锈赤扁谷盗食物源引诱剂筛选及作用机制分析

麦迪乃·萨比尔 曹 艺 张 涛 金 路 俞鲁锋 曹 阳, 刘兴泉 周国鑫

(浙江农林大学农业与食品科学学院1，杭州 311300)(国家粮食和物资储备局科学研究院2，北京 100037)(浙江越州仓储实业有限公司3，绍兴 312000)(浙江中穗实业有限责任公司4，萧山 311200)

民为国基，谷为民命，粮食安全是国家安全的重要基础包括粮食生产安全和粮食储藏安全。我国粮食产量已连续5年达到1.3万亿斤以上[1]，从源头上有效地保障了我国粮食基本自给。我国是粮食生产大国，也是储存大国，据报道仅国家粮库就常年储备上千亿公斤粮食[2]。粮食储藏过程中会遭受害虫、微生物等危害，每年全球产后的储粮损失占粮食总产量的10%～18%，在欠发达国家这一损失比例高达30%。我国每年因霉变、鼠害、虫害造成的粮食损失约达170亿公斤，占全国粮食总产量的3%[3]。粮食安全储存是粮食安全的重要环节，我国已从“无虫害、无霉变、无鼠雀、无事故”的安全储粮阶段向“绿色、生态、智能、高效”的生态储粮阶段转型发展，氮气气调、低温冷藏等绿色害虫防控技术逐渐应用于粮食储藏。

我国常见的储粮害虫包括锈赤扁谷盗Cryptolestesferrugineus(Stephens)、谷蠹Rhyzoperthadominica(Fabricius)，赤拟谷盗Triboliumcastaneum(Herbst)等[4]，其中锈赤扁谷盗属于世界性储粮害虫，也是我国发生较严重的储粮害虫，对我国多个省份的储粮都造成了较大损失[5]。目前，储粮害虫防治主要有生物防治、物理防治及化学防治等，其中化学防治依然是最常用的防治方法[6]。磷化氢是防治锈赤扁谷盗等害虫最常用的化学熏蒸剂，因长期不合理使用，导致锈赤扁谷盗等害虫对磷化氢产生了极高的抗性[7]急需其他熏蒸剂或绿色储粮害虫防控技术作为替代。

食物引诱作为一种害虫绿色防控技术，已成功用于农业、储粮、卫生害虫的综合治理，其具有针对性强、防治效果可观、对环境友好、无污染、易获得等优点，同时可避免化学杀虫剂的大量使用[8,9]。

关于食物引诱剂的开发等都已取得不少进展，Landolt等[10]进行室外引诱实验发现，葡萄酒和米醋混合物对斑翅果蝇(Drosophilasuzukii)有吸引作用。Majid等[11]进行选择性实验表明，咖啡豆对印度酸臭蚁(Tapinomaindicum)、小皇家蚁(Monomoriumpharaonis)、热带火蚁(Solenopsisgeminata)等三种蚁有吸引力。Dissanayaka等[12]经过室内实验发现椰子油、长叶紫荆木油对赤拟谷盗有诱集作用。韦向东和王玉霞将刺槐豆、花生果、小麦粉混合制成饵料剂作为食物引诱剂进行实仓验证，发现该食物引诱剂可有效地吸引锈赤扁谷盗等害虫[13]。Collins与Chambers等[14]将食用油和信息素与诱捕器结合进行实仓诱虫实验，发现混合物能更好地吸引锈赤扁盗等储粮害虫。王争艳等[15]结合碎麦和不同类型诱捕器用于害虫实仓监测，成功诱到锈赤扁谷盗和米象等害虫。此外，孙博[16]也发现燕麦等12种粮食对锈赤扁谷盗具有明显引诱活性。有研究表明，食物挥发性气味在食物引诱剂引诱害虫中起到关键性的作用，如碎麦粒及不同浓度地谷物挥发物组分麦芽酚、香草醛都能有效地吸引米象[17，18]。

目前，已有商业化的储粮害虫食物引诱剂如甲虫食物引诱剂WGN[17]和Xlure MST[19]等用于粮仓、食品厂、粮食加工厂等场所中对多种甲虫进行监测和防控，用于锈赤扁谷盗(Cryptolestesferrugineus)、赤拟谷盗(Triboliumcastaneum)、杂拟谷盗(Triboliumconfusun)、米象(Sitophilusoryzae)等害虫引诱防控。黄子法等[20]对Xlure-MST 型诱捕器在稻谷仓不同时间段检测和控制锈赤扁谷盗的应用效果进行对比实验，发现对照仓中害虫总数上升速率比实验仓快将近20%，表明了带有昆虫信息素和食物引诱剂的诱捕器有明显的害虫种群控制作用。

