4种植物精油对瓜实蝇毒杀及驱避作用

涂华龙 高旭渊 于永浩 曾宪儒 陈红松 周忠实

摘要

瓜實蝇 Bactrocera cucurbitae （Copullett）是我国瓜类蔬菜的重要入侵害虫，为筛选出对瓜实蝇具有毒杀及驱避作用的植物精油，室内测定了4种植物精油在不同浓度下对瓜实蝇的毒杀及产卵驱避效果，并进行了田间验证。结果表明：4种植物精油对瓜实蝇成虫的毒杀效果随精油浓度升高而升高，浓度为7 mg/mL和10 mg/mL的肉桂精油对瓜实蝇的毒杀效果极显著高于其他精油， 处理后24 h瓜实蝇校正死亡率分别为75.9%和100%;雌虫对冬青精油的嗅觉反应率为93.3%，显著高于紫苏精油和山苍子精油。不同植物精油对雌虫产卵的驱避效果不同，当植物精油浓度为10 mg/mL时，冬青精油对雌虫的产卵驱避率为69.04%，显著高于其他精油。田间试验结果显示：不同植物精油对瓜实蝇成虫具有一定防控效果，但处理间差异不显著，可能是由于田间环境复杂、植物精油理化性质存在差异等因素导致。

关键词

植物精油; 瓜实蝇; 毒杀; 产卵驱避

中图分类号：

S 433

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2022736

Toxic and repellent effects of four plant essential oils on Bactrocera cucurbitae （Copullett）

TU Hualong1，2，3， GAO Xuyuan3， YU Yonghao3， ZENG Xianru3， CHEN Hongsong3， ZHOU Zhongshi1，2*

（1. State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests， Institute of Plant Protection， Chinese Academy of 

Agricultural Sciences， Beijing 100193， China; 2. National Nanfan Research Institute， Chinese Academy of Agricultural 

Sciences， Sanya 572019， China; 3. Guangxi Key Laboratory of Biology for Crop Diseases and Insect Pests， Plant 

Protection Research Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning 530007， China）

Abstract

Bactrocera cucurbitae （Copullett） is an important invasive insect pest of melon vegetables in China. In order to screen out plant essential oils with toxic and repellent effects on B.cucurbitae， the toxicity and oviposition repellent effects of four plant essential oils against B.cucurbitae were tested in the laboratory and verified in the field. The results showed that the toxicity of the four plant essential oils against B.cucurbitae adults increased with increasing concentrations of essential oils， and the toxicity of Cinnamomum cassia essential oil was significantly higher than that of the other essential oils. The corrected mortality rates of B.cucurbitae were 75.9% and 100% 24 h after treated with 7 mg/mL and 10 mg/mL of C.cassia essential oil， respectively. Female adults had significantly higher olfactory response rates （93.3%） to Ilex chinensis essential oil compared to Perilla frutescens and Litsea cubeba essential oils. Repellent effects of different plant essential oils on egglaying varied， and I.chinensis essential oil had the best repellent effect （69.04%） at the concentration of 10 mg/mL. The results of field experiments showed that different plant essential oils had control effects on B.cucurbitae to some extents， but the tests did not meet expectations， which may be due to the complex field environment， physical and chemical properties of plant essential oils and other factors.

Key words

plant essential oil; Bactrocera cucurbitae; toxic; oviposition repellent

瓜實蝇Bactrocera cucurbitae （Copullett），属双翅目、实蝇科、果实蝇属，是我国重要的入侵害虫，其幼虫阶段形似蛆虫，故称瓜蛆，又因其成虫体态似“蜂”，也称之针蜂。瓜实蝇起源于印度，现广泛分布于我国台湾、福建、海南、云南、贵州及两广地区［1］。瓜实蝇寄主范围十分广泛，种类多达120余种，以为害葫芦科瓜类蔬菜为主，如苦瓜、黄瓜、西葫芦、丝瓜、南瓜和甜瓜等［24］。瓜实蝇繁殖周期短、扩散速度快、世代重叠严重等生物学特性，使得其难以防治，连年暴发为害。雌虫喜好在寄主植物幼嫩组织、花蕾和成熟果实上产卵，卵孵化成幼虫后蛀食寄主，使寄主软化、表皮流脓、畸形下陷及造成坏果、烂果，严重影响了瓜果的外观和品质，造成巨大经济损失，同时这种特殊的为害方式直接导致瓜实蝇难以防治［56］。长期使用化学防治造成的“3R”问题难以解决，使得农业生态系统面临巨大威胁。除化学防治外，目前国内外对瓜实蝇绿色防控技术包括套袋预防［7］、黄板诱杀［8］、性诱剂及食诱剂诱杀［910］等，但投入成本较高，防治效果也不理想。另外，瓜实蝇在田间缺乏有效的天敌资源。

