土荆芥挥发油对玉米象和赤拟谷盗的熏蒸、触杀与驱避活性

李敬丹 杨悦玲 李春燕 余晚霞 秦赵曦 单正威 黄逸秋 梁 倩

(西南山地森林资源保育与利用教育部重点实验室；西南林业大学林学院1，昆明 650224)(云南省烟草公司丽江市公司2，丽江 674800)

玉米象(SitophiluszeamaisMotschulsky) 和赤拟谷盗(TriboliumcastaneumHerbst)等储粮害虫不仅是导致储粮数量及品质下降的主要原因，还是粮食霉变、致病微生物传播的重要媒介，严重危害了消费者的身心健康[1]。目前，仓储害虫的主要防治方法是用磷化氢、溴甲烷熏蒸，当磷化氢在0.4 mg/m3时，人就会出现头痛等中毒症状，长期使用导致害虫产生抗性[2]。溴甲烷对大气臭氧层具有很强的破坏作用，已被联合国环境规划署列为停止使用产品。挥发油作为化学信息物质，在化学生态学上起着重要的作用，对昆虫具有引诱、拒食、忌避、抑制生长发育及毒杀等多种作用方式[3]。与化学合成农药相比，植物源农药具有靶标专一性强，对有害生物高效、对人畜及害虫天敌等非靶标生物安全，代谢产物结构多样，作用于昆虫的多个器官系统，机理独特，不易产生抗药性。在自然界有其顺畅的降解途径，与环境相容性高，不污染环境等优点[4]，成为绿色环保型杀虫剂创制的热点。

土荆芥(Dysphaniaambrosioides(Linnaeus)Mosyakin & Clemants)是藜科(Chenopodiaceae)藜属(chenopodium)植物，一年生或多年生草本。原产热带美洲，现广泛分布于我国大部分地区[5]。黄九玲等[6]、汪玉平等[7]研究发现土荆芥乙醇、丙酮、乙酸乙酯和石油醚提取物对谷蠹、赤拟谷盗和玉米象具有触杀和熏蒸活性。不同产地土荆芥挥发油化学成分的组成及含量差异显著[8,9]，本研究以云南省昆明市宜良县野生土荆芥为材料，玉米象和赤拟谷盗为靶标试虫，研究土荆芥挥发油的化学成分并评价其对玉米象和赤拟谷盗的熏蒸、触杀及驱避活性，为开发植物源杀虫剂提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

土荆芥地上部分采自云南省昆明市宜良县，经度：103°3′43″，纬度：24°58′27″，海拔：1 742 m，经西南林业大学林学院树木学教研室刘蔚漪博士鉴定为藜科藜属土荆芥(Dysphaniaambrosioides)，阴干备用。供试玉米象和赤拟谷盗虫源由河南省南阳市淅川县渠首天然趣味昆虫植物馆提供。正己烷为分析纯。

1.2 仪器与设备

HP7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪，挥发油提取器。

1.3 方法

1.3.1 挥发油的提取

将新鲜的土荆芥样品剪碎，放入1 000 mL的圆底烧瓶中，加适量水，用挥发油提取器，水蒸气蒸馏的方法提取5 h，得到浅黄色油状物，冷冻干燥，配成不同浓度的溶液， 冷藏备用。

1.3.2 挥发油组分的测定

气相色谱条件：GC-MS：HP7890A-5975C，石英毛细管柱(HP-5MS 30 m×0.25 mm×0.25 μm)；柱温: 起始温度50 ℃保持5 min，程序升温5 ℃/min至250 ℃ ；柱流量为1.0 mL/min；进样口温度250 ℃；柱前压100 kPa；进样量2.0 μL；分流比20∶1； 载气为高纯氦气。

质谱条件：电离方式EI；电子能量70 eV；气质接口温度280 ℃；离子源温度230 ℃；四极杆温度150 ℃，电子倍增器电压：1 894 V；采用wiley7n.l标准谱库检索定性。通过面积归一化法计算各组分的相对含量。

1.3.3 玉米象和赤拟谷盗的培养条件

供试玉米象和赤拟谷盗虫源由河南省南阳市淅川县渠首天然趣味昆虫植物馆提供，根据文献[10，11]的培养条件进行培养。恒温培养箱：温度(27±2) ℃，相对湿度(75±5)%，光照周期L：D=16 h：8 h，玉米象用小麦饲养，赤拟谷盗用全麦粉与酵母按9∶ 1 比例混合饲养，置于养虫室饲养7 d 后，筛去成虫，待新一代成虫羽化大量出现1周左右，筛出成虫作为试虫。

