北艾精油對赤擬谷盜的控制作用

張元臣 高姍姍 薛 爽 谷令彪 張坤朋

(安陽工學院生物與食品工程學院，安陽 455000)

關鍵字 北艾精油 赤擬谷盜 驅避作用 觸殺作用 熏蒸作用

赤擬谷盜(TriboliumcastaneumHerbst)屬鞘翅目Coleoptera擬步行蟲科Tenebrionidae，是一種世界性的重要儲糧害蟲。在我國大部分省區均有分布，每年在全球造成了數十億美元的經濟損失[1]。赤擬谷盜可危害小麥、玉米、水稻等，主要危害小麥粉，該害蟲有臭腺分泌臭液，使小麥粉發生霉腥味，嚴重影響了糧食的品質和食用價值[2, 3]。目前，防治赤擬谷盜的主要方法是使用磷化氫熏蒸，但由于長期不規范使用，導致了抗藥性的產生[4]。為了減少和延緩害蟲磷化氫抗藥性的產生和發展，迫切需要開發綠色環保的新型儲糧殺蟲劑，而目前關注最多的就是利用植物精油防治儲糧害蟲的研究。利用植物精油為儲糧害蟲綠色防控開辟了新的捷徑[5]。植物精油具有高度選擇性，對人、畜安全，無毒性，能夠與生物防治相結合，其防治儲糧害蟲作用得到最大發揮[6]。另外，植物精油易降解、無殘留，對環境十分友好[7]。

國內外已經進行了大量研究，在植物體內獲得的精油能夠對儲糧害蟲具有觸殺、熏蒸、驅避等作用，能抑制儲糧害蟲種群生長發育和繁殖等[8, 9]。目前已經發現蕓香草、香青蘭、丁香、小茴香、椒蒿、香青蘭、竊衣、驅蟲斑鳩菊和啤酒花等植物的精油對赤擬谷盜具有較好的觸殺、熏蒸或驅避活性[6, 10-16]，這些研究為發現防治赤擬谷盜的植物源藥劑提供了依據。另外，不同的植物、不同的提取方法，甚至不同地域的同種植物殺蟲效果和殺蟲特異性也存在明顯的差異[17, 18]，因此需要對更多種植物的殺蟲活性進行研究，以獲取最有效的綠色防控藥劑。

北艾(ArtemisiavulgarisL.)為馬鞭草科牡荊屬植物，在自然環境中具有非常強的生存能力，擁有十分豐富的野生資源[19, 20]。北艾是湯陰地標性中藥材，其化合物含量及成品燃燒發熱量較同類產品高[21]。與其它艾類植物精油相比，北艾精油成分中不含有對人體有害的側柏酮[22]，這個特點可為利用其開發“綠色農藥”提供參考。然而，鮮見有北艾精油對赤擬谷盜殺蟲活性的系統研究。基于此，本研究系統測定了不同北艾精油濃度及處理時間對赤擬谷盜不同蟲態的觸殺、熏蒸和趨避作用，從而為利用北艾精油控制儲糧害蟲赤擬谷盜提供借鑒，也為進一步開發利用植物源殺蟲劑提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲

2018年6月在南京師范大學收集赤擬谷盜蟲卵，帶回實驗室后將卵放于含有10%酵母粉的小麥粉中，在溫度(30±1) ℃、濕度40%～50%和光照周期14∶10的人工氣候箱中飼養。實驗過程中孵化后3 d和15 d分別為低齡幼蟲和高齡幼蟲；羽化后2 d和10 d分別為低齡成蟲和高齡成蟲；實驗中所用的卵為產卵后3 d的蟲卵。

1.2 北艾精油的提取方法

北艾Artemisiavulgaris于2017年12月采集于河南省湯陰市伏道鎮西水磨灣村(經緯度35.922 862°N，114.480 455°E，海拔63 m)。將干燥后的北艾粉碎，過篩控制粒徑0.3 mm，稱取200 g，裝入5 L萃取罐中，抽真空至罐內真空度達到-100 KPa，注入亞臨界溶劑，在35 ℃下，液固比15∶1，萃取時間30 min，萃取循環數為3的條件下進行萃取，萃取結束后，將萃取罐中的液體溶劑抽進分離罐，對液體溶劑進行脫除溶劑處理，得到濃度接近為100%的北艾精油，置于4 ℃冰箱待用。

