薰衣草精油对斜纹夜蛾的生物活性测定

张艳 李正跃 陈斌

摘要：【目的】明確薰衣草精油对斜纹夜蛾幼虫的生物活性，为薰衣草精油在斜纹夜蛾及其他农业害虫上的生物防治提供理论依据，并为合理利用天然产物开发新型植物源农药提供新方向。【方法】采用水蒸气蒸馏法提取薰衣草精油，运用气相色谱—质谱联用仪（GC-MS）检测提取所得的薰衣草精油，确认其主要化学成分;以50%丙酮作溶剂将薰衣草精油配制成质量浓度为2.5、5.0、10.0、20.0和40.0 mg/mL的溶液，并设50%丙酮作为对照;在室内条件下分别采用浸渍叶碟法和饲喂称重法测定不同浓度薰衣草精油对斜纹夜蛾3龄幼虫的非选择性拒食作用、生长发育抑制作用和胃毒作用。【结果】采用水蒸气蒸馏法提取薰衣草精油的得率为1.16%;运用GC-MS分析检测提取获得的薰衣草精油，确认其主要化学成分约26种，主要成分为桉叶油醇（26.904%）、α-松油醇（14.380%）、芳樟醇（10.188%）、樟脑（8.557%）、β-蒎烯（6.695%）和α-蒎烯（2.296%）等。对斜纹夜蛾3龄幼虫的生物活性测定结果表明，低浓度（2.5和5.0 mg/mL）的薰衣草精油对斜纹夜蛾幼虫具有引诱作用，能促进幼虫取食，处理叶碟被取食的面积明显大于对照叶碟，高浓度（10.0、20.0和40.0 mg/mL）则具有较强的拒食活性;低浓度（2.5和5.0 mg/mL）薰衣草精油可促进斜纹夜蛾幼虫取食，试虫体重均高于对照，高浓度（10.0、20.0和40.0 mg/mL）薰衣草精油对斜纹夜蛾幼虫则具有明显的生长发育抑制作用，且随薰衣草精油浓度的升高和处理时间的延长而增强;不同浓度的薰衣草精油对斜纹夜蛾幼虫均具有较强的胃毒作用，且随着浓度的升高和处理时间的延长，胃毒作用进一步增强。【结论】薰衣草精油对斜纹夜蛾幼虫表现出较好的生物活性，具有进一步研发应用的潜力。

关键词： 薰衣草精油;斜纹夜蛾;胃毒作用;生物活性

中图分类号： S433.4                                 文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2019）11-2481-08

Bio-activity of Lavandula angustifolia Mill. essential oil against Spodoptera litura（Fabricius）

ZHANG Yan， LI Zheng-yue， CHEN Bin*

（State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Bio-Resources in Yunnan/Institute of Plant Protection，

Yunnan Agricultural University， Kunming  650201， China）

Abstract：【Objective】To study the mechanism of the biological activity of essential oil from Lavandula angustifolia Mill. to the larvae of Spodoptera litura（Fabricius）， so as to provide a theoretical basis for the development and utilization of essential oil from L. angustifolia to control the larvae of S. litura and other pests， and provide new direction for utilization of botanical pesticide developed by natural products. 【Method】The essential oil from lavender was extracted by steam distillation. Gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS） was used to detect the essential oil to determinate its main chemical components. Using 50% acetone as solvent， the essential oil from lavender was diluted into 2.5， 5.0， 10.0， 20.0 and 40.0 mg/mL solutions， and 50% acetone was set as control. Under indoor conditions， the non-selective antifeeding effect， growth inhibition and stomach toxicity of lavender essential oil on the third instar larvae of S. litura were determined by immersion leaf disc method and feeding weighing method. 【Result】The yield of essential oil by steam distillation was 1.16%. There were 26 chemical components in the oil detected by GC-MS， and the main components included eudesmol（26.904%）， α-terpineol（14.380%）， linalool（10.188%）， campher（8.557%）， β-pinene（6.695%） and α-pinene（2.296%）. According to the bio-activity of the third larvae of S. litura， the low concentration（2.5 and 5.0 mg/mL） of  lavender essential oil showed an attractive effect on the larvae of S. litura， it could promote the feeding of larvae， and the feeding areas of the treatment leaves were larger than the control. While the high concentration（10.0， 20.0 and 40.0 mg/mL） showed a strong antifeeding effect. The low concentration（2.5 and 5.0 mg/mL） showed a certain promoting effect on the growth of the larvae， the weight of the larvae were all higher than control. But the higher concentration（10.0， 20.0 and 40.0 mg/mL） showed a strong growth inhibition effect， and the effect enhanced with the increasing of essential oil concentration and treatment time. Different concentrations of lavender essential oil had a strong stomach toxicity to S. litura larvae. As the concentration of lavender essential oil increased and the treatment time prolonged， the stomach toxicity improved. 【Conclusion】Lavender essential oil has good biological activities to the larvae of S. litura， and has potential for further research and application.

