紫莖澤蘭粗提物對草地貪夜蛾生長發育及繁殖的影響

吳道慧，彭孝琴*，張鵬英，黃禹禹，齊國君，陳 婷，陳國華，張曉明**，柳 青

(1. 云南農業大學植物保護學院，云南生物資源保護與利用國家重點實驗室，昆明 650201；2. 廣東省農業科學院植物保護研究所，廣東省植物保護新技術重點實驗室，廣州 510640；3. 保山學院資源環境學院，云南保山 678000)

草地貪夜蛾Spodopterafrugiperda隸屬鱗翅目Lepidoptera夜蛾科Noctuidae，起源于美洲熱帶和亞熱帶，2019年1月侵入云南后，在全國包括云南、四川、貴州、河北、山西等在內的26個省(市、區)迅速擴散開來(Sparks，1979；Prasannaetal.，2018；吳秋琳等，2019)。由于該蟲取食量大、繁殖能力強、遷飛力強，已經成為了一種國際性的重大農業害蟲(葛世帥等，2019；趙勝園等，2019)。草地貪夜蛾是一種多食性害蟲，寄主植物多達80多種，主要取食禾本科的玉米、水稻、高粱、小麥，甘蔗等，同時也會危害茄科的茄子、煙草、辣椒以及菊科的天竺葵、康乃馨等。草地貪夜蛾的為害方式主要為幼蟲取食葉片，危害初期葉片呈窗紗狀，嚴重時種苗和幼小植物的莖直接被切斷，農作物的產量嚴重下降，造成巨大的經濟損失，對糧食安全造成了巨大的影響(Montenegroetal.，2018；王磊等，2019)。據報道，2017年草地貪夜蛾使非洲12個國家玉米減產了830萬～2 060萬噸(Prasannaetal.，2018)；2019年該蟲使我國范圍內約106.5萬hm2的玉米受到不同程度的危害(姜玉英等，2019)。在不采取任何防治措施的情況下，草地貪夜蛾對我國玉米的潛在經濟損失總量可達375.68億～3 283.45億元(秦譽嘉等，2020)。目前防治草地貪夜蛾的方法主要以化學防治為主，防治藥劑多為氨基甲酸酯類及有機磷類殺蟲劑，長期使用該類藥劑極易使草地貪夜蛾產生抗藥性，影響其防治效果，增加防治難度，所以急需尋找新的途徑進行草地貪夜蛾的綜合防治(吳超等，2019；吳益東等，2019)。利用植物次生代謝產物防治害蟲已是當今社會研究的熱點，如山豆根Euchrestajaponica和苦參Sophoraflavescens的次生代謝物苦參堿、氧化苦參堿和山奈酚對舞毒蛾Lymantriadispar有很強的毒殺和拒食作用(王亞軍等，2018)。銀杏Ginkgobiloba的次生代謝物類黃酮對棉花紅蜘蛛具有一定的防治效果(Zhangetal.，1993)。這說明植物的次生代謝產物對鱗翅目類在內的重要農業害蟲具有潛在控制能力，可指導草地貪夜蛾的綠色防控。

紫莖澤蘭Eupatoriumadenophorum是一種世界性入侵雜草，隸屬于菊科Asteraceae澤蘭屬Eupatorium，為多年生草本植物，原產于墨西哥、哥斯達黎加等地，迄今，紫莖澤蘭在熱帶、亞熱帶的30多個國家和地區都有分布，在我國主要分布于云南、貴州、四川、重慶、廣西、西藏及臺灣等省(市、區)(強勝，1998；劉朦等，2020)。有研究表明，紫莖澤蘭內含有多種殺菌及殺蟲活性物質(Maetal.，2012)；如趙春富等(2012)的研究表明紫莖澤蘭提取物對禾谷鐮刀病和大豆炭疽病有一定的防治效果；李麗萍(2010)的研究發現紫莖澤蘭75%乙醇提取物對番茄青枯菌有一定的抑制作用。這些研究均為新型植物源殺菌劑的研究奠定了一定的基礎。近年來對紫莖澤蘭提取物的研究有從植物病害轉向有害昆蟲的趨勢。有研究表明紫莖澤蘭提取物對菜粉蝶Pierisrapae、美國白蛾Hyphantriacunea、斜紋夜蛾Spodopteralitura、桃蚜Myzuspersicae等均有一定的防治效果，可作為潛在的殺蟲劑使用(周天雄等，2003；范立鵬等，2010；孫藜瑋等，2012；吳迪等，2012)。基于此，本研究選取了不同濃度的紫莖澤蘭粗提物，系統地研究了其對草地貪夜蛾生長發育及繁殖的影響，以期為重大入侵害蟲草地貪夜蛾的綠色防控以及紫莖澤蘭的綜合利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