植物精油为植物次生代谢物，是分子量较小且可随植物体内水分蒸腾而挥发出的一种油状液体［1112］。植物精油含有许多驱虫抗菌活性物质，对害虫和致病菌的生物活性高，极易挥发降解，对环境友好。植物精油对害虫的作用方式主要为驱避、引诱、触杀及熏蒸等［1316］。如唇形科的很多植物精油对朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus、菜豆象Acanthoscelides obtectus、番茄潜叶蛾 Phthorimaea absoluta、茶尺蠖Ectropis obliqua等害虫均有不同程度的产卵驱避作用［17］。郭峰等的研究表明，香茅油对橘小实蝇Bactrocera dorsalis具有较好的毒杀和产卵驱避效果［18］;高浓度的青蒿精油对黑腹果蝇Drosophila melanogaster具有较强的驱避活性［19］。然而，目前关于植物精油对瓜实蝇成虫的毒杀、产卵驱避作用的研究报道较少。本文测定了4种植物精油对瓜实蝇成虫毒杀、雌成虫驱避活性、产卵驱避效果，以及在田间对瓜实蝇成虫的产卵驱避作用和持效期，旨在筛选出对瓜实蝇成虫有高效产卵驱避作用的植物精油，为瓜实蝇绿色防治提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试昆虫：于广西农业科学院里建基地苦瓜地收集被瓜实蝇产卵为害的烂瓜，带回实验室放置至瓜实蝇老熟幼虫跳出后，将老熟幼虫放入相对湿度为5%左右的细沙中化蛹。待成虫羽化后放入养虫笼中（40 cm×40 cm×80 cm），用10%的蜂蜜水和人工饲料（酵母粉与白砂糖按一定比例配制）饲养。室内温度为（26±1）℃，相对湿度（65±5）%，继代饲养4代后供试验使用。选择生长状况良好，羽化后健康的雌、雄成虫供试。

供试精油：紫苏精油、冬青精油、山苍子精油、肉桂精油，均为纯单一精油，购自广州市高岛化妆品有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 植物精油对瓜实蝇成虫的毒杀作用

采用药膜法。将4种供试植物精油用丙酮溶解后稀释至1、4、7、10 mg/L。取1 mL精油稀释液缓慢放入无菌、洁净的500 mL塑料杯，旋转杯体1～2 min，使精油稀释液均匀附着在塑料杯内壁上，打开杯盖置于干燥通风处，待有机溶剂挥发后制成药膜杯备用，以丙酮处理作为对照。

选取羽化后15 d完成交配且生理状态良好的瓜实蝇成虫20头（雌雄1∶1），放入药膜杯中，在杯盖上开小孔保证药膜杯透气性并放置一块蘸有10%蜜糖水的棉球。在温度（26±1）℃，相对湿度（65±5）%，光照周期L∥D=14 h∥10 h条件下进行试验，记录接触24 h后瓜实蝇的死亡数，对照组死亡数<2头即为有效试验（用木棒触动试虫，若无反应，即判定死亡）。

死亡率=死虫数总虫数×100%;

校正死亡率=处理组死亡率—对照组死亡率1—对照组死亡率×100%。

1.2.2 瓜实蝇成虫对不同植物精油的行为反应

使用Y形嗅觉仪测试瓜实蝇成虫对4种植物精油的行为反应。“Y”形管主臂、两侧臂长分别为20 cm，内径2 cm，其中一个侧臂作为处理测试，另一个侧臂为对照。试验前用吐温80按1∶1（V/V）将精油乳化，用蒸馏水将乳化精油配制成10 mg/mL。对照溶液不含精油，只含吐温80，参照精油稀释过程配制。

Y形嗅觉仪及驱避试验设计具体参考龚碧涯等［20］的连接及试验方法。将Y形管置于暗箱中，两侧臂通过软管与味源瓶相连，Y形管正前方放置1个18 W的荧光灯，流量计控制气体流量为300 mL/min。试验时分别吸取0.5 mL的对照溶液和精油溶液于脱脂棉球，使之充分吸收。将2个脱脂棉球分别放入味源瓶内，打开气泵，通气5 min。取羽化后5 d的单头雌虫置于Y形管主臂基部，观察记录5 min内试虫的选择行为。每种精油处理测试60头雌虫，共4种精油处理。

测试过程中，试虫停留在主臂5 min的试虫视为不选择，试虫进入某侧臂超过结合部3 cm并保持10 s以上或达到端口样品室内记作对该气味源作出选择。进入处理臂中的试虫视为选择性反应，进入对照臂中的试虫视为驱避性反应。每测试完5头试虫后更换味源方向;测试完10头试虫后，更换Y形管及味源瓶。Y形管和味源瓶使用75%医用酒精洗净，干燥后再进行测试。 

