10種植物精油單組分化合物及其混配對藍莓黑腹果蠅的驅避效果

陳穎睿 文光忠 徐芳玲

摘要 為了篩選出對藍莓上黑腹果蠅雌蠅具有驅避效果的植物精油單組分化合物，本文采用Y形嗅覺儀，評價10種植物精油單組分化合物對該種雌果蠅的驅避效果，篩選出驅避效果最優的植物精油單組分化合物后進行不同體積的混配，測定其對黑腹果蠅雌蠅的驅避活性。結果表明：D-檸檬烯、香茅醛2種植物精油單組分化合物對黑腹果蠅雌蠅的驅避效果最佳，且在濃度10%～50%范圍內，驅避率與濃度呈正相關;30% D-檸檬烯與30%香茅醛以不同體積比混配后，驅避效果均優于其單劑驅避效果，其中以5∶5的配比對黑腹果蠅雌蠅驅避率顯著高于其他配比（P<0.05），為79.68%。綜上，D-檸檬烯和香茅醛對黑腹果蠅雌蠅具有較好的驅避效果，相同濃度下2種植物精油混配后有一定的相加、增效作用，具有進一步開發植物源藍莓上黑腹果蠅驅避劑的潛力。

關鍵詞 黑腹果蠅; 植物精油單組分化合物; 驅避效果; 混配

中圖分類號： S436.639

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2021267

Abstract To screen monocomponents from plant essential oils （PEOs） as repellents for female adults of Drosophila melanogaster， the repellency of the monocomponents derived from 10 PEOs was evaluated by Y-tube olfactometers test. The best candidates were mixed in different volumes to determine the repellent activities against female adults of D.melanogaster. The results suggested that among the screened PEO-derived monocomponents， dipentene and （±）-citronellal were most effective in deterring female adults of D.melanogaster， and the repellency was positively correlated with the concentrations of these monocomponents in the range between 10% and 50%. Mixtures containing different volumes of 30% dipentene and 30% （±）-citronellal outperformed the single monocomponent as repellents for female adults of D.melanogaster， with the solutions mixed at 5∶5 （V∶V） showing the optimal repellency of up to 79.68% significantly higher than other mixing proportion （P<0.05）. In conclusion， dipentene and （±）-citronellal are active repellents for female adults of D.melanogaster， and the mixture of these two repellents at equal concentrations exhibits synergistic repellency to female adults of D.melanogaster， which has potential to be further developed into plant-derived repellents for D.melanogaster.

Key words Drosophila melanogaster; plant essential oil component; repellent activity; mixture

為害藍莓果實的果蠅主要有斑翅果蠅Drosophila suzukii Matsumura和黑腹果蠅D.melanogaster，其中黑腹果蠅是為害貴州省藍莓園的主要果蠅，屬雙翅目Diptera果蠅科Drosophilidae果蠅屬Drosophila昆蟲。其雌蟲產卵于成熟或過熟的鮮果內，幼蟲在果內孵化后蛀食，造成藍莓果實早落、腐爛[1]。截至2020年，貴州省藍莓種植面積達到1.5萬hm2，成為全國最大的藍莓種植產區[2]。而黑腹果蠅以其繁殖能力強、世代重疊嚴重及發生數量大等特點對貴州省藍莓產業構成了嚴重威脅。基于水果有機生產需求，生物防治成為其主導防治方法之一，也是當前有害生物防控研究熱點。

植物精油是由分子量相對較小的簡單化合物組成的一類植物源次生代謝物，主要包括萜烯類、醛類、酮類、醇類、酯類、有機酸類以及芳香類等化合物[3]，這類揮發性化合物分子在空氣中與植食性昆蟲觸角中的嗅覺受體蛋白相互作用形成神經信號，從而影響植食性昆蟲尋找寄主、交配、產卵、取食等行為[45]。植物精油除了具有較高的生物活性和選擇性之外，其毒性低，對非靶標生物安全，在環境中易降解[6]。迄今，學者們研究發現多種植物精油對果蠅具有較好的驅避效果，如葡萄柚精油、歐薄荷精油、杜松精油、尤加利精油、沒藥精油、檸檬精油、日本扁柏精油、生姜精油等[79]，利用植物精油防治果蠅具有良好的開發應用前景，但植物精油的組成成分和各組分間的相互作用十分復雜[10]，單組分的精油化合物結構簡單，探究單組分的精油化合物，有助于找到活性物質，更易于分析其對昆蟲的活性以及作用靶標。因此，本試驗采用Y形嗅覺儀測定10種植物精油單組分化合物對藍莓上黑腹果蠅雌蠅的驅避效果，并進一步利用驅避效果表現優秀的植物精油單組分化合物進行混配，測試其驅避活性。為今后研發防控藍莓黑腹果蠅雌蠅的植物精油類驅避劑提供基礎數據。gzslib202204041452

