石英毛細管柱(HP-5MS 30 m×0.25 mm×0.25 μm)；柱溫: 起始溫度50 ℃保持5 min，程序升溫5 ℃/min至250 ℃ ；柱流量為1.0 mL/min；進樣口溫度250 ℃；柱前壓100 kPa；進樣量2.0 μL；分流比20∶1； 載氣為高純氦氣。

質譜條件：電離方式EI；電子能量70 eV；氣質接口溫度280 ℃；離子源溫度230 ℃；四極桿溫度150 ℃，電子倍增器電壓：1 894 V；采用wiley7n.l標準譜庫檢索定性。通過面積歸一化法計算各組分的相對含量。

1.3.3 玉米象和赤擬谷盜的培養條件

供試玉米象和赤擬谷盜蟲源由河南省南陽市淅川縣渠首天然趣味昆蟲植物館提供，根據文獻[10，11]的培養條件進行培養。恒溫培養箱：溫度(27±2) ℃，相對濕度(75±5)%，光照周期L：D=16 h：8 h，玉米象用小麥飼養，赤擬谷盜用全麥粉與酵母按9∶ 1 比例混合飼養，置于養蟲室飼養7 d 后，篩去成蟲，待新一代成蟲羽化大量出現1周左右，篩出成蟲作為試蟲。

1.3.4 熏蒸活性的測定

參照文獻[12,13]的方法用正己烷將土荊芥揮發油稀釋成5個不同濃度梯度的溶液，測定土荊芥發油對玉米象和赤擬谷盜的熏蒸活性。通過預實驗確定溶液的濃度。土荊芥揮發油對玉米象的熏蒸質量濃度為5、2.5、1.25、0.625、0.313 mg/mL。對赤擬谷盜的熏蒸質量濃度為：50、10、2、0.4、0.08 mg/mL。將10頭供試昆蟲放入直徑2.5 cm，高5.5 cm，體積25 mL的玻璃瓶中，將直徑2.0 cm的濾紙用固體膠粘在瓶蓋上，吸取10 μL不同濃度的溶液均勻滴在濾紙片上，揮發20 s后，迅速擰緊瓶蓋密封形成密閉空間，置于培養箱培養24 h后分別檢查各組試蟲死亡頭數，利用公式(1)和(2)計算死亡率和校正死亡率，用SPSS統計軟件計算半數致死濃度LC50(mg/L)。正己烷為空白對照，每組處理重復5次。

死亡率=死亡蟲數/處理總蟲數×100%

(1)

校正死亡率= [(處理組死亡率-對照度死亡率)/(1 -對照度死亡率) ]×100%

(2)

1.3.5 觸殺活性的測定

參照文獻[12,13]用微量點滴法，測定土荊芥揮發油對玉米象和赤擬谷盜的觸殺活性。通過預試驗確定測試濃度范圍。土荊芥揮發油對玉米象的觸殺質量濃度為：112.5、56.25、28.125、14.06、7.03 mg/mL。赤擬谷盜的觸殺質量濃度為：50、10、2、0.4、 0.08 mg/mL。用移液器取0.5 μL不同濃度的溶液滴在玉米象和赤擬谷盜的前胸背板上，每個濃度處理10只試蟲，重復5次，處理后轉移到直徑2.5 cm，高度5.5 cm的玻璃瓶中，放入培養箱培養。正己烷做陰性對照，甲氰菊酯做陽性對照。24 h后分別檢查各組試蟲死亡情況，計算死亡率和校正死亡率。用SPSS統計軟件計算致死中量LD50(μg/頭)。

1.3.6 驅避活性的測定

參照文獻[13,14]的方法測定土荊芥揮發油對玉米象和赤擬谷盜的驅避活性，略有改動。通過預試驗確定測試濃度范圍。將土荊芥揮發油用正己烷稀釋成12.5、2.5、0.5、0.1、0.02 mg/mL 5個不同質量濃度梯度的溶液備用。將直徑9 cm的圓形濾紙對稱裁開，用固體膠貼在9 cm培養皿底部。用移液槍取正己烷溶液300 μL均勻滴在其中一半濾紙上，并用鉛筆在角上畫圈標記，再用移液槍吸取土荊芥揮發油不同濃度的樣品溶液300 μL，均勻滴在另一半濾紙上，揮發30 s后，將20頭玉米象和赤擬谷盜分別轉入培養皿中央，套上絲襪，外用保鮮膜包住，用橡皮筋扎緊，用針在保鮮膜上扎孔，培養箱培養，使試蟲自然分散。正己烷和避蚊胺(DEET：N,N-diethyl-3-methylbenzamide)分別作為陰性對照和陽性對照。每個濃度重復5次。分別在接蟲2 h和4 h時觀察濾紙上試蟲分布情況，用公式(3)計算驅避率(PR)。

驅避率=100%×(Nc-Nt/Nc+Nt)

(3)

式中：Nc為出現在正己烷陰性對照區域的試蟲數量，Nt為出現在不同濃度土荊芥溶液區域的試蟲數量。

1.4 數據分析

熏蒸和點滴觸殺活性每個濃度重復5次，用SPSS中的分析-回歸-概率進行數據統計，熏蒸活性用LC50表示半數致死濃度，點滴觸殺活性用LD50表示半數致死劑量。驅避活性每個濃度重復5次，用spss中的分析-比較均值-單因素ANOVA檢驗計算平均驅避率。

2 結果與分析

2.1 土荊芥揮發油的化學成分見表1。

由表1可知，從土荊芥揮發油中共檢測出96種化合物，鑒定出的化合物占總量的99.624%，其中相對質量分數較高的為：(+)-4-蒈烯(36.136%)；2-蒈烯(23.897%)；鄰傘花烴(10.992%)；驅蛔素環氧化物(9.047%)；驅蛔素(4.882%)等。本研究報道的化學成分與文獻報道的主要化學成分不同，原因可能是由于產地、采收時間和采集部位的不同。