1.3 北艾精油對赤擬谷盜的觸殺作用

將北艾精油用丙酮連續稀釋為200、100、50、25、12.5 μL/mL的稀釋液備用。采用點滴法測定北艾精油對赤擬谷盜的觸殺作用[23]。具體方法如下：在通風廚里，將100 μL不同濃度北艾精油加入1.5 mL的EP管中每次對30頭幼蟲或成蟲進行浸泡，1 min后將浸泡的幼蟲或成蟲從EP管中取出，放在慮紙上晾干，然后裝進8 mL的玻璃管中，加入小麥粉，放進培養箱正常飼養，分別于12、24、36、48、60、72 h時記錄赤擬谷盜的死亡數，并計算死亡率。每個處理濃度重復5次，以丙酮作為對照。

1.4 北艾精油對赤擬擬谷盜的熏蒸作用

將北艾精油用丙酮連續稀釋為1 600、800、400、200、100、50 μL/mL的稀釋液備用。將北艾精油用丙酮連續稀釋制成一系列具濃度梯度的稀釋液備用。采用三角瓶濾紙熏蒸法測定北艾精油對赤擬谷盜的熏蒸作用[23]。具體方法如下：將30頭赤擬谷盜(低齡幼蟲、高齡幼蟲、低齡成蟲、高齡成蟲和蛹)接入到的300 mL三角燒瓶中，然后每一個三角瓶放入一張滴有北艾精油的2 cm×3 cm濾紙條，迅速將濾紙條懸掛于離三角燒瓶口5 cm的位置，蓋緊瓶口，之后將三角燒瓶放于正常條件下進行飼養，于72 h時記錄試蟲的死亡數，并計算死亡率。每處理濃度重復3次，以丙酮作為空白對照。

1.5 北艾精油對赤擬谷盜的驅避作用

將北艾精油用丙酮連續稀釋為200、100、50、25、12.5、10 μL/mL等一系列具濃度梯度的稀釋液備用。采用Tapondjou等[24]報道的濾紙藥膜法測定北艾精油對赤擬谷盜的驅避作用。具體方法如下：將直徑為9 cm濾紙對半剪開，一半滴加0.4 mL不同濃度北艾精油將濾紙全部浸潤，另一半滴加相同體積的丙酮作為空白對照，待溶劑揮發干后，用透明膠帶重新連接兩半濾紙，隨后每皿中接入30頭赤擬谷盜的幼蟲或成蟲，用蓋子將培養皿蓋上，放置于正常條件下進行飼養，分別于24、48、72 h時后記錄濾紙兩邊的蟲數。用公式計算驅避率[24]：驅避率=[(對照組蟲數-處理組蟲數)/處理組蟲數]×100%。趨避活性按照趨避率大小劃分為6個等級，分別為0級(無趨避率)、Ⅰ級(趨避率0%～20%)、Ⅱ級(趨避率20.1%～40%)、Ⅲ級(趨避率40.1%～60%)、Ⅳ級(趨避率60.1%～80%)、Ⅴ級(趨避率80.1%～100%)。每個處理的北艾精油生物學重復3次，以丙酮作為對照。

1.6 數據分析

北艾精油濃度間、處理時間間和蟲態對赤擬谷盜死亡率或趨避率的影響用單因素方差分析(ANOVA)方法，平均值采用Turkey’s檢驗進行多重比較。蟲態和北艾精油濃度對赤擬谷盜熏蒸死亡率的影響采用兩因素方差分析。文中數據均為平均數±標準誤。數據分析都在SAS中完成(SAS Software, Release 8.2)。

2 結果與分析

2.1 北艾精油對赤擬谷盜的觸殺作用

圖1 不同濃度北艾精油對赤擬谷盜幼蟲的觸殺作用

濃度低于50 μL/mL時，對幼蟲的觸殺率都在25%以下，觸殺效果不明顯，而高濃度的北艾精油(200 μL/mL)對幼蟲的觸殺作用明顯(圖1)，在12 h即可表現出非常高的觸殺活性，同時，時間延長觸殺作用逐漸增加，到36 h后觸殺效果不再增加(P<0.05)(圖1)。北艾精油對成蟲也有很好的觸殺作用(圖2)。隨著處理時間的延長，各濃度北艾精油對成蟲的觸殺活性逐漸增加，達到一定活性后不再增加，并且濃度越高觸殺活性越高。北艾精油濃度為200 μL/mL時，觸殺活性在88%～100%間。由此可知，高濃度北艾精油對赤擬谷盜幼蟲和成蟲均有較好的觸殺效果較好。

