甘氨酸和赤藓糖醇胶饵对红火蚁工蚁的毒杀效果

张 婵，陈思琪，许益镌

(华南农业大学红火蚁研究中心，广州 510642)

红火蚁原产于南美洲，上世纪30年代入侵美国(张润志等，2005)。目前，红火蚁已经扩散至美国、巴拉圭、波多黎各、新西兰、马来西亚和中国等国家和地区(黄可辉和郭琼霞，2009)。2003年，台湾首次报道红火蚁入侵中国。2004年，我国大陆广东吴川大山江街道办事处采集到红火蚁标本，现在红火蚁已经扩散至福建、广东、云南和广西等10多个省份(陆永跃和曾玲，2015)。红火蚁不仅危害农林业，还会给人类健康、公共安全以及生物多样性构成严重威胁(杨伟东等，2005)。

目前，红火蚁的防治主要依赖化学药剂，然而大量使用化学药剂容易影响非靶标生物和环境安全。因此，开发新型的环境友好型控制方法对于红火蚁的可持续控制有重要意义。前期的研究发现增味剂有灭杀红火蚁的能力，其中甘氨酸对红火蚁表现出来最强的毒杀效果(Huangetal.，2018)。另有研究表明，给红火蚁饲喂赤藓糖醇、阿斯巴甜和糖精导致红火蚁工蚁的存活率明显低于其他甜味剂(Zhangetal.，2017)。这些研究表明，食品添加剂具有控制红火蚁饵剂的潜力。

海藻酸盐是一种天然存在的棕色海藻多糖，用它制成的水凝胶颗粒剂作为替代的水凝胶基质，可用于向阿根廷蚂蚁输送液体诱饵。制作海藻酸钠水凝胶颗粒的过程中，能生成海藻酸钠珠粒的最大增重百分比所使用的氯化钙最佳浓度为5 g/L，即质量分数为0.5%，然后海藻酸钠溶液与氯化钙交联5 min(Tayetal.，2017)。

针对以上问题，本文研究了不同配比的甘氨酸和赤藓糖醇对红火蚁的毒杀效果，明确对红火蚁控制效果较好的配比溶液，再将其做成水凝胶颗粒剂，观察对红火蚁死亡率的影响，以期为进一步开发利用红火蚁环保型饵剂提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1供试昆虫

供试红火蚁蚁群采自广州市从化区，挖回蚁巢后用水滴法将蚂蚁从土中分离，分离后的蚁群转移到1个干净、四边涂有Fulron(购自淘宝网，无具体生产厂)的塑料盒，将蚁群置于28±1℃、相对湿度65%±15%的条件下48 h以上，每天饲喂水、蜂蜜水(放入试管中，并用棉花塞住试管口)和黄粉虫幼虫，使其种群稳定。

1.1.2供试试剂

赤藓糖醇(BR，纯度 ≥ 99.0%，分子式为C4H10O4)由广州Sepol实验设备有限公司提供；甘氨酸(BR，纯度 ≥ 99.0%，化学式为C2H5NO2)和海藻酸钠(BR，纯度 ≥ 99.0%，(C6H7O6Na)n)购自阿拉丁试剂(上海)有限公司；氯化钙(BR，纯度 ≥ 99.0%，分子式为CaCl2)由天津大茂化学试剂厂生产。

1.2 不同配比的赤藓糖醇和甘氨酸溶液对红火蚁工蚁的毒杀效果

随机选择不少于30头工蚁，转移到塑料碗(300 mL)中，塑料碗内四壁用Fulron涂层以防止红火蚁逃逸。在没有食物和水的情况下饥饿处理24 h。然后用赤藓糖醇和甘氨酸以1∶1，1∶3，3∶1分别配置总含量为10%和20%的溶液以及10%和20%的赤藓糖醇和甘氨酸水溶液喂饲，分别在12、24、36、48、60和72 h观察和记录其死亡虫数，若工蚁失去行动能力则被认为死亡。每个处理4次蚁巢重复，并且用有效成分为0.1%茚虫威饵剂(舒绝，广州市瑞丰生物科技有限公司)作阳性对照，10%蔗糖溶液和水作对照处理。

