5种有机溶剂对红火蚁的毒力

庞杏燕，陶秋红，李绮婷，张富春，陆永跃，王 磊

(华南农业大学红火蚁研究中心，广州 510642)

红火蚁SolenopsisinvictaBuren是一种对农林业生产、公共安全、生态系统和人体健康造成严重为害的重大入侵害虫，目前已经入侵了美国、澳大利亚、中国等国家和地区(Global Invasive Species Information System, 2019)。2003年在台湾发现红火蚁为害后，该害虫在我国迅速蔓延，目前已经入侵了台湾、海南、香港、澳门、广东、广西、福建、云南、贵州、四川、重庆、江西、湖南、福建、浙江、湖北等16个省(直辖市、自治区、特别行政区)的390余个县区(Wangetal., 2020)。

化学防治是红火蚁防治的主要手段，筛选对红火蚁高效且对环境更友好的药剂是国内外科研工作者的研究重点。例如，科研工作者开展了包括蚁酸、微红新月蕨甲醇提取物、圆柚油、青蒿油等生物源物质和氟啶虫胺腈、增味剂等新型低毒化学药剂对红火蚁的毒力筛选工作(Chenetal., 2012; Zhangetal., 2014; Huangetal., 2016; Addessoetal., 2017; Panetal., 2017; Huangetal., 2018; Zhuetal., 2018; Chenetal., 2019)。红火蚁的防治药剂根据作用方式可分为触杀型和胃毒型，其中胃毒性毒饵具有应用范围广、使用方便、能杀死蚁群的大部分个体等优点，是红火蚁药剂开发的重点方向(刘杰等, 2006)。

化学药剂的原药大都不溶于水或者微溶于水，一般需要借助于助溶剂才能开展相关药剂的胃毒毒力测试。有报道显示，丙酮、吐温20、二甲基亚砜、Triton X100等实验室常用的助溶剂对部分微生物和节肢动物有一定的毒性(Bowmanetal., 1981; Leblanc & Surprenant, 1983; Stratton, 1985; Ravindranetal., 2011)。因此在测试药剂对红火蚁胃毒作用前，首先要筛选出对红火蚁没有或者微毒的助溶剂，以保证助溶剂的存在不会影响到药剂胃毒的测试结果。本文测试了实验室内常用的助溶剂丙酮、吐温20、吐温80、二甲基亚砜和Triton X100在不同剂量下对红火蚁的毒力，随后评估了不同剂量下助溶剂对红火蚁存活、取食和活动能力的影响，明确常用的助溶剂对红火蚁毒力和行为的影响，以期筛选出适合的助溶剂用于药剂对红火蚁胃毒毒力的筛选工作。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫和化学药剂

红火蚁采集于广州市从化区。蚁巢从野外采回后，使用水滴法分离并获得红火蚁蚁群(Chen, 2007)。蚁群饲养于华南农业大学红火蚁研究中心实验室内，实验室条件为26±2℃和相对湿度60%±5%。使用冰冻蝗虫、纯水和10%糖水饲喂蚁群。

助溶剂丙酮(>99.5%，天津市百世化工有限公司，天津)、二甲基亚砜(>99%，天津市大茂化学试剂厂，天津)、吐温80(>99.5%，天津市百世化工有限公司，天津)、吐温20(>99.5%，天津市大茂化学试剂厂，天津)、Triton X100(上海佰晔生物科技中心，上海)购自广州天河精科化玻仪器批发部。