表1 不同蟲態和北艾精油濃度對赤擬谷盜處理12 h的熏蒸作用(死亡率/%)

圖2 不同濃度北艾精油對赤擬谷盜成蟲的觸殺作用

2.2 北艾精油對赤擬谷盜的熏蒸作用

低齡幼蟲、高齡幼蟲、低齡成蟲、高齡成蟲、低齡蛹和高齡蛹隨著北艾精油濃度增加熏蒸死亡率均顯著增高，在1 600 μL/mL時熏蒸死亡率都達到了100%(表1)，說明北艾精油對赤擬谷盜各種蟲態均有有很好的熏蒸效果。在北艾精油濃度為400 μL/mL時，低齡幼蟲、高齡幼蟲、低齡成蟲、高齡成蟲、低齡蛹和高齡蛹間的熏蒸死亡率分別為(88.89±11.11)%、(77.78±11.11)%、(20.00±10.72)%、(13.33±1.93)%、(21.11±2.94)%和(13.33±1.93)%，不同蟲態赤擬谷盜熏蒸死亡率存在顯著差異(F5, 12=11.30,P=0.000 4)(表1)，說明赤擬谷盜幼蟲對北艾精油的熏蒸比較敏感。兩因素方差分析結果表明，北艾精油濃度和蟲態顯著影響赤擬谷盜的熏蒸死亡率，北艾精油濃度和蟲態之間存在互作作用影響(表2)。

表2 蟲態和北艾精油濃度對赤擬谷盜死亡率的影響

2.3 北艾精油對赤擬谷盜的趨避活性

在北艾精油處理赤擬谷盜時，處理時間(24、48、72 h)延長對赤擬谷盜幼蟲和成蟲的驅避性影響不顯著(P>0.05)，但在不同北艾精油濃度間赤擬谷盜幼蟲和成蟲趨避性存在著顯著性差異(幼蟲處理24 h:F6, 14=28.48,P<0.000 1; 成蟲處理24 h:F6, 14=31.45,P<0.000 1)，并且隨著濃度的升高，趨避效果越好，對幼蟲和成蟲的趨避率最高分別達到90.59%和94.09%(表3和表5)。100 μL/mL和50 μL/mL以上濃度北艾精油處理后，赤擬谷盜幼蟲和成蟲的趨避等級都達到Ⅳ以上(表4和表6)，說明北艾精油對赤擬谷盜的幼蟲和成蟲均有較好的趨避效果。

表3 不同北艾精油濃度對赤擬谷盜幼蟲處理不同時間的趨避率/%

表4 不同北艾精油濃度對赤擬谷盜幼蟲處理不同時間的驅避活性等級

表5 不同北艾精油濃度對赤擬谷盜成蟲處理不同時間的趨避率/%

表6 不同北艾精油濃度對赤擬谷盜成蟲處理不同時間的驅避活性等級

3 討論

從研究結果可以看出，北艾精油對赤擬谷盜的成蟲和幼蟲均具有較強的的觸殺作用，特別是在100 μL/mL 和200 μL/mL的實驗濃度下，并且隨著處理時間的延長，觸殺效果增加，在48 h后觸殺效果不再有顯著的變化。6種植物精油(蒜頭果油、紫莖澤蘭精油、青蒿精油、蓖麻子油、巴豆油和桉樹油)在24、48、72、96 h處理后，100 μL/mL濃度桉樹油對赤擬谷盜可達到98.84%的觸殺效果，而其他精油觸殺效果均低于96.50%[26]。用丙酮提取的荊芥精油對赤擬谷盜的趨避作用研究發現，在最高濃度(0.468 mg/cm2)處理72 h后，觸殺效果為86.67%[27]。在本研究中在北艾精油200 μL/mL(1/5)以上濃度處理12 h后觸殺效果接近100%，而桉樹油和荊芥精油在200 μL/mL濃度時的效果沒有被測定，但是觸殺效果最多與北艾精油相當，或低于艾草精油，說明高濃度北艾精油對赤擬谷盜就具有很好的觸殺效果，具有很好的開發潛力。