Key words： lavende ressential oil; Spodoptera litura（Fabricius）; stomach toxicity; bio-activity

0 引言

【研究意义】斜纹夜蛾[Sprodenia litura（Fabricius）]属鳞翅目（Lepidoptera）夜蛾科（Noctuidae），具有间歇性、暴食性和繁殖力强等特点（罗成等，2011），其在世界各地均有分布，在我国除青海和新疆目前未见报道外，其余各省（区）均有发现（陈斌等，2008）。斜纹夜蛾多以幼虫取食寄主植物的果实、花、叶等，且食性杂，危害寄主多达109科389种（含变种）（秦厚国等，2006），给农业生产造成严重损失。长期以来，为确保作物产量，多采用化学农药对斜纹夜蛾进行防治，但由于大量不合理使用化学农药，自1960年以来斜纹夜蛾已对常规化学杀虫剂产生了一定程度的抗药性（周晓梅等，2002）。近年来，高效、安全、低毒的新型植物源杀虫剂表现出广阔的发展前景，相关研究也多致力于利用植物中的天然杀虫物质来研发植物源农药，对害虫进行有效生物防治，从而减少或避免化学防治导致“3R效应”等问题的发生。薰衣草作为一种重要的天然香料植物，其提取工艺已较成熟，将其有效成分与中草药混合后对蚊子、苍蝇等昆虫具有一定的驱除作用，在杀虫应用方面表现出较大的潜力。因此，探究薰衣草精油对斜纹夜蛾的生物活性对斜纹夜蛾及其他农业害虫的生物防治具有重要意义，且可为充分利用薰衣草资源开发新型植物源农药提供理论依据。【前人研究进展】薰衣草（Lavandula angustifolia Mill.）隶属于唇形科（Labiatae）薰衣草属（Lavandula），原产于地中海沿岸地区，如今在亚洲、欧洲、非洲、北美洲和大洋洲的多个国家有大面积种植，我国于20世纪初从国外成功引种栽培至新疆、陕西和江苏等省（区）（吳樟强，2016）。薰衣草除根部以外都带浓香，全株均可用于提取精油，其香气浓郁而温和（杨懿涵，2018）。薰衣草精油由30余种芳香族化合物混合组成，多为乙酸酯类、醇类和烯烃类化合物，主要有效成分为乙酸芳樟酯和芳樟醇（廖享，2015），且其成分和含量因薰衣草品种、产地、提取方式和提取部位不同而异（陈和平等，2005）。目前对薰衣草精油化学成分的活性研究主要集中在清除自由基抗氧化、抗癌抗肿瘤、降血压降血糖和抗菌等方面（陈蔚青和金建忠等，2008;陈计峦等，2009;李家霞等，2011），而有关薰衣草精油的杀虫活性少有报道。在全世界范围内已知有超过1000种植物具有杀虫活性，在与昆虫的长期协同进化过程中，这些植物产生了一系列对害虫具有触杀、胃毒、忌避、拒食和抑制生长发育等多种生物活性的次生代谢产物，且可经提取制备成植物源杀虫剂。程东美等（2002，2007）研究发现，黄杜鹃精油的主要杀虫活性成分为闹羊花素Ⅲ，可显著降低斜纹夜蛾的发育历期、存活率、化蛹率和雌蛹重;马安勤等（2003）报道紫茎泽兰精油对斜纹夜蛾幼虫具有一定的非选择性拒食活性;曾庆钱等（2006）研究表明，广藿香精油对斜纹夜蛾具有较强的拒食作用，48 h后非选择性拒食中浓度（AFC50）为94.40 μg/mL;朱家颖等（2006）研究发现，印楝素对斜纹夜蛾幼虫具有拒食、产卵忌避和生长发育抑制作用，印楝素浓度越高，斜纹夜蛾幼虫的体重增长倍数越低，死亡率越高;郭章碧（2010）采用室内浸虫法测定结果表明，不同浓度、不同部位的万寿菊精油对斜纹夜蛾3龄幼虫均具有触杀活性，且呈剂量依赖关系;张嘉慧（2016）研究发现，广藿香精油中的主要成分广藿香酮对斜纹夜蛾幼虫具有一定的胃毒作用及较强的触杀和生长发育抑制作用。【本研究切入点】目前有关植物源精油对斜纹夜蛾的生物活性已有文献报道，但针对薰衣草精油对斜纹夜蛾幼虫生物活性的研究尚无报道。【拟解决的关键问题】以危害多种作物的重要害虫斜纹夜蛾为靶标害虫，以薰衣草为材料，采用水蒸气蒸馏法制备薰衣草精油，运用气相色谱—质谱联用仪（GC-MS）检测提取所得的薰衣草精油，确认其主要化学成分，并通过室内测定薰衣草精油对斜纹夜蛾的生物活性，以期为薰衣草精油在斜纹夜蛾及其他农业害虫上的生物防治提供理论依据，并为合理利用天然产物开发新型植物源农药提供新方向。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

