程 昉，張雨蔚，邵明凱，張 蕊，劉世佳，孔維寶，梁俊玉

西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，蘭州市安寧區(qū)安寧東路967 號 730070

煙草甲(Lasioderma serricorne)屬鞘翅目竊蠹科昆蟲，對煙草為害極大[1]。目前，防治煙草甲的方法主要是磷化氫熏蒸[2]。但磷化氫在0.4 mg/m3濃度條件下對人體健康產(chǎn)生威脅[3]，且長期使用會導(dǎo)致煙草甲產(chǎn)生抗性[4]。嗜卷書虱(Liposcelis bostrychophila)屬虱嚙目書虱科昆蟲，活動能力強(qiáng)，繁殖迅速，廣泛存在于糧食倉庫及居室環(huán)境中，為害嚴(yán)重[5]。目前我國嗜卷書虱已成為“雙低”（低氧、低藥劑）和“三低”（低氧、低藥劑、低溫）儲糧中的主要害蟲種群[6]。而化學(xué)殺蟲劑的長期應(yīng)用，導(dǎo)致嗜卷書虱的抗藥性增強(qiáng)[7]。因此，尋找一種可代替化學(xué)熏蒸劑或殺蟲劑的新型農(nóng)藥十分必要。

植物揮發(fā)油具有抗氧化、抑菌消炎、驅(qū)蟲殺蟲、解熱鎮(zhèn)痛等功效，具有開發(fā)成為天然食品防腐劑、抑菌劑、抗氧化劑及天然保健型化妝品等的潛力[8]。目前，將植物揮發(fā)油及其成分作為綠色環(huán)保殺蟲劑的研究較多[9]。此外，植物揮發(fā)油對人畜安全，且害蟲不易產(chǎn)生抗性，是新型的環(huán)保殺蟲藥劑[10]。Nerio等[11]綜述了植物揮發(fā)油的趨避活性，提出桉屬、羅勒屬和香茅屬植物揮發(fā)油目前應(yīng)用廣泛，其中，桉屬植物揮發(fā)油具有驅(qū)蚊作用，羅勒屬植物揮發(fā)油很早就被作為趨避劑使用。此外，對于香茅屬植物揮發(fā)油而言，泰國就已經(jīng)用爪哇香茅鋪于儲糧容器底部來防治害蟲，我國海南省某些地區(qū)也利用香茅草來驅(qū)蟲滅蟲[12]。

我國植物資源豐富，本研究中所涉及到的5 種蒿屬植物分布也十分廣泛。其中，牛尾蒿主要分布于東北、華北、西北及西南諸省區(qū)[13]；灰苞蒿分布于陜西（南部）、甘肅（南部）等地；紅足蒿主要分布于東北、華北各省區(qū)等地[14]；白蓮蒿除西藏、臺灣未見分布與記載外，全國均有分布；華北米蒿分布于內(nèi)蒙古、陜西、甘肅等省（自治區(qū)）[15]。蒿屬植物揮發(fā)油多具有殺蟲、抗菌等活性，其主要化學(xué)成分為聚乙炔類、黃酮類、萜類及其衍生物，如倍半萜內(nèi)酯類等[16-17]。已有研究表明，萜類物質(zhì)具較好的抗蟲活性，同時也表現(xiàn)出一定趨避作用[18-19]。因此，近年來蒿屬植物揮發(fā)油對一些倉儲害蟲的熏蒸、趨避以及觸殺活性的研究也越來越受重視。Liang 等[20]研究了5 種蒿屬植物（蒔蘿蒿、華北米蒿、灰苞蒿、紅足蒿以及白蓮蒿）對赤擬谷盜的趨避作用，發(fā)現(xiàn)除白蓮蒿外，其他4 種蒿屬植物揮發(fā)油對赤擬谷盜均有明顯趨避作用，且趨避效果與陽性對照避蚊胺相當(dāng)。蒔蘿蒿揮發(fā)油對煙草甲和赤擬谷盜也有熏蒸和觸殺活性[21]。牛尾蒿揮發(fā)油對赤擬谷盜和嗜卷書虱也均表現(xiàn)出驅(qū)避活性[22]。為此，通過分析、評估華北米蒿、牛尾蒿、灰苞蒿、白蓮蒿及紅足蒿5 種蒿屬植物來源的揮發(fā)油對煙草甲和嗜卷書虱的趨避效果，旨在尋找對兩種常見倉儲害蟲具有較高趨避活性的植物揮發(fā)油，為綠色、高效的植物源驅(qū)蟲劑開發(fā)和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供應(yīng)蟲源