1.3.4 熏蒸活性的测定

参照文献[12,13]的方法用正己烷将土荆芥挥发油稀释成5个不同浓度梯度的溶液，测定土荆芥发油对玉米象和赤拟谷盗的熏蒸活性。通过预实验确定溶液的浓度。土荆芥挥发油对玉米象的熏蒸质量浓度为5、2.5、1.25、0.625、0.313 mg/mL。对赤拟谷盗的熏蒸质量浓度为：50、10、2、0.4、0.08 mg/mL。将10头供试昆虫放入直径2.5 cm，高5.5 cm，体积25 mL的玻璃瓶中，将直径2.0 cm的滤纸用固体胶粘在瓶盖上，吸取10 μL不同浓度的溶液均匀滴在滤纸片上，挥发20 s后，迅速拧紧瓶盖密封形成密闭空间，置于培养箱培养24 h后分别检查各组试虫死亡头数，利用公式(1)和(2)计算死亡率和校正死亡率，用SPSS统计软件计算半数致死浓度LC50(mg/L)。正己烷为空白对照，每组处理重复5次。

死亡率=死亡虫数/处理总虫数×100%

(1)

校正死亡率= [(处理组死亡率-对照度死亡率)/(1 -对照度死亡率) ]×100%

(2)

1.3.5 触杀活性的测定

参照文献[12,13]用微量点滴法，测定土荆芥挥发油对玉米象和赤拟谷盗的触杀活性。通过预试验确定测试浓度范围。土荆芥挥发油对玉米象的触杀质量浓度为：112.5、56.25、28.125、14.06、7.03 mg/mL。赤拟谷盗的触杀质量浓度为：50、10、2、0.4、 0.08 mg/mL。用移液器取0.5 μL不同浓度的溶液滴在玉米象和赤拟谷盗的前胸背板上，每个浓度处理10只试虫，重复5次，处理后转移到直径2.5 cm，高度5.5 cm的玻璃瓶中，放入培养箱培养。正己烷做阴性对照，甲氰菊酯做阳性对照。24 h后分别检查各组试虫死亡情况，计算死亡率和校正死亡率。用SPSS统计软件计算致死中量LD50(μg/头)。

1.3.6 驱避活性的测定

参照文献[13,14]的方法测定土荆芥挥发油对玉米象和赤拟谷盗的驱避活性，略有改动。通过预试验确定测试浓度范围。将土荆芥挥发油用正己烷稀释成12.5、2.5、0.5、0.1、0.02 mg/mL 5个不同质量浓度梯度的溶液备用。将直径9 cm的圆形滤纸对称裁开，用固体胶贴在9 cm培养皿底部。用移液枪取正己烷溶液300 μL均匀滴在其中一半滤纸上，并用铅笔在角上画圈标记，再用移液枪吸取土荆芥挥发油不同浓度的样品溶液300 μL，均匀滴在另一半滤纸上，挥发30 s后，将20头玉米象和赤拟谷盗分别转入培养皿中央，套上丝袜，外用保鲜膜包住，用橡皮筋扎紧，用针在保鲜膜上扎孔，培养箱培养，使试虫自然分散。正己烷和避蚊胺(DEET：N,N-diethyl-3-methylbenzamide)分别作为阴性对照和阳性对照。每个浓度重复5次。分别在接虫2 h和4 h时观察滤纸上试虫分布情况，用公式(3)计算驱避率(PR)。

驱避率=100%×(Nc-Nt/Nc+Nt)

(3)

式中：Nc为出现在正己烷阴性对照区域的试虫数量，Nt为出现在不同浓度土荆芥溶液区域的试虫数量。

1.4 数据分析

熏蒸和点滴触杀活性每个浓度重复5次，用SPSS中的分析-回归-概率进行数据统计，熏蒸活性用LC50表示半数致死浓度，点滴触杀活性用LD50表示半数致死剂量。驱避活性每个浓度重复5次，用spss中的分析-比较均值-单因素ANOVA检验计算平均驱避率。

2 结果与分析

2.1 土荆芥挥发油的化学成分见表1。

由表1可知，从土荆芥挥发油中共检测出96种化合物，鉴定出的化合物占总量的99.624%，其中相对质量分数较高的为：(+)-4-蒈烯(36.136%)；2-蒈烯(23.897%)；邻伞花烃(10.992%)；驱蛔素环氧化物(9.047%)；驱蛔素(4.882%)等。本研究报道的化学成分与文献报道的主要化学成分不同，原因可能是由于产地、采收时间和采集部位的不同。

表1 土荆芥挥发油的化学成分

续表1

续表1

2.2 土荆芥挥发油对玉米象和赤拟谷盗的熏蒸活性

由表2可知，土荆芥挥发油对玉米象的熏蒸活性优于目前文献报道的挥发油对玉米象的熏蒸活性。如欧芹(Petroselinumcrispum)[15]果实、茴香(Foeniculumvulgare)[15]果实、孜然芹(Cuminumcyminum)[15]果实、莳萝(Anethumgraveolens)[15]果实、变叶木(Codiaeumvariegatum)[16]叶子、乌药(Linderaaggregata)[17]块根、苏州荠苎(Moslasoochowensis)[18]地上部分、驴欺口(Echinopslatifolius)[19]根、粗榧(Cephalotaxussinensis)[20]枝叶挥发油LC50值分别为535.8、442.8、229.4、157.1、72.07、23.04、12.19、9.98、5.20 mg/L，因此，土荆芥挥发油对玉米象有良好熏蒸活性，开发潜力巨大。

