食品级惰性粉对土耳其扁谷盗成虫的致死作用及体壁形态结构的影响

赵慧龙 曾 伶 源丽枫 曾 玲 梁广文 陈科伟

(华南农业大学农学院；广东省生物农药创制与利用重点实验室1，广州 510640)(广东省粮食科学研究所2，广州 510050)

土耳其扁谷盗(CryptolestesturcicusGrouville)，属鞘翅目(Coleoptera)扁谷盗科(Laemophloeidae)，是一种世界性仓储害虫，广泛分布于全球各温暖地区，在我国大部分省份均有分布。该虫为后期性储粮害虫，主要危害破碎或损伤的粮食、豆类、油料、酒曲、中药材、干果、食用菌、香料等多种产品，除直接取食外，也往往导致产品发热霉变，造成大量损失[1-3]。目前我国在储粮害虫防治上以化学防治为主，主要使用磷化氢熏蒸杀虫技术。但由于长期广泛单一使用磷化氢以及磷化氢使用方法的不科学，致使多种储粮害虫对磷化氢的抗性越来越高，其中扁谷盗类害虫的抗性尤为严重，已成为使用磷化氢较难熏蒸治理的种类[4-7]。为保证粮食安全，寻找新型绿色防治技术已成为当前储粮害虫治理中亟待解决的问题[8-11]。

惰性粉是一大类性质稳定、不易产生化学反应的粉状物质，如硅藻土、高岭土、草木灰、砻糠灰、磷酸三钙、沸石粉等。惰性粉作为一种新型绿色储粮药剂，可有效防治赤拟谷盗Triboliumcastaneum(Herbst)、杂拟谷盗T.confusumDuval、米象Sitophilusoryzae(L.)、玉米象S.zeamaisMotschulsky、谷蠹RhizoperthadominicaFbricius、锯谷盗Oryzaephilussurinamensis(L.)、锈赤扁谷盗C.ferrugineus(Stephens)等鞘翅目害虫以及书虱和螨类害虫，显示出良好的应用前景[12,13]。食品级惰性粉是国家粮食和物资储备局科学研究院研发的一种新型物理防护剂，属于食品级添加剂，与硅藻土类保护剂相比，食品级惰性粉安全性更高，杀虫效果更好，速度更快，用量少且成本低，是草木灰、硅藻土等传统惰性粉的升级[14,15]。目前，已报道的食品级惰性粉对土耳其扁谷盗的防治，只有部分粮库小范围的实仓实验，缺乏应用食品级惰性粉控制土耳其扁谷盗的基础研究。本实验研究食品级惰性粉对土耳其扁谷盗成虫的致死作用，测定其对土耳其扁谷盗成虫的致死中量，同时利用扫描电子显微镜观察食品级惰性粉处理组和对照组之间体壁形态结构的差异，为应用食品级惰性粉控制土耳其扁谷盗提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

土耳其扁谷盗：由广东省粮食科学研究所提供，在室内以小麦、燕麦片、全麦粉和酵母混合物(小麦、燕麦片、含5%酵母粉的全麦粉的比例为6∶3∶1)配制的饲料饲养，饲养环境条件为温度30 ℃，相对湿度为70%～75%，全暗期饲养。挑选羽化后2周左右健全一致的成虫作为试虫。

1.2 其他实验材料

食品级惰性粉：由国家粮食和物资储备局科学研究院提供。

小麦：由广东省粮食科学研究所提供，经清洗、晾晒、烘干后，调节小麦含水量在12.0%～12.5%之间备用；破碎小麦：将完整颗粒的小麦通过高速多功能粉碎机破粒，筛选的颗粒大小介于过10目筛但不过18目筛之间。

1.3 仪器设备

BWS-15-SN型电子计重秤；DZF-6050型真空干燥箱；HC-700型高速多功能粉碎机；LDS-1G型电脑水分测定仪；Quanta 200型环境扫描电子显微镜；Nova NanoSEM 430型超高分辨率场发射扫描电子显微镜。

1.4 方法

1.4.1 惰性粉对土耳其扁谷盗成虫的致死作用

采用拌粮法：将49.5 g完整颗粒小麦和0.5 g破碎小麦加入250 mL棕色广口瓶中，按2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0、14.0、16.0、18.0、20.0 mg/kg规格，分别称取相应剂量的惰性粉拌入小麦中，塞上用锡纸包好的橡胶塞，充分摇匀后，接入成虫30头，换用棉布与橡皮筋封扎瓶口，然后置于1.1所述环境条件的培养箱中进行实验。每隔24 h拿出并检查记录成虫的死亡数量后，将小麦及剩余存活成虫移回广口瓶，封好瓶口，继续放回培养箱进行实验。该实验共检查3次，记录处理24、48、72 h后的成虫死亡数，计算相应的成虫死亡率和校正死亡率。以不加惰性粉的处理作为对照，每个处理设3个重复。