草地貪夜蛾采自云南省文山州丘北縣玉米田中，將其帶回實驗室，在溫度28±1℃，相對濕度70%±5%，光周期16 L ∶8 D的養蟲室中進行飼養。

紫莖澤蘭采自云南農業大學校園后山農場。采取新鮮的完整功能葉，將其洗凈并風干葉表水分后用原汁機(型號NF-7620(DR)，上海恩電貿有限公司)榨取葉片汁液(每次20 g葉片，加水400 mL)，將紫莖澤蘭原汁用清水分別稀釋為20倍、15倍、10倍、5倍4個濃度倍數的水溶液備用，以清水作為對照，每個處理設置3次重復。

玉米品種為鄭單958，經催芽后播種于花盆中，在溫室中種植，玉米發芽及生長過程中不施用農藥和化肥，待幼苗長出6～7片新葉時用于試驗。

1.2 試驗方法

剪取種植的新鮮玉米葉片，并將葉片剪成長10 cm，寬3 cm的條狀，分別放入不同濃度的紫莖澤蘭粗提物中浸泡1 s后取出，晾干葉片表面水分后備用。試驗參照冼繼東(2002)等的方法，用軟毛筆將F1代初孵的健康活潑的幼蟲接入塑料平底離心管內，每管1頭草地貪夜蛾初孵幼蟲，每個濃度倍數的紫莖澤蘭粗提物測試30管，共450管。分別將處理好的備用玉米葉放入裝有幼蟲的離心管內，再將離心管放入人工氣候箱內飼養，每天定時(上午10 ∶00點)觀察草地貪夜蛾的取食情況，及時更換新鮮玉米葉片，清除糞便及殘留垃圾，記錄體重、死亡率、化蛹率、羽化率等相關數據，直至羽化為成蟲。

將剛羽化的健康成蟲，按雌雄比為1 ∶1配對投放到有機玻璃養蟲箱(40 cm×40 cm×40 cm)中飼養，并在養蟲箱內放入5%～10%蜂蜜水，以供成蟲補充營養，每1～2 d定時觀察，及時換入新鮮的蜂蜜水，記錄產卵期、產卵量及雌雄成蟲的壽命等數據。每天檢查成蟲所產的卵塊數量，及時取出放到保濕的玻璃培養皿(直徑12 cm)內飼養，再將處理好的培養皿放入人工氣候箱。記錄統計F2代卵發育歷期和孵化率等。

1.3 計算公式

草地貪夜蛾某蟲態的發育歷期(d)=(Σ存活的某蟲態草地貪夜蛾的發育歷期)/某蟲態草地貪夜蛾存活數量(范秀娟等，2014)。

1.4 數據處理

采用SPSS 24.0對幼蟲和蛹的發育歷期、存活率、重量、成蟲壽命、F2代卵孵化率以及F2代卵的歷期進行單因素方差分析(One Way ANOVA)，并使用Duncan氏多重比較法在P< 0.05水平下進行差異顯著性比較。

2 結果與分析

2.1 不同濃度紫莖澤蘭粗提物對草地貪夜蛾幼蟲和蛹態發育歷期的影響

隨著紫莖澤蘭粗提物濃度的增加各蟲態的發育歷期延長，且各處理濃度之間存在顯著差異(圖1)；幼蟲期在10倍稀釋液條件下的發育歷期最長，為21.46 d，顯著長于對照組的13.28 d(F4，10=7.89，P=0.004)，在幼蟲期間6齡幼蟲的發育歷期最長；不同處理濃度對草地貪夜蛾預蛹期影響較小(F4，10=27.52，P=0.000)；5倍稀釋液條件下蛹的發育歷期最長，達到了20.27 d，顯著長于對照的8.05 d(F4，10=1020.01，P=0.000)。綜合草地貪夜蛾幼蟲和蛹在紫莖澤蘭粗提物作用下的發育歷期可以得出，隨著處理濃度的升高草地貪夜蛾各幼蟲和蛹的發育歷期延長。