1.2 五种助溶剂对红火蚁毒力及其对工蚁取食量的影响

根据预实验的结果，选择测试的浓度为2%和10%的丙酮糖水溶液、浓度为1%和5%的二甲基亚砜糖水溶液、浓度为2%和10%的吐温80糖水溶液、浓度为1%和5%的吐温20糖水溶液和浓度为2%和10%的Triton X100糖水溶液。溶液配制方法为将助溶剂混入到10%糖水溶液配置成相应体积比的糖水溶液，使用配制好的溶液饲喂红火蚁。使用10%糖水作为对照。试验前将红火蚁蚁群饥饿处理24 h，然后每个浓度处理饲喂2 g工蚁蚁群(约2 000头工蚁)，记录每天糖水的消耗量，连续观察记录3 d，每天更换当天配制的药剂，同时称量蚁群的重量。在相同条件下没有红火蚁的盒子放置对应浓度的糖水，计算溶液的蒸发消耗量。糖水消耗量减去糖水蒸发量计算蚁群每天的实际糖水消耗量。糖水消耗量记录处理后3 d的，蚁群存活情况记录处理后前两天的。每个浓度3个重复，整个试验重复2个蚁巢。

1.3 丙酮和二甲基亚砜对红火蚁存活及行动能力的影响

根据试验1.2中的结果，选择处理3 d后不会引起红火蚁工蚁明显死亡和明显拒食的助溶剂，进一步测试其处理10 d对蚁群存活及红火蚁攀附能力和爬行速度的影响。试验前将红火蚁蚁群饥饿处理24 h。选择测试的药剂及其浓度分别为：2%丙酮糖水溶液、10%丙酮糖水溶液和1%二甲基亚砜糖水溶液。使用10%糖水作为对照。因为攀附能力和爬行速度测试将用去一部分工蚁，因此此试验分成两部分开展。第一部分蚁群重量变化试验，选取从蚁巢内称取5 g工蚁蚁群(约5 000头工蚁)，使用2%丙酮饲喂，每天更换当天配制的药剂，重复3次。从相同蚁巢取出5 g工蚁使用10%糖水饲喂作为对照。10%丙酮溶液和1%二甲基亚砜溶液的测试方法与之相同。整个试验重复2个蚁巢。第二部分攀附能力和爬行速度测试试验，2%丙酮糖水溶液、10%丙酮糖水溶液、1%二甲基亚砜糖水溶液、10%糖水每个浓度处理饲喂3 g工蚁蚁群(约3 000头工蚁)，每天更换当天配制的药剂。分别在饲喂4 d、7 d、10 d后测定工蚁的攀附能力和爬行速度。红火蚁工蚁在正常情况下可以攀附于物体上，即使在倒置情况下也很少掉落，因此可使用攀附能力测定药剂对红火蚁的毒力。攀附能力和爬行速度观察计算方法参考肖春霞等(2018)。将30头工蚁均匀分布于塑料杯底(杯底7.0 cm，杯口9.0 cm，高度5.3 cm)，静置10 s后，将塑料杯轻轻倒扣于桌面，计算3 s内掉落的工蚁数，计算工蚁的攀附率，每个处理3次重复。攀附率计算公式为工蚁攀附率(%)=[(测试工蚁数-掉落工蚁数)/测试工蚁数]×100。从蚁巢内随机选取工蚁，然后将其放置于坐标纸中间，拍摄红火蚁爬行视频，工蚁连续爬行3 s以上的确定其具有爬行能力，测量具有爬行能力的工蚁3 s所走过的路程，测算爬行速度，每个重复30头工蚁。爬行速度=爬行路程/爬行时间。每个浓度重复3次，整个试验重复2个蚁巢。

1.4 数据分析

使用One-Sample Kolmogorov-Smirnov test对数据进行正态分布检验。符合正态分布的使用Levene’s test进行方差齐性检验。对于方差齐性的，使用单因素方差分析，并使用LSD test进行多重比较。对于不符合正态分布和方差不齐的，先使用Kruskal-Wallis test进行检验，如果总体P值小于0.05，使用Mann-Whitney U test进行两两比较。10 d内的蚁群死亡率比较使用了独立样本t检验。所有数据分析程序运行于SPSS 18.0软件。

