苦豆碱对分月扇舟蛾幼虫生长发育和食物利用的影响

方 杰

（安徽大学生命科学学院 合肥 230039）

苦豆子 （Sophora alopecuroides Linn.）主要分布在宁夏、甘肃、新疆、西藏等地荒漠及半荒漠地区，资源相当丰富，药用价值很高，已经载入我国药典［1］。苦豆子生物碱属于双稠哌啶类生物碱（quinolizidine alkaloid，QA），对多种细菌［2］、真菌［3］、线虫［4－5］、昆虫［6－9］等具有生理和药理活性，在医药上也有研究和应用［10］。但关于苦豆子生物碱对森林害虫生长发育和食物利用影响的研究较少。

分月扇舟蛾 ［Clostera anastomosis（Linnaeus）］是为害杨树最为严重的害虫之一，由于其繁殖力强，幼虫食量大，容易暴发成灾，能在短时间内将大面积杨树叶片吃光，严重影响杨树的生长［11］，多年来各地陆续开展了多方面的研究，但其防治仍然主要依赖于化学农药［12］。本文研究了苦豆碱对分月扇舟蛾幼虫生长发育和食物利用的影响，旨在为苦豆碱的综合利用、分月扇舟蛾的综合治理以及杨树的无公害生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

分月扇舟蛾幼虫采自江苏省睢宁县，于实验室条件（28±1）℃，RH＝70%，L∥D＝16h∥8h下用新鲜杨树叶片进行人工饲养，试验时选取同龄期生理状态一致的健康幼虫，饥饿3h后供试。杨树叶片采自南京林业大学校园内，品种为‘I－72杨’。苦豆碱由苦豆子中提取分离制备，由南京林业大学赵博光教授提供，其纯度＞96%。

1.2 苦豆碱对幼虫生长和食物利用的影响

将苦豆碱分别配制成浓度为2.5、5.0、10.0mg／mL的系列溶液，备用。将新鲜杨树叶碟（2cm×2cm）在各溶液中浸渍5s，自然晾干，称重后放入直径为9cm的培养皿中，以蒸馏水作对照。分别接入饥饿3h、已称重的3龄幼虫10头，用保鲜膜封好，各重复10次。每日更换一次新鲜叶片，同时对供试幼虫、剩余食料及粪便称重，分别计算幼虫平均体重和平均每日体重增加量，直到幼虫老熟化蛹结束。

幼虫摄食量的计算采用李镇宇［13］的方法，即：每日取食量＝（当日投食量－次日残留剩余量）×（1－失水率）。幼虫对食物消化和利用的指标根据以下公式来计算：相对生长率（RGR）＝体重增加量／（平均体重×取食时间）；近似消化率（AD）＝（取食量－排泄量）／取食量×100；食物利用率（ECI）＝体重增加／取食量×100；食物转化率（ECD）＝体重增加／（取食量－排泄量）×100。

1.3 苦豆碱对幼虫发育历期、蛹期、蛹重、化蛹率和羽化率的影响

苦豆碱的配制和叶片的处理方法同1.2。在直径为6cm的培养皿中放入1片叶碟，分别接入刚孵化的分月扇舟蛾幼虫10头，用保鲜膜封好，置于生化培养箱（28±1）℃，RH＝70%，L∥D＝16h∥8h中。每一浓度重复3次，以蒸馏水作对照。每天记录幼虫生长情况，统计其幼虫发育历期、蛹期、蛹重、化蛹率、羽化率。

1.4 数据统计与分析

文中数据均以平均数±标准误（SE）表示，方差分析采用邓肯氏新复极差检验法（Duncan’s multiple range test，DMRT），以SPSS 16.0软件计算所得。

2 结果与分析

2.1 苦豆碱对分月扇舟蛾3龄幼虫生长的影响

由表1可知，苦豆碱对分月扇舟蛾3龄幼虫的生长有显著的抑制作用，体现在幼虫体重、每日体重增加量和相对生长率的变化上，且抑制作用随着苦豆碱浓度的升高而逐渐加强。在较低浓度（2.5mg mL）时，分月扇舟蛾的幼虫体重、每日体重增加量和相对生长率比对照分别下降12.57%、24.12%和15.15%，其中，幼虫体重与对照有显著差异，其他2个指标与对照差异不显著（P＞0.05）。在较高浓度（10mg／mL）时，分月扇舟蛾的幼虫体重、每日体重增加量和相对生长率比对照分别下降34.99%、65.01%和30.30%，差异显著（P＜0.05）。

表1 苦豆碱对分月扇舟蛾3龄幼虫生长的影响1）Table 1 Effects of aloperine on the growth of the 3rdinstar larvae of C.anastomosis

2.2 苦豆碱对分月扇舟蛾3龄幼虫取食量和排粪量的影响

由表2可知，苦豆碱对分月扇舟蛾3龄幼虫的取食量和排粪量有显著的抑制作用，且抑制作用随着苦豆碱浓度的升高而逐渐加强。取食2.5、5.0、10.0mg／mL苦豆碱处理的叶片后，分月扇舟蛾的平均取食量分别为136.28、113.46、78.19mg／头，平均排粪量分别为89.38、67.77、47.51mg／头。方差分析表明，除了浓度为2.5mg／mL时的排粪量和对照差异不显著（P＞0.05）外，其余各浓度处理的取食量和排粪量与对照均差异显著（P＜0.05），苦豆碱各浓度间亦差异显著（P＜0.05）。

表2 苦豆碱对分月扇舟蛾3龄幼虫取食量和排粪量的影响Table 2 Effects of aloperine on food intakes and feces excretion of the 3rd－instar larvae of C.anastomosis