试验在空调室内进行，光照强度3 000 Lux，温度为28±1℃，相对湿度为65%±15%，光照时间(L∶D)为14∶10。

1.3 水凝胶颗粒剂对红火蚁工蚁的毒杀效果

将上述试验效果较好的溶液参考Tay等(2017)海藻酸钠溶液与质量分数为0.5%氯化钙溶液交联5 min制成水凝胶颗粒的方法并稍作调整，制备成海藻酸钠水凝胶颗粒剂。先制备质量分数为0.5%海藻酸钠溶液，搅拌使其溶解，待完全溶解后将其滴入质量分数为0.5%CaCl2溶液中，搅拌5 min后，用去离子水简单冲洗珠粒以除去表面的CaCl2溶液，轻轻除去过量水分后，测量30颗水凝珠颗粒的体积与质量，然后将其分别浸没在20%的赤藓糖醇与甘氨酸的配比为1∶1、1∶3的溶液，20%甘氨酸溶液中并“调节”1.5 h，浸没在10%蔗糖溶液和去离子水中并“调节”5 h后供试，试验重复3次。

随机选择不少于50头工蚁，转移到塑料碗(300 mL)中, 塑料碗内四壁用Fulron涂层以防止红火蚁逃逸。在没有食物和水的情况下饥饿处理24 h。然后用含有药液的海藻酸钠水凝胶珠粒喂饲，分别在12、24、36、48、60和72 h观察和记录其死亡虫数，若工蚁3只足以上失去行动能力即被为死亡。每个处理5次蚁巢重复，并且用茚虫威饵剂、含10%蔗糖和去离子水的海藻酸钠水凝胶珠粒作对照处理。实验室温湿度和光照条件如1.2所述。

1.4 数据处理

本试验数据进行处理的分析软件SPSS 14.0，使用反正弦变换转换所有百分比死亡率数据以满足正态性的假设。然后用双向方差分析(ANOVA)比较不同处理后和巢间的工蚁死亡率差异，用单向方差分析(ANOVA)比较水凝珠颗粒吸收药液的质量体积比差异，并用Tukey法进行多重比较。

海藻酸钠水凝胶吸收药液的质量体积比=(水凝胶颗粒吸收药液后的质量-吸收药液前的质量)/吸收药前水凝胶珠粒的体积。

2 结果与分析

2.1 不同配比的赤藓糖醇和甘氨酸溶液对红火蚁工蚁的毒杀效果

2.1.148 h后赤藓糖醇和甘氨酸溶液不同配比对红火蚁工蚁的毒杀作用

不同蚁巢间工蚁死亡率差异显著(双向方差分析，F3, 36= 11.710，P< 0.001)。48 h后，赤藓糖醇和甘氨酸混和物不同配比对红火蚁工蚁的毒杀作用具显著性差异(双向方差分析，F12, 36= 27.132，P< 0.001)；20%的赤藓糖醇∶甘氨酸=1∶1、1∶3的溶液与茚虫威饵剂对红火蚁工蚁的毒杀作用差异不显著；10%的赤藓糖醇∶甘氨酸=3∶1的溶液和10%的赤藓糖醇溶液对工蚁的毒杀作用无显著差异，但与其他不同配比的混合物、20%的赤藓糖醇和甘氨酸水溶液及10%甘氨酸水溶液皆有显著差异(表1)。

表1 不同配比的赤藓糖醇和甘氨酸溶液对红火蚁工蚁的毒杀作用(48 h)

2.1.272 h后赤藓糖醇和甘氨酸溶液不同配比对红火蚁工蚁的毒杀作用

不同蚁巢间工蚁死亡率差异显著(双向方差分析，F3, 36= 7.212，P=0.001)。72 h后，赤藓糖醇和甘氨酸混和物不同配比对红火蚁工蚁的毒杀作用具显著性差异(双向方差分析，F12, 36=23.997，P<0.001)；20%的赤藓糖醇∶甘氨酸=1∶1、1∶3的溶液与茚虫威饵剂对红火蚁工蚁的毒杀作用差异不显著；10%赤藓糖醇溶液、10%赤藓糖醇∶甘氨酸=3∶1的溶液和10%蔗糖溶液造成红火蚁工蚁死亡无显著差异(表2)。

表2 不同配比的赤藓糖醇和甘氨酸溶液对红火蚁工蚁的毒杀作用(72 h)

2.2 水凝胶颗粒剂对红火蚁工蚁的毒杀效果

2.2.1水凝珠颗粒吸收药液的质量体积比

实验结果表明海藻酸钠水凝珠珠粒对不同溶液的吸收能力不同(单向方差分析，F4, 11= 73.241，P< 0.001)，20%赤藓糖醇和甘氨酸的配比为1∶1、1∶3的溶液与20%甘氨酸溶液吸收的质量体积比无显著差异(表3)。