對木香薷揮發油、八角茴香油、藍按葉油和黃樟油4種植物精油對赤擬谷盜的熏蒸效果研究發現在1/25濃度(40 μL/mL)處理12 h后藍按葉油的熏蒸效果達到了100%，而且其它三種植物精油在處理60 h才能達到100%[28]。13種植物精油1/5濃度(200 μL/mL)熏蒸赤擬谷盜24、48、72 h后，發現八角茴香油熏蒸24 h即可達到100%死亡率，而包括藍按葉油在內的其他12種植物精油的熏蒸效果較差，均未達到100%的死亡率[12]。黃九玲等[27]發現用不同濃度荊芥精油熏蒸72 h后赤擬谷盜的熏蒸效果均不理想，最高死亡率只有43.86%。本研究中在400 μL/mL濃度北艾精油處理赤擬谷盜幼蟲12 h后，熏蒸死亡率達到100%。另外，本研究也發現北艾精油濃度越好對各蟲態赤擬谷盜的熏蒸效果越好，同時發現低齡赤擬谷盜幼蟲對熏蒸效果最為敏感。考慮到北艾精油的無害性，在應用北艾精油觸殺防治赤擬谷盜時，適當增大北艾精油濃度，并選擇在低齡幼蟲期進行熏蒸防治，可獲得較好的熏蒸效果。

劉靜等[29]將50 μL/mL濃度的植物精油對赤擬谷盜進行驅避活性研究，發現在12 h時，小茴香精油為Ⅲ級，丁香精油和肉桂精油均到Ⅴ級，驅避率最高達到88%。臭椿樹皮、辣椒和大蒜精油1/15(66.7 μL/mL)處理2 h后對赤擬谷盜都具有較強的驅避作用，最低也達Ⅳ級[25]；2種花椒麻素精油在不同濃度和不同時間下對赤擬谷盜都表現出一定的驅避活性，驅避等級均達Ⅲ級以上[16]。趙娜娜等[5]測定了赤擬谷盜對低濃度的椒蒿、香青蘭、竊衣、驅蟲斑鳩菊和啤酒花精油(0.16 nL/cm2)的趨避性，研究發現它們均對赤擬谷盜具有較強的驅避活性，驅避等級都能達到Ⅲ級或者以上。說明小茴香、臭椿樹皮、辣椒、大蒜精油、椒蒿、香青蘭、竊衣、驅蟲斑鳩菊和啤酒花等多種植物精油均具有趨避活性。本研究也發現北艾精油對赤擬谷盜的成蟲和幼蟲具有很好的趨避活性，在200 μL/mL以上的濃度時對幼蟲和成蟲的趨避率達到Ⅴ級。同時，本研究也發現北艾精油處理時間對赤擬谷盜幼蟲和成蟲的驅避性影響不顯著，濃度越高趨避效果越好。因此，在應用北艾精油趨避赤擬谷盜時，適當增大北艾精油濃度，在幼蟲期和成蟲期進行處理都能獲得較好的趨避效果。

4 結論

北艾精油的濃度越高，對赤擬谷盜的觸殺效果越好，且200 μL/mL以上濃度的北艾精油后對赤擬谷盜的成蟲和幼蟲均具有很強觸殺效果，且觸殺24 h以上效果較好。北艾精油濃度和赤擬谷盜蟲態顯著影響熏蒸效果，在北艾精油濃度在1 600 μL/mL以上時熏蒸死亡率達到100%，同時在北艾濃度為40 μL/mL時對幼蟲熏蒸效果明顯強于成蟲，熏蒸效果達到了100%。處理時間對赤擬谷盜的成蟲和幼蟲趨避率無明顯影響，但精油濃度增加顯著提高了成蟲和幼蟲趨避率，且在精油濃度為200 μL/mL時均達到了Ⅳ級以上水平，因此選擇趨避法防治赤擬谷盜時，用高濃度為宜。