几种植物精油对小菜蛾的趋避活性及其增效作用
[俞瑞鲜
, 胡秀卿, 吴声敢, 王彦华, 赵学平* ]
, 胡秀卿, 吴声敢, 王彦华, 赵学平]
引用本文
俞瑞鲜, 胡秀卿, 吴声敢, 王彦华, 赵学平. 几种植物精油对小菜蛾的趋避活性及其增效作用[J]. 浙江农业科学, 2018,59(5):767-771
doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20180528
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几种植物精油对小菜蛾的趋避活性及其增效作用
作者简介:俞瑞鲜(1982—),女,浙江温岭人,助理研究员,硕士,研究方向为农药应用与环境安全性评价,E-mail:yuruixian@163.com。
摘要
为探讨6种植物精油对小菜蛾的趋避效应和对杀虫剂的增效作用,采用叶碟法测定了6种植物精油对小菜蛾的产卵忌避作用和拒食作用,并采用喷雾法测定了其中3种植物精油对杀虫剂丁烯氟虫腈的增效作用。结果表明,柠檬香茅、紫苏和甜罗勒3种植物精油对小菜蛾具有较强的拒食作用和产卵忌避作用。3种植物精油对小菜蛾幼虫拒食率分别为58.2%~97.0%,72.2%~94.8%,51.5%~100.0%;对小菜蛾成虫24 h的产卵忌避率分别为57.9%、82.5%和90.3%;同时对杀虫剂丁烯氟虫腈具有一定的增效作用。可见小菜蛾对柠檬香茅、紫苏和甜罗勒3种植物精油处理的叶片具有选择倾向和趋避性,具有较好的开发前景。
关键词:
植物精油; 小菜蛾; 拒食; 产卵忌避; 增效作用
中图分类号:S436
文献标志码:B
文章编号:0528-9017(2018)05-0767-05
植物与昆虫之间的化学联系及其行为表现一直以来都是研究的热点[1, 2]。研究表明, 某些植物次生化合物对植食性昆虫具有引诱、驱避、毒杀和拒食作用[3, 4]。徐世才等[5]研究发现, 侧柏、刺柏、华山松、云杉、北美圆柏叶的提取物对小菜蛾均有拒食活性, 其中华山松对小菜蛾成虫具有明显的产卵忌避作用, 忌避率高于85%; 刘东泽等[6]研究发现, 水仙和乌桕两种植物的提取物对菜粉蝶5龄幼虫具有较强的生物活性, 且水仙鳞茎甲醇提取液对小菜蛾、大豆毒蛾和枇杷黄毛虫具有很强的拒食活性; 猫尾木挥发油对美洲斑潜蝇具有明显的产卵忌避作用, 每颗豆苗施用5 μ L挥发油时忌避率达到55.14%[7]; 桂皮、小茴香和绿豆蔻3种精油的LC75浓度熏蒸后对绿豆象(Calposobruchus chinensis Linnaeus)产卵抑制率达95%以上[8]; 6.0 μ L/38.5 mL的辣薄荷(mentha piperita)精油熏蒸处理后1 d, 绿豆象的死亡率达到80%[9]。另外随着植物次生化合物对昆虫毒杀作用的研究, 植物性杀虫剂也得到了广泛的应用和推广, 如苦皮藤[10]、印楝素[11]、苦参碱[12]等。可见植物次生化合物对昆虫不同作用的研究, 在害虫综合防治上具有重要意义。
小菜蛾(Plutella xylostella L.)属鳞翅目菜蛾科昆虫, 是十字花科蔬菜的主要害虫。由于其发生范围大, 频率高, 以及长期使用化学防治, 导致其对不同类型的杀虫剂都易产生抗性, 一直是世界上最难对付的害虫之一, 造成的蔬菜产量损失巨大。袁林等[13]发现, 黄荆提取物对小菜蛾幼虫具有较强的杀虫活力和产卵忌避作用。李进步等[14]发现, 半夏提取物对小菜蛾成虫具有产卵忌避和杀卵作用。因此, 能否利用植物次生化合物对小菜蛾的作用来控制其为害显得很有必要。本文以6种植物精油为试材, 就其对小菜蛾3龄幼虫的拒食活性和对小菜蛾成虫的产卵忌避作用进行了研究, 同时选择了其中3种驱避作用较好的植物精油测定了其对杀虫剂丁烯氟虫腈的增效作用, 为合理开发和利用植物资源提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 供试昆虫
