喜旱莲子草提取物的杀虫活性

李　丹， 张　震， 王育鹏， 秦　娟， 李为花， 谭曼丽

安徽农业大学资源与环境学院，安徽 合肥 230036



喜旱莲子草提取物的杀虫活性

李丹， 张震*， 王育鹏， 秦娟， 李为花， 谭曼丽

安徽农业大学资源与环境学院，安徽 合肥 230036

摘要:【背景】喜旱莲子草是全球性恶性入侵杂草，近年来在我国已呈蔓延之势，对经济及生态环境造成严重破坏。目前已开展了其入侵机制和生物防治等方面的研究，然而，针对其资源化利用的研究较少。【方法】分别研究了喜旱莲子草的石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇等溶剂提取物对小菜蛾、斜纹夜蛾的选择忌避、触杀和胃毒作用。【结果】喜旱莲子草各有机相提取物对小菜蛾和斜纹夜蛾均具有一定的选择忌避作用。随着处理时间的延长，不同溶剂提取物对小菜蛾和斜纹夜蛾的触杀和胃毒作用效果逐渐增强，且校正死亡率与提取物浓度呈正相关关系；经喜旱莲子草石油醚提取物、乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物4000 g·L-1处理后，小菜蛾的触杀校正死亡率均达到70%，经石油醚提取物、乙酸乙酯提取物、正丁醇提取物和水提取物4000 g·L-1及正丁醇层和水层500 g·L-1处理后，斜纹夜蛾的触杀和胃毒校正死亡率均达到80%。【结论与意义】该研究结果对喜旱莲子草的进一步研究开发具有参考价值。

关键词:入侵植物； 喜旱莲子草； 杀虫活性； 植物源农药； 资源化利用

喜旱莲子草Alternantheraphiloxeroides(Mart.) Griseb.,又名空心莲子草、水花生、空心苋、革命草、水蕹菜，属苋科莲子草属，原产于巴西，为多年生水陆两栖草本植物。20世纪30年代作为猪饲料引入我国，后逸为野生。目前，喜旱莲子草几乎遍及黄河流域以南地区(沈国军等，2005)。由于该入侵植物阻塞航运、造成作物减产、使水体富营养化、传播寄生虫病及增加草坪养护成本等危害(马瑞燕和王韧，2005)，国家环保总局2003年将其列为第一批外来入侵物种。近年来，针对喜旱莲子草的防治方法主要有物理、化学、生物防治等(常瑞英等，2013)。其中，物理防治即人工刈割或清除，该方法效果好，但投入较大，且收获的喜旱莲子草残体较难处理。通过资源化利用产生的经济效益将有助于推动物理防治的开展，有利于减少该残体对环境的二次危害。因此，对入侵植物的资源化利用逐渐成为研究热点，将其作为植物源杀虫剂便是利用方式之一。如入侵植物豚草AmbrosiaartemisiifoliaL.对黄褐天幕毛虫MalacosomaneustriatestaceaMotsch.的毒杀效果较好(张国财等，2010)；紫茎泽兰EupatoriumadenophorumSpreng对棉铃虫HelicoverpaarmigeraHübner的繁殖和生长发育有显著的抑制作用(程丽坤等，2007)，但有关喜旱莲子草杀虫活性的研究较少。

小菜蛾Plutellaxylostella(L.)，属鳞翅目Lepidoptera菜蛾科Plutellidae，是十字花科蔬菜常发性的主要害虫，我国各地均有分布，降低了蔬菜品质，造成了严重的经济损失(郑忠添，2009)。斜纹夜蛾Spodopteralitura(Fabricius)，属鳞翅目Lepidoptera夜蛾科Noctuidae，是一种分布广泛的多食性农业害虫，其幼虫取食量大，导致农作物大量减产(周忠实，2009)。化学杀虫剂的大量使用，不仅杀死了大量农田害虫的天敌，削弱了生物防治的作用，而且使得农田害虫具备了一定的抗药性，故而植物源杀虫剂便成为当前研究的一大热点(周忠实，2009)。

