12种植物精油对两种仓储害虫熏蒸活性的研究

赵娜娜 麦迪娜·托乎塔森 卢若滨

(新疆农业大学，乌鲁木齐 830052)

赤拟谷盗(Triboliumcastaneum)广泛存在于储藏物中，在世界各地都有分布，是重要的世界性仓储害虫之一，现已成为我国大型粮仓中的优势害虫种群；食性广，可危害谷物、油料、食用菌、中药材、动物性产品及加工产品等，除直接取食造成危害外，其成虫体表的臭腺可分泌含苯醌等致癌物质的臭液，使被害物结块、变色、发臭而不能食用，从而造成严重的经济损失[1]。花斑皮蠹(Trogodermavariabile)是一种适应性强，危害物品广泛的储藏物害虫，该虫可危害多种仓储谷物粮食及加工品、家庭储藏品，也能危害毛皮、蚕丝及动物干制标本，是当前在国内分布最广、危害最严重的皮蠹类昆虫[2-4]。熏蒸剂是防治仓储害虫最理想的药剂，以磷化氢(磷化铝)熏蒸最为普遍，但长期使用会对环境和人类健康造成一定影响，不仅造成害虫抗药性增强，而且出现了粮食品质下降、食品安全风险增加等诸多问题[5, 6]。

据研究报道，在全世界近50万种植物中，约有1005种植物具有杀虫活性成分，有726种对昆虫具有拒食、忌避、引诱、引起昆虫不育和调节昆虫发育等作用[7,8]。植物体内的生物活性成分包括植物精油、生物碱等，其中植物精油因具有较好的挥发性，对害虫具有驱避或熏杀活性，部分成分还具有引诱、毒杀、种群抑制活性，在仓储害虫防治中有着巨大的发展潜力。如通过水蒸气蒸馏法从黄荆叶片中获得的精油对绿豆象、谷蠹、玉米象、锯谷盗和赤拟谷盗具有很高的触杀、驱避和综合杀虫毒效，且对种群有持续控制作用[9]。植物精油因来源于自然，具有安全、多作用位点、易降解、资源丰富等特点，可成为仓储熏蒸剂的替代药剂。

为开发新型绿色环保仓储熏蒸剂，通过水蒸气蒸馏法提取12种香辛料植物精油，密闭空气熏蒸法研究12种植物精油对赤拟谷盗和花斑皮蠹的熏蒸活性，筛选高活性精油，为开发绿色安全仓储熏蒸剂提供参考。

1 材料与方法

1.1 植物材料信息

12种植物信息如表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 12种植物信息名录

1.2 供试昆虫

赤拟谷盗2017年4月引种于河南工业大学，在新疆农业大学天然产物实验室人工饲养，饲养条件：温度27～28 ℃，相对湿度75%，避光；将未受污染的健康小麦装入玻璃瓶中，瓶口涂抹聚四氟乙烯，并用洁净通气性良好的纱布封住瓶口，置于培养箱内。实验时挑取羽化5 d、同一批次、健康的成虫作为试虫，不分雄雌[10]。

花斑皮蠹于2016年5月在实验室储藏麦麸中捕获，由赵莉教授鉴定(新疆农业大学农学院昆虫与农药学系)，用干净麦麸扩大饲养2年。饲养条件：温度27～28 ℃，相对湿度75%，避光；以无污染的麦麸为饲料人工饲养，其余同赤拟谷盗。实验时挑取羽化2 d、同一批次、健康的成虫作为试虫，不分雄雌。

1.3 试剂及仪器

连续蒸馏装置，SHB-III循环水式真空泵，DZTW型调温电热套，RE-52AA型号旋转蒸发器，数控升降式水浴锅，PSX-280H恒温恒湿箱。

正己烷、无水硫酸钠(分析纯)。

1.4 实验方法

1.4.1 植物精油的提取

于新疆乌鲁木齐市北园春市场采购12种香料，各3 kg，有水分的整株植物(荆芥)先晒干后使用。采用水蒸气蒸馏法，取香料植株适量放入到3 000 mL的圆底烧瓶中，加适量水，放在电热套上连续蒸馏6 h，蒸馏出的油水混合物用500 mL正己烷萃取，正己烷萃取物经无水硫酸钠脱水后，置于40 ℃旋转蒸发器中减压蒸发浓缩，所得残留的油状液体即为精油，测精油比重，收集放入棕色瓶中保存，置于4 ℃冰箱中待用。