供试小菜蛾(P. xylostella L.), 敏感种群, 南方农药创制中心浙江基地生测所于室内多代繁殖饲养后引入本实验室。引入后以甘蓝续代饲养, 用10%的蜜糖水棉球作补充营养, 饲养温度为(25± 1) ℃, 相对湿度为60%~80%, 光照/黑暗时间比为14 h:10 h, 饲养至2龄末至3龄初和成虫供试。
1.1.2 供试精油和农药
甜罗勒、柠檬香茅、迷迭香(宣城市树惠香草园); 艾蒿、薄荷、薰衣草、紫苏(北京芳园林木良种有限公司); 96%丁烯氟虫腈原药(大连瑞泽农药股份有限公司)。
1.2 方法
1.2.1 对小菜蛾3龄幼虫的拒食作用
用0.1%吐温80将精油稀释50、100、200倍后分别获得20、10和5 mL· L-1的供试药液。选取长势良好、无黄斑、无害虫的甘蓝叶片, 洗净晾干, 用直径10 mm的打孔器打成叶碟, 在供试药液中浸渍2~3 s, 对照叶碟在0.1%吐温80中浸渍2~3 s, 用吸水纸吸掉多余水分后转入垫有保湿滤纸的培养皿(9 cm大小)中, 叶片背面朝上。非选择性拒食作用测试, 每个培养皿放4枚处理叶碟, 接2头已饥饿4 h的小菜蛾3龄幼虫。选择性拒食作用测试, 每个培养皿交叉放处理和对照叶碟各2枚, 接2头已饥饿4 h的小菜蛾3龄幼虫。培养皿用保鲜膜封口, 用细针扎适量小孔通气。在人工气候箱内温度为(25± 1) ℃, 相对湿度为60%~80%, 光照/黑暗时间比为14 h:10 h饲养24 h后, 测定小菜蛾取食叶面积, 每处理重复6次。用莱卡荧光生物显微镜对小菜蛾取食后的叶片进行拍照后用Image pro plus软件测定取食面积。
非选择性拒食率=[(对照组取食面积-处理组取食面积)/对照组取食面积]× 100;
选择性拒食率=[(对照组取食面积-处理组取食面积)/(对照组取食面积+处理组取食面积)]× 100。
1.2.2 对小菜蛾成虫的产卵忌避作用
用0.1%吐温80将6种精油稀释到50倍液(浓度为20 mL· L-1), 选择长势相同的盆栽甘蓝苗, 用毛笔将稀释液均匀涂抹在盆栽甘蓝苗的叶片正反面和茎秆, 自然晾干后将处理甘蓝和对照甘蓝交错排列至养虫笼中, 每笼放入处理和对照各2株甘蓝苗, 接入10对24 h内羽化的小菜蛾成虫, 饲喂10%的蜜糖水, 置于(25± 2) ℃的温室中。分别于24、48、72、96 h后检查甘蓝心苗上小菜蛾的卵量。
产卵忌避率=(对照落卵量-处理落卵量)/(对照落卵量+处理落卵量)× 100。
1.2.3 对丁烯氟虫腈的增效作用
采用喷雾法进行室内毒力测定。用0.1%吐温80配制丁烯氟虫腈原药到500、200、80.0、26.7、8.89、1.78 mg· L-1, 同时设计助剂对照(0.1%吐温80); 用0.1%吐温80将3种精油稀释到5.00、1.00、0.200 mL· L-13个浓度处理, 用配制好的精油稀释液来配制丁烯氟虫腈原药到500、200、80.0、26.7、8.89、1.78 mg· L-1, 同时设计精油稀释液对照。
将供试幼虫放入直径10 cm、高6 cm垫有滤纸的养虫盒内, 每盒接10头3龄幼虫为1个重复, 每处理设3次重复, 置于Potter喷雾塔下定量(2 mL)喷雾处理(压力为103.4 kPa、沉降时间30 s)。在盒内放1片4 cm左右大小的新鲜甘蓝叶片, 放人工气候箱内(25 ℃, 14 h光照)饲养, 24、48、72 h后调查死亡率, 以毛笔轻触虫体, 无反应视为死虫。用DPS数据处理系统计算各药剂的回归直线、LC50以及各自的95%置信限。对照死亡率小于10%为有效试验。
