毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗成虫的活性研究

周 峰， 王存存， 王作亮， 蔡一凡， 王俊龙， 张 继， 梁俊玉

(西北师范大学生命科学学院，兰州 730070)

赤拟谷盗Triboliumcastaneum属昆虫纲，鞘翅目，拟步甲科，是分布广泛的世界性储粮害虫之一[1]。赤拟谷盗的分布和危害范围十分广泛，张涛等[2]对我国赤拟谷盗地理分布调查数据显示，我国已在19个省32家仓储单位采集到赤拟谷盗成虫。赤拟谷盗食性较广，成虫具有臭腺可分泌臭液，粮谷等食源均易遭受污染而发出霉腥臭气，影响品质[2]。很多传统的防治方法包括化学杀虫剂或熏蒸剂(磷化铝、溴甲烷)等曾广泛用于赤拟谷盗的防治[3-5]。但是长时间大量使用化学杀虫剂，往往会造成害虫抗药性增强、粮食品质下降，从而增加了食品安全的风险。

很多蒿属植物，具有抗炎、免疫调节、抗肿瘤、抗菌和抗凝等作用[6]。周利娟等[7]发现毛莲蒿挥发油对玉米象具有强熏蒸活性。武汗青[8]发现黄花蒿粗提物对赤拟谷盗的拒食活性良好。程昉等[9]发现白莲蒿在高浓度时对烟草甲有较强的驱避活性。

毛莲蒿Artemisiavestita系菊科蒿属植物，可入药，有清热、消炎、祛风、利湿之效，在我国分布较广[10]。毛莲蒿挥发油中化合物种类丰富，包括单萜类、单萜类衍生物、倍半萜类、香豆素类、有机酸类等物质[11-13]。相关研究表明，萜烯类有忌避、拒食、抑制生长发育，破坏害虫信息传递和交配，兼有触杀和胃毒作用[14,15]。目前，关于毛莲蒿对赤拟谷盗的生物活性研究报道较少。本文研究了毛莲蒿挥发油对常见储粮害虫赤拟谷盗成虫的生物活性，以期为我国储粮害虫的防治提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 毛莲蒿挥发油的采集与提取

毛莲蒿的嫩枝叶采自甘肃省天祝县石门镇(海拔2 765 m，东经102°54′04″，北纬36°58′58″)。将毛莲蒿粉碎后，采用水蒸气蒸馏法提取5～8 h，无水硫酸钠干燥，密封后置于4 ℃冰箱保存。

1.1.2 试虫

赤拟谷盗饲养在容积为0.5 L的玻璃瓶中，瓶中装以小麦粉与酵母粉(质量比为10∶1)的混合饲料，并将其置于温度为(28±1) ℃，相对湿度为70%～80%的培养箱中进行培养。实验所用成虫均为已羽化1～2周。

1.1.3 仪器与试剂

正己烷为分析纯；GHP-9160隔水式恒温培养箱；移液枪(量程范围 0.1～10 μL、10～100 μL、20～200 μL)，Mettler AE240电子天平。

1.2 方法

1.2.1 触杀活性测定

参照文献[16]的方法进行毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗成虫的触杀活性实验。寻找合适的浓度范围并确定进行正式实验的5个浓度梯度(25.00%、16.67%、11.11%、7.40%、4.93%)，每个浓度设置5个重复，每重复使用10头成虫。用移液枪吸取0.5 μL用正己烷稀释的毛莲蒿挥发油滴于试虫的前胸背板上(试虫置于冰袋上操作)，将每组试虫置于直径2.5 cm，高5.5 cm的无面粉的玻璃瓶中，置于温度(29±1) ℃，相对湿度为70%～80%的恒温培养箱中培养24 h，分别观察并记录各组试虫死亡情况。在相同操作条件下，阴性对照为正己烷，阳性对照为来源于参考资料的除虫菊素触杀活性数据[5]。

