两种亚菊属植物挥发油及主要成分对赤拟谷盗幼虫的活性研究

安越 逯靖 王存存 侯志波 宁安琪 张继 周峰 梁俊玉

摘要

本文旨在研究川甘亚菊和灌木亚菊挥发油及其主要成分（1，8桉叶油醇、樟脑、马鞭草烯醇、冰片和桃金娘烯醇）对赤拟谷盗幼虫的活性作用。采用水蒸气蒸馏法提取挥发油并通过熏蒸、触杀和驱避等测试方法评价两种挥发油及其主要成分对赤拟谷盗幼虫的生物活性。结果表明，川甘亚菊挥发油、灌木亚菊挥发油和1，8桉叶油醇均具有一定的熏蒸活性（LC50分别为94.60、81.17 mg/L和18.42 mg/L）和触杀活性（LD50分别为216.93、100.50 μg/头和52.69 μg/头）。同时，在高测试浓度（78.63 nL/cm2和15.73 nL/cm2）时，分别处理2 h和4 h后川甘亚菊和灌木亚菊挥发油以及桃金娘烯醇对赤拟谷盗幼虫均表现出较明显的驱避活性，冰片驱避活性接近于阳性对照避蚊胺。因此，川甘亚菊和灌木亚菊挥发油对赤拟谷盗的幼虫有一定的防治作用。

  关键词

川甘亚菊;灌木亚菊;1，8桉叶油醇;冰片;赤拟谷盗;杀虫活性;驱避活性

中图分类号：

S482.39

文献标识码：A

DOI：10.16688/j.zwbh.2020675

Biological activity of the main components of the essential oils of two Ajania plant species against the larval stages of Tribolium castaneum

AN Yue，LU Jing，WANG Cuncun，HOU Zhibo，NING Anqi，ZHANG Ji，ZHOU Feng*，LIANG Junyu*

（College of Life Sciences， Northwest Normal University， Lanzhou730070， China）

Abstract

This study examined the contact activity of the main components （1，8eucalyptol， camphor， verbenol， borneol and myrtenol） of the essential oils of two Ajania plant species against the larval stages of Tribolium castaneum. The essential oils were extracted by using the steam distillation method， which were tested for their fumigation， contact and repellent activities. The test results showed that the essential oils of Ajania potaninii and A.fruticulosa and 1，8cineole exhibited fumigation （LC50=94.60，81.17 and 18.42 mg/L） and contact （LD50=216.93，100.50 and 52.69 μg/adult） activities against T.castaneum larvae. At the tested concentrations of 78.63 and 15.73 nL/cm2， the essential oils from A.potaninii and A.fruticulosa， myrtenol and eucalyptol had significant repellent activities against T.castaneum larvae after 2 h and 4 h. Borneol showed a repellent activity similar to DEET. Our results suggested that the essential oils from A.potaninii and A.fruticulosa can potentially be developed as a natural insecticide for the control of T.castaneum larvae.

Key words

Ajania potaninii;Ajania fruticulosa;1，8cineole;borneol;Tribolium castaneum;insecticidal activity;repellent activity

赤擬谷盗Tribolium castaneum属鞘翅目拟步甲科，是最常见的仓储害虫之一，不仅繁殖速度快，而且适应性强[1 2]，寄主有谷物、油料、食用菌、中药材等，主要为害面粉，该虫的臭腺可分泌臭液，使面粉发生霉变产生霉腥味，还可分泌苯醌等致癌物[3]，赤拟谷盗幼虫可为害面粉、麸皮、米糠、禾谷类籽实等[4]，  蛀食贮存期的烟叶和茶叶，且导致霉变，也可蛀入粮粒等贮藏物内取食从而造成一定的经济损失[1]。目前，用于防治赤拟谷盗的方法主要是磷化氢熏蒸，但容易导致害虫产生抗药性，因此开发绿色环保的杀虫剂成为迫切需求[5]。植物源杀虫剂来源于自然界植物体，对人畜安全性高，使用时可以减少空气中药剂的有害成分颗粒数量，在自然界中分解较快[6 7]。近年来，天然植物挥发油应用越来越广泛，程昉等[1]报道了黄花蒿挥发油对赤拟谷盗幼虫有明显的触杀和驱避作用。赵雪娜等[8]报道了东北青花椒精油对赤拟谷盗幼虫有明显的熏蒸活性。研究表明，天然植物精油对仓储害虫有一定的触杀、熏蒸和驱避作用，可开发作为安全低毒的触杀剂、熏蒸剂和驱避剂[9 11]。

