毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜成蟲的活性研究

周 峰， 王存存， 王作亮， 蔡一凡， 王俊龍， 張 繼， 梁俊玉

(西北師范大學生命科學學院，蘭州 730070)

赤擬谷盜Triboliumcastaneum屬昆蟲綱，鞘翅目，擬步甲科，是分布廣泛的世界性儲糧害蟲之一[1]。赤擬谷盜的分布和危害范圍十分廣泛，張濤等[2]對我國赤擬谷盜地理分布調查數據顯示，我國已在19個省32家倉儲單位采集到赤擬谷盜成蟲。赤擬谷盜食性較廣，成蟲具有臭腺可分泌臭液，糧谷等食源均易遭受污染而發出霉腥臭氣，影響品質[2]。很多傳統的防治方法包括化學殺蟲劑或熏蒸劑(磷化鋁、溴甲烷)等曾廣泛用于赤擬谷盜的防治[3-5]。但是長時間大量使用化學殺蟲劑，往往會造成害蟲抗藥性增強、糧食品質下降，從而增加了食品安全的風險。

很多蒿屬植物，具有抗炎、免疫調節、抗腫瘤、抗菌和抗凝等作用[6]。周利娟等[7]發現毛蓮蒿揮發油對玉米象具有強熏蒸活性。武汗青[8]發現黃花蒿粗提物對赤擬谷盜的拒食活性良好。程昉等[9]發現白蓮蒿在高濃度時對煙草甲有較強的驅避活性。

毛蓮蒿Artemisiavestita系菊科蒿屬植物，可入藥，有清熱、消炎、祛風、利濕之效，在我國分布較廣[10]。毛蓮蒿揮發油中化合物種類豐富，包括單萜類、單萜類衍生物、倍半萜類、香豆素類、有機酸類等物質[11-13]。相關研究表明，萜烯類有忌避、拒食、抑制生長發育，破壞害蟲信息傳遞和交配，兼有觸殺和胃毒作用[14,15]。目前，關于毛蓮蒿對赤擬谷盜的生物活性研究報道較少。本文研究了毛蓮蒿揮發油對常見儲糧害蟲赤擬谷盜成蟲的生物活性，以期為我國儲糧害蟲的防治提供實驗依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 毛蓮蒿揮發油的采集與提取

毛蓮蒿的嫩枝葉采自甘肅省天?？h石門鎮(海拔2 765 m，東經102°54′04″，北緯36°58′58″)。將毛蓮蒿粉碎后，采用水蒸氣蒸餾法提取5～8 h，無水硫酸鈉干燥，密封后置于4 ℃冰箱保存。

1.1.2 試蟲

赤擬谷盜飼養在容積為0.5 L的玻璃瓶中，瓶中裝以小麥粉與酵母粉(質量比為10∶1)的混合飼料，并將其置于溫度為(28±1) ℃，相對濕度為70%～80%的培養箱中進行培養。實驗所用成蟲均為已羽化1～2周。

1.1.3 儀器與試劑

正己烷為分析純；GHP-9160隔水式恒溫培養箱；移液槍(量程范圍 0.1～10 μL、10～100 μL、20～200 μL)，Mettler AE240電子天平。

1.2 方法

1.2.1 觸殺活性測定

參照文獻[16]的方法進行毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜成蟲的觸殺活性實驗。尋找合適的濃度范圍并確定進行正式實驗的5個濃度梯度(25.00%、16.67%、11.11%、7.40%、4.93%)，每個濃度設置5個重復，每重復使用10頭成蟲。用移液槍吸取0.5 μL用正己烷稀釋的毛蓮蒿揮發油滴于試蟲的前胸背板上(試蟲置于冰袋上操作)，將每組試蟲置于直徑2.5 cm，高5.5 cm的無面粉的玻璃瓶中，置于溫度(29±1) ℃，相對濕度為70%～80%的恒溫培養箱中培養24 h，分別觀察并記錄各組試蟲死亡情況。在相同操作條件下，陰性對照為正己烷，陽性對照為來源于參考資料的除蟲菊素觸殺活性數據[5]。