本研究评价了不同食物组合对锈赤扁谷盗的引诱效率，并对引诱效果较好的组合进行了实仓引诱及作用机制等分析，获得的食物组合有望用于粮仓中锈赤扁谷盗种群的数量监控和预警，为储粮害虫锈赤扁谷盗等的绿色防控提供了新的选择。

1 材料与方法

1.1 材料

食物：实验室前期比较了38种常见食物对储粮害虫的相对引诱力，根据引诱效果选取红糖、山楂片、腰果、小米、无花果、燕麦供试。

供试昆虫：锈赤扁谷盗采自浙江中穗实业有限责任公司粮库，饲料分别以燕麦片、全麦粉和酵母粉按质量比5∶4∶1混配。试虫在培养箱中温度(29～31) ℃、相对湿度为(75±5)%下继代饲养。

试剂及仪器：二氯甲烷分析纯，经重蒸馏后用于实验；无水乙醇，分析纯；聚四氟乙烯；AL104电子天平；MGC-300 H系列人工气候箱；四臂嗅觉仪；Motic双目解剖镜；昆虫触角电位仪(气味刺激控制装置、微动操作器、IDAC2数据采集控制器和触角电位记录显示输出装置组成)。

1.2 方法

1.2.1 食物引诱剂组合及引诱效果评价

实验室前期比较了38种常见食物对储粮害虫的相对引诱力，筛选出红糖等6种食物，每种食物设3个重量梯度采用正交实验设计原理共设置18种食物组合(表1)。塑料框(长×宽×高：38 cm×26 cm×13 cm)装入TN1水稻种子至三分之二高度，放入锈赤扁谷盗成虫200头，静置2 h让其分散均匀。分4行每行5管均匀插入诱虫管(直径×长：3 cm×11.8 cm)，诱虫管壁开有3圈层每圈3道共9道诱虫缝(长×宽：1.5 cm×0.2 cm，上、下诱虫缝间距1.5 cm)，保持诱虫管最上圈层诱虫缝与粮面齐平。诱虫管内分别加入18个食物组合和余下2个诱虫管不加任何食物作空白对照。实验在黑暗条件下进行，每天记录每管诱到的虫数，并随机更换诱虫管的排列顺序，持续观察3 d。本实验设3次重复。

表1 正交设计18种食物组合

1.2.2 不同温度及虫口密度对食物引诱组合引诱率的影响

塑料框装入大米至三分之二高度，放入饥饿处理24 h 的120头锈赤扁谷盗成虫，静置2 h让其分散均匀。塑料框内(长×宽×高：33.6 cm×23.8 cm×18.5 cm)进行，放置1个装有食物组合的诱虫管和1个空白诱虫管，2个诱虫管间距13 cm，每天记录诱虫数且移出诱到的虫子，更换诱虫管的分布位置并在两管间距正中间补放新的成虫维持框内总数不变，持续观察3 d。为研究温度对食物引诱剂组合引诱率的影响，分别设置环境20、25、30 ℃ 条件下进行实验，大米在环境温度下放置2 d后开始实验，本实验设3次重复。为研究虫口密度对食物引诱剂引诱率的影响，设置3种虫口密度分别为每公斤2.5、5、15头，实验在温度29～31 ℃、湿度75%条件下进行。每24 h进行观察，持续观察3 d，本实验重复3次。

1.2.3 食物组合引诱效果实仓实验

实验均在浙江越州仓储实业有限公司粮仓(长×宽：25.2 m ×18 m)进行。

6种食物组合实仓引诱效果测试：设组合5、16、17组合处理和空的诱虫管作为对照处理。食物组合放置在茶包袋(长×宽：8.5 cm×7 cm)中，用剪刀两面开大约0.4 cm的小口(以便气味散发)，将茶包袋放入100 mL离心管改造的诱虫管，诱虫管只露一层诱虫孔按圆型放置在粮堆，连续72 h进行观察，每24 h观察一次，记录诱虫数量及种类，记录完随机更换离心管的位置，各处理设3个重复。

食物组合诱虫持效期测定：食物引诱剂设0、7.6、15.2、22.8、50、100 g 共6个处理。食物倒入一次性塑料杯(直径×长：7.8 cm×8 cm)，塑料杯壁分两层开有共16个圆孔(直径1.4 cm)，将塑料杯插入塑料罐内(直径×长：8 cm×10.5 cm)，塑料罐壁上开有3圈层每圈5道共15道诱虫缝(宽×高：0.5 cm×3 cm，上、下诱虫缝间距1 cm)，塑料罐埋入粮堆保持最上圈层的诱虫缝与粮面齐平，并使6个塑料罐均匀排列成一个直径60 cm的圆，实验持续进行40 d，定期记录诱虫数量及种类，每次记录完后随机更换塑料罐的位置。该实验设4个重复。

