食品級惰性粉對土耳其扁谷盜成蟲的致死作用及體壁形態結構的影響

趙慧龍 曾 伶 源麗楓 曾 玲 梁廣文 陳科偉

(華南農業大學農學院；廣東省生物農藥創制與利用重點實驗室1，廣州 510640)(廣東省糧食科學研究所2，廣州 510050)

土耳其扁谷盜(CryptolestesturcicusGrouville)，屬鞘翅目(Coleoptera)扁谷盜科(Laemophloeidae)，是一種世界性倉儲害蟲，廣泛分布于全球各溫暖地區，在我國大部分省份均有分布。該蟲為后期性儲糧害蟲，主要危害破碎或損傷的糧食、豆類、油料、酒曲、中藥材、干果、食用菌、香料等多種產品，除直接取食外，也往往導致產品發熱霉變，造成大量損失[1-3]。目前我國在儲糧害蟲防治上以化學防治為主，主要使用磷化氫熏蒸殺蟲技術。但由于長期廣泛單一使用磷化氫以及磷化氫使用方法的不科學，致使多種儲糧害蟲對磷化氫的抗性越來越高，其中扁谷盜類害蟲的抗性尤為嚴重，已成為使用磷化氫較難熏蒸治理的種類[4-7]。為保證糧食安全，尋找新型綠色防治技術已成為當前儲糧害蟲治理中亟待解決的問題[8-11]。

惰性粉是一大類性質穩定、不易產生化學反應的粉狀物質，如硅藻土、高嶺土、草木灰、礱糠灰、磷酸三鈣、沸石粉等。惰性粉作為一種新型綠色儲糧藥劑，可有效防治赤擬谷盜Triboliumcastaneum(Herbst)、雜擬谷盜T.confusumDuval、米象Sitophilusoryzae(L.)、玉米象S.zeamaisMotschulsky、谷蠹RhizoperthadominicaFbricius、鋸谷盜Oryzaephilussurinamensis(L.)、銹赤扁谷盜C.ferrugineus(Stephens)等鞘翅目害蟲以及書虱和螨類害蟲，顯示出良好的應用前景[12,13]。食品級惰性粉是國家糧食和物資儲備局科學研究院研發的一種新型物理防護劑，屬于食品級添加劑，與硅藻土類保護劑相比，食品級惰性粉安全性更高，殺蟲效果更好，速度更快，用量少且成本低，是草木灰、硅藻土等傳統惰性粉的升級[14,15]。目前，已報道的食品級惰性粉對土耳其扁谷盜的防治，只有部分糧庫小范圍的實倉實驗，缺乏應用食品級惰性粉控制土耳其扁谷盜的基礎研究。本實驗研究食品級惰性粉對土耳其扁谷盜成蟲的致死作用，測定其對土耳其扁谷盜成蟲的致死中量，同時利用掃描電子顯微鏡觀察食品級惰性粉處理組和對照組之間體壁形態結構的差異，為應用食品級惰性粉控制土耳其扁谷盜提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲

土耳其扁谷盜：由廣東省糧食科學研究所提供，在室內以小麥、燕麥片、全麥粉和酵母混合物(小麥、燕麥片、含5%酵母粉的全麥粉的比例為6∶3∶1)配制的飼料飼養，飼養環境條件為溫度30 ℃，相對濕度為70%～75%，全暗期飼養。挑選羽化后2周左右健全一致的成蟲作為試蟲。

1.2 其他實驗材料

食品級惰性粉：由國家糧食和物資儲備局科學研究院提供。

小麥：由廣東省糧食科學研究所提供，經清洗、晾曬、烘干后，調節小麥含水量在12.0%～12.5%之間備用；破碎小麥：將完整顆粒的小麥通過高速多功能粉碎機破粒，篩選的顆粒大小介于過10目篩但不過18目篩之間。

1.3 儀器設備

BWS-15-SN型電子計重秤；DZF-6050型真空干燥箱；HC-700型高速多功能粉碎機；LDS-1G型電腦水分測定儀；Quanta 200型環境掃描電子顯微鏡；Nova NanoSEM 430型超高分辨率場發射掃描電子顯微鏡。

1.4 方法

1.4.1 惰性粉對土耳其扁谷盜成蟲的致死作用

采用拌糧法：將49.5 g完整顆粒小麥和0.5 g破碎小麥加入250 mL棕色廣口瓶中，按2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0、14.0、16.0、18.0、20.0 mg/kg規格，分別稱取相應劑量的惰性粉拌入小麥中，塞上用錫紙包好的橡膠塞，充分搖勻后，接入成蟲30頭，換用棉布與橡皮筋封扎瓶口，然后置于1.1所述環境條件的培養箱中進行實驗。每隔24 h拿出并檢查記錄成蟲的死亡數量后，將小麥及剩余存活成蟲移回廣口瓶，封好瓶口，繼續放回培養箱進行實驗。該實驗共檢查3次，記錄處理24、48、72 h后的成蟲死亡數，計算相應的成蟲死亡率和校正死亡率。以不加惰性粉的處理作為對照，每個處理設3個重復。

