13种植物精油和茴香脑对赤拟谷盗成虫熏蒸活性研究

陆驰宇 史家浩 李绍勤

(湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室 华中农业大学植物科学技术学院，武汉 430070)

赤拟谷盗[Triboliumcastaneum(Herbst)]属鞘翅目拟步甲科，是危害严重的储粮害虫，分布遍及世界各地。赤拟谷盗食性广，可危害谷物、油料、食用菌、中药材、动物性产品及加工品等，除直接取食危害外，其成虫体表的臭腺可分泌含苯醌等致癌物质的臭液，使被害物结块、变色、发臭而不能食用，从而造成严重的经济损失[1]。

长期以来，对赤拟谷盗等储粮害虫的防治一般采用化学熏蒸剂和防护剂，但由于长时间大量使用，不仅造成害虫抗药性增强，而且产生了粮食品质下降、食品安全风险增加等诸多问题[2-5]。因此，寻求开发新型绿色环保的储粮害虫防治剂是摆在我们面前的重要研究课题。

植物精油是植物的不同组织部位如根茎、叶、花、果实等产生的一类植物源次生代谢物质，其对害虫的作用方式多样，包括熏蒸、驱避、拒食、引诱、触杀、抑制生长发育等[6]，并且取材广泛，具有不影响粮食品质、不污染环境、对人畜安全、害虫不易产生抗药性等特点，为储粮害虫的防治打开了新思路。近年来，国内外有关植物精油作为绿色环保杀虫剂应用于储粮害虫的防治研究，取得了较大的进展[7-12]。

本研究测试了13 种植物精油对赤拟谷盗成虫的熏蒸活性，从中筛选出熏蒸效果好的高效精油，应用GC-MS技术分析了高效精油的主要成分，并对其主要成分的熏蒸活性进行深入研究，旨在为利用植物精油控制储粮害虫赤拟谷盗提供理论依据，也为进一步开发利用植物源熏蒸剂奠定基础。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

试验用赤拟谷盗为华中农业大学城市有害生物防治研究所养虫室内人工饲养繁殖的后代。饲养条件：温度(27±1) ℃，相对湿度(75±5)%，24 h黑暗。饲料配制：小麦使用前放入酵母粉，混匀后分装于罐头瓶中。接入赤拟谷盗成虫后，置于养虫室饲养，7 d后筛去成虫，待下一代成虫大量出现后约5～7 d，筛出成虫供试。

1.2 供试植物精油

试验所用13 种植物精油分别为留兰香油Menthaspicataoil、蓝桉叶油Eucalyptusglobulesoil、香茅油Cymbopogoncitratesoil、柠檬油Citruslimonoil、松节油Pinusspicataoil、薄荷油Menthahaplocalyxoil、冬青油Methylsalicylateoil、丁香油EugeniaCaryophyllusoil、茶树油Tea tree oil、艾叶油Artemisiaargyioil、八角茴香油Illiciumverumoil、艾蒿油Artemisiprincepsoil、肉桂油Cinnamomumcassiaoil：江西省吉安市振兴香料油提炼厂。

试验用茴香脑cis-Anethol为Sigma公司产品，纯度为99%。

1.3 试验方法

1.3.1 13种植物精油的熏蒸效果比较

参照邓永学等[13]采用的三角瓶密闭熏蒸法。向250 mL的三角瓶中接入30头供试赤拟谷盗成虫，把剪成(5 cm×1 cm)的滤纸条穿上线后悬于瓶中(不要与瓶壁接触)，然后用微量移液器移取相当于20 μL/L剂量的供试植物精油滴在滤纸条上，立即用橡胶塞塞住瓶口，并用封口膜及透明胶带封好瓶口。将三角瓶放入(27±1) ℃，RH (75±5)%的全黑暗的智能人工气候箱中进行熏蒸，分别于熏蒸24、48、72 h后，打开瓶口散气，检查熏蒸情况，记录死亡虫数。以不滴加精油处理为对照，每个处理重复3次。

1.3.2 高效精油的熏蒸毒力测定

根据1.3.1的试验结果，选取对赤拟谷盗熏蒸效果好的高效精油，进行熏蒸毒力测定。熏蒸时间设定为12、24、36、48、60、72 h，每一熏蒸时间设置5个浓度梯度，使其平均校正死亡率在16%～84%之间。并设空白对照，每处理重复3 次，每重复试虫30头。试验方法同1.3.1。

1.3.3 高效精油的化学组分分析

气相色谱条件：HP-5MS Aglient(0.25 mm×30 m×0.25 μm)弹性石英毛细管柱；载气为氦气；进样口温度260 ℃；流速1 mL/min；进样量0.1 μL；分流比为20∶1；气化室温度280 ℃；升温程序：起始温度为50 ℃，以5 ℃/min升温至150 ℃，再以20 ℃/min升温至260 ℃；无溶剂延迟。