1.2.2 熏蒸活性測定

參照文獻[17]的方法進行毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜成蟲的熏蒸活性測定。尋找合適的濃度范圍并確定進行正式實驗的5個濃度梯度(10.00%、6.66%、4.44%、2.96%、1.97%)，每個濃度設置5個重復，每重復使用10頭成蟲。將10頭試蟲放入直徑2.5 cm，高5.5 cm的無面粉的玻璃瓶中，使用移液槍取10 μL待測液滴在直徑為2.0 cm的濾紙片上，并將濾紙片覆蓋于裝有試蟲的玻璃瓶的瓶蓋內。待稀釋溶液揮發10 s后擰緊瓶蓋，包裹封口膜，形成密閉空間。置于溫度(29±1) ℃，相對濕度為70%～80%的恒溫培養箱中培養24 h分別觀察并記錄各組試蟲死亡情況。在相同操作條件下，陰性對照為正己烷，陽性對照為來源于參考資料的甲基溴熏蒸活性數據[17]。

1.2.3 驅避活性測定

參照文獻[16]的方法進行毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜成蟲的驅避活性測定。確定進行實驗的5個濃度并用正己烷進行稀釋配制。將直徑為9 cm的濾紙對半剪開，一半均勻地滴入500 μL不同濃度的毛蓮蒿揮發油，另一半滴入等劑量的正己烷作空白對照，待待測液干燥后嚴合粘貼于培養皿上，并立即放20頭試蟲于培養皿中央，蓋上培養皿蓋。在相同操作條件下，陽性對照為避蚊胺。處理后溫室放置，分別于處理2 h和4 h時記錄濾紙片上不同區域赤擬谷盜的分布情況。驅避率(Percentage repellency，PR)按照公式進行計算：

PR=(Nc-Nt)/(Nc+Nt)×100%

式中：Nc為出現在陰性對照區域的試蟲數量/頭；Nt為出現在實驗組區域的試蟲數量/頭，從而計算出PR值。

1.3 數據統計與分析

觸殺活性分析是將記錄的各組死亡蟲數輸入SPSS 25軟件，然后使用分析—回歸—概率統計方法計算半數致死劑量LD50(μg/頭)。熏蒸活性分析是采用分析—回歸—概率統計方法計算半數致死濃度LC50(mg/L)。驅避活性分析是將各組記錄的統計數據輸入SPSS 25軟件，使用分析—比較均值—單因素方差分析檢驗(ANOVA)計算平均驅避率，并進一步使用Excel軟件繪制2 h和4 h下避蚊胺與毛蓮蒿揮發油的趨避率統計圖。

2 結果與分析

2.1 觸殺活性

毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜的觸殺活性如表1所示。毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜觸殺活性LD50為30.63 μg/頭。與陽性對照除蟲菊素相比，其活性弱于陽性對照除蟲菊素。目前，許多文獻報道了植物揮發油對赤擬谷盜成蟲的觸殺活性。張莉娟等[5]研究發現頭花杜鵑揮發油對赤擬谷盜成蟲觸殺的LD50值為104.92 μg/頭；李媛等[17]報道了細葉亞菊揮發油對赤擬谷盜的觸殺活性，LD50值為52.37 μg/頭：程昉等[18]的研究結果顯示黃花蒿揮發油的觸殺LD50值為37.32 μg/頭：梁俊玉等[19]報道了川甘亞菊揮發油對赤擬谷盜成蟲觸殺作用，LD50值為34.18 μg/頭：鞠克升等[16]研究發現珠光香青揮發油對赤擬谷盜成蟲觸殺作用的LD50值為41.25 mg/頭：吳彥等[22]發現側柏葉揮發油殺蟲活性的LD50值為48.59 μg/頭。與上述采用相同測試方法的揮發油殺蟲活性相比，毛蓮蒿揮發油具有較強的殺蟲活性，與黃花蒿、川甘亞菊揮發油活性相近；優于頭花杜鵑、細葉亞菊、珠光香青和側柏葉等揮發油；遠遠低于除蟲菊素，相差約117.8倍。

