5种植物精油对赤拟谷盗的驱避活性

赵娜娜 路 伟 杜书亚 古丽米热·艾买提 傅文佳

(新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 830052)

赤拟谷盗[Triboliumcastaneum(Herbst)]属鞘翅目，拟步甲科，体长2.3～4.4mm，长椭圆形，稍有光泽，体红褐色至暗红褐色。1年发生4～5代，产卵力较强、产卵期较长，成虫有假死性、能飞。赤拟谷盗在中国及世界各地均有分布，是重要的仓储害虫之一[1]。其食性复杂，可在稻谷、小麦、大米、豆类、干果、油料、皮革、烟叶和中药材等储藏物中发现。它是面粉厂、饲料厂和粮食仓库普遍发生的害虫，并常与杂拟谷盗混合发生，因其身体上有一种臭腺，会分泌苯醌等难闻的致癌物质，当大量发生时，会使面粉发霉变味，使面粉结块，严重时甚至不能食用[2]。粮食、药材等的安全储藏，不仅要保证储藏物不遭受害虫危害、造成损失，同时也要确保无残留和污染，而由于精油对人及哺乳动物的毒性低，作用机制新颖，且残留低，不污染粮食和环境，可直接应用于储粮害虫的防治。

植物精油又称为挥发油，是存在于植物中的一类具有芳香气味、可随水蒸气蒸馏但又不与水相混溶的挥发油状成分的总称。已有的研究报道明确了从精油中可以获得比较理想的杀虫活性物质，作用方式多样，包括触杀、熏蒸、胃毒、驱避、拒食、抑制种群生长发育和繁殖等[3-6]，具有进一步开发成防治害虫、螨类等的植物性杀虫剂的前景。国内外已有多篇文献报道了如芸香草、淫羊藿、香青兰、丁香、小茴香、肉桂等植物精油对赤拟谷盗的生物活性研究，结果显示，这些植物对赤拟谷盗具有较好的触杀、熏蒸或驱避活性，有开发为天然杀虫剂的潜力[7-15]。

新疆地处欧亚大陆2个生态地理区域交汇点，由于新疆地势的独特，具有草原、荒漠、戈壁等多种生态类型，这就为多种植物的着生提供了环境，而使得新疆成为了独特生物资源的宝库，新疆特有植物约有268种，隶属38科119属，包括十字花科、菊科、豆科、唇形科、禾本科、蓼科、毛茛科、紫草科等[16]，然而大多数植物还未被应用到害虫生物防治方面。本实验室在进行赤拟谷盗驱避活性筛选时，发现新疆特色植物椒蒿、香青兰、驱虫斑鸠菊、啤酒花、窃衣精油对赤拟谷盗具有较好的驱避活性，以避蚊胺为阳性对照，5种植物精油的驱避活性与避蚊胺相当，甚至高于避蚊胺，值得进一步开发应用。本研究旨在为利用植物精油控制储粮害虫赤拟谷盗提供借鉴，也为进一步开发利用植物源驱避剂提供参考。

1 材料与方法

1.1 植物信息

5种植物采集信息如表1，植物标本均保存于新疆农业大学农学院天然产物与化学实验室。

表1 5种植物采集名录

1.2 赤拟谷盗

赤拟谷盗虫源：2017年4月引种于河南工业大学。

饲养方法：赤拟谷盗由新疆农业大学昆虫系人工饲养，将未受农药污染的小麦装入玻璃瓶内，瓶口涂上聚四氟乙烯，接入赤拟谷盗成虫，通气良好的纱布封口，置于温度27.5～28.5 ℃，相对湿度为75%的培养箱中饲养。1周后筛去成虫，将筛出成虫的玻璃瓶放入培养箱中，待新的一代成虫大量出现后约1周筛出健康并且大小一致的成虫作为供试虫源，试虫不分雌雄。