2.2 不同濃度紫莖澤蘭粗提物對草地貪夜蛾幼蟲和蛹體重的影響

同一齡期的草地貪夜蛾經不同濃度紫莖澤蘭粗提物處理后，體重隨著紫莖澤蘭粗提物濃度的增加而降低；隨著紫莖澤蘭粗提物濃度的增加，5齡幼蟲重量在15倍和10倍處出現先減少后增加的趨勢(F4，10=785.64，P=0.000)；在不同濃度處理下，6齡幼蟲的重量均高于蛹期的重量(F4，10=1651.68，P=0.004)。在同一濃度處理后，隨著幼蟲的生長其重量在不斷增加，4齡幼蟲與5齡幼蟲之間的體重增長幅度在15倍稀釋液條件下最小，體重增長0.029 g，顯著低于對照的0.130 g(F4，10=1837.02，P=0.000)；10倍稀釋液條件下，6齡幼蟲的體重相比5齡幼蟲反而降低(F4，10=50.18，P=0.000)(圖2)。綜上，紫莖澤蘭粗提物會降低草地貪夜幼蟲和蛹的重量。

圖1 不同濃度紫莖澤蘭粗提物對草地貪夜蛾幼蟲和蛹發育歷期的影響Fig.1 Effects of different concentrations of Eupatorium adenophorum extracts on developmental larval and pupal stages to Spodoptera exigua 注：圖中數據為平均值+標準誤。Note: The data in the figure is mean + SE.

圖2 不同濃度紫莖澤蘭粗提物處理后草地貪夜蛾幼蟲和蛹的重量Fig.2 Weight of larvae and pupae of Spodoptera frugiperda after extracts treatment with different concentration注：圖中數據為平均值+標準誤，圖上不同小寫字母表示同一齡期不同濃度處理后差異顯著，不同大寫字母表示經過Duncan’s檢測(P<0.05)后同一濃度處理后不同齡期間差異顯著。Note: Data in the figure are mean+SE. Different lowercase letters indicate significant difference after treatment at different concentrations in the same age period, and different uppercase letters indicate significant difference after treatment at different ages at the same concentration period by Duncan’s test (P<0.05).

2.3 不同濃度紫莖澤蘭粗提物對草地貪夜蛾幼蟲和蛹存活率的影響

經20倍、15倍、10倍、5倍紫莖澤蘭粗提物處理后的玉米葉片喂養草地貪夜蛾初孵幼蟲后記錄各齡期幼蟲及蛹的存活率后發現，其存活率之間存在顯著差異(表1)。隨著紫莖澤蘭粗提物濃度的增加，4～6齡幼蟲的存活率降低，且5倍稀釋液下幼蟲存活率最低，4齡、5齡、6齡幼蟲在5倍稀釋液條件下的存活率分別為75.67%、63.33%、44.33%，顯著低于對照的94.33%、92.00%、91.33%(4齡幼蟲：F4,10=12.55，P=0.001；5齡幼蟲：F4, 10=7.17，P=0.005；6齡幼蟲：F4,10=13.736，P=0.001)；紫莖澤蘭粗提物對1～3齡幼蟲存活率的影響不顯著(1齡幼蟲：F4, 10=1.09，P=0.411；2齡幼蟲：F4, 10=2.27，P=0.137；3齡幼蟲：F4,10=2.78，P= 0.086)；在相同濃度下，隨著草地貪夜蛾的生長發育，存活率呈現遞減趨勢，紫莖澤蘭粗提物對蛹存活率的影響較大，15倍稀釋液處理后蛹的存活率較對照明顯下降(F4,10=25.041，P=0.000)。綜合不同稀釋倍數的紫莖澤蘭粗提物對草地貪夜蛾幼蟲和蛹存活率的結果，表明隨著紫莖澤蘭粗提物濃度的增加，幼蟲和蛹的存活率呈現下降趨勢，紫莖澤蘭粗提物對1～3齡幼蟲存活率的影響較小，對蛹存活率的影響最大。