质谱条件：离子源为EI；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃；气质接口温度280 ℃；电子能量70 eV。

按上述GC-MS条件对八角茴香油进行组分分析，得总离子流色谱图。采用色谱数据处理系统，以峰面积归一化法测得各组分的相对含量。总离子流图中的各峰经质谱扫描后得到质谱图，经过计算机数据系统检索，人工谱图解析，并查对有关质谱资料对基峰、质荷比和相对丰度等方面进行比较，从而确定八角茴香油的组成成分。

1.3.4 高效精油主要成分的熏蒸毒力测定

根据GC-MS分析结果，选取八角茴香油的主要组成成分，测试其对赤拟谷盗的熏蒸毒力。熏蒸时间设定为12、24、36、48 、60、72 h，每一处理时间设置5个浓度梯度，并设空白对照。试验方法同1.3.2。

1.4 数据处理

死亡率=死亡虫数 / 供试虫数×100%

校正死亡率 =(处理死亡率-对照死亡率)/ (1-对照死亡率)×100%

利用SPSS 统计软件对数据进行统计分析，将13种植物精油对赤拟谷盗的熏蒸校正死亡率进行方差分析，多重比较采用Duncan新复极差法。将处理浓度经过对数转换，试虫死亡率经几率值转换，通过线性相关性得出毒力回归方程和LC50值。

2 结果与分析

2.1 13种植物精油对赤拟谷盗成虫的熏蒸效果

在20 μL/L的熏蒸浓度下，蓝桉叶油、八角茴香油等13 种植物精油对赤拟谷盗成虫的熏蒸效果见表1。从表1可知，植物精油对赤拟谷盗成虫的熏蒸效果随精油的种类和熏蒸时间的不同而变化。在13 种植物精油中，以八角茴香油对赤拟谷盗成虫的熏杀作用最强，熏蒸24 h的校正死亡率达到100.00%，显著高于其他12种植物精油；其次为冬青油，熏蒸24、48、72 h的校正死亡率分别为32.22%、76.77%、88.88%，显著高于其他11种植物精油(P<0.05)，且随着熏蒸时间的延长，校正死亡率增加，熏蒸效果增强；蓝桉叶油、肉桂油、柠檬油和薄荷油对赤拟谷盗成虫有一定的熏蒸作用，24 h的校正死亡率分别为17.78%、12.22%、8.89%、8.89%，熏蒸72 h的校正死亡率分别为66.66%、57.78%、57.77%、58.89%，可见，随着熏蒸时间的延长，4种精油的熏蒸效果明显增强；而艾蒿油、香茅油和丁香油对赤拟谷盗成虫则无明显熏蒸作用。

表1 13种植物精油对赤拟谷盗成虫的熏蒸效果

注：同一列数值后标有不同字母者表示不同精油间在P0.05水平上有显著性差异

2.2八角茴香油对赤拟谷盗成虫的熏蒸毒力

在不同熏蒸时间段设置不同浓度梯度，测定了八角茴香油对赤拟谷盗成虫的熏杀效果，并采用直线回归方程拟合死亡机率值(y)与浓度对数值(x)之间的关系，得到毒力回归方程和LC50值，结果见表2。从表2可知，八角茴香油对赤拟谷盗的熏蒸作用随着熏蒸处理时间的延长而增强，LC50值在逐渐降低。熏蒸12 h时，达到50%的死亡率需要的精油浓度为13.88 μL/L，而熏蒸72 h时则仅需5.08 μL/L，为熏蒸处理12 h的0.36倍。由此可见，在利用八角茴香油防治赤拟谷盗时，影响熏蒸效果的关键因素除浓度外，熏蒸时间也很重要。

表2 八角茴香油对赤拟谷盗成虫的熏蒸毒力

2.3 八角茴香油的化学组分分析

植物精油是多种成分组成的复杂混合物，为明确八角茴香油的化学组成，采用GC-MS技术对八角茴香油的主要组分进行分离鉴定，并确定其相对含量，结果见表3。可见，从八角茴香油中共分析鉴定出21种组分，其中茴香脑的相对质量分数为79.81%，远高于其他成分，可以认为是为八角茴香油的主要成分。

表3 八角茴香油的化学组分分析

2.4 茴香脑对赤拟谷盗成虫的熏蒸毒力

在(27±1) ℃、RH(75±5)%的全黑暗条件下，研究了八角茴香油的主要成分茴香脑对赤拟谷盗成虫的熏蒸毒力，不同熏蒸处理时间的毒力回归方程和LC50值见表4。由表4可知，用茴香脑熏蒸处理赤拟谷盗12、36、72 h的LC50值分别是7.76、4.84、3.36 μL/L，熏蒸36 h、72 h的 LC50值分别是处理12 h的0.62倍、0.43倍，可见随着熏蒸时间的延长，茴香脑对赤拟谷盗的熏蒸作用增强，LC50值逐渐降低。与八角茴香油的熏蒸毒力(表2)相比，茴香脑不同熏蒸时段的LC50值均低于相应时段八角茴香油的LC50值，两者随时间变化趋势相一致，表明茴香脑对赤拟谷盗成虫具有更强的熏蒸作用，是八角茴香精油的活性成分。