1. 1. 1 供试昆虫 斜纹夜蛾卵块从河南省济源白云实业有限公司（科云生物）购进，以甘蓝叶碟为食料，置于温度（26±5）℃、相对湿度（71±5）%、光周期（L∶D=16 h∶8 h）的室内连续饲养多代，挑选发育整齐、健康的3龄幼虫供试。

1. 1. 2 供试植物 薰衣草采自云南农业大学寻甸大河桥农场三七棚四周功能植物种植区，于2018年7月盛花期采集薰衣草全株供试。

1. 1. 3 主要仪器设备及试剂 水蒸气蒸馏装置（实验室自主定制）、DZTW调温电热套（北京市光明医疗仪器有限公司）、SE602F型电子天平（上海奥豪斯仪器有限公司）、AL104型电子天平（梅特勒—托利多仪器上海有限公司）、DLSB-5L/25型低温冷却循环泵（巩义市予华仪器有限责任公司）、SHZ-D（III）型循环水真空泵（河南省豫华仪器有限公司）、气相色谱—质谱联用仪（GC-MS，Agilent 78905975N，America）。正己烷（分析纯）购自天津市富宇精细化工有限公司。

1. 2 试验方法

1. 2. 1 薰衣草精油提取与成分分析

1. 2. 1. 1 薰衣草精油提取 参考胡喜兰等（2006）采用水蒸气蒸馏法进行提取。将采集的薰衣草全株制成碎末，每次用电子天平准确称取200 g，将样品碎末置于圆底烧瓶（2000 mL）中，按1∶7比例加入蒸馏水1400 mL轻摇混匀。连接提取装置，并将圆底烧瓶置于电热套中，加热提取6 h。关闭装置，用试管收集上浮油层和油水混合物，静置过夜，取上层淡黄色透明油状液体至棕色样品瓶中，密封保存至4 ℃冰箱备用。

1. 2. 1. 2 薰衣草精油成分分析 采用GC-MS进行薰衣草精油成分分析。GC分析条件：HP-5二氧化硅毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）;进样口温度230 ℃，检测器温度260 ℃;柱温，初始温度40 ℃，程序升温5 ℃/min至250 ℃，保持10 min，柱流量（Ne）為1.0 mL/min;进样量1.0 μL;分流比10∶1。MS分析条件：电离方式EI，电离能量70 eV;离子源温度230 ℃，四级杆温度150 ℃，全扫描质量范围50～550 m/z记录质量谱;接口温度280 ℃;流速1.0 mL/min。采用NIST05标准谱库进行检索定性。