表1 不同濃度紫莖澤蘭粗提物處理后草地貪夜蛾幼蟲和蛹的存活率

2.4 不同濃度紫莖澤蘭粗提物對草地貪夜蛾成蟲繁殖力的影響

紫莖澤蘭粗提物濃度與草地貪夜蛾成蟲產卵前期、產卵期、單雌產卵量及后代性比都有較大影響，分別在紫莖澤蘭提取物稀釋倍數為20倍、15倍、10倍、5倍條件下對草地貪夜蛾初孵幼蟲進行處理，各濃度處理與產卵前期之間具有顯著差異(F4，10= 37.13，P=0.000)。隨著處理濃度的升高產卵前期延長，其中5倍稀釋條件下的產卵前期最長，為5.33 d，對照條件下最短，為3.27 d；各濃度處理與產卵期之間存在顯著差異(F4，10= 93.22，P=0.000)，在5倍稀釋條件下的產卵期最短，為2.15 d，對照條件下最長，為5.22 d；隨著處理濃度的升高，單雌產卵量降低，在對照條件下最多為186.19粒，5倍條件下最少為92.202粒(F4，10=110.863，P=0.000)；后代性比也隨著處理濃度的增加而降低。綜上，紫莖澤蘭粗提物濃度對草地貪夜蛾的繁殖力有顯著影響，隨著處理濃度的升高，草地貪夜蛾的產卵前期延長、產卵期縮短、單雌產卵量降低、后代性比降低(表2)。

表2 不同濃度紫莖澤蘭粗提物處理后草地貪夜蛾成蟲的繁殖力

2.5 不同濃度紫莖澤蘭粗提物對成蟲壽命的影響

紫莖澤蘭粗提物對草地貪夜蛾成蟲壽命有很大影響，經紫莖葉澤蘭粗提物20倍、15倍、10倍、5倍稀釋液分別對草地貪夜蛾初孵幼蟲進行處理后，隨著處理濃度的升高，成蟲的壽命均縮短，草地貪夜蛾雌、雄成蟲壽命之間均存在顯著差異，5倍稀釋液條件下雌成蟲壽命為5.64 d，顯著低于對照的10.37 d(F4，10=70.44，P=0.000)；5倍稀釋液條件下雄成蟲壽命最短為5.40 d，顯著低于對照的8.45 d(F4，10=673.63，P=0.000)，雌成蟲的壽命高于雄成蟲(圖3)。

2.6 不同濃度紫莖澤蘭粗提物對草地貪夜蛾F2代卵的影響

紫莖澤蘭粗提物濃度對F2代卵發育歷期和孵化率均有顯著的影響(表3)。F2代卵發育歷期隨紫莖澤蘭粗提物濃度的升高而增長，其中5倍稀釋液處理后F2代的卵歷期最長為4.33 d，顯著長于對照的卵歷期2.56 d(F4，10=26.64，P=0.000)；F2代卵的孵化率隨紫莖澤蘭粗提物濃度的升高呈現下降趨勢，且不同稀釋倍數的紫莖澤蘭粗提物均與對照存在顯著差異，5倍稀釋液下的卵孵化率最低為69.44%，顯著低于對照的96.52%(F4，10=85517.6，P=0.000)。紫莖澤蘭粗提物濃度對草地貪夜蛾F2代卵發育歷期和孵化率有消極的影響，隨著處理濃度的增加，草地貪夜蛾F2代卵發育歷期延長，卵的孵化率降低。

圖3 不同濃度紫莖澤蘭粗提物處理后草地貪夜蛾成蟲壽命比較Fig.3 Comparison of adult longevity of Spodoptera frugiperda treated with different concentrations of Eupatorium adenophorum 注：圖中數據為平均值±標準誤，不同小寫字母表示經過Duncan’s檢測后同一性別不同濃度之間差異顯著(P<0.05)。Note: The data in the figure are mean±SE, and different lowercase letters indicate significant differences between different concentrations of the same sex after Duncan’s test (P<0.05).

3 結論與討論

目前我國農業害蟲大多數采用的是化學藥劑防治，這讓害蟲產生抗藥性的同時還對環境造成了污染，破壞了生態平衡。由于植物源殺蟲劑具有低毒高效、選擇性高、不易產生抗性、對非靶標生物安全等特點，已經成為了當前新型農藥研究的熱點(Yinetal.，2016)。