反应率=处理臂雌虫数+对照臂雌虫数测试总雌虫数×100%;

驱避反应率=对照臂雌虫数测试总雌虫数×100%。

1.2.3 植物精油对瓜实蝇成虫的产卵驱避效果

参考王玉赞等［21］的试验方法，采用果实浸泡法筛选对雌虫具有产卵驱避作用的植物精油，以西葫芦作为寄主供雌虫产卵。取上述4种精油，用吐温80稀释各精油至试验1.2.1中4个不同浓度，取各稀释液50 mL置于烧杯中，将新鲜的西葫芦从瓜柄和瓜尾端分别切出重约（50±1） g的断块，放入各处理精油稀释液中浸泡10s后拿出放置在培养皿内自然风干备用（约5 min），浸泡丙酮水作空白对照。

选取羽化后完成交配且生理状态良好的15日龄（产卵盛期）雌虫供试，取20头试虫放入养虫笼内，放置充足的人工饲料和蜜糖水。将处理和对照的西葫芦断块分别放置在养虫笼对角线位置供雌虫产卵，24 h后取出供试西葫芦断块。在体视镜下观察并记录瓜实蝇在不同处理断块上的产卵量，每处理3次重复。统计分析各植物精油对雌虫的产卵驱避效果。

产卵驱避率=对照组产卵量－处理组产卵量对照组产卵量+处理组产卵量×100%。

1.2.4 植物精油对瓜实蝇成虫的田间防治效果

试验地位于广西壮族自治区北海市农业科学研究所（108°50′E～109°47′E，21°29′N～21°55′N，海拔10～15 m），年平均气温24℃，常年有台风袭扰，因此当地均以抗风能力较强的方形竹棚种植苦瓜。试验地周围连年种植瓜类蔬菜，瓜实蝇种群基数大，十分适合进行田间试验。试验地分为3块，面积2 488.4 m2，每块试验地设置5个小区，小区间横向距离约为5～7 m，纵向距离8～10 m，以避免试验中植物精油挥发造成的交叉影响。试验采用随机区组设计，试验重复3次，共计15个小区，小区面积为20 m2，试验地常规水肥管理。

待苦瓜爬藤后长出大量的5 cm幼瓜时进行试验处理。参照室内试验结果确定田间施用植物精油的浓度。试验处理前，在小区内选择10个长约5～7 cm的未被为害幼瓜进行标记，在喷施精油后1、4、7、10 d调查被标记的苦瓜受害情况。若观察到苦瓜表面有瓜实蝇产卵孔即认为被为害，计算为害率并分析田间苦瓜整体受害情况。

受害率=总调查瓜数－未受害瓜数总调查瓜数×100%。

1.2.5 数据分析

利用Microsoft Excel 2020处理数据及作图，各试验原始数据通过相应的计算公式计算后，以SPSS 20.0软件单因素方差分析和Duncan氏新复极差法多重比较进行差异显著性分析检验，气味反应试验使用SPSS 20.0软件进行卡方检验。

2 结果与分析

2.1 植物精油对瓜实蝇成虫的毒杀作用

由表1可看出， 4种植物精油对成虫的毒杀效果均随精油浓度增大而增高。当肉桂精油浓度为 7 mg/mL 和10 mg/mL时，瓜实蝇成虫的校正死亡率极显著高于其他精油，分别为75.9%、100%。紫苏精油和山苍子精油浓度为10 mg/mL时，成虫校正死亡率分别为46.6%和44.8%。4个不同浓度的冬青精油处理后的校正死亡率均低于5%。

2.2 瓜实蝇雌虫对不同植物精油的行为反应

瓜实蝇雌虫对4种植物精油的行为反应测定结果如图1所示，雌虫对不同植物精油行为反应不同。与对照相比，雌虫对紫苏精油的选择率最低，显著低于对照。雌虫对植物精油选择率为冬青精油>山苍子精油>肉桂精油>紫苏精油。相较于对照雌虫显著趋好选择山苍子精油，对冬青精油的选择率与对照无显著差异。

雌蟲的反应率如图2所示，雌虫对冬青精油的反应率为93.3%，显著高于紫苏精油、山苍子精油，4种精油处理下其反应率均高于75%。与山苍子精油相比，紫苏精油、肉桂精油对瓜实蝇雌虫有驱避作用，但驱避反应率较低，仅为50%左右（图3）。