1.2.4 食物挥发物收集及对锈赤扁谷盗的引诱活性

食物挥发物的收集：采用顶空动态吸附法提取单种食物或食物组合的挥发物[21]，将食物组合置于玻璃容器中(直径×长：2.5 cm×11 cm)，接入经活性炭净化后的空气，容器顶端连接填充30 mg的80～100目PoraPak Q的吸附管(直径×长：7.7 cm×0.6 cm)。整个顶空吸附装置置于(27±1) ℃ 的环境中，吸附管在流量200 mL/min下动态收集8 h，后用200 μL二氯甲烷洗脱，得到挥发物原液置于-40 ℃保存。

1.2.5 食物挥发物对锈赤扁谷盗的引诱力

利用四臂嗅觉仪检测燕麦、山楂、小米、红糖、腰果及无花果等食物挥发物对锈赤扁谷盗的引诱作用[22]。四臂嗅觉仪由玻璃圆筒昆虫嗅觉室(直径×长：5 cm×11.8 cm)及室底端的4个反应臂(直径×长：1.5 cm×23 cm，臂间呈90°夹角)构成，随机称取3种食物各0.5 g分别置于四臂嗅觉仪3个臂的末端，另一臂不放任何食物作为空白对照，每臂分别接入流量200 mL/min经由活性炭净化后的空气形成动态食物挥发物气味源，取20头试虫置于嗅觉室中央让其对食物挥发物味源进行选择，25 min后记录进入各反应臂的诱虫数量，以试虫进入嗅觉仪反应臂超过5 cm作为有效选择，其余则记为无效选择。为消除位置差异所引起的偏差，测试一组20头试虫后，嗅觉仪旋转90°，再测试下一组20头试虫，共测试3组即60头计为一个重复。本实验共设3次重复，每次重复更换整套四臂嗅觉仪。

1.2.6 锈赤扁谷盗触角对挥发物的电生理反应

1.3 数据分析

采用DPS统计软件按正交实验原理设置18个食物组合。实验数据经Excel整理后，用DPS统计软件进行显著性差异分析，3个及以上样本之间的差异比较采用One-Way ANOVA分析，诱虫率数据经反正弦转化后进行方差分析和Duncan′s氏新复极差法检验各处理的显著差异性。

2 结果与分析

2.1 食物引诱剂组合的诱虫活性分析

6种食物的不同组合对锈赤扁谷盗的引诱活性不同。与对照相比，组合3、7、2、12、14无显著引诱效果，而1、5、8等13种组合的引诱活性显著高于对照(图1a)，前6种组合按引诱活性从高到低依次为1、17、15、9、18、5，相对的引诱率依次为(7.39±1.18)%、(7.39±0.7)%、(7.15±1.43)%、(6.53±1.7)%、(6.53±1.7)%、(6.25±0.63)%(图1a)。进一步测试表明，组合1、5、8、9、15和17组合的平均诱虫量依旧显著地高于对照组，其中组合5、8、9、17之间引诱活性无显著性差异，但组合5和17的平均引诱率相对较高分别为(20.85±0.89)%和(18.64±0.59)%，且不同重复间变异较小(图1b)。因此，选择食物组合5作进一步的研究。

注：横坐标数字表示不同食物组合，其中字母B表示空白对照。不同字母表示各个处理组间存在显著差异 (P<0.05)。图1 食物组合的诱虫活性分析

2.2 不同温度和虫口密度下食物组合的引诱效果

在20、25、30 ℃温度条件下，随温度升高组合5对锈赤扁谷盗成虫的诱虫率相应增加，在30 ℃下其诱虫率最高达(26.38±8.73)%，分别显著地高于20 ℃和25 ℃下的诱虫率(8.89±2.65)%和(15.27±4.47)%(图2)。

随着虫口密度增加组合5诱虫百分率也呈现升高的趋势，在较低虫口密度2.5头每kg下组合5的诱虫率相对较低为(22.22±4.76)%(图2)，分别为每kg稻谷5头和15头虫口密度下诱虫率的50.50%和42.85%，均有显著差异，但5头/kg与15头/kg虫口密度下的诱虫活性之间无显著差异。