亚菊属植物为菊科多年生草本、小半灌木，有清热解毒、驱蚊杀虫的功效，可作药用[12]，该属植物约30多种，在国内外分布广泛[13 14]。川甘亚菊Ajania potaninii是菊科亚菊属植物，产于我国陕西西南部、甘肃东南部及四川北部和中部。灌木亚菊A.fruticulosa同为菊科亚菊属植物，产于中国的西北部地区[15]。研究表明川甘亚菊[16]和灌木亚菊[17] 的主要成分均为1，8桉叶油醇、樟脑、马鞭草烯醇、冰片和桃金娘烯醇。梁俊玉等报道了川甘亚菊挥发油对赤拟谷盗和烟草甲Lasioderma serricorne有一定的熏蒸、触杀和驱避活性[18]，灌木亚菊挥发油对赤拟谷盗和嗜卷书虱Liposcelis bostrychophila具有明显的触杀、熏蒸和驱避活性[17]，杨盈盈等报道了柳叶亚菊A.salicifolia挥发油对赤拟谷盗和烟草甲有明显的熏蒸和驱避作用[19]。以上都是关于亚菊属植物对赤拟谷盗成虫的研究，但目前尚未发现有川甘亚菊挥发油对赤拟谷盗幼虫防治方面的研究报道。本试验研究了川甘亚菊和灌木亚菊挥发油及其主要成分对赤拟谷盗幼虫的活性作用，为仓储害虫的绿色防控提供了参考。

1材料与方法

1.1植物材料和挥发油提取

样本为川甘亚菊及灌木亚菊的地上部分，采集地及样本信息见表1。植物学名经北京师范大学生命科学学院刘全儒教授鉴定确认，样本现存放于西北师范大学生命科学学院中药质量研究实验室。

称取200 g阴干的植物样品粉碎，然后采用水蒸气蒸馏法提取，加热6～8 h，经无水硫酸钠干燥处理，即得挥发油。将提得的挥发油置于4℃冰箱中冷藏备用。本实验室前期报道了川甘亚菊[16]和灌木亚菊[17]的主要成分为1，8桉叶油醇、樟脑、马鞭草烯醇、冰片和桃金娘烯醇。以上5种挥发油主要成分由西北师范大学生命科学学院中药质量研究实验室分离并保存于4℃冰箱中冷藏备用。

1.2供试害虫

将赤拟谷盗饲养在容积0.5 L的玻璃瓶中，加入混合饲料（小麦粉 ∶酵母粉=10 ∶1）于玻璃瓶中，饲养温度（29±1）℃，相对湿度为70%～80%。采用孵化后10 d左右，且大小接近为5～6 mm的赤拟谷盗幼虫作为试虫。

1.3熏蒸活性的测定

参照文献[20]的方法测定灌木亚菊和川甘亚菊挥发油及主要成分对赤拟谷盗幼虫的熏蒸活性。取直径2.5 cm，高5.5 cm，容积25 mL的玻璃瓶，将挑好的试虫放入不加面粉的空玻璃瓶中。用正己烷稀释待测液，得到5个浓度梯度。分别吸取稀释后的溶液10 μL滴在面积约2 cm2的滤纸片上，置于瓶盖内侧。20 s后迅速旋紧瓶盖，封口，形成封闭空间。另取正己烷为阴性对照，辛硫磷作为阳性对照。每种浓度重复5次，每次10头试虫。置于（29±1）℃恒温 培养箱中培养，24 h后观察并记录试虫的死亡情况，采用SPSS统计软件分析计算半数致死浓度LC50（mg/L）。