表1 毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜的觸殺活性

2.2 熏蒸活性

毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜的熏蒸活性如表2所示。毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜熏蒸活性LC50值為7.91 mg/L，弱于陽性對照甲基溴。李媛等[17,21]報道了細葉亞菊揮發油和甘菊揮發油對赤擬谷盜的熏蒸作用，LC50值分別為15.88 mg/L和28.67 mg/L；梁俊玉等[19]的活性實驗結果顯示川甘亞菊揮發油對赤擬谷盜的熏蒸作用的LC50值為34.21 mg/L；楊盈盈等[20]報道了柳葉亞菊揮發油對赤擬谷盜的熏蒸(LC50=24.29 mg/L)；吳彥等[22]報道了側柏揮發油對赤擬谷盜的熏蒸作用，LC50為39.25 mg/L。與活性實驗結果相比，毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜成蟲表現出較強的熏蒸活性，優于細葉亞菊、甘菊、川甘亞菊、柳葉亞菊和側柏等揮發油的活性；低于甲基溴，兩者相差約4.3倍。

表2 毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜的熏蒸活性

2.3 驅避活性

毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜的驅避作用如圖1所示。毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜成蟲表現出較強的驅避活性。在最高測試體積分數78.63 nL/cm2時，其分別處理2 h和4 h后驅避率均為100%，且毛蓮蒿揮發油與陽性對照避蚊胺的驅避效果相近；在高測試體積分數15.73 nL/cm2和3.15 nL/cm2的下分別處理2 h和4 h后，毛蓮蒿揮發油的驅避效果均強于避蚊胺；在0.63 nL/cm2的測試體積分數下處理2 h后，毛蓮蒿揮發油的驅避效果強于避蚊胺，處理4 h后，毛蓮蒿揮發油的驅避效果與避蚊胺接近；在最低測試體積分數0.13 nL/cm2下處理2 h和4 h后，毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜的驅避率小于避蚊胺。實驗結果表明，毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜具有較強的驅避作用，與陽性對照避蚊胺驅避效果相近。

圖1 毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜的驅避活性

3 討論

在赤擬谷盜的防治和行為研究中，郭亞飛等[24]的研究發現環境溫度為25～30 ℃時，赤擬谷盜成蟲放入活動無明顯方向性，大多聚集在釋放點活動。有研究發現不同光波長與光強度對赤擬谷盜趨光性具有一定的影響[25-27]，實驗環境的光照情況也會對赤擬谷盜成蟲的驅避作用帶來一定影響。此外，信息素在一定程度上會干擾赤擬谷盜成蟲的驅避作用[28]。本研究的實驗環境溫度為26～30 ℃，因此實驗環境溫度對赤擬谷盜成蟲的方向性無影響。此外，在本研究中對赤擬谷盜的觀察一直處于白熾燈打開的狀態，且光照均勻。因此光照對其影響較小。總體而言，本研究的實驗具有較高的可靠性。

陽性對照法是一種在植物源殺蟲劑的研究中被廣泛使用的對照評價方法[20-22]。本研究采用資料對比法進行陽性對照，觸殺毒力測試的陽性對照為除蟲菊素，熏蒸毒力測試的陽性對照為甲基溴，驅避作用的陽性對照選擇避蚊胺。因此，本研究中陽性對照的選用，有效衡量了毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜的生物活性效果，具有實際應用參考意義，也為建立植物源殺蟲劑毒力測定結果評價提供了重要參考。

植物揮發油具有低毒、環保的特性[14，23]，在倉儲害蟲的防治方面顯示出良好的效果[29-31]。我國植物資源豐富，植物源殺蟲劑開發的資源豐富，未來有待深入探究。本研究中，毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜成蟲表現出良好的生物活性，十分有必要進一步深入研究，將其開發為低毒、環保的新型植物源殺蟲劑的潛力巨大。

4 結論

本研究通過觸殺、熏蒸和驅避3種研究方法研究了毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜的生物活性。結果標明毛蓮蒿揮發油表現出較強的觸殺活性(LD50=30.63 μg/頭)和熏蒸活性(LC50=7.91 mg/L)；另外，在高測試體積分數78.63 nL /cm2下分別作用2、4 h后，對赤擬谷盜表現出很好的驅避效果(驅避率為100%)。因此，本研究結果對毛蓮蒿揮發油的開發和儲糧害蟲的防治提供了實驗依據。然而，本研究主要進行了毛蓮蒿揮發油對赤擬谷盜成蟲的活性測試，對幼蟲和卵的生物活性及作用機理仍有待進一步研究。