表2 土荆芥挥发油对玉米象和赤拟谷盗的熏蒸活性

土荆芥挥发油对赤拟谷盗熏蒸活性优于文献报道的挥发油活性。川甘亚菊(Ajaniapotaninii)[21]、甘菊(Dendranthemalavandulifolium)[13]地上部分、紫姜(Zingiberpurpureum)[12]根茎、灌木亚菊(Ajaniafruticulosa)[22]地上部分、连翘(Forsythiasuspensa)[23]果实、草果(Amomumtsaoko)[24]果实、艳山姜(Alpiniazerumbet)[25]叶子挥发油对赤拟谷盗熏蒸活性LC50值分别为34.21、14.40、13.6、11.52、7.68、5.85、5.19 mg/L。因此，土荆芥挥发油对赤拟谷盗的熏蒸活性明显优于其他植物挥发油。

2.3 土荆芥挥发油对玉米象和赤拟谷盗的触杀活性

由表3可以，土荆芥挥发油对玉米象的触杀活性优于阳性对照甲氰菊酯，表现出更强的杀虫活性。就目前文献报道的其他植物挥发油对玉米象的触杀活性，土荆芥挥发油表现出明显或相近的触杀活性。如欧芹(Petroselinumcrispum)[15]果实、孜然芹(Cuminumcyminum)[15]果实、莳萝(Anethumgraveolens)[15果实、乌药(Linderaaggregata)[17]块根、驴欺口(Echinopslatifolius)[19]根、苏州荠苎(Moslasoochowensis)[18]地上部分挥发油对玉米象触杀活性的LD50分别为128.2、120.4、111.3、61.65、36.4、25.45 μg/头。高于粗榧(Cephalotaxussinensis)[20]枝叶挥发油LD508.47 μg/头。

表3 土荆芥挥发油对玉米象和赤拟谷盗的触杀活性

土荆芥挥发油对赤拟谷盗的触杀活性与目前文献报道运用类似方法测定挥发油的值相比，表现出明显或相近的触杀活性。灌木亚菊(Ajaniafruticulosa)[22]地上部分、甘菊(Dendranthemalavandulifolium)地上部分[13]、川甘亚菊(Ajaniapotaninii)[21]、连翘(Forsythiasuspensa)[23]果实、草果(Amomumtsaoko)[24]果实、艳山姜(Alpiniazerumbet)[25]叶子的挥发油对赤拟谷盗触杀活性LD50的值分别为105.67、49.95、34.18、30.13、16.52、6.59 μg/头。

2.4 土荆芥挥发油对玉米象和赤拟谷盗的驱避活性

土荆芥挥发油对玉米象和赤拟谷盗的驱避活性结果见表4。在最高测试使用量为58.975 μg/cm2时，

表4 土荆芥挥发油对玉米象和赤拟谷盗的驱避活性

处理2 h，土荆芥挥发油对玉米象的驱避率为45.00%，优于阳性对照避蚊胺16.00%，且在11.795、2.359、0.472、0.094 μg/cm2下，均优于阳性对照避蚊胺的驱避率；处理4 h，对玉米象的驱避率为47.00%，稍低于阳性对照避蚊胺48.00%。

在最高测试使用量为58.975 μg/cm2时，处理2 h，土荆芥挥发油对赤拟谷盗的驱避率与阳性对照相同均为76.00%，处理4 h，对赤拟谷盗的驱避率为80.00%，优于阳性对照避蚊胺72.00%。

处理2 h时，土荆芥挥发油在不同使用量下对玉米象均表现出明显的驱避活性；对赤拟谷盗表现出明显或相近的驱避活性。处理4 h时，土荆芥挥发油在5个浓度下对玉米象和赤拟谷盗均表现出明显或相近的驱避活性。

3 结论

对采自云南省宜良县土荆芥挥发油的化学成分进行了分析，并测试其挥发油对玉米象和赤拟谷盗的熏蒸、触杀和驱避活性，结果表明土荆芥挥发油优于多数常见植物挥发油的杀虫活性。对玉米象的触杀活性好于阳性对照甲氰菊酯，对玉米象处理2 h时的驱避活性好于阳性对照避蚊胺；对赤拟谷盗处理4 h，在最高测试使用量58.975 μg/cm2时的驱避活性好于阳性对照避蚊胺。土荆芥挥发油对仓储害虫具有良好的熏蒸、触杀与驱避活性。