連香樹精油對2種蚜蟲殺蟲活性測定的研究

汪 超, 唐 明, 魏 琴, 李 群*

(1. 四川師范大學 生命科學學院, 四川 成都 610101； 2.宜賓學院 香料植物資源開發與利用四川省高校重點實驗室, 四川 宜賓 644000)

連香樹(CercidiphyllumjaponicumSieb.et Zucc.)為連香樹科連香樹屬的一種落葉喬木,是國家二級重點保護野生植物種之一[1],具有分布廣、密度低、種群數量少等特點[2].目前,對連香樹的研究主要集中在育苗、食品、化工及醫藥等方面[3-6],尤其在育苗方面,其種子繁殖技術[7]、扦插繁殖技術[8]、組培快繁技術[9]以及人工造林技術[10]等已逐步成熟,可以大面積栽培.但對連香樹其他方面的報道,特別其次級代謝產物的研究報道幾乎空白.植物精油為植物體所產生的一種重要次級代謝物質,眾多研究表明其具有抑菌[11]、抑癌[12]、殺蟲[13]等生物活性,且對人以及環境的危害較小[14],近年來成為研究熱點.連香樹精油作為連香樹的重要次級代謝產物,對其化學成分的分析、穩定性試驗,以及探究提取率高低的研究,國內外還沒有報道.但對其生物活性方面的研究,筆者在前期曾探究了它的抑菌活性與抑癌活性[15],而對于其他活性的研究包括殺蟲活性還未見報道.

蚜蟲是重要的農業害蟲,具有繁殖快、分布廣等特點[16].長久以來,對于蚜蟲的防治,主要用有機殺蟲農藥.但長期使用農藥,不僅提高了蚜蟲的抗藥性,而且使得“農藥殘留問題”越來越嚴重,日益威脅著人們的身心健康及生存環境[17].因此,研究者們一直在尋找低毒低殘留的天然藥劑來解決此問題.近年來,以植物精油為天然藥物方面的研究引起了越來越多的關注.

本文首次以連香樹精油作為殺蟲劑,分別對桃蚜和臺灣韭蚜進行觸殺實驗及熏蒸實驗,研究其是否具有殺滅桃蚜和臺灣韭蚜的活性,旨在為篩選良好的天然殺蟲劑打下基礎.

1 材料與方法

1.1實驗材料連香樹精油,由宜賓學院香料植物開發與利用四川省高校重點實驗室提供；桃蚜(Myzuspersicae)和臺灣韭蚜(Neotoxopteraformosana)均采自四川師范大學成龍校區月季和生物園所栽培的蒜苗上,并經四川師范大學陳順德副教授鑒定.

1.2供試蚜蟲的飼養桃蚜和臺灣韭蚜的飼養根據高新文[18]的報道略作改動后在培養室進行：溫度(25±1)℃,光周期L∶D=16∶8,濕度75%±5%.試驗時,選取蟲體大小一致,健康無翅的成蚜供試.

1.3連香樹精油對2種蚜蟲的殺蟲活性測定熏蒸毒力測定參考袁海兵等[19]的報道,并略作改動,即在容量為200 mL的具蓋培養瓶中接種20頭供試蚜蟲,并在瓶口懸掛一濾紙條(5 cm×1cm),懸空固定于瓶蓋內側中央.然后,用丙酮將連香樹精油稀釋成不同體積分數(6.25～200 μL/mL),分別吸取50 μL至濾紙條,以加等體積的丙酮和無菌水分別作為溶劑對照和空白對照,并迅速蓋好瓶蓋.進而,在飼養條件下以不同時間段(0～96 h)觀察其蚜蟲的死亡情況,并計算死亡率和校正死亡率.另外,對于蚜蟲死亡情況的觀測是將供試蚜蟲從培養瓶中輕輕取出后,放在干凈的濾紙上,等待10～15 min,并用毛筆輕輕撥動蚜蟲,若蚜蟲無動彈現象發生則可判定其為死亡.

觸殺毒力測定參考梁玉勇等[20]的報道,并略作修改,即在容量為200 mL的具蓋培養瓶中放置20頭供試蚜蟲,用小型噴霧器定量噴霧于供試蚜蟲的體表,同時設立空白和噴霧相同量的丙酮作為對照,并迅速蓋好瓶蓋.然后,在飼養條件下以不同時間段(0～96 h)觀測其蚜蟲的死亡情況(觀測蚜蟲死亡方法同熏蒸實驗),并計算死亡率和校正死亡率.