1.4.2 惰性粉对土耳其扁谷盗成虫体壁形态结构影响的扫描电镜观察

1.4.2.1 供试昆虫预处理

将供昆虫放入底部放有湿润滤纸直径为90 mm的干净培养皿，加盖置于1.1所述环境条件的培养箱处理12 h，使其在爬行过程中去除虫体上的杂物，消除体表杂物对电镜成像的影响。然后将试虫分为处理组和对照组进行不同处理。

处理组：采用拌粮法，处理方法与1.4.1的测定方法相同，惰性粉的用量为18 mg/kg，24 h后挑取已死亡的土耳其扁谷盗成虫为观察材料。

对照组：饲料中不加入惰性粉，其他处理方法与处理组相同；如果对照组供试昆虫无死亡个体，则用乙醚熏蒸处理致死后作为观察材料。

1.4.2.2 扫描电镜用样品处理

采用1.4.2.1中处理组与对照组中的土耳其扁谷盗成虫进行进一步处理，以便用于扫描电镜观察。处理步骤为：1) 用2.5%戊二醛固定4 h后，用0.1 mol/L PBS缓冲液漂洗3次，每次10 min；2)在通风橱内以1%锇酸固定2 h，再用0.1 mol/L PBS缓冲液漂洗3次，每次10 min；3)依次在浓度为30%、50%、70%、80%和90%的酒精中连续脱水各10 min后，再放入无水乙醇中脱水2次，每次10 min；4)用醋酸异戊酯过渡2次，每次15 min；5)在二氧化碳临界点干燥2 h后，最后用导电胶将干燥好的处理组和对照组试虫分别粘于样品台上喷金镀膜，在扫描电镜下观察并拍照。每组处理样品重复5次以上。

1.5 数据分析与处理

死亡率=死亡虫数/供试虫数×100%

校正死亡率= (处理死亡率-对照死亡率)/(1-对照死亡率)×100%

土耳其扁谷盗成虫校正死亡率与惰性粉剂量的回归方程为：y=a+b log(x)，其中y为土耳其扁谷盗成虫校正死亡率，x为惰性粉剂量，a为截距，b为回归系数。

2 结果与分析

2.1 食品级惰性粉对土耳其扁谷盗成虫的致死作用

实验所用的食品级惰性粉对土耳其扁谷盗成虫有明显的致死作用，且这种致死效应随处理时间的延长以及剂量的增加而不断增强(表1)。当处理时间为24 h，惰性粉使用量为2.0 mg/kg时，土耳其扁谷盗成虫的校正死亡率为1.11%，但随着惰性粉使用剂量的增加，其死亡率也快速增高，8.0 mg/kg时死亡率为61.11%，而当使用剂量为20.0 mg/kg时死亡率达到94.45%(表1)。当使用同一水平剂量的惰性粉时，土耳其扁谷盗成虫的死亡率随着接触时间的延长而不断增高。如当使用剂量为10.0 mg/kg时，24、48、72 h的死亡率分别为62.22%、77.78%、91.11%；而当使用剂量为20.0 mg/kg时，24 h的死亡率为94.45%，48、72 h的死亡率则达到100.00%(表1)。

不同处理时间下，土耳其扁谷盗成虫的校正死亡率与惰性粉使用剂量间的关系均符合回归方程y=a+b log(x)(表2)。当处理时间分别为24、48、72 h时，惰性粉的致死中量分别为8.3、5.6、4.1 mg/kg。

表1 不同剂量食品级惰性粉处理土耳其扁谷盗成虫的校正死亡率/%

注：表中数据(M±SE)为校正死亡率经平方根的反正弦转换后的值，同列数据后不同字母表示不同剂量惰性粉处理土耳其扁谷盗成虫的校正死亡率经Duncan′s新复极差法检验差异显著(P<0.05)；括号中数值为实际校正死亡百分率。

