馬尾松毛蟲性信息素微膠囊林間生物活性及穩定性評價

李學琳

（貴州省植保植檢站 貴陽市 550025）

馬尾松毛蟲（Dendrolimus punctatusWalker）是我國森林主要害蟲，主要為害馬尾松、濕地松和油松等，一旦爆發成災，為害面積大，損失慘重。其分布廣、繁殖力強、有遷飛習性，是我國南方重要的森林害蟲之一[1]，造成松樹生長遲緩，發生嚴重時吃光針葉，間接導致蛀干性害蟲大面積發生，致松樹死亡。2012年全國松毛蟲發生面積849 000 ha，占蟲害8 432 000 ha的10%[2]。近年來，馬尾松毛蟲的危害越來越嚴重，不僅對森林資源造成了很大損失，而且對環境和人畜健康造成了損害，所以應加強對馬尾松毛蟲的監測和控制。

目前，我國多采用白僵菌、蘇云金桿菌及綠僵菌來防治松毛蟲，能有效地控制該害蟲的發生與蔓延；也有研究者采用生物治蟲的方法來防治馬尾松毛蟲，如：赤眼蜂，但用赤眼蜂防治松毛蟲有一定的局限性，其防治效果易受天氣、林地環境及化學防治的影響，技術要求高，見效慢，效果有限。利用性信息素防治害蟲是20世紀60年代以來發展的一種治蟲技術，具有專一性強、高效、無毒、無污染、不傷益蟲等優點，因此，國內外對昆蟲性信息素的研究與應用都很重視，用害蟲性信息素誘芯來監測防治多種害蟲，如：蘋果蠹蛾[3]、梨小食心蟲[4]、小菜蛾[5]、稻縱卷葉螟[6]及甜菜夜蛾[7]等。

馬尾松毛蟲的性信息素主要有3種成分，分別是：順5，反7-十二碳二烯醇（Z5，E7-12:OH）、順5，反7-十二碳二烯乙酸酯（Z5，E7-12:OAc）和順5，反7-十二碳二烯丙酸酯（Z5，E7-12:OPr），這3種成分均為共軛二烯類化合物[8-9]。而含共軛二烯結構的昆蟲性信息素化合物在一定的光照、溫度和空氣等條件下，易發生異構化或氧化降解，從而降低活性[10]。天然橡膠塞載體加載共軛二烯類性信息素成分易發生異構化[11]，硅橡膠雖對異構影響較小，但釋放過快[12]。因此，要提高誘蛾活性，必須減少信息素異構化和氧化降解的發生。本文采用微膠囊制成誘芯對林間誘捕活性進行評價，與復合橡膠塞制作的誘芯進行對比，綜合評價微膠囊緩釋載體在自然環境中的生物活性和穩定性，以此指導仿生誘芯載體的選擇，提高誘蛾活性及馬尾松毛蟲種群監測防治效果。

1 材料與方法

1.1 性信息素成分

馬尾松毛蟲合成的性信息素成分Z5，E7-12:OH和Z5，E7-12:OAc的純度均為94.5%，Z5，E7-12:OPr的純度為93.2%，以上3種成分的微膠囊芯材均購自荷蘭的Chemtech MD公司（Amsterdam，The Netherlands）。

1.2 性信息素不同載體誘芯的制備

馬尾松毛蟲性信息素Z5，E7-12:OH、Z5，E7-12:OAc和Z5，E7-12:OPr按其活性比48∶38∶14配制。

懸浮聚合微膠囊誘芯：選取甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸（MMAMAA）和苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯（St-MMA）為壁材，芯壁比均為2∶1的微膠囊，每種壁材的微膠囊按馬尾松毛蟲的性信息素成分Z5，E7-12:OH、Z5，E7-12:OAc和Z5，E7-12:OPr（質量濃度均為5 mg/mL）的活性比配制，分別稱取300 mg、240 mg及90 mg，混勻，放入聚乙烯小管中（長32 mm，直徑7 mm，圓柱形，蓋子側邊有一向外的1 cm小孔）。