1. 2. 2 薰衣草精油对斜纹夜蛾的生物活性测定

1. 2. 2. 1 非选择拒食活性 参考张余杰等（2014）采用浸渍叶碟法进行测定。以50%丙酮作溶剂，将薰衣草精油配制成质量浓度为2.5、5.0、10.0、20.0和40.0 mg/mL的溶液，另设50%丙酮作为对照。先将新鲜甘蓝叶片用清水洗净，自然晾干，再用矩形打孔器将其制成边长为20 mm的叶碟，分别置于不同浓度的溶液中浸泡，3 s后取出晾干，放入底部铺有滤纸保湿的培养皿（φ=12 cm）中，每个培养皿内放置4个经相同浓度溶液处理过的叶碟，然后接入5头生长一致且经饥饿处理4 h的斜纹夜蛾3龄幼虫，每个浓度重复3次，置于人工智能气候箱中饲养。24 h后取出残存叶碟，使用标准方格纸（1 mm×1 mm）测定被试虫取食的叶碟面积，并更换新的叶碟继续饲养，于饲养48和72 h后再次对叶碟的被取食面积进行测定，计算非选择性拒食率。

非选择性拒食率（%）=（对照组叶碟的被取食面

积-处理组叶碟的被取食

面积）/对照组叶碟的被取

食面积×100

1. 2. 2. 2 生长发育抑制作用 参考秦小萍等（2007）采用饲喂称重法进行测定。叶碟处理方法与1.2.2.1相同，使用经不同浓度薰衣草精油溶液处理的叶碟和50%丙酮处理的对照叶碟对斜纹夜蛾3龄幼虫分别连续饲养72 h，每天更换新鲜的处理叶碟，并于接入试虫前、接虫饲养后第24、48和72 h使用电子天平对试虫进行称重。72 h后，均换用新鲜未经处理的甘蓝叶碟对斜纹夜蛾幼虫继续饲养，并在第96、120和144 h进行称重，记录数据，计算生长抑制率。

生长抑制率（%）=（对照组幼虫体重增加量-处

理组幼虫体重增加量）/对照

组幼虫体重增加量×100

1. 2. 2. 3 胃毒作用 参照生长发育抑制作用试验中的方法进行测定。使用经不同浓度薰衣草精油溶液处理的叶碟和50%丙酮处理的对照叶碟对斜纹夜蛾3龄幼虫分别连续饲养72 h，然后换用新鲜未经处理的甘蓝叶碟继续饲养72 h，并于饲养第24、48、72、96、120和144 h观察记录试虫的存活情况，计算校正死亡率。

校正死亡率（%）=（处理组死亡率-对照组死亡

率）/（1-对照组死亡率）×100

1. 3 统计分析

试验数据采用SPSS 20.0和Excel 2010进行统计分析。

2 结果与分析

2. 1 薰衣草精油提取结果

2 kg薰衣草全株采用水蒸气蒸馏法提取后得到精油23.2 g，得率为1.16%。采用GC-MS分析检测提取所得的薰衣草精油，测得薰衣草精油化学成分的总离子流图（图1），并确认其主要化学成分约26种，其化合物、分子式、匹配度及相对百分比含量等见表1。由表1可知，薰衣草精油的主要成分为桉叶油醇（26.904%）、α-松油醇（14.380%）、桃金娘烯醛（13.770%）、芳樟醇（10.188%）、樟脑（8.557%）、2-甲基-6-（4-甲基-3-环己烯-1-基）-2，6-庚二烯-1-醇（8.392%）、β-蒎烯（6.695%）、δ-榄香烯（5.530%）、α-红没药醇（4.661%）、4-（1-甲基乙基）-2-环己烯-1-酮（3.960%）、环氧石竹烯（3.540%）、（-）-反式一松香芹醇（3.042%）和α-蒎烯（2.296%）等，其余成分还有烯烃、醇和酯类等化合物。