另外對上述實驗中的蚜蟲均需要飼養,即對于桃蚜,應在實驗前在具蓋培養瓶中放入月季葉片作為飼料；對于臺灣韭蚜,應在實驗前在具蓋培養瓶中放入蒜苗幼芽作為飼料.另外,對于在不同時間段檢測蚜蟲死活情況時,每個時間段檢測的供試蚜蟲只可檢測一次,不可作為下一時間段的供試蚜蟲或者重復利用.在本實驗中,每種處理平行3次,實驗重復2次.

校正死亡率=

1.4數據處理數據均通過SPSS 17.00處理所得,采用“平均值±標準誤”進行表示；數據折線圖和回歸方程均為Office Excel處理所得.

2 結果與分析

2.1連香樹精油對2種蚜蟲的熏蒸活性測定連香樹精油對桃蚜的熏蒸活性測定結果見圖1(a).由圖可知,連香樹精油對桃蚜具有一定的熏殺作用,且隨著處理體積分數與處理時間的延長,其校正死亡率均在逐步升高.精油體積分數為200 μL/mL,處理時間為72 h時,校正死亡率可達到100%.另外,100、50、25、12.5與6.25 μL/mL的連香樹精油處理96 h后,校正死亡率分別達到80%、58%、41%、22%與11%,明顯要高于溶劑對照丙酮組(0%).

(a) 桃蚜,(b) 臺灣韭蚜.

圖1連香樹精油熏蒸處理不同時間后2種蚜蟲的校正死亡率

Fig.1ThefumigatingactivityofCercidiphyllumjaponicumoilagainst2kindsofaphidsindifferenttime

另外,連香樹精油對臺灣韭蚜的熏蒸活性測定結果見圖1(b).從圖中可以看出,連香樹精油對臺灣韭蚜仍具有一定的熏殺作用,其校正死亡率隨著處理體積分數與處理時間的延長均在逐步升高.200 μL/mL的連香樹精油處理12 h時,校正死亡率已經達到100%,明顯高于其他處理組與溶劑對照丙酮(校正死亡率為0%).而對于其他處理組來說,在處理96 h時,其校正死亡率也達到最高.100、50、25、12.5與6.25 μL/mL的連香樹精油處理后,校正死亡率分別達到81%、69%、52%、42%與35%,明顯要高于溶劑對照丙酮組(0%).綜上可知,連香樹精油對桃蚜和臺灣韭蚜均具有良好的熏蒸殺滅能力,且隨精油體積分數的增加和處理時間的延長,對桃蚜和臺灣韭蚜的校正死亡率均在逐步上升.

表 1 連香樹精油在不同時間段熏蒸處理2種蚜蟲后殺蟲效果比較

以熏蒸活性測定結果的校正死亡率和不同測試體積分數做直線回歸方程,求出LC50值.比較不同時間段連香樹精油對2種受試蟲的殺蟲效果,結果見表1.從表1中的回歸方程可以看出,2種蚜蟲的校正死亡率與連香樹精油的體積分數均呈線性正比關系.另外,從LC50值發現,連香樹精油熏蒸處理桃蚜的LC50值范圍為61.00～232.36 μL/mL,臺灣韭蚜的LC50值范圍為24.20～85.27 μL/mL；且隨著處理時間的延長,連香樹精油對桃蚜和臺灣韭蚜的LC50值均在降低,表明殺蟲效果越好.此外,在同一處理時間段,臺灣韭蚜的LC50值均低于桃蚜的LC50,表明連香樹精油對臺灣韭蚜具有更好的殺蟲活性.

2.2連香樹精油對2種蚜蟲的觸殺活性測定連香樹精油對桃蚜的熏蒸毒力結果見圖2(a).結果同樣表明,連香樹精油對2種蚜蟲均具有較好的殺傷作用.對于桃蚜組來說,隨著處理體積分數與處理時間的延長校正死亡率均在逐步升高或保持最高校正死亡率不變.數據表明,200 μL/mL的連香樹精油在處理48 h以后校正死亡率已達到100%.另外,100、50、25、12.5與6.25 μL/mL的連香樹精油處理96 h后,校正死亡率分別達到87%、69%、59%、50%與44%,明顯要高于溶劑對照丙酮組(0%).

同樣,對于臺灣韭蚜組來說,隨著處理體積分數與處理時間的延長校正死亡率均在逐步升高或保持最高校正死亡率不變.從圖2(b)中可以看出,200 μL/mL的連香樹精油處理12 h后就已經將臺灣韭蚜完全殺死.而對于100 μL/mL的連香樹精油和50 μL/mL的連香樹精油對臺灣韭蚜也有著較好殺滅性.100 μL/mL的連香樹精油在處理72 h后,校正死亡率就可以達到100%；50 μL/mL的連香樹精油在處理96 h后,校正死亡率也可以達到100%.另外,對于其他體積分數的精油(6.25～25 μL/mL)處理臺灣韭蚜96 h后,同樣也有較高的校正死亡率(53%～82%),明顯的要高于溶劑對照丙酮組(0%).