1.2.2 熏蒸活性测定

参照文献[17]的方法进行毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗成虫的熏蒸活性测定。寻找合适的浓度范围并确定进行正式实验的5个浓度梯度(10.00%、6.66%、4.44%、2.96%、1.97%)，每个浓度设置5个重复，每重复使用10头成虫。将10头试虫放入直径2.5 cm，高5.5 cm的无面粉的玻璃瓶中，使用移液枪取10 μL待测液滴在直径为2.0 cm的滤纸片上，并将滤纸片覆盖于装有试虫的玻璃瓶的瓶盖内。待稀释溶液挥发10 s后拧紧瓶盖，包裹封口膜，形成密闭空间。置于温度(29±1) ℃，相对湿度为70%～80%的恒温培养箱中培养24 h分别观察并记录各组试虫死亡情况。在相同操作条件下，阴性对照为正己烷，阳性对照为来源于参考资料的甲基溴熏蒸活性数据[17]。

1.2.3 驱避活性测定

参照文献[16]的方法进行毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗成虫的驱避活性测定。确定进行实验的5个浓度并用正己烷进行稀释配制。将直径为9 cm的滤纸对半剪开，一半均匀地滴入500 μL不同浓度的毛莲蒿挥发油，另一半滴入等剂量的正己烷作空白对照，待待测液干燥后严合粘贴于培养皿上，并立即放20头试虫于培养皿中央，盖上培养皿盖。在相同操作条件下，阳性对照为避蚊胺。处理后温室放置，分别于处理2 h和4 h时记录滤纸片上不同区域赤拟谷盗的分布情况。驱避率(Percentage repellency，PR)按照公式进行计算：

PR=(Nc-Nt)/(Nc+Nt)×100%

式中：Nc为出现在阴性对照区域的试虫数量/头；Nt为出现在实验组区域的试虫数量/头，从而计算出PR值。

1.3 数据统计与分析

触杀活性分析是将记录的各组死亡虫数输入SPSS 25软件，然后使用分析—回归—概率统计方法计算半数致死剂量LD50(μg/头)。熏蒸活性分析是采用分析—回归—概率统计方法计算半数致死浓度LC50(mg/L)。驱避活性分析是将各组记录的统计数据输入SPSS 25软件，使用分析—比较均值—单因素方差分析检验(ANOVA)计算平均驱避率，并进一步使用Excel软件绘制2 h和4 h下避蚊胺与毛莲蒿挥发油的趋避率统计图。

2 结果与分析

2.1 触杀活性

毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗的触杀活性如表1所示。毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗触杀活性LD50为30.63 μg/头。与阳性对照除虫菊素相比，其活性弱于阳性对照除虫菊素。目前，许多文献报道了植物挥发油对赤拟谷盗成虫的触杀活性。张莉娟等[5]研究发现头花杜鹃挥发油对赤拟谷盗成虫触杀的LD50值为104.92 μg/头；李媛等[17]报道了细叶亚菊挥发油对赤拟谷盗的触杀活性，LD50值为52.37 μg/头：程昉等[18]的研究结果显示黄花蒿挥发油的触杀LD50值为37.32 μg/头：梁俊玉等[19]报道了川甘亚菊挥发油对赤拟谷盗成虫触杀作用，LD50值为34.18 μg/头：鞠克升等[16]研究发现珠光香青挥发油对赤拟谷盗成虫触杀作用的LD50值为41.25 mg/头：吴彦等[22]发现侧柏叶挥发油杀虫活性的LD50值为48.59 μg/头。与上述采用相同测试方法的挥发油杀虫活性相比，毛莲蒿挥发油具有较强的杀虫活性，与黄花蒿、川甘亚菊挥发油活性相近；优于头花杜鹃、细叶亚菊、珠光香青和侧柏叶等挥发油；远远低于除虫菊素，相差约117.8倍。