1.4触杀活性的测定

参照文献[21 23]的方法测定灌木亚菊和川甘亚菊挥发油及主要成分对赤拟谷盗幼虫的触杀活性。用正己烷稀释待测液，得到5个不同的浓度梯度。用冰袋将赤拟谷盗幼虫麻痹，取0.5 μL稀释液滴于虫体背面。将供试幼虫转移到直径2.5 cm，高5.5 cm，容积25 mL的不加面粉的空玻璃瓶中，正己烷作为阴性对照，除虫菊酯作为阳性对照。每个浓度重复5次，每次使用10头试虫。置于（29±1）℃恒温培养箱中培养24 h后记录死亡试虫数，用毛笔多次触碰试虫，试虫无反应视为死亡。用SPSS统计软件分析计算半数致死量LD50（μg/头）。

1.5驱避活性的测定

参照文献[24 25]的方法测定灌木亚菊和川甘亚菊挥发油及主要成分对赤拟谷盗幼虫的驱避活性。将直径为9 cm的滤纸片剪成等大的两个半圆，再用正己烷稀释待测液，得到5个不同的浓度梯度，分别为78.63、15.73、3.15、0.63、0.13 nL/cm2，各吸取500 μL滴于其中一半滤纸上，另一半只加正己烷作为阴性對照。两片滤纸紧挨着粘在培养皿中，待溶剂挥发30 s后，将试虫放在培养皿中心并盖上皿盖。试验均重复5次，每次20头试虫。设置避蚊胺（DEET）作为阳性对照。2 h后分别观察并记录试验组与对照组滤纸上试虫的分布情况，4 h时重复此操作。计算驱避率（PR）。

PR=[（Nc Nt）/（Nc+Nt）]×100%。

其中，Nc为出现在阴性对照区域的试虫数量，Nt为出现在试验组区域（具有挥发油或阳性对照）的试虫数量，计算PR的平均值以及标准误。

2结果与分析

2.1熏蒸活性

川甘亚菊和灌木亚菊挥发油及其主要组分对赤拟谷盗幼虫的熏蒸活性结果见表2。结果显示，除部分无熏蒸活性的成分如樟脑、 桃金娘烯醇、马鞭草烯醇、冰片外，川甘亚菊挥发油、灌木亚菊挥发油及1，8桉叶油醇对赤拟谷盗幼虫均具有明显的熏蒸活性，LC50分别为94.60、81.17 mg/L和  18.42 mg/L，可推测两种挥发油的熏蒸活性与樟脑、桃金娘烯醇、马鞭草烯醇、冰片无关。但1，8桉叶油醇对试虫的熏蒸活性很强，其LC50为18.42 mg/L， 强于1，8桉叶油醇对赤拟谷盗成虫的熏蒸活性（LC50 34.21 μL/mL）[18]。1，8桉叶油醇对赤拟谷盗幼虫的熏蒸活性约为川甘亚菊挥发油活性的5倍，灌木亚菊挥发油活性的4倍。两种植物挥发油对试虫的熏蒸活性接近。虽然1，8桉叶油醇对幼虫的熏蒸活性与阳性对照有差距，但是与其他组分相比具有一定的优势。

2.2触杀活性

川甘亚菊和灌木亚菊挥发油及其主要组分对赤拟谷盗幼虫的触杀活性结果见表3。结果显示，川甘亚菊和灌木亚菊挥发油的主要成分樟脑、桃金娘烯醇、马鞭草烯醇、冰片对赤拟谷 盗幼虫无触杀活性，但川甘亚菊、 灌木亚菊挥发油及1，8桉叶油醇对赤拟谷盗幼虫均具有明显的触杀活性，LD50分别为216.93、100.50 μg/头和52.69 μg/头。其中，灌木亚菊挥发油的触杀活性约为川甘亚菊的2倍。 在所试单一成分中，1，8桉叶油醇对赤拟谷盗幼虫的触杀活性明显强于黄花蒿挥发油[1]对赤拟谷盗幼虫的触杀活性（其LD50为70.34 μg/头）。1，8桉叶油醇对试虫的触杀活性明显强于2种植物挥发油。