本试验通过研究喜旱莲子草提取物对小菜蛾和斜纹夜蛾的忌避、触杀和胃毒作用，为科学有效地对喜旱莲子草进行资源化利用提供依据。

1材料与方法

1.1　供试材料

1.1.1供试植物陆生型喜旱莲子草取自安徽农业大学校园内，将植株洗净、烘干、粉碎后置于密闭的干燥容器中备用。

1.1.2供试害虫斜纹夜蛾、小菜蛾虫卵购自河南省济源白云实业有限公司，置于(26±1) ℃、相对湿度50%~60%、光周期12L∶12D的恒温培养箱内培养。孵化出幼虫后，置于(26±1) ℃、相对湿度30%~40%、光周期12L∶12D的恒温培养箱内培养。幼虫用济源白云实业有限公司提供的人工饲料饲养，备用。

1.2　研究方法

1.2.1植物活性成分提取采用索氏提取法(韦芳三等，2011)处理喜旱莲子草干物质400 g，经旋转蒸发仪浓缩至浸提膏，用100 mL水溶解后得提取物悬浊液。参照左玲霞等(2010)方法，将悬浊液装入分液漏斗采用液—液分配萃取法，依次用分析纯石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇按照1∶1比例萃取3次，将得到的不同极性萃取物及水层萃取液经旋转蒸发浓缩至浸提膏，分别称取适量，用50%丙酮配成一定浓度，置于4 ℃冰箱内备用。

1.2.2喜旱莲子草提取物杀虫活性的测定(1)喜旱莲子草提取物配制和供试虫体饲喂条件。用丙酮溶解并稀释5个层相，分别得5个浓度(4000、500、62.5、7.81、0.98 g·L-1)，丙酮作空白对照，各设置5个重复，共25组处理。用稀释过的浸提物浸泡人工饲料，搅拌均匀，自然风干备用，饲料和提取物的质量比为5∶1，另备不含提取物的人工饲料若干。所有试验均于光照培养箱内进行，培养箱温度(26±1) ℃、相对湿度30%~40%、光周期12L∶12D。

(2)喜旱莲子草提取物对小菜蛾/斜纹夜蛾的忌避作用。取6 cm培养皿，每皿各放2 g处理成半圆形的含提取物和不含提取物的饲料，分别置于处理区和对照区，在交界处用毛笔接入生长一致的经饥饿处理12 h的幼虫10头，用保鲜膜封口，于培养箱内培养。

(3)喜旱莲子草提取物对小菜蛾/斜纹夜蛾的触杀作用。将人工饲料均匀地铺在6 cm培养皿内，每皿7 g，用毛笔接入10头生长一致且经提取物浸泡5 s的幼虫，用保鲜膜封口，于培养箱内培养。

(4)喜旱莲子草提取物对小菜蛾/斜纹夜蛾的胃毒作用。将人工饲料均匀地铺在6 cm培养皿内，每皿7 g，用毛笔接入10头生长一致且经饥饿处理12 h的幼虫，用保鲜膜封口，于培养箱内培养。

1.3　测定指标

1.3.1喜旱莲子草提取物对害虫的忌避作用每24 h观察1次，统计对照区和处理区的虫数，死亡和未在对照区和处理区的虫不予统计，计算忌避率(商显坤等，2008)。

忌避率(%)=(对照区栖息虫数-处理区栖息虫数)/(对照区栖息虫数+处理区栖息虫数)×100

1.3.2喜旱莲子草提取物对害虫的触杀/胃毒作用每24 h观察1次，统计存活虫数，计算死亡率和校正死亡率(商显坤等，2008)。

1.4　统计分析

所有数据使用Excel 2003整理，通过SPSS 17.0软件分析。统计分析方法为单因素方差分析、多因素方差分析、LSD多重比较法及字母标记法，采用机值分析法求毒力回归方程Y=aX+b(其中Y为校正死亡率机率值；X为提取物浓度对数值)，并对方程进行卡方检验。