1.4.2 惰性粉對土耳其扁谷盜成蟲體壁形態結構影響的掃描電鏡觀察

1.4.2.1 供試昆蟲預處理

將供昆蟲放入底部放有濕潤濾紙直徑為90 mm的干凈培養皿，加蓋置于1.1所述環境條件的培養箱處理12 h，使其在爬行過程中去除蟲體上的雜物，消除體表雜物對電鏡成像的影響。然后將試蟲分為處理組和對照組進行不同處理。

處理組：采用拌糧法，處理方法與1.4.1的測定方法相同，惰性粉的用量為18 mg/kg，24 h后挑取已死亡的土耳其扁谷盜成蟲為觀察材料。

對照組：飼料中不加入惰性粉，其他處理方法與處理組相同；如果對照組供試昆蟲無死亡個體，則用乙醚熏蒸處理致死后作為觀察材料。

1.4.2.2 掃描電鏡用樣品處理

采用1.4.2.1中處理組與對照組中的土耳其扁谷盜成蟲進行進一步處理，以便用于掃描電鏡觀察。處理步驟為：1) 用2.5%戊二醛固定4 h后，用0.1 mol/L PBS緩沖液漂洗3次，每次10 min；2)在通風櫥內以1%鋨酸固定2 h，再用0.1 mol/L PBS緩沖液漂洗3次，每次10 min；3)依次在濃度為30%、50%、70%、80%和90%的酒精中連續脫水各10 min后，再放入無水乙醇中脫水2次，每次10 min；4)用醋酸異戊酯過渡2次，每次15 min；5)在二氧化碳臨界點干燥2 h后，最后用導電膠將干燥好的處理組和對照組試蟲分別粘于樣品臺上噴金鍍膜，在掃描電鏡下觀察并拍照。每組處理樣品重復5次以上。

1.5 數據分析與處理

死亡率=死亡蟲數/供試蟲數×100%

校正死亡率= (處理死亡率-對照死亡率)/(1-對照死亡率)×100%

土耳其扁谷盜成蟲校正死亡率與惰性粉劑量的回歸方程為：y=a+b log(x)，其中y為土耳其扁谷盜成蟲校正死亡率，x為惰性粉劑量，a為截距，b為回歸系數。

2 結果與分析

2.1 食品級惰性粉對土耳其扁谷盜成蟲的致死作用

實驗所用的食品級惰性粉對土耳其扁谷盜成蟲有明顯的致死作用，且這種致死效應隨處理時間的延長以及劑量的增加而不斷增強(表1)。當處理時間為24 h，惰性粉使用量為2.0 mg/kg時，土耳其扁谷盜成蟲的校正死亡率為1.11%，但隨著惰性粉使用劑量的增加，其死亡率也快速增高，8.0 mg/kg時死亡率為61.11%，而當使用劑量為20.0 mg/kg時死亡率達到94.45%(表1)。當使用同一水平劑量的惰性粉時，土耳其扁谷盜成蟲的死亡率隨著接觸時間的延長而不斷增高。如當使用劑量為10.0 mg/kg時，24、48、72 h的死亡率分別為62.22%、77.78%、91.11%；而當使用劑量為20.0 mg/kg時，24 h的死亡率為94.45%，48、72 h的死亡率則達到100.00%(表1)。

不同處理時間下，土耳其扁谷盜成蟲的校正死亡率與惰性粉使用劑量間的關系均符合回歸方程y=a+b log(x)(表2)。當處理時間分別為24、48、72 h時，惰性粉的致死中量分別為8.3、5.6、4.1 mg/kg。

表1 不同劑量食品級惰性粉處理土耳其扁谷盜成蟲的校正死亡率/%

注：表中數據(M±SE)為校正死亡率經平方根的反正弦轉換后的值，同列數據后不同字母表示不同劑量惰性粉處理土耳其扁谷盜成蟲的校正死亡率經Duncan′s新復極差法檢驗差異顯著(P<0.05)；括號中數值為實際校正死亡百分率。