表2 不同处理时间下食品级惰性粉对土耳其扁谷盗成虫的致死中量

注：y为土耳其扁谷盗成虫校正死亡率，x为惰性粉剂量(mg/kg)。

2.2 食品级惰性粉对土耳其扁谷盗成虫体壁形态结构的影响

扫描电镜观察表明，经惰性粉处理的土耳其扁谷盗成虫体壁的多个部位，如背部、腹部、足的基节窝等，均匀黏附有惰性粉颗粒，而对照虫体体表干净(图1～图7)。处理组土耳其扁谷盗成虫的头部与前胸腹板(图3)、前胸与中胸腹板(图4)连接处体表刚毛出现损伤、缺失(图4)，这可能由于惰性粉导致虫体失水，体表附着的刚毛变的脆弱，在爬行中容易折断、脱落，而对照组试虫在相同部位刚毛完整有序(图3、图4)。处理组土耳其扁谷盗成虫体节及相关附肢关节，如头与前胸(图2)、前胸与中胸(图3)、前胸与中胸腹板(图4)，以及前足、中足、后足的基节窝(图5～图7)，也由于惰性粉的处理引发软组织失水，从而出现明显的缢缩，原有的间隙发生闭合，同时造成体表物理结构的磨损，体表纹路变的模糊；而对照组虫体的相同部位则比较舒展，表面纹路清晰(图5～图7)。

图1 头部与前胸背板连接处背面观(500×)

图3 头部与前胸腹板连接处腹面观(500×)

图4 前胸与中胸腹板连接处腹面观(1 000×)

图5 前足基节窝腹面观(1 500×)

图6 中足基节窝腹面观(1 500×)

图7 后足基节窝腹面观(1 500×)

3 讨论

食品级惰性粉是国家粮食和物资储备局科学研究院研发的一种新型物理防护剂，在储粮害虫防治方面有着良好的应用前景。郑凤祥等[16]研究发现食品级惰性粉对玉米象和赤拟谷盗均有较强的致死作用。汪中明等[17]用食品级惰性粉气溶胶技术防治土耳其扁谷盗，结果表明当实测气溶胶浓度低于0.5 mg/kg左右时，害虫死亡率接近100%。该使用剂量低于本实验的惰性粉对土耳其扁谷盗成虫的致死中量，说明气溶胶的施用方式能在减少食品级惰性粉使用量的同时，仍然对土耳其扁谷盗保持良好的杀虫效果。

目前，有关惰性粉对储粮害虫致死作用机理的研究主要侧重于扫描电镜观察方面。李燕羽[18]报道，经硅藻土杀虫剂处理后锈赤扁谷盗的前胸与中胸连接处节间膜与对照相比明显收紧。曹阳等[19]认为惰性粉的杀虫机理是惰性粉颗粒落入昆虫体节的节间膜内，昆虫运动时，磨损节间膜，吸附润滑液和体液，使昆虫丧失行动能力“失血”过多而死亡。而本实验除了观察到土耳其扁谷盗体节的节间黏附有惰性粉外，足基节窝间隙也黏附有惰性粉，说明惰性粉可以落入土耳其扁谷盗虫体的各部位节间和间隙。Richards等[20]用扫描电镜观察硅藻土处理后的蜂房小甲虫AethinatumidaMurray幼虫，发现硅藻土造成蜂房小甲虫幼虫全部腹节、大部分胸节、中足和后足等处的表皮出现撕裂伤。郎涛等[21]通过观察经惰性粉处理后的黄粉虫成虫的症状、记录爬行速度和死亡时间，发现惰性粉杀虫剂对试虫活动能力有明显的抑制作用。综合相关的研究结果来看，惰性粉杀虫作用表现在2个方面，一是惰性粉粘附在害虫体表后，在害虫活动过程中通过与储粮的摩擦引起明显的物理损伤，如体表刚毛的脱落、体表失去光泽等；二是粘附于防御能力薄弱的节间膜或气门，引起虫体失水导致以及呼吸作用减弱最终导致死亡。

4 结论

食品级惰性粉对土耳其扁谷盗成虫致死作用明显，且这种致死效应随着使用剂量的增加和处理时间的延长而不断增强。当惰性粉使用剂量为20.0 mg/kg时，处理48 h就能导致土耳其扁谷盗成虫100%的死亡率。扫描电镜观察表明，经惰性粉处理的土耳其扁谷盗成虫体表均匀粘附有惰性粉颗粒，体表局部位置出现刚毛损伤、缺失，各体节连接处发生明显的缢缩。可以推断，因接触惰性粉使得土耳其扁谷盗成虫虫体失水是导致其死亡的主要原因。