2结果与分析

2.1　喜旱莲子草提取物对小菜蛾的杀虫活性

喜旱莲子草各层相提取物对小菜蛾具有一定的选择忌避作用，且随着处理时间的延长，忌避率呈上升趋势，但每天各层处理间的差异不显著(P>0.05)，忌避率和处理浓度无相关性(表1)。喜旱莲子草非水溶性提取物(石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇)对小菜蛾的触杀致死率均高于水溶性提取物。其中，经石油醚提取物、乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物4000 g·L-1处理后，小菜蛾的触杀校正死亡率均达到70%；随着处理时间的延长，触杀校正死亡率呈上升趋势，且每天各层处理间的差异显著(P<0.05)，校正死亡率和处理浓度呈正相关关系(表2)。随着处理时间的延长，胃毒校正死亡率呈上升趋势，且每天各层处理间的差异显著(P<0.05)，校正死亡率与处理浓度呈正相关关系(表2)。喜旱莲子草提取物对小菜蛾的触杀作用效果比胃毒作用明显，其中各层相对小菜蛾的触杀活性由高到低依次为石油醚提取物、正丁醇提取物、乙酸乙酯提取物、氯仿提取物和水提取物(表2)。

表1　喜旱莲子草提取物对小菜蛾的忌避作用

同溶剂中各列数据后附不同小写字母者表示处理间差异达0.05显著水平。

Different lowercase letters followed by the same column within the same solvent mean significant difference among treatments at 0.05 level.

2.2　喜旱莲子草提取物对斜纹夜蛾的杀虫活性

喜旱莲子草各层相提取物对斜纹夜蛾具有一定的选择忌避作用(表3)，且随着处理时间的延长，忌避率基本呈上升趋势，但每天各层处理间的差异不显著(P>0.05)，忌避率与处理浓度无相关性。经石油醚提取物、乙酸乙酯提取物、正丁醇提取物和水提取物4000 g·L-1及正丁醇提取物和水提取物500 g·L-1处理后，斜纹夜蛾的触杀和胃毒校正死亡率均达到80%；随着处理时间的延长，触杀和胃毒校正死亡率均呈上升趋势，且每天各层处理间的差异显著(P<0.05)，校正死亡率与处理浓度均呈正相关关系(表4)。但喜旱莲子草提取物对斜纹夜蛾的触杀作用比胃毒作用稍强，其中各层相对斜纹夜蛾的触杀活性由高到低依次为水提取物、正丁醇提取物、石油醚提取物、乙酸乙酯提取物、氯仿提取物。

表2　喜旱莲子草提取物对小菜蛾的触杀和胃毒作用

同溶剂中各列数据后附不同小写字母者表示处理间差异达0.05显著水平。

Different lowercase letters followed by the same column within the same solvent mean significant difference among treatments at 0.05 level.

2.3　喜旱莲子草提取物对害虫的毒杀活性

χ2越小且P值越趋近于1.0，说明曲线拟合好。根据回归方程，计算半致死浓度(LC50)，LC50越小，说明其毒杀活性越强。对小菜蛾而言，石油醚提取物和正丁醇提取物的触杀毒力较强，石油醚提取物和氯仿提取物的胃毒毒力较强。就斜纹夜蛾而言，除了氯仿提取物外，其他溶剂提取物的触杀和胃毒毒力均较强(表5)。

3讨论

本研究表明，喜旱莲子草各层相提取物对小菜蛾和斜纹夜蛾均具有一定的选择忌避作用，对小菜蛾和斜纹夜蛾的触杀作用比胃毒作用稍强。毒杀作用强度随着提取物浓度的升高而增强，且随着作用时间的持续而增强。忌避作用的产生可能是因为提取物对害虫感觉器官的影响，使害虫远离提取物载体并产生拒食作用(Escoubasetal.,1993; Wheeler & Isman,2000、2001)。触杀和胃毒作用的产生可能是由于喜旱莲子草提取物通过幼虫的口器和体表，干扰了其内分泌系统，改变了其表皮成分，影响其正常生长(Macleodetal.,1990； Vermaetal.,1986)。

表3　喜旱莲子草提取物对斜纹夜蛾的忌避作用

同溶剂中各列数据后附不同小写字母者表示处理间差异达0.05显著水平。

Different lowercase letters followed by the same column within the same solvent mean significant difference among treatments at 0.05 level.