2.3 苦豆碱对分月扇舟蛾3龄幼虫食物利用的影响

由表3可知，分月扇舟蛾取食苦豆碱处理的叶片后，其近似消化率、食物利用率、食物转化率较对照有不同程度的变化。对照和低浓度（2.5mg／mL）处理的近似消化率均较低，与高浓度（10mg／mL）处理相比达到显著差异水平（P＜0.05），但与中浓度（5mg／mL）处理差异不显著。3种浓度处理后的食物利用率均显著低于对照（P＜0.05），中浓度（5mg／mL）和高浓度（10mg／mL）处理的食物转化率与对照相比达到显著差异水平（P＜0.05）。但食物利用率和食物转化率各浓度间差异不显著（P＞0.05）。结果说明苦豆碱处理的叶片不能很好地满足营养物质的需要，干扰了分月扇舟蛾的消化生理，从而不利于幼虫的生长发育。

表3 苦豆碱对分月扇舟蛾3龄幼虫食物利用的影响Table 3 Effects of aloperine on food utilization of the 3rdinstar larvae of C.anastomosis

2.4 苦豆碱对分月扇舟蛾幼虫发育历期的影响

由表4可知，3种浓度的苦豆碱均使分月扇舟蛾幼虫的发育速度显著减慢、历期延长（P＜0.05），分月扇舟蛾取食2.5、5.0、10.0mg／mL苦豆碱处理的叶片后，幼虫历期较对照分别延长了0.84、1.62、2.96d。结果说明苦豆碱延缓了分月扇舟蛾幼虫的发育，进而影响后代的食物质量，对分月扇舟蛾产生不利影响。

表4 苦豆碱对分月扇舟蛾幼虫发育历期的影响Table 4 Effects of aloperine on developmental duration of C.anastomosislarvae

2.5 苦豆碱对分月扇舟蛾蛹期、蛹重、化蛹率和羽化率的影响

由表5可知，在较低浓度（2.5mg／mL）时，分月扇舟蛾的蛹期比对照延长12.92%，蛹重、化蛹率和羽化率分别比对照降低4.82%、20.71%和11.74%；而在较高浓度（10mg／mL）时，分月扇舟蛾的蛹期比对照延长33.73%，蛹重、化蛹率和羽化率分别比对照降低16.52%、37.71%和49.49%。可见，苦豆碱对分月扇舟蛾的蛹期、蛹重、化蛹率和羽化率有抑制作用，且抑制作用随着苦豆碱浓度的升高而逐渐加强。

表5 苦豆碱对分月扇舟蛾蛹期、蛹重、化蛹率和羽化率的影响Table 5 Effects of aloperine on pupal period，pupal weight，pupation rate and emergence rate of C.anastomosis

3 讨论

取食是昆虫新陈代谢的第一环节，是一个复杂的行为和生理过程［14］。昆虫幼虫期营养是昆虫繁殖能力的基础，幼虫食物不仅影响昆虫生长发育，还对昆虫种群增长有重要影响［15－16］。昆虫对寄主植物的消化、转化和利用效率是反映其对寄主的利用和嗜食程度的重要指标［17］，采用昆虫营养学的方法定量比较昆虫对于食物的取食量、消化、利用、转化等营养指标，可以准确了解不同食物对昆虫的营养效应［18］。如有人研究了Bt及其δ－内毒素对昆虫利用食物的影响，结果显示，昆虫发育迟缓可能是由于投食量的减少和对含内毒素食物利用率的降低［19－20］。本文的结果表明，苦豆碱对分月扇舟蛾幼虫的生长发育和食物利用有明显的抑制效应，幼虫体重、每日体重增加量和相对生长率下降，取食量和排粪量降低，对食物的利用和转化效率下降，发育速度显著减慢、历期延长。同时，蛹期、蛹重、化蛹率和羽化率也受到不同程度的抑制作用。该研究结果是在实验室恒温条件下获得的，与自然界的实际情况有一定的差异，但是对该虫的综合防治有一定参考价值。今后应进一步开展林间试验，研究苦豆碱在自然状态下对分月扇舟蛾生长发育和食物利用的影响以及生物碱的持效期问题，苦豆碱对昆虫生长发育和食物利用影响的机制亦有待于进一步研究。

植物中的杀虫物质主要是次生代谢物质，因其不污染环境，对人畜、农作物和生态环境相对安全，且昆虫也不易产生抗药性而受到广泛的关注。从天然产物中寻求新的杀虫活性物质是开发新型杀虫剂以及克服或延缓害虫抗药性的有效途径之一［21］。苦豆子等有毒灌草为了适应极其严酷的生态环境，在长期与食草动物、昆虫、真菌、线虫等斗争中逐渐形成了以生物碱、黄酮、醌类等次生物质为主的化学防御系统，而这些次生物质具有多种较强的生物活性［2－9］，如罗万春等［7］明确了苦豆子中的野靛碱对萝卜蚜［Lipaphis erysimi （Kaltenbach）］有很高的毒杀作用，但是关于苦豆子生物碱对林木害虫的生长发育和食物利用影响的研究较少。本研究发现苦豆碱对分月扇舟蛾的生长发育和食物利用有显著的抑制作用，且抑制作用随着浓度的升高而加强，证明了该类生物碱对于分月扇舟蛾等重要林业害虫的生态调控潜力，也显示了其作为植物源农药开发利用的广阔前景。今后可考虑将苦豆碱作为拒食剂或驱避剂应用于分月扇舟蛾等重要杨树害虫的防治，从而降低害虫对杨树的危害。

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