表1 毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗的触杀活性

2.2 熏蒸活性

毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗的熏蒸活性如表2所示。毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗熏蒸活性LC50值为7.91 mg/L，弱于阳性对照甲基溴。李媛等[17,21]报道了细叶亚菊挥发油和甘菊挥发油对赤拟谷盗的熏蒸作用，LC50值分别为15.88 mg/L和28.67 mg/L；梁俊玉等[19]的活性实验结果显示川甘亚菊挥发油对赤拟谷盗的熏蒸作用的LC50值为34.21 mg/L；杨盈盈等[20]报道了柳叶亚菊挥发油对赤拟谷盗的熏蒸(LC50=24.29 mg/L)；吴彦等[22]报道了侧柏挥发油对赤拟谷盗的熏蒸作用，LC50为39.25 mg/L。与活性实验结果相比，毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗成虫表现出较强的熏蒸活性，优于细叶亚菊、甘菊、川甘亚菊、柳叶亚菊和侧柏等挥发油的活性；低于甲基溴，两者相差约4.3倍。

表2 毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗的熏蒸活性

2.3 驱避活性

毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗的驱避作用如图1所示。毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗成虫表现出较强的驱避活性。在最高测试体积分数78.63 nL/cm2时，其分别处理2 h和4 h后驱避率均为100%，且毛莲蒿挥发油与阳性对照避蚊胺的驱避效果相近；在高测试体积分数15.73 nL/cm2和3.15 nL/cm2的下分别处理2 h和4 h后，毛莲蒿挥发油的驱避效果均强于避蚊胺；在0.63 nL/cm2的测试体积分数下处理2 h后，毛莲蒿挥发油的驱避效果强于避蚊胺，处理4 h后，毛莲蒿挥发油的驱避效果与避蚊胺接近；在最低测试体积分数0.13 nL/cm2下处理2 h和4 h后，毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗的驱避率小于避蚊胺。实验结果表明，毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗具有较强的驱避作用，与阳性对照避蚊胺驱避效果相近。

图1 毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗的驱避活性

3 讨论

在赤拟谷盗的防治和行为研究中，郭亚飞等[24]的研究发现环境温度为25～30 ℃时，赤拟谷盗成虫放入活动无明显方向性，大多聚集在释放点活动。有研究发现不同光波长与光强度对赤拟谷盗趋光性具有一定的影响[25-27]，实验环境的光照情况也会对赤拟谷盗成虫的驱避作用带来一定影响。此外，信息素在一定程度上会干扰赤拟谷盗成虫的驱避作用[28]。本研究的实验环境温度为26～30 ℃，因此实验环境温度对赤拟谷盗成虫的方向性无影响。此外，在本研究中对赤拟谷盗的观察一直处于白炽灯打开的状态，且光照均匀。因此光照对其影响较小。总体而言，本研究的实验具有较高的可靠性。

阳性对照法是一种在植物源杀虫剂的研究中被广泛使用的对照评价方法[20-22]。本研究采用资料对比法进行阳性对照，触杀毒力测试的阳性对照为除虫菊素，熏蒸毒力测试的阳性对照为甲基溴，驱避作用的阳性对照选择避蚊胺。因此，本研究中阳性对照的选用，有效衡量了毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗的生物活性效果，具有实际应用参考意义，也为建立植物源杀虫剂毒力测定结果评价提供了重要参考。

植物挥发油具有低毒、环保的特性[14，23]，在仓储害虫的防治方面显示出良好的效果[29-31]。我国植物资源丰富，植物源杀虫剂开发的资源丰富，未来有待深入探究。本研究中，毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗成虫表现出良好的生物活性，十分有必要进一步深入研究，将其开发为低毒、环保的新型植物源杀虫剂的潜力巨大。

4 结论

本研究通过触杀、熏蒸和驱避3种研究方法研究了毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗的生物活性。结果标明毛莲蒿挥发油表现出较强的触杀活性(LD50=30.63 μg/头)和熏蒸活性(LC50=7.91 mg/L)；另外，在高测试体积分数78.63 nL /cm2下分别作用2、4 h后，对赤拟谷盗表现出很好的驱避效果(驱避率为100%)。因此，本研究结果对毛莲蒿挥发油的开发和储粮害虫的防治提供了实验依据。然而，本研究主要进行了毛莲蒿挥发油对赤拟谷盗成虫的活性测试，对幼虫和卵的生物活性及作用机理仍有待进一步研究。