表3 水凝珠颗粒吸收药液的质量体积比

2.2.248 h后水凝胶颗粒对红火蚁工蚁的毒杀作用

不同蚁巢间工蚁死亡率差异显著(双向方差分析，F4, 20= 5.101，P= 0.005)，不同处理对红火蚁工蚁的毒杀作用具显著性差异(双向方差分析，F5, 20= 107.925，P< 0.001)。48 h后不同配比的赤藓糖醇∶甘氨酸(20%)海藻酸钠珠粒对红火蚁毒杀作用明显，死亡率在55%～62%之间，显著高于对照但低于茚虫威饵剂(表4)。

表4 浸泡药液的海藻酸钠水凝胶珠粒对红火蚁工蚁的毒杀作用(48 h)Table 4 Sodium alginate hydrogel particles soaked in different aqueous solution on workers of Solenopsis invicta

2.2.372 h后水凝胶颗粒对红火蚁工蚁的毒杀作用

不同蚁巢间工蚁死亡率差异不显著(双向方差分析，F4, 20= 1.991，P= 0.135)，不同处理对红火蚁工蚁的毒杀作用具显著性差异(单向方差分析，F5, 24= 96.514，P< 0.001)。72 h后，不同配比的赤藓糖醇∶甘氨酸(20%)海藻酸钠珠粒对红火蚁毒杀作用无显著差异，与茚虫威饵剂的毒杀效果有显著差异(表5)。

表5 浸泡药液的海藻酸钠水凝胶珠粒对红火蚁工蚁的毒杀作用(72 h)

3 结论与讨论

甘氨酸是增味剂中的一种，同时也是人体所必需的氨基酸。甘氨酸的用途多种多样，可以用来做食品添加剂，也可以用来改善食盐口味，且需求量都是极其庞大的。不仅如此，很多食物中也存在着甘氨酸，比如饮料、糖果和饼干等(宋彦梅等，2003)。赤藓糖醇是一种常见的甜味剂。天然和人造的甜味剂都广泛用于食品工业中作为食品添加剂。根据动物急性和亚慢性研究的结果，赤藓糖醇归类为无毒。在人类中，赤藓糖醇被接受作为许多国家的食品或食品添加剂(Zhengetal.，2016)。海藻酸钠是天然线型聚合物，其自身具有水溶性、生物相容性、非免疫原性、生物降解性、无毒性和人体接受性等优良性能(徐梦洁等，2020)，且产量丰富、廉价易得，广泛应用于医学行业(张静等，2019)，说明海藻酸钠也是一种安全性的物质。因此，本研究中利用赤藓糖醇和甘氨酸配制而成的凝胶颗粒具有环境友好型的特性。

在试管溶液饲喂实验中，结果表明20%甘氨酸溶液和20%的赤藓糖醇∶甘氨酸=1∶1、1∶3的溶液对红火蚁工蚁的死亡影响程度显著，且20%的赤藓糖醇∶甘氨酸=1∶1、1∶3的溶液与茚虫威饵剂对红火蚁工蚁的毒杀作用差异不显著。说明甘氨酸和赤藓糖醇溶液对红火蚁实验室种群有很好的控制效果，也证明它们具有潜在的利用价值(Zhangetal.，2017；Huangetal.，2018)。

制成海藻酸钠水凝胶颗粒剂时，不同配比的赤藓糖醇∶甘氨酸(20%)对红火蚁毒杀作用显著低于茚虫威饵剂。说明制成水凝胶颗粒剂后对红火蚁的毒杀效果减弱了，主要可能存在两个原因。首先，可能是由于凝胶颗粒胶饵比溶液相对不易被工蚁取食和吸引；还有，凝胶吸药液的质量体积比不够大导致剂量下降而不足以对红火蚁造成很强的毒杀效果。因此，将来可以通过配方的改造提高对药液的吸收量，进一步提升水凝胶饵剂的毒杀效果。

水凝胶颗粒剂很容易失水，基本在一天后就会出现变干现象，这可能会影响红火蚁的毒杀作用。然而，水凝胶颗粒耐湿性强，利用这一特点可在雨季使用凝胶饵剂。本研究仅在实验室条件下对水凝胶饵剂的毒杀效果进行测试，其田间的控制效果有待进一步评价。另外，提升凝胶饵剂对红火蚁的取食吸引效果应当是下一步开发利用努力方向。