復合凝聚微膠囊誘芯：以明膠和阿拉伯樹膠為混合壁材，馬尾松毛蟲的性信息素Z5，E7-12:OH、Z5，E7-12:OAc和Z5，E7-12:OPr質量濃度分別為12.5 mg/mL、10 mg/mL和3.75 mg/mL為混合芯材，將制備好的1%、2.5%和5%3種不同壁材比例的微膠囊，分別稱取100 mg放入聚乙烯小管中（高31 mm，外徑8 mm，內徑6 mm圓柱形，蓋子側邊有一向外的1 cm小孔），1%、2.5%、5%分別指壁材的質量分數。

復合橡膠誘芯：袖口式復合橡膠載體（外徑9 mm，內徑6 mm，袖口10 mm，誘芯全長19 mm）放在分析純的乙醇中浸泡20~30 d，期間更換乙醇3~5次，將處理好的袖口式復合橡膠載體放在自然條件下晾干，將馬尾松毛蟲性引誘劑按照上述的成分和比例溶解在溶劑中，加入抗氧化劑丁基羥基苯甲醚，抗氧化劑添加量為0.5~20 mg/誘芯，紫外光吸附劑為2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮，其添加量為0.5~20 mg/誘芯，混勻，然后用注射器滴加到袖口式復合橡膠塞的隔片。制成的所有誘芯密封于鋁箔制成的樣品袋中，低溫保存備用。

1.3 誘捕器及其設置

誘捕器由誘芯與捕蟲器組成，捕蟲器由兩塊同樣的船型塑料瓦楞板（長50 cm，寬25 cm）組裝而成，下底內側釘一塊涂有粘蟲膠的塑料板，粘蟲板面積為50 cm×25 cm，微膠囊誘芯用鐵絲穿過聚乙烯小管側邊的小孔與捕蟲器上部內側相連接，復合橡膠誘芯用鐵絲纏繞與捕蟲器上部內側相連接，誘芯距粘蟲板約4 cm。

誘捕器懸掛在馬尾松的側枝上，距離地面3 m左右，兩個誘捕器之間相距約30 m，每個處理重復3次。誘捕器在試驗林區內隨機排列。隔1 d檢查1次各誘捕器中馬尾松毛蟲成蟲的誘捕數量，同時依次滾動試驗林區中各誘捕器的位置，根據具體情況及時更換粘蟲板。

試驗于2015年6月26日—8月7日，在貴州省凱里市錦屏縣敦寨未化學防治、樹高20 m左右的馬尾松林中進行。

1.4 數據統計分析

圖中數據均以Mean±SE表示。數據經log(x+1)轉化后進行單因素方差分析（ANOVA），若方差齊性差異顯著，進行Duncan多重比較；若方差齊性不顯著，進行Tamhane多重比較（SPSS Statistics 21.01），α=0.05。

2 結果與分析

2.1 不同誘芯對馬尾松毛蟲的誘捕效果

對馬尾松毛蟲性信息素成分以復合凝聚微膠囊、懸浮聚合微膠囊及復合橡膠塞為誘芯載體在林間誘蛾試驗結果表明，不同的誘芯對馬尾松毛蟲的誘蛾活性有顯著的差異。當復合凝聚微膠囊為誘芯時，平均每個誘捕器的誘捕總量為（34.00±1.00）頭，誘蛾活性最高；以懸浮聚合微膠囊為誘芯，誘蛾活性次之，平均每個誘捕器的誘捕總量為（21.33±0.88）頭；復合橡膠塞為誘芯，平均每個誘捕器的誘捕總量為（8.67±0.67）頭，誘捕數量最少（圖1）。經Duncan多重比較發現，性信息素成分在以復合凝聚微膠囊中誘捕效果顯著高于懸浮聚合微膠囊和復合橡膠塞（F(2，6)=216.600，P<0.001）。