表1 土荊芥揮發油的化學成分

續表1

續表1

2.2 土荊芥揮發油對玉米象和赤擬谷盜的熏蒸活性

由表2可知，土荊芥揮發油對玉米象的熏蒸活性優于目前文獻報道的揮發油對玉米象的熏蒸活性。如歐芹(Petroselinumcrispum)[15]果實、茴香(Foeniculumvulgare)[15]果實、孜然芹(Cuminumcyminum)[15]果實、蒔蘿(Anethumgraveolens)[15]果實、變葉木(Codiaeumvariegatum)[16]葉子、烏藥(Linderaaggregata)[17]塊根、蘇州薺苧(Moslasoochowensis)[18]地上部分、驢欺口(Echinopslatifolius)[19]根、粗榧(Cephalotaxussinensis)[20]枝葉揮發油LC50值分別為535.8、442.8、229.4、157.1、72.07、23.04、12.19、9.98、5.20 mg/L，因此，土荊芥揮發油對玉米象有良好熏蒸活性，開發潛力巨大。

表2 土荊芥揮發油對玉米象和赤擬谷盜的熏蒸活性

土荊芥揮發油對赤擬谷盜熏蒸活性優于文獻報道的揮發油活性。川甘亞菊(Ajaniapotaninii)[21]、甘菊(Dendranthemalavandulifolium)[13]地上部分、紫姜(Zingiberpurpureum)[12]根莖、灌木亞菊(Ajaniafruticulosa)[22]地上部分、連翹(Forsythiasuspensa)[23]果實、草果(Amomumtsaoko)[24]果實、艷山姜(Alpiniazerumbet)[25]葉子揮發油對赤擬谷盜熏蒸活性LC50值分別為34.21、14.40、13.6、11.52、7.68、5.85、5.19 mg/L。因此，土荊芥揮發油對赤擬谷盜的熏蒸活性明顯優于其他植物揮發油。

2.3 土荊芥揮發油對玉米象和赤擬谷盜的觸殺活性

由表3可以，土荊芥揮發油對玉米象的觸殺活性優于陽性對照甲氰菊酯，表現出更強的殺蟲活性。就目前文獻報道的其他植物揮發油對玉米象的觸殺活性，土荊芥揮發油表現出明顯或相近的觸殺活性。如歐芹(Petroselinumcrispum)[15]果實、孜然芹(Cuminumcyminum)[15]果實、蒔蘿(Anethumgraveolens)[15果實、烏藥(Linderaaggregata)[17]塊根、驢欺口(Echinopslatifolius)[19]根、蘇州薺苧(Moslasoochowensis)[18]地上部分揮發油對玉米象觸殺活性的LD50分別為128.2、120.4、111.3、61.65、36.4、25.45 μg/頭。高于粗榧(Cephalotaxussinensis)[20]枝葉揮發油LD508.47 μg/頭。

表3 土荊芥揮發油對玉米象和赤擬谷盜的觸殺活性

土荊芥揮發油對赤擬谷盜的觸殺活性與目前文獻報道運用類似方法測定揮發油的值相比，表現出明顯或相近的觸殺活性。灌木亞菊(Ajaniafruticulosa)[22]地上部分、甘菊(Dendranthemalavandulifolium)地上部分[13]、川甘亞菊(Ajaniapotaninii)[21]、連翹(Forsythiasuspensa)[23]果實、草果(Amomumtsaoko)[24]果實、艷山姜(Alpiniazerumbet)[25]葉子的揮發油對赤擬谷盜觸殺活性LD50的值分別為105.67、49.95、34.18、30.13、16.52、6.59 μg/頭。

2.4 土荊芥揮發油對玉米象和赤擬谷盜的驅避活性

土荊芥揮發油對玉米象和赤擬谷盜的驅避活性結果見表4。在最高測試使用量為58.975 μg/cm2時，

表4 土荊芥揮發油對玉米象和赤擬谷盜的驅避活性

處理2 h，土荊芥揮發油對玉米象的驅避率為45.00%，優于陽性對照避蚊胺16.00%，且在11.795、2.359、0.472、0.094 μg/cm2下，均優于陽性對照避蚊胺的驅避率；處理4 h，對玉米象的驅避率為47.00%，稍低于陽性對照避蚊胺48.00%。

在最高測試使用量為58.975 μg/cm2時，處理2 h，土荊芥揮發油對赤擬谷盜的驅避率與陽性對照相同均為76.00%，處理4 h，對赤擬谷盜的驅避率為80.00%，優于陽性對照避蚊胺72.00%。

處理2 h時，土荊芥揮發油在不同使用量下對玉米象均表現出明顯的驅避活性；對赤擬谷盜表現出明顯或相近的驅避活性。處理4 h時，土荊芥揮發油在5個濃度下對玉米象和赤擬谷盜均表現出明顯或相近的驅避活性。

3 結論

對采自云南省宜良縣土荊芥揮發油的化學成分進行了分析，并測試其揮發油對玉米象和赤擬谷盜的熏蒸、觸殺和驅避活性，結果表明土荊芥揮發油優于多數常見植物揮發油的殺蟲活性。對玉米象的觸殺活性好于陽性對照甲氰菊酯，對玉米象處理2 h時的驅避活性好于陽性對照避蚊胺；對赤擬谷盜處理4 h，在最高測試使用量58.975 μg/cm2時的驅避活性好于陽性對照避蚊胺。土荊芥揮發油對倉儲害蟲具有良好的熏蒸、觸殺與驅避活性。