2.3驱避活性

川甘亚菊和灌木亚菊挥发油及其主要组分对赤拟谷盗幼虫的驱避活性见表4。结果表明在高测试浓度（78.63 nL/cm2和15.73 nL/cm2）时， 分别处理2 h和4 h后川甘亚菊和灌木亚菊挥发油对赤拟谷盗幼虫均表现出较明显的驱避活性。而在其他测试浓度（3.15、0.63 nL/cm2和0.13 nL/cm2）时， 分别处理2 h和4 h后灌木亚菊挥发油对赤拟谷盗幼虫的驱避活性几乎都强于川甘亚菊挥发油对赤拟谷盗幼虫的驱避活性。在所试单一成分中，冰片驱避活性接近于阳性对照避蚊胺。同时桃金娘烯醇和冰片对赤拟谷盗幼虫的驱避活性明显强于樟脑、马鞭草烯醇和1，8桉叶油醇。在低测试浓度（3.15 nL/cm2）时，各挥发油及主要成分的驱避活性不太明显，其中马鞭草烯醇和樟脑无驱避活性。此结果表明，两种挥发油、桃金娘烯醇和冰片对赤拟谷盗幼虫驱避效果明显，且在高浓度下驱避作用更好。

3结论与讨论

本研究分析了川甘亚菊和灌木亚菊挥发油及其主要组分对赤拟谷盗幼虫的熏蒸、触杀和驱避活性。通过活性筛选发现川甘亚菊挥发油与灌木亚菊挥发油对赤拟谷盗幼虫具有很好的熏蒸、触杀活性以及驱避作用。另外，其主要组分中，1，8桉叶油醇对赤拟谷盗幼虫表现出很好的熏蒸和触杀活性，同时桃金娘烯醇和冰片对赤拟谷盗幼虫表现出较明显的驱避作用，其中冰片驱避活性接近于阳性对照避蚊胺。前期试验结果显示，川甘亚菊挥发油[18]和灌木亚菊挥发油[17]对赤拟谷盗成虫的熏蒸活性（LC50分别为34.21 mg/L、11.52 mg/L）比对幼虫的熏蒸活性強。同时，川甘亚菊挥发油[18]对赤拟谷盗成虫的触杀活性（LD50为34.18 mg/L）比对幼虫的触杀活性强。同一药剂处理后赤拟谷盗成虫和幼虫表现出不同的活性，可能是因为赤拟谷盗属于完全变态发育，成虫和幼虫有很大的不同造成的[26]，但具体的作用机制还有待进一步研究。

据文献报道，1，8桉叶油醇是川甘亚菊和灌木亚菊挥发油中含量最高的成分（分别为22.19%[16]和41.4%[17]），且1，8桉叶油醇对赤拟谷盗具有较强的熏蒸毒性（LC50为5.47 mg/L）和较强的触杀活性（LD50为18.83 μg/头）[26]，所以推测两种植物挥发油对赤拟谷盗幼虫的熏蒸和触杀活性可能与1，8桉叶油醇有关。另外，1，8桉叶油醇、樟脑及冰片均属于单萜类化合物。相关研究表明，单萜类化合物是挥发性和亲脂性比较高的化合物，能够迅速渗入昆虫虫体产生生理作用，对赤拟谷盗等仓储害虫产生强烈杀虫活性，推测是对仓储类昆虫具有熏蒸活性的原因之一[27 28]。因此，川甘亚菊和灌木亚菊挥发油对赤拟谷盗的幼虫有一定的防治作用。

关于其他亚菊属植物挥发油对赤拟谷盗成虫和幼虫的生物活性，作用机理，以及对成虫产卵的干扰作用，仍是现在的研究热点，将亚菊属植物及其活性成分开发为新型植物性熏蒸剂或防护剂具有重要意义，进而可以对仓储害虫进行绿色防控。植物源杀虫剂具有绿色环保的特点，且资源丰富，为亚菊属植物的开发提供了可能。

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收稿日期：2020 12 16修訂日期：2021 01 23

基金项目：

国家自然科学基金（32160127）;甘肃省引导科技创新发展专项基金（2019ZX05）

* 通信作者

Email：周峰：zycsyswin@yeah.net;梁俊玉：liangjunyu@nwnu.edu.cn