煙草甲飼養(yǎng)于含小麥粉和酵母(10∶1, 質(zhì)量比)混合培養(yǎng)的0.5 L 廣口瓶中。以奶粉、酵母和面粉(1∶1∶1, 質(zhì)量比)的混合物飼養(yǎng)嗜卷書虱。兩種昆蟲置于恒溫箱中培養(yǎng)，溫度29～31 ℃，相對濕度70%～80%。試驗用昆蟲均為1～2 周的成蟲。

1.1.2 試劑

正己烷（分析純，煙臺市雙雙化工有限公司），避蚊胺（DEET，純度99%）購于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.1.3 植物材料及揮發(fā)油的提取

5 種蒿屬植物采集信息及其揮發(fā)油主要組分如表1 所示。將5 種蒿屬植物的地上部分風(fēng)干、粉碎、稱量后轉(zhuǎn)移到揮發(fā)油提取器中，進(jìn)行6 h 的水蒸氣蒸餾，得到的粗揮發(fā)油用無水NaSO4干燥后獲得植物揮發(fā)油。將所提取的揮發(fā)油分別置于不同的密封容器中于4 ℃冰箱中保存。

表1 5 種蒿屬植物的采集信息Tab.1 Information of essential oils extracted from five Artemisia species

1.2 試驗方法

參照文獻(xiàn)[20, 23-24]的方法測定揮發(fā)油對煙草甲的趨避作用。將揮發(fā)油溶解于正己烷溶液中制成5 個連續(xù)的測試濃度，為避免所得到的試驗結(jié)果差異過小，不能闡明實驗效果，在對預(yù)備實驗結(jié)果分析后將測試濃度設(shè)置為78.63，15.73，3.15，0.63和0.13 nL/cm25 個梯度。用直徑為90 mm的培養(yǎng)皿，將相同大小的濾紙剪成等大兩片，取500 μL 稀釋液均勻地涂在實驗組濾紙上，同時將另一半濾紙用500 μL 正己烷作為陰性對照，待溶劑揮發(fā)30 s 后，將兩片濾紙粘貼在培養(yǎng)皿底部，并迅速向其中央分界線處放置試蟲（不可重復(fù)使用），并在培養(yǎng)皿上加蓋。每個濃度重復(fù)5次，每次20 頭試蟲。同時將避蚊胺作為陽性對照，重復(fù)以上實驗操作。分別在2 h 和4 h 后統(tǒng)計出現(xiàn)在不同區(qū)域內(nèi)的試蟲數(shù)量，并計算趨避率（PR）。

參照文獻(xiàn)[25]的方法測定揮發(fā)油對嗜卷書虱的驅(qū)避活性。具體操作與上述方法相同，在預(yù)實驗基礎(chǔ)上將揮發(fā)油濃度設(shè)置為31.58、6.32、1.26、0.25 和0.05 nL/cm2。濾紙片直徑為6 cm，陰性對照正己烷用量為150 μL。同樣在2 h 和4 h 后對每片濾紙上的試蟲進(jìn)行計數(shù)，并計算每種揮發(fā)油的PR。

PR 計算公式：

PR=[(Nc-Nt)/(Nc+Nt)]×100%

式中：Nc為出現(xiàn)在陰性對照區(qū)域的試蟲數(shù)量，頭；Nt 為出現(xiàn)在實驗組區(qū)域的試蟲數(shù)量，頭。計算出PR的平均值，采用方差分析法（IBM SPSS Statistics V22軟件）分析同一種濃度下5 種蒿屬植物揮發(fā)油趨避率的差異顯著性，并計算平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 5 種蒿屬植物揮發(fā)油對煙草甲的趨避活性

圖1 5 種蒿屬植物揮發(fā)油對煙草甲作用2 h 和4 h 后的趨避活性比較Fig.1 Comparing repellent activities of essential oils extracted from five Artemisia species against L. serricorne after 2 h and 4 h

5 種蒿屬植物揮發(fā)油對煙草甲作用2 h 和4 h 的趨避效果見圖1。紅足蒿、牛尾蒿、華北米蒿和白蓮蒿在最高測試濃度（78.63 nL/cm2）條件下作用2 h時，與陽性對照避蚊胺間PR差異不顯著。其中，紅足蒿、華北米蒿和白蓮蒿的PR均高于90%，紅足蒿的趨避活性最強(qiáng)，且在15.73 nL/cm2濃度下其PR與陽性對照間差異沒有達(dá)到顯著水平（p>0.05）。在78.63 nL/cm2濃度條件作用4 h 后，華北米蒿、白蓮蒿和紅足蒿的PR 與陽性對照間無顯著差異，在15.73 nL/cm2濃度條件下，華北米蒿的PR 較高，與陽性對照避蚊胺間差異不顯著。可見，在高濃度（78.63 nL/cm2）條件下，5 種植物中紅足蒿、華北米蒿和白蓮蒿揮發(fā)油對煙草甲表現(xiàn)出較高的趨避活性，且作用時間較長；在較低濃度條件下，對煙草甲PR 較高的為紅足蒿和華北米蒿，其中，華北米蒿作用持續(xù)時間較長。