1.4.2 熏蒸活性测定

采用密闭空气熏蒸法，使用30 mL透明样品瓶作为密闭容器，将滤纸剪出直径大约为瓶盖直径的圆片若干，放置于瓶盖内。以正己烷为溶剂配制一系列等比例溶液，用微量移液枪吸取精油稀释液10 μL滴到瓶盖内的滤纸上，将瓶盖置于空气中挥发10 s后迅速盖住瓶盖，并用封口膜封住。将所有瓶子放置于温度27～28 ℃、相对湿度75%的培养箱中。每个浓度重复5次，每个重复10只试虫，空白对照为10 μL正己烷。24 h后，观察瓶内熏蒸状况和记录试虫的死亡情况，死亡标准以小毛笔拨动虫体，不动者或不能正常爬行视作死亡，根据观察数据计算校正死亡率以及半致死浓度。

校正死亡率=100%×(处理组死亡率-对照组死亡率)/(1-对照组死亡率)

半致死浓度(LC50)即引起50%试虫死亡率的浓度，利用Excel和SPSS统计分析软件对实验所得的结果进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 植物精油对赤拟谷盗的熏蒸活性

赤拟谷盗成虫经12种植物精油熏蒸处理24 h后，校正死亡率如表2。结果表明，12种香料植物精油对赤拟谷盗成虫均具有一定的熏蒸活性。在供试浓度下，赤拟谷盗成虫对大蒜、桂皮精油均表现出极高的敏感度，尤其是大蒜油，在3种测试浓度166.67、33.33、6.67 μL/L下的熏蒸致死率始终高达100%，肉桂精油则为96.67%、96.30%和92.13%，与大蒜精油的熏蒸活性无显著差异，活性相当。

表2 赤拟谷盗经植物精油熏蒸处理24 h后的死亡率/%

孜然、八角茴香和香叶3种精油在浓度为166.67、33.33 μL/L时，活性较好，与大蒜精油相比无差异，活性相当，但在低浓度6.67 μL/L时，熏蒸活性下降，与大蒜油活性差异显著，弱于大蒜油。花椒、青花椒和小茴香精油在高浓度166.67 μL/L时，与大蒜油的活性相当，无显著差异，在浓度为33.33、6.67 μL/L时，3种香料精油对赤拟谷盗的熏蒸活性弱于大蒜油。

黑胡椒、荆芥、丁香精油对赤拟谷盗的熏蒸较弱，姜黄精油在所试浓度对赤拟谷盗没有熏蒸活性。

根据表2所示结果，比较同一浓度下不同种精油对赤拟谷盗的熏蒸活性差异，从中筛选出高活性精油：大蒜、肉桂、八角茴香、小茴香和花椒，5种植物精油按照1.4.2所示方法进行熏蒸活性测定。

5种植物精油对赤拟谷盗的LC50值见表3，大蒜精油对赤拟谷盗的熏蒸活性最强，其次是花椒精油和小茴香精油。八角茴香精油与肉桂精油的生物活性相差不大。

表3 植物精油对赤拟谷盗的熏蒸活性

2.2 植物精油对花斑皮蠹的熏蒸活性

花斑皮蠹经12种植物精油熏蒸处理24 h后，校正死亡率如表4所示。大蒜、肉桂和小茴香精油对花斑皮蠹成虫的熏蒸活性最强，在3个供试浓度下，致死率始终高达100%。花椒油和八角茴香油在浓度为166.67、33.33 μL/L时，活性较好，与大蒜精油相比无差异，活性相当；在低浓度6.67 μL/L时，八角茴香精油的熏蒸活性为81.76%，稍弱于大蒜油，但花椒精油的熏蒸活性明显下降，与大蒜油具有显著差异。

表4 花斑皮蠹经植物精油处理24 h后的校正死亡率(%)

孜然、青花椒和香叶精油在高浓度166.67 μL/L时，与大蒜油的活性相当，无显著差异；在浓度为33.33 μL/L时，4种精油的熏蒸活性稍弱于大蒜油；在低浓度6.67 μL/L时，3种精油的致死率明显下降，显著弱于大蒜油。

黑胡椒在166.67 μL/L时对花斑皮蠹成虫具有一定的熏蒸活性，致死率为47.69%，但明显弱于以上8种精油。丁香、荆芥和姜黄3种精油的熏蒸活性较弱，甚至无活性。