1 材料與方法

1.1 試劑及試驗儀器

根據本課題組前期試驗以及利用植物精油單組分化合物防治農林類及衛生類害蟲的文獻報道，選擇10種具有強烈氣味的植物精油單組分化合物。95%胡薄荷酮，購自成都普思生物科技股份有限公司;95%（-）-馬鞭烯酮、95%香茅醇、99%D-薄荷醇、96%香茅醛、97%檸檬醛、93%α-石竹烯、95%D-檸檬烯、99%丁香酚、99%香芹酚，購自上海麥克林生化科技有限公司。

RXZ-430C 型人工氣候箱（新江南儀器有限公司）;Y形嗅覺儀（賽蘭博化學儀器藥品公司）。

1.2 供試蟲源

黑腹果蠅采集于貴州省麻江縣白竹林有機藍莓基地，6月-7月將采集的黑腹果蠅帶回室內在人工氣候箱中進行飼養及擴繁，人工氣候箱飼養環境參數為光照周期L∥D=12 h∥12 h、相對濕度60%、溫度（25±1）℃。

1.3 黑腹果蠅的選擇

采用低溫麻醉法[11]，挑選出30頭個體大小相近的雌果蠅備用。具體雌雄果蠅形態差異如表1所示[1]。

1.4 植物精油單組分化合物對黑腹果蠅雌蠅驅避效果的測定

植物精油單組分化合物對黑腹果蠅雌蠅的驅避效果測定參照陳哲[1]的Y形嗅覺儀測定法，連接裝置，并將裝置置于日光燈下方保證受光均勻，調節流速計控制氣流為30 mL/min。試驗時，將30頭雌果蠅放置于Y形管公共基部，取未稀釋的植物精油單組分化合物3 μL滴加于濾紙條，放入Y形管一側臂氣源瓶作為處理組，另一側臂氣源瓶放置空白濾紙條作為對照，10 min內觀察試蟲所處于Y形管中的位置，并記錄。每處理6次重復，測試過程中調換Y形管兩臂方向，以消除Y形管兩臂幾何位置對果蠅趨向性行為的影響。

選取驅避活性達到Ⅴ級的2種植物精油單組分化合物，用正己烷為溶劑稀釋成10%、20%、30%、40%、50%（V/V）5個濃度;取3 μL滴加于濾紙片，待溶劑揮發后放入Y形管一側臂的氣源瓶;取3 μL正己烷滴加于濾紙條，待其揮發后放入另一側臂氣源瓶作為對照。按上述方法測定不同濃度的植物精油單組分化合物對黑腹果蠅雌蠅的驅避效果。

將前一試驗篩選出的2種植物精油單組分化合物稀釋成30%的濃度，按體積比進行5個不同比例混配，混配比例如下：1∶9、3∶7、5∶5、7∶3、9∶1;取3 μL正己烷滴加于濾紙條，待其揮發后放入另一氣源瓶作為對照。按上述方法測定植物精油單組分化合物混劑對黑腹果蠅雌蠅的驅避效果。

1.5 數據處理

驅避率=（對照的成蟲數-處理的成蟲數）/（對照的成蟲數+處理的成蟲數）×100%;

驅避活性分級標準參照趙娜娜等[12]的方法。

用SPSS 23、Excel 2010軟件完成數據統計分析和圖表制作，平均值間的比較采用單因素方差分析，不同處理間的差異采用Duncan氏新復極差法進行多重比較，相關性分析采用雙變量Pearson檢驗。

2 結果與分析

2.1 植物精油單組分化合物對黑腹果蠅的驅避效果

通過Y形嗅覺儀測定10種植物精油單組分化合物對黑腹果蠅雌蠅的驅避作用發現，這10種不同的植物精油單組分化合物對黑腹果蠅雌蠅均表現出不同的驅避效果（表1）。D-檸檬烯和香茅醛對黑腹果蠅雌蠅的驅避活性達到了Ⅴ級，驅避率均超過80%，其中D-檸檬烯對黑腹果蠅雌蠅的驅避率達到86.56%;香茅醛對黑腹果蠅雌蠅的驅避率達到84.34%;α-石竹烯對黑腹果蠅雌蠅的驅避活性（Ⅲ級）最弱，驅避率為55.39%。

2.2 不同濃度的D-檸檬烯和香茅醛對黑腹果蠅的驅避效果

雙變量Pearson檢驗結果顯示，在10%、20%、30%、40%、50%（V/V）的濃度范圍內，D-檸檬烯對黑腹果蠅雌蠅的驅避率與濃度呈正相關（r=0.921，P<0.05）;香茅醛對黑腹果蠅雌蠅的驅避率與濃度呈正相關（r=0.969，P<0.01），這2種植物精油單組分化合物隨著濃度的增高，驅避效果增強。如圖1所示，D-檸檬烯濃度為50%時，較其他4個濃度具有顯著的驅避效果（P<0.05），驅避率為63.71%;濃度在20%～40%之間時，驅避效果無顯著差異;當濃度≥30%時，驅避率超過了50%（驅避率為51.08%）。香茅醛濃度為50%時（驅避率為63.03%），顯著高于濃度10%、20%和30%的驅避效果;當濃度≥30%時，驅避率超過了50%（驅避率為50.56%）。