2. 2 薰衣草精油对斜纹夜蛾的非选择性拒食活性测定结果

由表2可看出，低浓度（2.5和5.0 mg/mL）的薰衣草精油对斜纹夜蛾3龄幼虫具有引诱作用，能促进幼虫取食，处理叶碟被取食的面积明显大于对照叶碟，特别是5.0 mg/mL浓度处理叶碟被取食的面积显著大于对照叶碟（P<0.05，下同）;高浓度（10.0、20.0和40.0 mg/mL）则具有较强的拒食活性，特别是40.0 mg/mL浓度处理叶碟被取食的面积极显著小于对照叶碟（P<0.01，下同）。随薰衣草精油浓度的升高，斜纹夜蛾幼虫对处理叶碟的取食面积逐渐减小，以经40.0 mg/mL薰衣草精油处理的叶碟对斜纹夜蛾进行饲养，72 h后试虫的非选择性拒食率最高，为84.33%，极显著高于其他浓度处理。

2. 3 薰衣草精油对斜纹夜蛾生长发育的抑制作用

由表3可看出，低浓度（2.5和5.0 mg/mL）薰衣草精油可促进斜纹夜蛾3龄幼虫取食，除5.0 mg/mL浓度处理24 h试虫体重与对照差异不显著外（P>0.05，下同），其余浓度处理试虫体重均显著高于对照;在高浓度（10.0、20.0和40.0 mg/mL）下，薰衣草精油对斜纹夜蛾3龄幼虫具有明显的生长发育抑制作用，且随薰衣草精油浓度的升高和处理时间的延长而增强，各处理试虫体重均极显著低于对照。由表4可知，薰衣草精油在高浓度（10.0、20.0和40.0 mg/mL）条件下对斜纹夜蛾幼虫的生长发育具有抑制作用，在低浓度（2.5和5.0 mg/mL）条件下则具有促进作用，且高浓度处理对斜纹夜蛾幼虫的生长抑制率均显著或极显著高于低浓度处理。

2. 4 薰衣草精油对斜纹夜蛾的胃毒作用

由表5可知，不同浓度薰衣草精油对斜纹夜蛾3龄幼虫均具有强烈的胃毒作用，且随浓度的升高和处理时间的延长，胃毒作用进一步增强，其中以经40.0 mg/mL薰衣草精油处理的叶碟饲养斜纹夜蛾幼虫，96～144 h后其校正死亡率均超过90.00%。

3 討论

水蒸气蒸馏法因操作简单、提取纯度较高，且不存在溶剂污染，已广泛应用于薰衣草精油生产，但出油率不高，一般为0.5%～4.9%，且加热温度过高易造成活性成分损失。本研究中薰衣草全株经水蒸气蒸馏提取得到淡黄色透明油状液体，得率为1.16%，与翟轩（2011）研究发现盛花期薰衣草精油含量为1.195%的结论基本一致，但与陆琳等（2019）使用水蒸气蒸馏法对云南7个不同品种薰衣草进行精油提取得率最高为1.522%相比较低。相关研究表明，薰衣草中的挥发油成分因易水解（张秋霞，2007）而造成损失，从而降低产量。本研究中薰衣草精油的得率较低，其原因可能与本研究采用水中蒸馏法提取有关。