增效比=LC50(药剂)/LC50(药剂+增效剂)。
1.3 统计分析
采用DPS数据处理系统(9.50版)Duncan新复极差法进行方差分析比较。
2 结果与分析
2.1 植物精油对小菜蛾3龄幼虫的拒食作用
从表1可以看出, 6种植物精油对小菜蛾3龄幼虫的非选择性拒食率在33.3%~95.5%。20 mL· L-1浓度的精油处理时, 拒食率由强到弱排序为柠檬香茅> 甜罗勒> 紫苏> 薰衣草> 迷迭香> 艾蒿, 其中柠檬香、甜罗勒、紫苏和薰衣草精油对小菜蛾3龄幼虫的非选择性拒食率较强, 超过90%; 10 mL· L-1浓度的精油处理时, 拒食率由强到弱排序为柠檬香茅> 紫苏> 甜罗勒> 艾蒿> 薰衣草> 迷迭香; 5 mL· L-1浓度的精油处理时, 拒食率由强到弱排序为紫苏> 柠檬香茅> 甜罗勒> 薰衣草> 艾蒿> 迷迭香。可见, 6种精油对小菜蛾3龄幼虫都有一定的拒食作用, 但随着浓度的降低, 拒食作用也逐渐降低。其中, 紫苏、柠檬香茅、甜罗勒、薰衣草对小菜蛾幼虫的拒食作用较好, 即使在低浓度时拒食率也在50%以上, 迷迭香在高浓度时具有较好的拒食率, 但在低浓度时拒食效果较差。
 | 表1 不同浓度6种精油对小菜蛾3龄幼虫的非选择性拒食作用 |
从表2可以看出, 6种精油对小菜蛾3龄幼虫的选择性拒食率在36.8%~100.0%之间, 其中20 mL· L-1浓度的精油处理时, 拒食率由强到弱排序为甜罗勒> 柠檬香茅> 薰衣草> 紫苏> 迷迭香> 艾蒿, 其中除艾蒿外, 其他5种精油的拒食率都在90%以上, 甜罗勒的拒食率达到100%; 10 mL· L-1浓度的精油处理时, 拒食率由强到弱排序为薰衣草> 柠檬香茅> 紫苏> 迷迭香> 甜罗勒> 艾蒿; 5 mL· L-1浓度的精油处理时, 拒食率由强到弱排序为柠檬香茅> 紫苏> 薰衣草> 甜罗勒> 迷迭香> 艾蒿。可见随着浓度的降低, 拒食率明显下降, 其中柠檬香茅、紫苏、薰衣草和甜罗勒对小菜蛾幼虫的选择性拒食作用较好, 拒食率在50%以上。
| 表2 不同浓度6种植物精油对小菜蛾3龄幼虫的选择性拒食作用 |
2.2 植物精油对小菜蛾3龄幼虫的产卵忌避作用
从表3可以看出, 20 mL· L-1稀释液处理后, 其中迷迭香和柠檬香茅对小菜蛾产卵具有明显的选择趋避活性, 且持效期较长, 但是柠檬香茅的趋避活性明显强于迷迭香; 而紫苏和甜罗勒在24 h内对小菜蛾的趋避活性很强, 但是持效期很短, 96 h时产卵忌避率分别从82.5%、90.3%降至29.1%和25.8%; 艾蒿和薰衣草对小菜蛾产卵的选择趋避活性较差。比较其趋避活性和持效性, 6种精油对小菜蛾产卵的选择趋避活性强弱次序为柠檬香茅> 迷迭香> 甜罗勒> 紫苏> 薰衣草> 艾蒿。
| 表3 6种植物精油对小菜蛾选择性产卵忌避作用 |
2.3 3种植物精油对丁烯氟虫腈的增效作用
从表4中可以看出, 添加5.0 mL· L-1的甜罗勒、柠檬香茅和紫苏精油对杀虫剂丁烯氟虫腈都有一定的增效作用, 其增效比值分别为1.3、1.5、1.2; 添加1.0 mL· L-1的甜罗勒、柠檬香茅和紫苏精油对杀虫剂丁烯氟虫腈的增效比值分别为1.0、0.7、0.8; 添加0.2 mL· L-1的甜罗勒、柠檬香茅和紫苏精油对杀虫剂丁烯氟虫腈的增效比值分别为0.5、0.7、0.7。可见, 随着精油添加浓度的增加, 对丁烯氟虫腈的增效作用越强。
| 表4 3种植物精油对丁烯氟虫腈的增效作用 |
3 讨论
