喜旱蓮子草提取物的殺蟲活性

李　丹， 張　震， 王育鵬， 秦　娟， 李為花， 譚曼麗

安徽農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，安徽 合肥 230036

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喜旱蓮子草提取物的殺蟲活性

李丹， 張震*， 王育鵬， 秦娟， 李為花， 譚曼麗

安徽農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，安徽 合肥 230036

摘要:【背景】喜旱蓮子草是全球性惡性入侵雜草，近年來在我國已呈蔓延之勢，對經濟及生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。目前已開展了其入侵機制和生物防治等方面的研究，然而，針對其資源化利用的研究較少?！痉椒ā糠謩e研究了喜旱蓮子草的石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇等溶劑提取物對小菜蛾、斜紋夜蛾的選擇忌避、觸殺和胃毒作用。【結果】喜旱蓮子草各有機相提取物對小菜蛾和斜紋夜蛾均具有一定的選擇忌避作用。隨著處理時間的延長，不同溶劑提取物對小菜蛾和斜紋夜蛾的觸殺和胃毒作用效果逐漸增強，且校正死亡率與提取物濃度呈正相關關系；經喜旱蓮子草石油醚提取物、乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物4000 g·L-1處理后，小菜蛾的觸殺校正死亡率均達到70%，經石油醚提取物、乙酸乙酯提取物、正丁醇提取物和水提取物4000 g·L-1及正丁醇層和水層500 g·L-1處理后，斜紋夜蛾的觸殺和胃毒校正死亡率均達到80%?！窘Y論與意義】該研究結果對喜旱蓮子草的進一步研究開發(fā)具有參考價值。

關鍵詞:入侵植物； 喜旱蓮子草； 殺蟲活性； 植物源農藥； 資源化利用

喜旱蓮子草Alternantheraphiloxeroides(Mart.) Griseb.,又名空心蓮子草、水花生、空心莧、革命草、水蕹菜，屬莧科蓮子草屬，原產于巴西，為多年生水陸兩棲草本植物。20世紀30年代作為豬飼料引入我國，后逸為野生。目前，喜旱蓮子草幾乎遍及黃河流域以南地區(qū)(沈國軍等，2005)。由于該入侵植物阻塞航運、造成作物減產、使水體富營養(yǎng)化、傳播寄生蟲病及增加草坪養(yǎng)護成本等危害(馬瑞燕和王韌，2005)，國家環(huán)?？偩?003年將其列為第一批外來入侵物種。近年來，針對喜旱蓮子草的防治方法主要有物理、化學、生物防治等(常瑞英等，2013)。其中，物理防治即人工刈割或清除，該方法效果好，但投入較大，且收獲的喜旱蓮子草殘體較難處理。通過資源化利用產生的經濟效益將有助于推動物理防治的開展，有利于減少該殘體對環(huán)境的二次危害。因此，對入侵植物的資源化利用逐漸成為研究熱點，將其作為植物源殺蟲劑便是利用方式之一。如入侵植物豚草AmbrosiaartemisiifoliaL.對黃褐天幕毛蟲MalacosomaneustriatestaceaMotsch.的毒殺效果較好(張國財?shù)龋?010)；紫莖澤蘭EupatoriumadenophorumSpreng對棉鈴蟲HelicoverpaarmigeraHübner的繁殖和生長發(fā)育有顯著的抑制作用(程麗坤等，2007)，但有關喜旱蓮子草殺蟲活性的研究較少。

小菜蛾Plutellaxylostella(L.)，屬鱗翅目Lepidoptera菜蛾科Plutellidae，是十字花科蔬菜常發(fā)性的主要害蟲，我國各地均有分布，降低了蔬菜品質，造成了嚴重的經濟損失(鄭忠添，2009)。斜紋夜蛾Spodopteralitura(Fabricius)，屬鱗翅目Lepidoptera夜蛾科Noctuidae，是一種分布廣泛的多食性農業(yè)害蟲，其幼蟲取食量大，導致農作物大量減產(周忠實，2009)?；瘜W殺蟲劑的大量使用，不僅殺死了大量農田害蟲的天敵，削弱了生物防治的作用，而且使得農田害蟲具備了一定的抗藥性，故而植物源殺蟲劑便成為當前研究的一大熱點(周忠實，2009)。