2 结果与分析

2.1 5种助溶剂对红火蚁蚁群毒力测定

不同浓度的丙酮、二甲基亚砜、吐温20、吐温80和Triton X100处理对红火蚁的存活情况的影响如图1所示。研究显示在处理1d后，5%二甲基亚砜处理的蚁群的存活率显著低于对照(图1-A，Mann-Whitney test，U=2，P=0.01)，处理2 d后，5%二甲基亚砜处理的蚁群的存活率显著低于对照(图1-A，Mann-Whitney test，U=0，P=0.004)，而10%丙酮处理的存活率显著高于对照(图1-A，Mann-Whitney test，U=0，P=0.004)。

处理1 d后，1%吐温20的存活率显著高于对照(图1-B，Mann-Whitney test，U=2，P=0.01)，处理2 d后，1%吐温20、5%吐温20、2%吐温80、10%吐温80的存活率与对照差异不显著(图1-B，Kruskal-Wallis test，χ2=9.819，df=4，P=0.044)。

处理1 d后和2 d后，2% Triton X100和10% Triton X100的存活率均显著低于对照(图1-C，第1天，Kruskal-Wallis test，χ2=11.656，df=2，P=0.003；第2天，LSD test，F=21.404，df=2，P<0.0001)。

图1 5种助溶剂不同浓度下红火蚁的存活率Fig.1 Survival rate of Solenopsis invicta fed with different concentrations of 5 diluents注：“*”表示处理与对照差异显著，P<0.05。下图同。Note:“*” indicated significant differences between the treatment and the control, P<0.05.The same below.

2.2 5种助溶剂对红火蚁取食行为的影响

不同浓度的丙酮、二甲基亚砜、吐温20、吐温80和Triton X100处理对红火蚁的取食情况的影响如图2所示。处理1 d后，5%二甲基亚砜处理的蚁群的取食量显著低于对照，2%和10%丙酮处理的蚁群取食量显著高于对照(图2-A，LSD test，F=15.722，df=4，P<0.0001)；处理2 d后，2%丙酮、10%丙酮、1%二甲基亚砜和5%二甲基亚砜处理的蚁群取食量与对照差异不显著(图2-A，LSD test，F=1.098，df=4，P=0.379)。

图2 5种助溶剂不同浓度下红火蚁的取食量Fig.2 Sugar water consumption of Solenopsis invicta fed with different concentrations of 5 diluents

处理1 d后，10%吐温80处理的蚁群的取食量显著低于对照(图2-B，Mann-Whitney test，U=3，P=0.016)；处理2 d后，1%吐温20、5%吐温20、2%吐温80和10%吐温80处理的蚁群取食量均与对照差异显著(图2-B，Mann-Whitney test，1%吐温20：U=0.5，P=0.005；5%吐温20：U=0，P=0.004；2%吐温80：U=4，P=0.025；10%吐温80：U=5，P=0.037)。处理3 d后，5%吐温20和2%吐温80处理的蚁群的取食量显著低于对照(图2-B，Mann-Whitney test，5%吐温20：U=1，P=0.006；2%吐温80：U=1，P=0.006)。

处理1 d后和3 d后，2% Triton X100和10% Triton X100处理的蚁群取食量均显著低于对照(图2-C，第1天，Kruskal-Wallis test，χ2=12.012，df=2，P=0.002；第3天，LSD test，F=7.844，df=4，P=0.005)。

2.3 不同浓度丙酮和二甲基亚砜处理对红火蚁存活的影响

2%丙酮、10%丙酮和1%二甲基亚砜处理10 d内对红火蚁的死亡率影响情况如图3所示。研究显示,2%丙酮处理的工蚁死亡率与对照差异不显著(图3-A，独立样本t检验，第4天，t=2.119，df=10，P=0.063；第7天，t=1.623，df=10，P=0.136；第10天，t=1.933，df=10，P=0.08)。10%丙酮处理的工蚁死亡率与对照也差异不显著(图3-B，独立样本t检验，第4天，t=-0.262，df=10，P=0.799；第7天，t=0.045，df=10，P=0.965；第10天，t=0.165，df=10，P=0.872)。1%二甲基亚砜处理的工蚁死亡率显著高于对照处理(图3-C，独立样本t检验，第4天，t=10.477，df=10，P<0.001；第7天，t=6.5，df=10，P<0.001；第10天，t=5.444，df=5，P=0.003)。