2.3 植物精油对瓜实蝇雌虫产卵驱避效果

不同浓度的紫苏精油、冬青精油、肉桂精油、山苍子精油对雌虫的产卵驱避效果测定结果显示：不同浓度的植物精油处理后，雌虫产卵量变化不一致。植物精油浓度为1 mg/mL时，4种精油处理后的雌虫产卵量与对照无显著差异。当植物精油浓度为4、7 mg/mL 和10 mg/mL时，紫苏精油处理后雌虫产卵量均显著低于对照组（P＜0.05）。植物精油浓度为10 mg/mL时，冬青精油处理后雌虫产卵量显著低于对照组（P＜0.05）（图4）。产卵驱避率结果如表2所示，4种植物精油对瓜实蝇雌虫均有不同程度的产卵驱避作用，其中仅有紫苏精油对雌虫的产卵驱避率呈现一定的变化规律，雌虫的产卵驱避率随紫苏精油处理浓度的增大而升高。植物精油浓度为10 mg/mL时，冬青精油的产卵驱避效果最好，产卵驱避率为（69.04±3.95）%，其次是紫苏精油（26.71±3.30）%，肉桂精油、山苍子精油的产卵驱避效果较差，产卵驱避率分别为（10.64±5.08）%和（7.33±2.62）%。

2.4 植物精油对瓜实蝇成虫的田间防治效果

4种植物精油处理后1、4、7 d和10 d田间苦瓜被害情况如表3所示，处理后的标记苦瓜自1 d开始被瓜实蝇雌虫为害，冬青精油处理区在1 d时苦瓜被害率最低，仅为（16.67±3.33）%;4 d时，紫苏精油处理的苦瓜被害率为56.67%，与对照的受害率无显著差异，而冬青精油、山苍子精油处理的苦瓜受害率为（43.33±3.33）%;随着时间的推移，苦瓜受害率也逐渐上升，10 d时，对照区苦瓜被害率已经达到（86.67±3.33）%，而室内对雌虫产卵驱避效果最好的冬青精油处理后的苦瓜被害率为（66.67±3.33）%，显著低于对照。

3 结论与讨论

植物精油是一类重要的害虫绿色防控手段，植物精油的理化性质决定了其对环境的友好性，且对农业害虫、卫生害虫存在有效的毒杀、击倒、引诱、驱避、产卵抑制及产卵驱避等重要活性。目前，植物精油广泛用作昆虫行为调节剂、生态调控剂等［21］，其中的活性物质可调控害虫的区域分布及种群密度。而植物精油对害虫的产卵驱避活性在田间能有效地辅助“推拉”策略的开展发挥其控害作用［22］。本研究表明，植物精油对瓜实蝇成虫具有有效的毒杀、取食及产卵驱避作用，但植物精油的种类和浓度对毒杀、产卵驱避效果存在很大影响。药膜试验、Y形嗅觉仪及生测结果表明，肉桂精油随浓度的增高对瓜实蝇成虫的毒杀作用升高，但其对瓜实蝇雌虫产卵驱避作用效果较差;冬青精油对瓜实蝇成虫的毒杀作用较低，Y形嗅觉仪测定其对瓜实蝇雌虫无明显驱避作用，但浓度为10 mg/mL的冬青精油对瓜实蝇雌虫具有较好的产卵驱避作用，产卵驱避率高达69.04%，该结果与江志利［23］和王玉赞等［21］的研究结果相似;紫苏精油对瓜实蝇雌虫有一定的产卵驱避作用，且产卵驱避作用随浓度的增高显著增强;紫苏精油对瓜实蝇雌虫的产卵驱避生测结果和Y形嗅觉仪测定结果一致，这与张正群等［24］对茶尺蠖的研究结果有偏差，可能是使用精油的浓度以及试虫种类不同所导致。此外，冬青精油对瓜实蝇雌虫的驱避作用与产卵驱避作用间存在差异，导致这种差异产生的原因有待进一步研究。植物精油的田间驱避效果未达到预期，虽然植物精油处理区域有少量完好的成熟苦瓜，且大部分成瓜受害较轻，具有食用价值，但整体效果不理想。猜测可能由于试验地区天气较为炎热，周边连年种植苦瓜及其他瓜类蔬菜，瓜实蝇寄主充足，有着良好的繁殖、生存环境，导致试验区域内的瓜实蝇种群基数过大，以及植物精油在高温环境的挥发速率过高导致对瓜实蝇驱避效率降低。

植物精油作为植物次生代谢物质，对害虫具有多种生物活性且良好的环境兼容性，可作为害虫绿色防控生物农药开发使用。结合本研究结果，冬青精油对瓜实蝇有较好的产卵驱避作用，可作为防治瓜实蝇的生物农药开发使用，但其在田间的作用效果不明显还需进一步验证。此外，植物精油在田间防治害虫中，需要添加助剂来保证植物精油能具有更强的环境抗逆性或利用先进的材料工艺手段制备成为缓释精油成品，在田间施用后才可能达到预期防治效果［25］。

参考文献

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