目前国内外已有不少有关柠檬香茅和甜罗勒提取物驱避效果的研究报道。Oyedele等[15]利用柠檬香茅精油进行了灭蚊试验, 结果显示, 柠檬香茅精油具有很好的灭蚊效果, 且发现柠檬醛为主要作用成分。用5.0 μ L· mL-1的柠檬香茅精油对粉纹夜蛾(Trichoplusia ni)一龄幼虫进行喷雾处理, 致死率达53.0%。研究还发现, 精油中主要作用成分也是柠檬醛, 其含量达47.1%[16]。另外柠檬香茅精油对桔小实蝇(Bactrocera dorsalis)产卵具有一定的驱避作用, 当浓度为10 000 μ g· mL-1时, 产卵驱避率为70.06%[17]。1.0 μ L/38.5 mL的甜罗勒油熏蒸处理后, 绿豆象的死亡率达100%, 0.5 μ L/38.5 mL的甜罗勒精油处理对绿豆象的产卵抑制率达100%[9]。3.20 μ L· L-1的甜罗勒精油处理后96 h, 二斑叶螨(Tetranychus urticae Koch)和烟粉虱(Bemisia tabaci Genn)的死亡率分别达到60%和80%[18], 对棉花害虫海灰翅夜蛾(Spodoptera littoralis)幼虫也有很强的致死和忌避效应[19]。已有研究报道, 甜罗勒精油的主要成分芳樟醇对舞毒蛾具有很强的忌避作用[20, 21]。而对紫苏精油的研究还主要集中在抗氧化、保护肝脏、抗菌消炎等方面的生理活性以及其在食品、保健、医药、化工等领域[22]。仅有报道紫苏不同器官提取物对黄曲条跳甲(Phyllotreta striolata)成虫均有较好的拒食活性, 24 h拒食率最高达到100%[23]。
本研究结果表明, 柠檬香茅、紫苏和甜罗勒3种植物精油对小菜蛾3龄幼虫都有较好的拒食作用, 且浓度越高, 拒食作用越明显, 其选择性和非选择性拒食拒食率都在50%以上, 其中紫苏对小菜蛾幼虫的选择性和非选择性拒食率分别达到72.2%~94.8%和75.0%~91.2%。产卵忌避结果表明, 柠檬香茅对小菜蛾产卵的选择趋避作用较强且具有较好的持效性, 而紫苏和甜罗勒在24 h内对小菜蛾的趋避活性很强, 其趋避效果甚至超过柠檬香茅, 但持效性较差。增效作用结果也表明柠檬香茅、紫苏和甜罗勒对丁烯氟虫腈具有一定的增效作用。可见小菜蛾幼虫对柠檬香茅、紫苏和甜罗勒精油处理的叶片具有选择倾向和趋避性, 具有较好的开发前景。而且柠檬香茅、紫苏和甜罗勒在我国均有大面积种植, 资源丰富[24, 25, 26], 将其提取物应用在蔬菜上, 不仅可以用来防止小菜蛾幼虫取食, 还可驱避小菜蛾产卵, 这对降低小菜蛾虫源密度, 减少小菜蛾为害和发展绿色蔬菜生产有重要作用。但是这几种植物精油影响小菜蛾的取食和产卵行为的作用机理还需要进一步的研究。
不同的植物精油其主要化学成分具有一定的差异, 因此对精油中的活性成分进行分离、鉴定, 同时进行驱避活性测定显得尤为重要。比如柠檬香茅中的香茅醛、香茅醇和香叶醇为驱蚊剂主要成分, 具有较强驱蚊效果[27, 28]。苗振旺等[29]研究发现柠檬烯对红脂大小蠹(Dendroctomus valens)具有显著的驱避作用。为此, 今后将进一步对柠檬香茅、紫苏和甜罗勒精油的活性成分进行分离和鉴定, 以期能开发小菜蛾取食、产卵趋避剂来干扰其取食和产卵行为, 为今后新型蔬菜植物保护剂的开发与研制奠定基础。另外, Tworkoski[30]曾报道过部分植物精油对蒲公英叶片有药害作用, 特别是红白里香、夏季香薄荷、肉桂和丁香精油的药害最严重, 能通过电解质的渗漏致叶片细胞死亡。本研究发现, 20 mL· L-1的柠檬香茅精油处理对甘蓝叶片也有一定的药害作用。因此, 在今后的开发与研制过程中需同时考虑植物精油对植物以及对蜜蜂、捕食性天敌、寄生蜂等有益生物的安全性。
(责任编辑:张瑞麟)
The authors have declared that no competing interests exist.
参考文献:
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