2.3 植物精油單組分化合物的混配對黑腹果蠅的驅避效果

選取30% D-檸檬烯和30%香茅醛按體積比1∶9、3∶7、5∶5、7∶3、9∶1混配。由表2可見，不同的混配比例對黑腹果蠅雌蠅具有不同的驅避效果，且同一濃度的植物精油單組分化合物混配后驅避效果均顯著高于其單劑的驅避效果。其中，2種植物精油單組分化合物按照5∶5混配時，驅避率為79.68%，表現出對黑腹果蠅雌蠅最高的驅避效果，是30% D-檸檬烯的1.56倍，是30%香茅醛的1.58倍，與其他處理差異顯著;當2種植物精油單組分化合物按照7∶3混配時，驅避率為58.84%，在混配組合中對黑腹果蠅雌蠅的驅避效果最弱，但驅避效果優于2種單劑，且差異顯著。

3 結論與討論

植物精油是從植物不同組織部位提取的次生代謝物質，是植物用來保護自身的生物活性物質，對昆蟲具有較強的行為和生理干擾作用。目前，學者們在植物精油對昆蟲驅避效果的研究方面進行了大量的探討，但植物精油的單組分化合物對黑腹果蠅驅避效果的研究較少，本試驗測定了10種植物精油單組分化合物對黑腹果蠅雌蠅的驅避活性，結果表明，10種植物精油單組分化合物的驅避活性均達到Ⅲ級以上，其中D-檸檬烯、香茅醛2種植物精油化合物的驅避活性為Ⅴ級，表現出較強的驅避活性，并且在試驗濃度范圍內，2種植物精油單組分化合物當濃度升高時驅避率均升高。當30% D-檸檬烯與30%香茅醛按不同體積比例混配后，驅避效果均顯著高于其單劑的驅避效果，其中，按5∶5混配時，混配后的驅避率是30% D-檸檬烯的1.56倍，是30%香茅醛的1.58倍，說明在同一濃度下2種植物精油單組分化合物混配后驅避效果優于其單劑驅避效果。gzslib202204041452

D-檸檬烯對煙粉虱Bemisia tabaci、雜擬谷盜Tribolium confusum、柑橘紅蜘蛛Panonychus citri、果蠅等多種昆蟲有較好的生物活性[13]。在本試驗中D-檸檬烯對黑腹果蠅雌蠅有較強的驅避效果，且隨著濃度增加驅避效果增強，該研究結果與陳哲[1]和張仁芳[14]的試驗結果一致。香茅醛是驅蚊效果較好的一種植物成分，對淡色庫蚊Culex pipiens pallens、白紋伊蚊Aedes albopictus等具有驅避作用[1516];有報道香茅醛可激活果蠅的特異性受體從而影響果蠅的嗅覺和味覺[1718]，本研究結果得出香茅醛與D-檸檬烯對黑腹果蠅雌蠅的驅避效果相似，但驅避效果稍弱于D-檸檬烯。另外，D-檸檬烯和香茅醛對果蠅除了具有較好的驅避效果，還具有較強的熏蒸活性[14，19]。如何協調利用D-檸檬烯和香茅醛二者的驅避作用及熏殺作用來防控黑腹果蠅還需進一步研究。

應用植物精油防治害蟲是目前國內外研究的熱點，而植物精油對害蟲的生物活性可能是各組分化合物之間的協同作用，加強植物精油有效成分協同作用的研究在害蟲防治領域具有重要意義[4]。有研究報道，薰衣草油和肉桂油混配后對5日齡雌成螨的驅避效果高于單劑[20]，鄰二甲苯和β-石竹烯在10-4和10-6濃度下混配后以及鄰二甲苯和棕櫚酸乙酯等比例混配后對普通大薊馬Megalurothrips usitatus表現出極顯著的驅避作用[3]。本研究發現30% D-檸檬烯與30%香茅醛2種植物精油單組分化合物進行混配后，對黑腹果蠅雌蠅驅避效果優于其單劑的驅避效果，說明相同濃度下這2種植物精油單組分化合物混合后對黑腹果蠅雌蠅驅避效果具有一定的相加或增效作用，但這2種植物精油單組分化合物混合后驅避效果相加、增效的原理還需深入研究，明確是否改變了兩者的理化性質及功能等。

本研究通過對10種植物精油單組分化合物的篩選，得到2種對藍莓上黑腹果蠅雌蠅驅避活性最強的化合物，并探討了這2種植物精油單組分化合物的混配效果。本文的研究結果可為開發環保型農藥防控藍莓黑腹果蠅提供一定的參考，后期試驗擬進一步探究對藍莓黑腹果蠅雌蠅具有驅避效果的植物源驅避劑。本試驗篩選出的2種植物精油單組分化合物及其混配對藍莓黑腹果蠅的毒殺效果也有待進一步探索。

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