张春玲等（1999）通过GC-MS分析鉴定出云南地区薰衣草精油主要含乙酸芳樟酯、氧化芳樟醇、樟脑、桉叶素和龙脑等36种化学成分;而本研究所得薰衣草精油使用GC-MS分析仅检测出26种主要化学成分，分别为桉叶油醇、α-松油醇、芳樟醇、樟脑、β-蒎烯、α-蒎烯和环氧石竹烯等。比较发现，本研究测定结果与张春玲等（1999）报道云南薰衣草中化学成分的主要成分存在明显差异，相同成分有α-蒎烯、环氧石竹烯、芳樟醇、樟脑和桉叶油醇，但除环氧石竹烯外，其他4种相同成分的相对含量存在明显差异;此外，张春玲等（1999）的研究结果中相对百分含量分别为26.85%和3.56%的乙酸芳樟酯和氧化芳樟醇2种主要成分在本研究中均未测定出，而本研究测定出的主要成分β-蒎烯、α-松油醇、δ-榄香烯和桃金娘烯醛等也未出现在张春玲等（1999）的测定结果中，说明使用同种方法提取、检测的薰衣草精油化学成分及其相对含量也可能存在差异，与廖祯妮等（2014）对我国南方不同地区薰衣草花精油化学成分分析得到的结论一致。造成差异的原因除水蒸气蒸馏法提取时的料液比、浸泡时间、蒸馏温度和蒸馏时间等操作条件外（胡程香等，2018），可能还与薰衣草品种、种植环境及采集时间等相关，但具体原因有待进一步探究。

自然条件下斜纹夜蛾幼虫不会取食薰衣草植株。薰衣草精油对斜纹夜蛾的非选择性拒食试验结果表明，低浓度（2.5和5.0 mg/mL）的薰衣草精油对斜纹夜蛾3龄幼虫具有引诱作用，高浓度（40.0 mg/mL）则显示出较强的拒食活性，且随着处理时间的延长其拒食活性增强。植物次生代谢物中对昆虫有拒食作用的物质主要有萜烯类、生物碱和酚类物质（朱玉坤，2012）。本研究所得薰衣草精油中烯类物质占总物质的22.30%，对烯类物质种类和含量分析发现，以α-蒎烯、β-蒎烯、δ-榄香烯和环氧石竹烯含量较高。刘雨晴等（2010）研究表明，α-蒎烯对棉蚜表现出较强的触杀、忌避和拒食作用;刘燕等（2018）研究发现，β-石竹烯在低浓度条件下对斑翅果蝇雌性成虫具有引诱作用，高浓度则具有驱避效果。本研究结果仅表明薰衣草精油中含有具有拒食活性的物质，但具体是何种物质发挥作用还有待进一步鉴定，以利于植物源拒食剂及新型农药的开发和资源化利用薰衣草。

低浓度（2.5和5.0 mg/mL）的薰衣草精油对斜纹夜蛾3龄幼虫具有吸引作用，可促进幼虫取食及生长发育，在高浓度（10.0、20.0和40.0 mg/mL）薰衣草精油处理下，斜纹夜蛾幼虫会逃避、远离，导致体重降低，发育缓慢。刘雨晴（2010）研究表明，一定剂量下，β-石竹烯和α-蒎烯对菜青虫4龄幼虫表现出较强的拒食作用，能不同程度抑制存活菜青虫的生长发育，使其体重增长较慢，与本研究结果相似。由此可知，高浓度薰衣草精油对斜纹夜蛾3龄幼虫具有一定的拒食作用，使其取食量减少，生长发育减缓，从而表现出生长抑制作用。此外，经不同浓度的薰衣草精油处理后，斜纹夜蛾幼虫除体重差异显著外，其体长、体宽和头壳宽等生长发育指标也具有明显差异。

本研究还发现，不同浓度的薰衣草精油对斜纹夜蛾3龄幼虫均具有明显胃毒作用，存在明显的剂量效应，且随着处理时间的延长，胃毒作用显著增强。经薰衣草精油处理的斜纹夜蛾幼虫表现为兴奋、抽搐、颤抖和死亡等，与α-蒎烯和β-石竹烯处理后菜青虫表现出的症状较相似（刘雨晴等，2010），但导致试虫产生一系列中毒症状并最终死亡的重要原因尚不清楚，亦有待进一步探究。

4 结论

薰衣草精油对斜纹夜蛾幼虫表现出较好的生物活性，在斜纹夜蛾及其他农业害虫的生物防治及天然产物开发应用等方面具有较大潜力。

致谢：本研究中薰衣草精油的提取和浓缩在云南农业大学植物保护学院叶敏教授的指导下完成，在此深表谢意！

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（责任编辑 麻小燕）