以觸殺活性測定結果的校正死亡率和不同測試體積分數做直線回歸方程,求出LC50值.這里需要注意,對于臺灣韭蚜來說,處理72 h時,100 μL/mL的連香樹精油就能使臺灣韭蚜的校正死亡率達到100%,故應以連香樹精油體積分數6.25～100 μL/mL處理所得的校正死亡率做出直線回歸方程.同理,對于臺灣韭蚜來說,處理96 h時,應以連香樹精油體積分數6.25～50 μL/mL處理所得的校正死亡率做出直線回歸方程.

將上述直線回歸方程求出LC50值后,比較不同時間段連香樹精油對2種受試蟲的殺蟲效果,結果見表2.從回歸方程同樣可以看出,2種蚜蟲的校正死亡率與連香樹精油的體積分數均呈線性正比關系.而對于2種蚜蟲組來說,隨著處理時間的增加,桃蚜的LC50值(0.68～133.12 μL/mL)和臺灣韭蚜的LC50值(0.21～53.66 μL/mL)在逐漸減小,可見隨著時間的增加殺蟲效果在逐漸增強.另外,在同一處理時間段,臺灣韭蚜的LC50值同樣要明顯的低于桃蚜的LC50值,可見連香樹精油對臺灣韭蚜的殺傷作用要遠遠高于桃蚜,這與連香樹精油對桃蚜和臺灣韭蚜熏蒸作用的結果是一致的.

3 討論

蚜蟲是重要的農業害蟲,具有數量龐大、繁殖快、分布廣等特點,在農業生產中主要是采取化學農藥防治,而長期使用化學農藥又會使蚜蟲的抗藥

(a) 桃蚜, (b) 臺灣韭蚜.

圖 2 連香樹精油觸殺處理2種蚜蟲不同時間段的校正死亡率

性問題日益突出[21].因此,尋找天然抗蟲劑成為當前急需解決的重要課題.眾所周知,植物源性物質源于植物,害蟲對其難以產生抗體,加之其具有低毒、低殘留的優勢[22],因而以植物源性物質作為天然殺蟲劑是防治農業害蟲的一種重要手段.本研究以連香樹精油作為殺蟲劑,通過熏蒸和觸殺2種受試蚜蟲,可以得出結論：1) 連香樹精油對桃蚜和臺灣韭蚜均有一定的殺滅作用.本文研究結果與張玲等[23]和姚曉寶等[24]的研究結果一致.張玲等[23]指出,丁草提取物對桃蚜有較高的觸殺活性；同樣,姚曉寶等發現毛竹、杭白菊粗提物對蚜蟲具有較好的觸殺活性.另外,連香樹精油對臺灣韭蚜的殺滅作用明顯大于桃蚜,可能是連香樹精油對2種蚜蟲體內不同的酶系有不同的影響,導致了結果的差異性,但還有待于進一步考證.孫紅霞[25]在植物精油對幾種殺蟲劑觸殺毒力的影響及增效機理的研究中指出,不同種類及體積分數的植物精油影響著小菜蛾幼蟲體內部分酶系活性.2) 隨著連香樹精油體積分數和處理時間的增加,其殺滅效果越明顯.這與李進步等[26]在半夏乙醇提取物對桃蚜的控制作用的研究是一致的.李進步等[26]指出,半夏乙醇提取物對桃蚜有較好毒殺活性,提取物體積分數越高,效果越明顯.同樣,劉順等[27]在花椒提取物對桃蚜的生物活性的研究中也指出,隨著花椒提取物體積分數升高,對桃蚜觸殺活性增強,隨著處理時間的延長,對桃蚜的觸殺作用也呈上升趨勢.結合于本研究,可以大致推測,植物精油對蚜蟲的殺滅作用呈體積分數依賴性與時間依賴性.

通過連香樹精油對桃蚜和臺灣韭蚜的熏蒸和觸殺實驗,及前期對連香樹精油在抑癌和抑菌方面的研究[15],發現連香樹精油具有良好的殺蟲、殺菌及抑癌活性.研究結果表明了連香樹精油具有較多的生物學功能,有進一步開發的必要性.該研究在醫藥及農業等方面均具有重要的意義.

致謝四川師范大學實驗技術與管理項目(SYJS2015-05)對本文給予了資助,謹致謝意.

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