表4 茴香脑对赤拟谷盗成虫的熏蒸毒力

3 讨论

植物精油的开发和应用为解决害虫抗药性，环境污染，食品安全风险等问题提供了新的思路，在储粮害虫的防治研究中也必将会有广阔的应用前景。在本研究选用的13种植物精油中，以八角茴香油对赤拟谷盗成虫的熏杀效果最好且具有较好的速效性，在20 μL/L的熏蒸浓度下，处理24 h赤拟谷盗成虫的校正死亡率达到了100%，显著高于其他植物精油。熏蒸时间和精油浓度会对熏蒸效果产生影响：在相同熏蒸时间下，随着八角茴香油浓度的增加，赤拟谷盗成虫的校正死亡率增加；在相同熏蒸浓度下，赤拟谷盗的校正死亡率随着熏蒸时间的延长而增加，八角茴香油对赤拟谷盗的LC50值随着熏蒸时间的延长而逐渐降低。可见，在应用八角茴香油熏蒸防治赤拟谷盗时，适当增大精油浓度，延长熏蒸时间可以带来较为理想的防治效果。

由于植物精油是多种成分组成的复杂混合物，为明确八角茴香油的化学组成，本研究采用GC-MS技术对八角茴香油的主要组分进行分离鉴定，共鉴定出21种组分，其中茴香脑是八角茴香油的主要成分，相对质量分数为79.81%，远高于其他组分。精油的主要成分对其杀虫活性的贡献如何？为探明这一问题，本文进一步研究了茴香脑对赤拟谷盗的熏蒸毒力，结果表明茴香脑对赤拟谷盗具有较好的熏蒸活性，且随着熏蒸时间的延长和熏蒸浓度的增加，熏蒸效果逐渐增强，变化趋势与八角茴香油相一致。熏蒸处理24、48、72 h的LC50值分别是6.52、4.12、3.36 μL/L，均低于八角茴香油熏蒸相应时间段的LC50值，由此可见，茴香脑不但是八角茴香油的主要成分，而且是对赤拟谷盗起熏蒸作用的主要活性成分，与八角茴香精油相比，茴香脑对赤拟谷盗成虫具有更强的熏蒸作用。

植物精油的组成复杂，一般主要成分对活性贡献较大，因此通常分离并单独研究。Obeng等[14]报道了圣罗勒精油中的主要组分丁香酚对玉米象、赤拟谷盗、谷象和大谷蠢等4种储粮害虫均具有较好的触杀、熏蒸和拒食活性。姚英娟等[15]研究表明水菖蒲主要活性物质β-细辛醚对玉米象、谷蠹、赤拟谷盗和四纹豆象等4种储粮害虫具有明显的熏蒸活性。本研究也发现，在所选的13种供试植物精油中，以八角茴香油对赤拟谷盗的熏蒸活性最强，而其主要成分茴香脑对赤拟谷盗的熏蒸效果又强于八角茴香油，熏蒸24、48、72 h八角茴香油的LC50值分别是茴香脑的1.48、1.62、1.51倍。可见，在应用植物精油防治储粮害虫的过程中，一方面应根据主要防治对象筛选出防效好的精油种类，另一方面，寻找并分离精油中高效活性成分也成为有效防治储粮害虫的新思路和新方法，此外，人工合成植物精油中的活性成分并改造其化学结构有可能得到活性更强的药剂。目前对植物精油应用于害虫防治领域的研究多以直接利用为主，今后还应以生物活性测定为依据，找出其中的有效成分，鉴定其结构，然后对结构进行修饰、合成，以期能找到活性更高的新型植物源熏蒸剂。

4 结论

在八角茴香油、留兰香油、蓝桉叶油、香茅油、柠檬油、艾蒿油等13种供试的植物精油中，以八角茴香油对赤拟谷盗成虫的熏蒸效果最好，并且其LC50值随着熏蒸时间的延长而逐渐降低，熏蒸72 h时LC50值为熏蒸12 h的0.36倍。从八角茴香油中共分离鉴定出21种组分，其中茴香脑的相对质量分数为79.81%，为八角茴香油的主要成分。茴香脑对赤拟谷盗成虫具有熏蒸活性，其LC50值随熏蒸时间的变化趋势与八角茴香油相同，且均低于相应熏蒸时段八角茴香油对赤拟谷盗成虫的LC50值，与八角茴香油相比，其主要成分茴香脑对赤拟谷盗具有更好的熏蒸作用。

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