1.3 试剂与仪器

正己烷、丙酮、无水硫酸钠：分析纯；聚四氟乙烯。

连续蒸馏装置；DZTW型调温电热套；SHZ-DIII循环水式真空泵；RE-52CS型号旋转蒸发器；PSX-280H恒温恒湿箱。

1.4 方法

1.4.1 植物精油的提取

将植物500 g一次全部放入到3 000 mL的圆底烧瓶，加2 000 mL水，用水蒸气蒸馏法蒸馏3～4 h，所得油水混合物用正己烷萃取，萃取所得物用无水硫酸钠脱水后，用旋转蒸发器减压蒸发浓缩(40 ℃)回收正己烷，所得残留的油状液即为精油，测比重，收集放入棕色瓶中密封保存，置于4 ℃ 冰箱中备用。

1.4.2 驱避活性测定

参照Zhang等[17]采用的滤纸药膜法。将直径为9 cm的圆形滤纸对等裁成两半，用移液枪吸取500 μL精油丙酮稀释液(设定5个含量：16、1.6、0.16、0.016、0.001 6 nL/cm2)滴于其中一半滤纸上，另一半用丙酮处理作为对照，自然晾干2 min，用固体胶相向粘贴在直径为9 cm的培养皿底部(培养皿壁涂上聚四氟乙烯)。把20头试虫倒入培养皿中间位置，处理后置于27.5～28.5 ℃培养箱中，观察记录2 h后处理与对照滤纸上的赤拟谷盗个数，实验数据记录后，用毛笔轻敲培养皿，使虫子回到培养皿中央，2 h后再观察记录一次实验数据(4 h)。按照公式计算驱避率。

驱避率=(对照部分虫数-处理部分虫数)/总虫数×100%。

驱避结果按照表2的分级标准进行分级[18, 19]。

表2 挥发油驱避活性的分级标准

根据实验的设计方法和统计分析原理，利用Excel和SPSS统计分析软件对所得的结果进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 5种植物精油2 h后对赤拟谷盗的驱避活性

植物精油对赤拟谷盗的驱避活性与等级如表3和表4。在含量为16 nL/cm2时，4种植物精油对赤拟谷盗的驱避活性与阳性对照避蚊胺(驱避率为92%)相当[17]，驱避活性等级均为Ⅴ级，驱虫斑鸠菊的驱避等级稍弱于避蚊胺，驱避等级为Ⅳ级；在含量为1.6 nL/cm2时，驱避活性有所减弱，但驱避活性明显强于阳性对照避蚊胺(驱避率为6%)；在含量为0.16 nL/cm2时，驱避活性继续减弱，但啤酒花(驱避率为58%)、驱虫斑鸠菊(驱避率为59%)、香青兰(驱避率为68%)、窃衣(驱避率为56%)的驱避活性依然高于阳性对照(驱避率为0%)；在含量为0.016 nL/cm2时，除香青兰精油具有驱避活性(驱避率为37%，驱避等级为Ⅱ级)，其他几种植物精油的驱避活性都为Ⅰ级，甚至无驱避活性；在含量为0.001 6 nL/cm2时，香青兰精油依然具有Ⅱ级的驱避活性，其他植物几乎均无驱避活性，有些还呈现吸引作用。

表3 5种植物精油2 h对赤拟谷盗驱避率/%

注：表中数据为平均数±标准误，同行相同字母表示差异不显著(P>0.05)，不同字母表示差异显著(P<0.05),余同。

表4 5种植物精油2 h对赤拟谷盗驱避活性等级

2.2 五种植物精油4 h后对赤拟谷盗的驱避活性

4 h后，植物精油对赤拟谷盗的驱避活性如表5，驱避等级如表6。由表5、表6可知，与2 h相比，4 h的驱避活性略有下降，但整体趋势并无差异。

3 讨论与结论

与阳性对照避蚊胺相比[17]，本研究中的5种植物均具有较好的驱避活性，其中活性最好的是香青兰，在16 nL/cm2时，其驱避活性与阳性对照相当，在最低含量为0.001 6 nL/cm2时避蚊胺已无驱避活性，但香青兰精油仍然具有Ⅱ级的驱避活性(2 h时)，表示该精油对赤拟谷盗具有较强的驱避活性。