表2 不同處理時間下食品級惰性粉對土耳其扁谷盜成蟲的致死中量

注：y為土耳其扁谷盜成蟲校正死亡率，x為惰性粉劑量(mg/kg)。

2.2 食品級惰性粉對土耳其扁谷盜成蟲體壁形態結構的影響

掃描電鏡觀察表明，經惰性粉處理的土耳其扁谷盜成蟲體壁的多個部位，如背部、腹部、足的基節窩等，均勻黏附有惰性粉顆粒，而對照蟲體體表干凈(圖1～圖7)。處理組土耳其扁谷盜成蟲的頭部與前胸腹板(圖3)、前胸與中胸腹板(圖4)連接處體表剛毛出現損傷、缺失(圖4)，這可能由于惰性粉導致蟲體失水，體表附著的剛毛變的脆弱，在爬行中容易折斷、脫落，而對照組試蟲在相同部位剛毛完整有序(圖3、圖4)。處理組土耳其扁谷盜成蟲體節及相關附肢關節，如頭與前胸(圖2)、前胸與中胸(圖3)、前胸與中胸腹板(圖4)，以及前足、中足、后足的基節窩(圖5～圖7)，也由于惰性粉的處理引發軟組織失水，從而出現明顯的縊縮，原有的間隙發生閉合，同時造成體表物理結構的磨損，體表紋路變的模糊；而對照組蟲體的相同部位則比較舒展，表面紋路清晰(圖5～圖7)。

圖1 頭部與前胸背板連接處背面觀(500×)

圖3 頭部與前胸腹板連接處腹面觀(500×)

圖4 前胸與中胸腹板連接處腹面觀(1 000×)

圖5 前足基節窩腹面觀(1 500×)

圖6 中足基節窩腹面觀(1 500×)

圖7 后足基節窩腹面觀(1 500×)

3 討論

食品級惰性粉是國家糧食和物資儲備局科學研究院研發的一種新型物理防護劑，在儲糧害蟲防治方面有著良好的應用前景。鄭鳳祥等[16]研究發現食品級惰性粉對玉米象和赤擬谷盜均有較強的致死作用。汪中明等[17]用食品級惰性粉氣溶膠技術防治土耳其扁谷盜，結果表明當實測氣溶膠濃度低于0.5 mg/kg左右時，害蟲死亡率接近100%。該使用劑量低于本實驗的惰性粉對土耳其扁谷盜成蟲的致死中量，說明氣溶膠的施用方式能在減少食品級惰性粉使用量的同時，仍然對土耳其扁谷盜保持良好的殺蟲效果。

目前，有關惰性粉對儲糧害蟲致死作用機理的研究主要側重于掃描電鏡觀察方面。李燕羽[18]報道，經硅藻土殺蟲劑處理后銹赤扁谷盜的前胸與中胸連接處節間膜與對照相比明顯收緊。曹陽等[19]認為惰性粉的殺蟲機理是惰性粉顆粒落入昆蟲體節的節間膜內，昆蟲運動時，磨損節間膜，吸附潤滑液和體液，使昆蟲喪失行動能力“失血”過多而死亡。而本實驗除了觀察到土耳其扁谷盜體節的節間黏附有惰性粉外，足基節窩間隙也黏附有惰性粉，說明惰性粉可以落入土耳其扁谷盜蟲體的各部位節間和間隙。Richards等[20]用掃描電鏡觀察硅藻土處理后的蜂房小甲蟲AethinatumidaMurray幼蟲，發現硅藻土造成蜂房小甲蟲幼蟲全部腹節、大部分胸節、中足和后足等處的表皮出現撕裂傷。郎濤等[21]通過觀察經惰性粉處理后的黃粉蟲成蟲的癥狀、記錄爬行速度和死亡時間，發現惰性粉殺蟲劑對試蟲活動能力有明顯的抑制作用。綜合相關的研究結果來看，惰性粉殺蟲作用表現在2個方面，一是惰性粉粘附在害蟲體表后，在害蟲活動過程中通過與儲糧的摩擦引起明顯的物理損傷，如體表剛毛的脫落、體表失去光澤等；二是粘附于防御能力薄弱的節間膜或氣門，引起蟲體失水導致以及呼吸作用減弱最終導致死亡。

4 結論

食品級惰性粉對土耳其扁谷盜成蟲致死作用明顯，且這種致死效應隨著使用劑量的增加和處理時間的延長而不斷增強。當惰性粉使用劑量為20.0 mg/kg時，處理48 h就能導致土耳其扁谷盜成蟲100%的死亡率。掃描電鏡觀察表明，經惰性粉處理的土耳其扁谷盜成蟲體表均勻粘附有惰性粉顆粒，體表局部位置出現剛毛損傷、缺失，各體節連接處發生明顯的縊縮。可以推斷，因接觸惰性粉使得土耳其扁谷盜成蟲蟲體失水是導致其死亡的主要原因。