注：不同字母表示同一因素不同处理水平之间存在显著差异 (P<0.05)。图2 不同温度和虫口密度对食物组合引诱力的影响

2.3 食物组合实仓引诱效果

与室内实验结果一致，组合5和17在实仓中的诱虫率显著地高于对照诱虫率，分别为对照诱虫率的3.17倍和2.18倍，两个组合间引诱效果出现显著差异。与对照相比，各处理组对书虱的引诱效果均未有差异(图3a)。

结果表明，第1 d食物引诱剂100 g处理组的诱虫率显著地高于空白对照，其余处理组与空白对照间无显著差异(图3b)，并且在之后第3～19 d都保持较好的引诱效果(图3b)。在第2、7、12、19 d 时食物引诱剂组合50 g相较于空白均表现出较显著的引诱水平，诱虫率分别相当于空白对照的4.17～5.00倍(图3a)。第40 d食物引诱剂7.6 g处理组依然有(41.13±11.02)%的诱虫率，显著地高于空白对照(图3b)。

注：a为不同组合在粮仓中的引诱效果5、16、17分别代表组合序号；b为食诱剂组合不同处理在粮仓中的持效期；其中Blank表示空白对照。柱状图中不同字母表示各个处理组间存在显著差异 (P< 0.05)。图3 食物组合实仓引诱效果

2.4 锈赤扁谷盗对食物引诱剂组合成分及挥发物的行为反应

四臂嗅觉仪数据表明，锈赤扁谷盗成虫明显地趋向食物组合5的挥发物，食物组合5挥发物处理对锈赤扁谷盗成虫的诱虫率达(54.58±5.49)%显著地高于空白对照、诱芯和溶剂等处理(图4a)，说明食物组合5诱虫活性中其挥发物起重要作用。锈赤扁谷盗对单种食物挥发物的选择性实验结果表明，仅燕麦挥发物的诱虫率显著地高于空白对照，燕麦挥发物诱虫率达(41.43±8.93)%为空白对照的2.80倍(图4b和图4c)。而组合5挥发物对锈赤扁谷盗的引诱率显著地高于燕麦挥发物对锈赤扁谷盗的引诱率(图4d)。

注：图a为锈赤扁谷盗对空白对照、诱芯、二氯甲烷(溶剂二氯甲烷+诱芯)和食物组合5的挥发物的选择性；图b和图c为锈赤扁谷盗对单种食物挥发物的选择性；图d为锈赤扁谷盗对空白对照、燕麦和食物组合5挥发物的选择性。横坐标上字母B表示空白对照。不同字母表示各个处理组间存在显著差异 (P<0.05)。图4 锈赤扁谷盗对食物组合5等挥发物的选择性

2.5 锈赤扁谷盗触角活性及触角电位实验

整体上看，在一定范围内锈赤扁谷盗触角对组合5挥发物的EAG反应值随浓度的增大而增大(图5)。与对照相比，食物组合5挥发物在稀释1～100倍下均能显著地引起锈赤扁谷盗显著的触角电位反应，为对照的21～23倍(图5)；然而，挥发物原液稀释1 000～10 000倍后，锈赤扁谷盗对挥发物的电生理反应与对照比无显著差异(图5)。说明，锈赤扁谷盗触角对食物挥发物在达一定的浓度后才有电生理反应。

注：锈赤扁谷盗对不同浓度食诱剂组合挥发物的EAG反应；CK为二氯甲烷对照。不同字母表示各个处理组间存在显著差异(P<0.05)。图5 锈赤扁谷盗触角对食物引诱剂组合挥发物的EAG反应

3 结论

本研究以储粮害虫锈赤扁谷盗为实验对象，6种食物混配成多种配方，筛选得到效果较好的食物引诱剂组合5和17。不同温度和虫口密度能显著地影响食物组合对锈赤扁谷盗引诱作用，分别在15头/kg虫口密度和30 ℃时具最高诱虫活性。同时，在较低虫口密度2.5头/kg条件下，食物组合也能可有效发挥诱虫作用；实仓诱虫持效期测定表明，食物引诱剂组合17诱虫活性至少可维持40 d，表明食物源引诱剂可在较长时间内发挥引诱作用。食物组合的挥发物可能是食物组合诱虫作用的重要因子，食物组合5挥发物诱虫效果为对照诱芯的2.20倍；锈赤扁谷盗触角对食物组合5挥发物的1～100倍稀释液均有显著地电生理活性。因此，筛选出2个食物源引诱剂组合均可有效的引诱锈赤扁谷盗，有望用于粮仓等锈赤扁谷盗的种群动态监测和绿色防控。

另外，食物引诱剂与其他防治方法组合使用，更好的用于储粮害虫的绿色防控及粮堆虫情监测和与预警，这在一定程度上有望减轻粮食保管人员的工作强度。