在同等浓度相同观察时间时， Zhang等[17]研究了芸香草精油对赤拟谷盗的驱避活性，在含量为16 nL/cm2时，驱避率为96%，与啤酒花、香青兰、椒蒿、窃衣的活性相当；在1.6 nL/cm2时，驱避率为90%，稍好于本研究的5种植物；在0.16 nL/cm2时，驱避率为58%，驱避等级为Ⅲ级，稍弱于香青兰(驱避等级为Ⅳ级)；在含量为0.016、0.001 6 nL/cm2时，驱避率分别为2%、-2%，无驱避活性，明显弱于香青兰(驱避率为37%、32%)；这表示高浓度时芸香草和香青兰的驱避活性相当，但在低浓度，香青兰精油的驱避活性更强一些。Liang等[20]研究了淫羊藿精油及其主要化学成分对赤拟谷盗的驱避活性，结果显示：在含量为16 nL/cm2时，驱避率为94%，与本研究中的啤酒花、香青兰、椒蒿、窃衣的活性相当；含量为2 nL/cm2时，驱避率为-16%，无驱避活性，还具有较弱的吸引作用，驱避活性明显低于香青兰、椒蒿、驱虫斑鸠菊、窃衣、啤酒花。与已有文献比较结果显示：高浓度时，香青兰精油具有与淫羊藿、芸香草、避蚊胺相当的驱避活性，但在低浓度时，香青兰的驱避活性更强，具有开发为天然驱避剂的潜力。且Chu等[7]报道香青兰精油对赤拟谷盗和玉米象具有较好的触杀活性，因此，香青兰精油具有开发为天然杀虫剂、驱避剂的潜力。

表5 5种植物精油4 h对赤拟谷盗驱避率/%

表6 5种植物精油4 h对赤拟谷盗驱避活性等级

刘静等[21]将精油与丙酮按1∶19(体积比) 的比例混合，对赤拟谷盗进行了驱避研究，结果表明：在12 h时，小茴香精油为Ⅲ级，丁香精油和肉桂精油均到Ⅴ级，驱避率最高达到88%。吕建华等[22]采用索氏提取法，提取了大蒜、辣椒粉、柑桔皮、臭椿树皮的植物精油，以1∶15(体积比)的浓度对赤拟谷盗进行驱避活性研究。结果表明：在2 h时臭椿树皮驱避率为100%，辣椒粉、大蒜驱避率分别为94.6%、96.9%，驱避活性较强。聂霄艳等[15]研究了花椒麻素在含量为56、112、224 μg/cm2时赤拟谷盗成虫的驱避活性研究，结果表明2种花椒麻素在不同浓度和不同时间下对赤拟谷盗都表现出一定的驱避活性，驱避等级均达Ⅲ级以上。小茴香、丁香、肉桂、臭椿、辣椒、大蒜等多种植物均具有较好的驱避活性，但与本研究相比，所设浓度明显较高，本实验在含量为0.16 nL/cm2时大部分精油都存在着较强的驱避活性，驱避等级都能达到Ⅲ级或者以上，表示本研究中的植物更具有开发应用的前景。

目前，国内外在储粮害虫防治方面已经有了大量的研究，但主要停留在粗提取物的应用上，很少有文献将具体的活性物质分离出来，不清楚哪种化学成分是关键的活性物质。因此，后续将对香青兰、椒蒿、啤酒花的精油成分进行质谱-色谱联用仪分析，初步探索精油的化学成分。以生物活性追踪为指导, 对高活性植物精油中的关键活性成分进一步分离纯化, 利用现代化学分析技术，如质谱(NR)、核磁共振(NMR)、红外(IR)、或紫外(IE)等，对其中的杀虫活性成分进行鉴定，为驱避剂的化学合成提供参考。除此之外，还需研究5种植物精油及其主要成分对赤拟谷盗的触杀、熏蒸以及种群抑制的作用，以全方位评价5种植物精油对赤拟谷盗的生物活性。