表4　喜旱莲子草提取物对斜纹夜蛾的触杀和胃毒作用

同溶剂中各列数据后附不同小写字母者表示处理间差异达0.05显著水平。

Different lowercase letters followed by the same column within the same solvent mean significant difference among treatments at 0.05 level.

表5　喜旱莲子草提取物的毒杀活性测定(72 h)

“-”表示没有拟合的曲线和置信区间。

“-”means that there is no fitting curve or confidence interval.

本试验发现，石油醚提取物、乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物的毒杀活性高于氯仿提取物，说明极性有机溶剂提取物的杀虫活性要高于非极性水层提取物，也表明杀虫活性物质易溶于极性溶剂中。研究表明，石油醚提取物、乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物主要含植物甾醇类、黄酮类、三萜类、有机酸和皂苷类等物质，这基本涵盖了喜旱莲子草已测得的成分(熊卫国等，2000)。这些物质对昆虫均有一定毒杀活性，作用方式表现为拒食、忌避、触杀和胃毒(Prakash & Rao,1996)。本研究表明，高浓度(4000 g·L-1)提取物对小菜蛾和斜纹夜蛾幼虫的致死率均达80%以上，且在一定时间内，作用效果随着作用时间的持续而增强。这一特性与植物源农药(Dubeyetal.,2010)一致。

植物源杀虫剂对害虫具有独特的作用机制且对环境安全，已经成为未来农药发展的趋势，也是保护生态环境安全的需要(商显坤等，2008； Kushwaha & Maurya,2012)。然而，目前我国对外来入侵植物合理利用方面的研究还较少(商显坤等，2008)。将喜旱莲子草作为植物源杀虫剂原料，不仅能够环境友好地毒杀农田害虫，而且能够降低其

作为入侵种的危害，真正实现经济效益、社会效益和生态效益的统一。

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(责任编辑:杨郁霞)

Insecticidal activity of extracts from the invasive alien plant,Alternantheraphiloxeroides, against two kinds of pests

Dan LI, Zhen ZHANG*， Yu-peng WANG， Juan QIN, Wei-hua LI, Man-li TAN

CollegeofResourcesandEnvironment,AnhuiAgriculturalUniversity,Hefei,Anhui230036,China

Abstract:【Background】 Alternanthera philoxeroides is a globally distributed invasive weed, causing serious economic and ecological damage in China. 【Method】 To investigate the toxic activity of A. philoxeroides, we prepared extracts by petroleum ether, chloroform, ethyl acetate and n-butyl alcohl. Repellency, contact and post-digestive toxicity of the extracts was tested on the lepidopteran pests Plutella xylostella and Spodoptera litura. 【Result】 (1) Each extract of A. philoxeroides had a repellent effect on both P. xylostella and S. litura. The effect of contact as well as post-digestive toxicity was stronger after longer extractin time; the corrected mortality rates and concentrations were positively correlated. (2) The corrected mortality of A. philoxeroides extracts by petroleum ether, ethyl acetate and n-butanol at a rate of 4000 g plant material/L of extraction agent on P. xylostella reached 70%, petroleum ether, ethyl acetate layer, n-butanol and water at a rate of of 4000 g plant material/L extracting agent and n-butanol and water layer of 500 g plant material/L extracting agent on S. litura reached 80%. 【Conclusion and significance】 The study had the reference value for the further research on A. philoxeroides and the development of new botanical pesticides.

Key words:invasive species; Alternanthera philoxeroides; insecticidal activity; botanical pesticide; resource utilization

DOI:10.3969/j.issn.2095-1787.2015.01.011

通讯作者*(Author for correspondence), E-mail: jianhl@mail.hzau.edu.cn

作者简介:叶慧香， 女， 硕士研究生。 研究方向： 转基因玉米环境安全性评价

基金项目:转基因生物新品种培育重大专项资助(2011ZX08011-003)

收稿日期(Received)： 2014-10-07接受日期(Accepted)： 2014-11-04