根据12种植物精油对花斑皮蠹的致死率，比较精油对试虫的熏蒸活性差异，筛选出高活性精油：大蒜、肉桂、小茴香和八角茴香，测定4种精油的LC50，结果见表5。

表5 植物精油对花斑皮蠹的熏蒸活性

大蒜的熏蒸活性最好，肉桂精油的熏蒸活性次之。

3 讨论

植物精油来源于自然、成分多样，具有高选择性、低毒、多作用位点等优势，可成为安全、有效、环保的新型仓储害虫防治替代药物，符合仓储害虫绿色防治的要求，是仓储害虫防治药剂开发的一大热点。

本研究选用的12种植物精油(除姜黄精油)对赤拟谷盗、花斑皮蠹均具有一定的熏蒸活性。不同植物精油对两种仓储害虫的敏感度不同，在同一浓度下，丁香、孜然和荆芥精油对赤拟谷盗的熏蒸致死率高于花斑皮蠹，桂皮、八角茴香和小茴香对花斑皮蠹的熏蒸致死率略高于赤拟谷盗，但差异不大，12种植物精油对两种仓储害虫的熏蒸活性基本保持一致。

12种植物精油中，5种香辛料精油对赤拟谷盗的熏蒸活性最好，从强到弱依次为：大蒜、花椒、小茴香、桂皮和八角，LC50分别为0.71、1.15、1.39、1.58、1.73 mg/L。与文献中使用相同熏蒸活性测定方法的植物相比，本实验中5种香辛料精油对赤拟谷盗的活性较好，强于蓝桉叶油(LC50为6.44 μL/L)[11]、侧柏叶精油(LC50为39.25 mg/L)[12]、甘菊挥发油(LC50为14.40 mg/L)[13]、海芒果叶挥发油(LC50为2.02 mg/L)[14]、连翘挥发油(LC50为7.68mg/L)[15]、艳山姜叶挥发油(LC50为5.19 mg/L)[16]。陆驰宇等[17]研究了八角茴香油对赤拟谷盗的熏蒸活性，LC50值为9.64 μL/L，弱于本研究中八角茴香的熏蒸活性，这可能与二者产地不同、精油提取方法不同有关。

4种精油对花斑皮蠹的熏蒸活性最好：大蒜、肉桂皮、小茴香和八角茴香，LC50分别为0.41、1.03、2.92、3.28 mg/L。关于花斑皮蠹的文献研究较少，侨卿梅等[18]测定了肉桂、青蒿、生姜和蛇床子4种植物精油对花斑皮蠹的熏蒸活性，结果表明，肉桂精油和青蒿精油在40 μL/L剂量下对花斑皮蠹的成虫有较强的熏杀效果，熏蒸12 h后成虫死亡率即达100%，但并未测定肉桂精油的LC50，因此无法比较精油之间的活性差异。

12种植物精油中，大蒜对两种仓储害虫的熏蒸活性最强，明显强于其他活性植物。此外，大蒜精油对越冬型梨木虱[19]、谷蠹、赤拟谷盗(触杀、胃毒作用)、书虱[20]、锈赤扁谷盗[21]、绿豆象[22]具有较好的杀虫、驱避、控制种群等活性，表示大蒜精油具有较好的生物活性，值得开发和应用。大蒜的价格低廉，来源丰富，在我国种植面积广泛，容易获得，也可直接购买大蒜油；大蒜本身又是一种保健食品，对人、畜无任何毒副作用。因此是一种理想可开发的天然植物源农药。

植物源农药的开发和应用主要包括两方面，一是直接应用植物体或粗提物，如平常的生活储藏中可以直接将大蒜捣碎，置于密闭空间防治害虫，且由于大蒜具有广谱抑菌作用，可病虫兼治。二是以精油中的关键化合物为模板合成新药剂，据文献报道大蒜精油的关键活性成分为二烯丙基单硫醚、二烯丙基二硫醚和二烯丙基三硫醚[19, 20]，关键活性成分可作为先导化合物，为合成新型仓储熏蒸剂提供化学结构。

4 结论

8种植物精油(大蒜、肉桂、小茴香、八角茴香、花椒、孜然、香叶和青花椒)对赤拟谷盗成虫、花斑皮蠹成虫具有较好的熏蒸活性，其中大蒜油的活性最好。大蒜是人类餐桌上必不可少的香辛料植物，具有抗癌、杀菌等作用，对人类有较好的保健效果。因此，大蒜精油可作为安全、环保、高效的绿色植物源药剂在仓储区安全使用，既能防虫又能抑菌，且对人类无毒。