本試驗通過研究喜旱蓮子草提取物對小菜蛾和斜紋夜蛾的忌避、觸殺和胃毒作用，為科學有效地對喜旱蓮子草進行資源化利用提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1　供試材料

1.1.1供試植物陸生型喜旱蓮子草取自安徽農業(yè)大學校園內，將植株洗凈、烘干、粉碎后置于密閉的干燥容器中備用。

1.1.2供試害蟲斜紋夜蛾、小菜蛾蟲卵購自河南省濟源白云實業(yè)有限公司，置于(26±1) ℃、相對濕度50%~60%、光周期12L∶12D的恒溫培養(yǎng)箱內培養(yǎng)。孵化出幼蟲后，置于(26±1) ℃、相對濕度30%~40%、光周期12L∶12D的恒溫培養(yǎng)箱內培養(yǎng)。幼蟲用濟源白云實業(yè)有限公司提供的人工飼料飼養(yǎng)，備用。

1.2　研究方法

1.2.1植物活性成分提取采用索氏提取法(韋芳三等，2011)處理喜旱蓮子草干物質400 g，經旋轉蒸發(fā)儀濃縮至浸提膏，用100 mL水溶解后得提取物懸濁液。參照左玲霞等(2010)方法，將懸濁液裝入分液漏斗采用液—液分配萃取法，依次用分析純石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇按照1∶1比例萃取3次，將得到的不同極性萃取物及水層萃取液經旋轉蒸發(fā)濃縮至浸提膏，分別稱取適量，用50%丙酮配成一定濃度，置于4 ℃冰箱內備用。

1.2.2喜旱蓮子草提取物殺蟲活性的測定(1)喜旱蓮子草提取物配制和供試蟲體飼喂條件。用丙酮溶解并稀釋5個層相，分別得5個濃度(4000、500、62.5、7.81、0.98 g·L-1)，丙酮作空白對照，各設置5個重復，共25組處理。用稀釋過的浸提物浸泡人工飼料，攪拌均勻，自然風干備用，飼料和提取物的質量比為5∶1，另備不含提取物的人工飼料若干。所有試驗均于光照培養(yǎng)箱內進行，培養(yǎng)箱溫度(26±1) ℃、相對濕度30%~40%、光周期12L∶12D。

(2)喜旱蓮子草提取物對小菜蛾/斜紋夜蛾的忌避作用。取6 cm培養(yǎng)皿，每皿各放2 g處理成半圓形的含提取物和不含提取物的飼料，分別置于處理區(qū)和對照區(qū)，在交界處用毛筆接入生長一致的經饑餓處理12 h的幼蟲10頭，用保鮮膜封口，于培養(yǎng)箱內培養(yǎng)。

(3)喜旱蓮子草提取物對小菜蛾/斜紋夜蛾的觸殺作用。將人工飼料均勻地鋪在6 cm培養(yǎng)皿內，每皿7 g，用毛筆接入10頭生長一致且經提取物浸泡5 s的幼蟲，用保鮮膜封口，于培養(yǎng)箱內培養(yǎng)。

(4)喜旱蓮子草提取物對小菜蛾/斜紋夜蛾的胃毒作用。將人工飼料均勻地鋪在6 cm培養(yǎng)皿內，每皿7 g，用毛筆接入10頭生長一致且經饑餓處理12 h的幼蟲，用保鮮膜封口，于培養(yǎng)箱內培養(yǎng)。

1.3　測定指標

1.3.1喜旱蓮子草提取物對害蟲的忌避作用每24 h觀察1次，統(tǒng)計對照區(qū)和處理區(qū)的蟲數(shù)，死亡和未在對照區(qū)和處理區(qū)的蟲不予統(tǒng)計，計算忌避率(商顯坤等，2008)。

忌避率(%)=(對照區(qū)棲息蟲數(shù)-處理區(qū)棲息蟲數(shù))/(對照區(qū)棲息蟲數(shù)+處理區(qū)棲息蟲數(shù))×100

1.3.2喜旱蓮子草提取物對害蟲的觸殺/胃毒作用每24 h觀察1次，統(tǒng)計存活蟲數(shù)，計算死亡率和校正死亡率(商顯坤等，2008)。

1.4　統(tǒng)計分析

所有數(shù)據(jù)使用Excel 2003整理，通過SPSS 17.0軟件分析。統(tǒng)計分析方法為單因素方差分析、多因素方差分析、LSD多重比較法及字母標記法，采用機值分析法求毒力回歸方程Y=aX+b(其中Y為校正死亡率機率值；X為提取物濃度對數(shù)值)，并對方程進行卡方檢驗。