表3 不同濃度紫莖澤蘭粗提物對草地貪夜蛾F2代卵影響

紫莖澤蘭作為一種外來入侵物種，對我國的糧食安全和生態安全造成了嚴重的影響，有研究表明紫莖澤蘭提取物的生物活性成分具有驅殺農業害蟲和動物寄生蟲的作用(李小艷和王思蘆，2016)。王一丁等(2002)和華勁松等(2014)研究表明紫莖澤蘭提取液對棉蚜Aphisgossypii、煙草小地老虎Agrotisypsilon有較強的滅殺活性；程麗坤等(2007)研究表明紫莖澤蘭提取液對美洲大蠊Periplanetaamericana和米蛾Corcyracephalonica有很強的忌避作用；同時，劉燕萍等(2004)和農向(2013)的研究證明了紫莖澤蘭提取物對動物寄生螨和農業害螨蟲均具有較好的毒殺效果。因此本文系統地研究了紫莖澤蘭粗提物對草地貪夜蛾生長發育及繁殖的影響，其結果表明，紫莖澤蘭粗提物對草地貪夜蛾的生長發育及繁殖均有消極影響，這與紫莖澤蘭提取物對棉鈴蟲Helicoverpaarmigera、玉米象Sitophiluszeamais、綠豆象Uchuschinensis、米象Sitophilusoryzae、蠶豆象Bruchusrufimanu等害蟲的研究結果相似(李云壽等，2001；程麗坤等，2017)。本試驗中紫莖澤蘭粗提物對草地貪夜蛾各蟲態發育歷期的影響不同，6齡幼蟲的發育歷期長于其它幼蟲，出現這種現象原因可能是老熟幼蟲需要為化蛹提供物質及能量基礎，導致取食量增加、生長發育所需的時間延長。草地貪夜蛾的重量隨著處理濃度的升高而減少。程麗坤等(2007)在紫莖澤蘭乙醇提取物對棉鈴蟲幼蟲生長發育的影響研究中發現，隨著紫莖澤蘭乙醇提取物濃度的增加，棉鈴蟲各蟲態的體重減少；同時王云梅等(2016)研究也表明了在相同時間內紫莖澤蘭提取物濃度增加，粘蟲Mythimnaseparata的體重減少，體重增長率降低；本研究的結果表明10倍稀釋液條件下處理5齡幼蟲，其重量出現增加的趨勢，但仍然低于對照組的重量，說明紫莖澤蘭粗提物處理草地貪夜蛾幼蟲和蛹后會使幼蟲和蛹的體重降低。隨著紫莖澤蘭粗提物濃度的增加，幼蟲和蛹的存活率呈現下降趨勢。謝雯穎和楊曉娜(2018)研究表明隨著紫莖澤蘭乙醇提物濃度的增加，甘藍蚜Lipaphiserysimi成蟲的校正死亡率增加。在雞皮刺螨Dermanyssusgallina殺滅活性的研究中發現，在相同處理時間內，雞皮刺螨的存活率隨著甲醇提取物濃度的升高而降低(蔣蜀，2018)；這些研究結果均與本文研究相類似，說明紫莖澤蘭粗提物能降低草地貪夜蛾幼蟲和蛹的存活率。紫莖澤蘭粗提物對1～3齡幼蟲的影響較小，引起這種現象的原因可能是草地貪夜蛾幼蟲在低齡期取食量相對較小，因而在其體內積累的紫莖澤蘭活性物質含量較低，對其產生的毒害作用較小；隨著處理濃度的升高，草地貪夜蛾成蟲的產卵前期延長、產卵期縮短、單雌產卵量降低、后代性比降低。王尹等(2018)的研究表明斜紋夜蛾取食紫莖澤蘭葉片后導致成蟲產卵期延長，單雌產卵量下降，并對其性比產生一定影響研究結果與本文一致，說明紫莖澤蘭粗提物對紫莖澤蘭成蟲的繁殖有著消極的作用。隨著處理濃度的升高成蟲的壽命均縮短，雌成蟲的壽命高于雄成蟲，這是自然界中普遍存在的現象，是昆蟲為了繁殖后代雌性個體相對與雄性個體進化出來的一項優越性對策(Ralls，1976)。隨著處理濃度的增加，草地貪夜蛾F2代卵的發育歷期延長、孵化率降低，其中對照條件下卵發育歷期較其他處理短、卵孵化率高于其他處理。已有研究結果表明紫莖澤蘭提取物處理棉鈴蟲后卵的孵化率隨著處理濃度的增加而降低(程麗坤等，2007)。同時，趙平等(2010)的研究表明恒溫條件下紫莖澤蘭提取液對馬圓線蟲蟲卵的孵化具有抑制作用，也說明紫莖澤蘭粗提物不僅僅對草地貪夜蛾的F1代有著消極的影響，并且該影響可以影響至F2代。

總的來說，紫莖澤蘭提取物對草地貪夜蛾具有一定的毒殺作用，表明紫莖澤蘭可作為一種潛在的植物源殺蟲劑而被開發利用，這為草地貪夜蛾的生物防治提供了理論基礎，紫莖澤蘭粗提物處理后草地貪夜蛾體內的生理活性物質的變化還有待于進一步研究。

致謝：感謝云南農業大學李銣博士幫忙修改本文的英文部分。