2.2 5 種蒿屬植物揮發(fā)油對嗜卷書虱的趨避活性

5 種蒿屬植物揮發(fā)油対嗜卷書虱作用2 h 和4 h的趨避效果見圖2。在較高濃度（31.58 nL/cm2和6.32 nL/cm2）條件下作用2 h 時，牛尾蒿和白蓮蒿揮發(fā)油對嗜卷書虱的趨避率均高于90%，與陽性對照避蚊胺間PR 差異不顯著。其中，牛尾蒿揮發(fā)油趨避效果更顯著。但在低濃度條件下，5 種蒿屬植物揮發(fā)油對嗜卷書虱的趨避率較低，均低于50%。在高濃度31.58 nL/cm2條件下作用4 h 時，牛尾蒿、灰苞蒿和白蓮蒿揮發(fā)油對嗜卷書虱的趨避作用效果較為顯著(p<0.05)，PR均超過90%，與陽性對照間存在顯著差異。其中，牛尾蒿揮發(fā)油趨避效果最好。當(dāng)濃度低于31.58 nL/cm2時，牛尾蒿和白蓮蒿的趨避作用效果明顯下降，灰苞蒿揮發(fā)油對嗜卷書虱的趨避作用效果較好，但仍低于陽性對照驅(qū)蚊胺。可見，高濃度條件下，牛尾蒿和白蓮蒿揮發(fā)油対嗜卷書虱的趨避活性較高。其中，牛尾蒿趨避活性效果最顯著；低濃度條件下，5種蒿屬植物揮發(fā)油對嗜卷書虱的趨避效果不顯著，均低于陽性對照驅(qū)蚊胺，但與其他4 種揮發(fā)油相比，灰苞蒿揮發(fā)油具有較長的作用持續(xù)時間。另外，無論在高濃度還是低濃度條件下，華北米蒿和紅足蒿揮發(fā)油対嗜卷書虱的趨避作用效果均不顯著。

圖2 5 種蒿屬植物揮發(fā)油対嗜卷書虱作用2 h 和4 h 后的趨避活性比較Fig.2 Comparing repellent activities of essential oils extracted from five Artemisia species against L. bostrychophila after 2 h and 4 h

3 討論

本研究結(jié)果表明，牛尾蒿、灰苞蒿、紅足蒿、白蓮蒿和華北米蒿5 種蒿屬植物來源的揮發(fā)油對煙草甲和嗜卷書虱均表現(xiàn)出一定趨避活性。其中，紅足蒿對煙草甲的趨避作用效果最顯著，而牛尾蒿對嗜卷書虱的趨避作用效果最顯著，這兩種揮發(fā)油有望開發(fā)成為新型天然害蟲驅(qū)避劑。此外，揮發(fā)油對倉儲害蟲表現(xiàn)出了趨避效果的差異性，這種差異很可能與揮發(fā)油的組成成分以及昆蟲蟲體內(nèi)所含的某些酶有關(guān)，還有待進(jìn)一步研究。另外，在本研究中只探討了5 種蒿屬植物揮發(fā)油對兩種倉儲害蟲的趨避活性，而其他殺蟲活性如熏蒸、觸殺活性等方面仍有待進(jìn)一步試驗。紅足蒿和牛尾蒿等植物揮發(fā)油對煙草甲和嗜卷書虱趨避活性的有效成分及對倉儲害蟲的作用機(jī)理等方面也有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

牛尾蒿、灰苞蒿、紅足蒿、白蓮蒿和華北米蒿5種蒿屬植物來源的揮發(fā)油對兩種倉儲害蟲煙草甲和嗜卷書虱均表現(xiàn)出一定的趨避活性，但作用效果存在差異。在高濃度（78.63 nL/cm2）條件下作用2 h時，紅足蒿、華北米蒿和白蓮蒿對煙草甲的趨避率均高于90%，且以紅足蒿對其趨避活性最高；對嗜卷書虱而言，在高濃度（31.58 nL/cm2和6.32 nL/cm2）條件下作用2 h 時，牛尾蒿和白蓮蒿揮發(fā)油對嗜卷書虱的趨避率均高于90%，其中，牛尾蒿揮發(fā)油的趨避效果更顯著。