圖1 不同類型誘芯的誘蛾活性評價

2.2 懸浮聚合微膠囊不同壁材對誘捕效果的影響

對馬尾松毛蟲性信息素成分以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸及苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯為微膠囊壁材在林間誘蛾試驗結果表明，不同的微膠囊壁材對馬尾松毛蟲的誘蛾活性有顯著的差異。當壁材為甲基丙烯酸甲酯時，平均每個誘捕器的誘捕總量為（28.67±1.45）頭，誘蛾活性最高；以苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯為壁材時，誘蛾活性次之，平均每個誘捕器的誘捕總量為（20.67±0.88）頭；當壁材為甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸時，平均每個誘捕器的誘捕總量為（14.33±1.20）頭，誘捕數量最低（圖2）。經Duncan多重比較發現，性信息素成分在以甲基丙烯酸甲酯為壁材的微膠囊中誘捕效果顯著高于以甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸和苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯為壁材的微膠囊（F(2，6)=35.718，P<0.001）。

圖2 懸浮聚合微膠囊不同壁材誘芯誘蛾活性評價

2.3 復合凝聚微膠囊不同壁材比例對誘捕效果的影響

對馬尾松毛蟲性信息素成分明膠阿拉伯樹膠微膠囊在林間誘蛾試驗結果表明，微膠囊的壁材比例不同，對馬尾松毛蟲的誘捕效果有顯著的差異。壁材比例為1%的微膠囊在試驗期間平均每個誘捕器的誘捕總量為（45.33±1.45）頭，誘蛾活性最高；其次為2.5%壁材比例的微膠囊，平均每個誘捕器的誘捕總量為（33.33±0.88）頭；而5%壁材比例的微膠囊誘蛾活性最低，平均每個誘捕器的誘捕總量為（23.67±0.88）頭（圖3）。經單因素方差分析，性信息素成分在1%、2.5%和5%壁材比例的微膠囊中誘蛾活性差異極顯著（F(2，6)=96.394，P<0.001）。

圖3 復合凝聚膠囊不同壁材比例誘芯誘蛾活性評價

3 討論

馬尾松毛蟲性信息素懸浮聚合微膠囊、復合凝聚微膠囊和復合橡膠塞誘芯在林間均能誘捕到馬尾松毛蟲雄蟲。昆蟲信息素微膠囊化后，消除了許多環境因素對活性成分的不利影響，降低了信息素分解、氧化和降解，從而增強了活性成分本身的穩定性，擴大了使用范圍。對于懸浮聚合微膠囊，以甲基丙烯酸甲酯為壁材的微膠囊誘蛾活性高于以甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸和苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯為混合壁材的微膠囊，說明甲基丙烯酸或苯乙烯的添加對微膠囊的誘蛾活性沒起到增效的作用，反而降低了誘蛾活性；結合釋放速率來看，馬尾松毛蟲3種主要性信息素成分在以甲基丙烯酸甲酯為壁材微膠囊中釋放速率比較穩定[13]。就懸浮聚合微膠囊而言，建議用單獨的甲基丙烯酸甲酯為壁材的誘芯誘捕害蟲，以節省材料和減少制備工藝。就復合凝聚微膠囊而言，本文采用1%、2.5%和5%壁材質量分數的微膠囊引誘馬尾松毛蟲，發現1%壁材質量分數的微膠囊誘蛾活性最高。就不同的誘芯的誘蛾活性比較而言，復合凝聚微膠囊的誘蛾活性最佳，懸浮聚合微膠囊次之，復合橡膠塞誘蛾活性最低。復合凝聚微膠囊主要用到明膠和阿拉伯樹膠，是天然高分子聚合物，成膜性能良好，無毒無害，生物相容性好，可以進行生物降解，而且制備成微囊后，不會造成對環境的二次污染，而懸浮聚合微膠囊主要制備材料涉及化學成分，因此，建議選用明膠和阿拉伯膠作為微膠囊的壁材，對環境更友好。

該研究中馬尾松毛蟲信息化學物質的3種化學成分在不同誘芯上42d后仍能誘捕到該蟲，達到了一定的緩釋功能，性誘劑有效期一般為30~40d，可完成1個世代的誘捕，基本能夠滿足生產上昆蟲誘芯持效期的要求。微膠囊誘蛾活性明顯優于復合橡膠塞誘芯，本文研究結論可為生產上性信息素微膠囊緩釋載體的選擇提供一定的參考，并為種群監測、迷向干擾和害蟲防控提供重要的技術支持。