图3 丙酮和二甲基亚砜处理对红火蚁蚁群死亡率的影响Fig.3 Mortality rate of Solenopsis invicta fed with acetone and DMSO

2.4 不同浓度丙酮和二甲基亚砜对红火蚁行动能力的影响

丙酮和二甲基亚砜处理对红火蚁攀附能力和爬行速度影响的结果如图4所示。2%丙酮和10%丙酮处理的红火蚁工蚁攀附率在第4天、第7天和第10天与对照差异不显著(图4-A，第4天，Kruskal-Wallis test，χ2=5.713，df=3，P=0.126；第7天，LSD test，F3,1=3.194，P=0.046；第10天，LSD test，F2,1=1.306，P=0.300)。1%二甲基亚砜处理的红火蚁工蚁攀附率在第4天和第7天与对照差异不显著(图4-A，第4天，Kruskal-Wallis test，χ2=5.713，df=3，P=0.126；第7天，LSD test，F3,1=3.194，P=0.046)。处理后第10天，二甲基亚砜处理的工蚁死亡较多，无足够多的工蚁供测试。

图4 丙酮和二甲基亚砜处理对红火蚁的攀附率和爬行速度的影响Fig.4 Arrest rate and walking speed of Solenopsis invicta fed with acetone and DMSO

2%丙酮和10%丙酮处理的红火蚁工蚁爬行速度在第4天、第7天和第10天与对照差异不显著。在处理后第4天，1%二甲基亚砜处理的红火蚁工蚁爬行速度显著高于对照(图4-B，Mann-Whitney test，U=1371，P=0.024)。处理后第10天，二甲基亚砜处理的工蚁死亡较多，无足够多的工蚁供测试。

3 结论与讨论

本研究测试了丙酮、吐温20、吐温80、二甲基亚砜和Triton X100等室内常用的助溶剂在不同剂量下对红火蚁存活、取食和运动的影响，发现2%丙酮和10%丙酮不会显著影响红火蚁的存活、取食和运动，可以作为红火蚁胃毒药剂筛选试验的助溶剂。

丙酮、吐温20、二甲基亚砜、Triton X100等实验室常用的助溶剂对部分微生物和节肢动物有一定的毒性(Bowmanetal., 1981; Leblanc & Surprenant, 1983; Stratton, 1985; Ravindranetal., 2011)。本研究发现，吐温20、吐温80、二甲基亚砜、Triton X100在较低浓度下(1%或2%)对红火蚁也具有一定的胃毒毒性或抑制取食能力，这与前人对其他节肢动物的报道一致。Leblanc & Surprenant(1983)发现丙酮对大型蚤48 h的LC50是3.9%，本研究发现10%丙酮对红火蚁的死亡率没有显著影响，说明不同的节肢动物对丙酮的耐受能力是不同的。吐温20和Triton X100对蜱虫Rhipicephalus(Boophilus)annulatus的成虫影响较小，但是对卵的孵化有较强的抑制作用(Ravindranetal.,2011)。吐温20、吐温80、二甲基亚砜、Triton X100对红火蚁的触杀情况如何还需要进一步研究。

2%丙酮、10%丙酮和1%二甲基亚砜处理10 d后，无论是对照还是3种不同浓度溶剂处理，蚁群的死亡率均超过了80%。其可能原因是因为蚂蚁没有获得充足的营养造成的。糖分、蛋白质等营养物质是红火蚁的必须营养成分(Porteretal., 2015)。本试验为测试溶剂的作用，仅提供了含有助溶剂的糖水，导致蚁群的无法获取足够的营养成分，而红火蚁的平均寿命约为62 d(Wangetal., 2016)。因此，在处理10 d后，即使是对照也出现较高死亡率。