2結果與分析

2.1　喜旱蓮子草提取物對小菜蛾的殺蟲活性

喜旱蓮子草各層相提取物對小菜蛾具有一定的選擇忌避作用，且隨著處理時間的延長，忌避率呈上升趨勢，但每天各層處理間的差異不顯著(P>0.05)，忌避率和處理濃度無相關性(表1)。喜旱蓮子草非水溶性提取物(石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇)對小菜蛾的觸殺致死率均高于水溶性提取物。其中，經石油醚提取物、乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物4000 g·L-1處理后，小菜蛾的觸殺校正死亡率均達到70%；隨著處理時間的延長，觸殺校正死亡率呈上升趨勢，且每天各層處理間的差異顯著(P<0.05)，校正死亡率和處理濃度呈正相關關系(表2)。隨著處理時間的延長，胃毒校正死亡率呈上升趨勢，且每天各層處理間的差異顯著(P<0.05)，校正死亡率與處理濃度呈正相關關系(表2)。喜旱蓮子草提取物對小菜蛾的觸殺作用效果比胃毒作用明顯，其中各層相對小菜蛾的觸殺活性由高到低依次為石油醚提取物、正丁醇提取物、乙酸乙酯提取物、氯仿提取物和水提取物(表2)。

表1　喜旱蓮子草提取物對小菜蛾的忌避作用

同溶劑中各列數(shù)據(jù)后附不同小寫字母者表示處理間差異達0.05顯著水平。

Different lowercase letters followed by the same column within the same solvent mean significant difference among treatments at 0.05 level.

2.2　喜旱蓮子草提取物對斜紋夜蛾的殺蟲活性

喜旱蓮子草各層相提取物對斜紋夜蛾具有一定的選擇忌避作用(表3)，且隨著處理時間的延長，忌避率基本呈上升趨勢，但每天各層處理間的差異不顯著(P>0.05)，忌避率與處理濃度無相關性。經石油醚提取物、乙酸乙酯提取物、正丁醇提取物和水提取物4000 g·L-1及正丁醇提取物和水提取物500 g·L-1處理后，斜紋夜蛾的觸殺和胃毒校正死亡率均達到80%；隨著處理時間的延長，觸殺和胃毒校正死亡率均呈上升趨勢，且每天各層處理間的差異顯著(P<0.05)，校正死亡率與處理濃度均呈正相關關系(表4)。但喜旱蓮子草提取物對斜紋夜蛾的觸殺作用比胃毒作用稍強，其中各層相對斜紋夜蛾的觸殺活性由高到低依次為水提取物、正丁醇提取物、石油醚提取物、乙酸乙酯提取物、氯仿提取物。

表2　喜旱蓮子草提取物對小菜蛾的觸殺和胃毒作用

同溶劑中各列數(shù)據(jù)后附不同小寫字母者表示處理間差異達0.05顯著水平。

Different lowercase letters followed by the same column within the same solvent mean significant difference among treatments at 0.05 level.

2.3　喜旱蓮子草提取物對害蟲的毒殺活性

χ2越小且P值越趨近于1.0，說明曲線擬合好。根據(jù)回歸方程，計算半致死濃度(LC50)，LC50越小，說明其毒殺活性越強。對小菜蛾而言，石油醚提取物和正丁醇提取物的觸殺毒力較強，石油醚提取物和氯仿提取物的胃毒毒力較強。就斜紋夜蛾而言，除了氯仿提取物外，其他溶劑提取物的觸殺和胃毒毒力均較強(表5)。

3討論

本研究表明，喜旱蓮子草各層相提取物對小菜蛾和斜紋夜蛾均具有一定的選擇忌避作用，對小菜蛾和斜紋夜蛾的觸殺作用比胃毒作用稍強。毒殺作用強度隨著提取物濃度的升高而增強，且隨著作用時間的持續(xù)而增強。忌避作用的產生可能是因為提取物對害蟲感覺器官的影響，使害蟲遠離提取物載體并產生拒食作用(Escoubasetal.,1993; Wheeler & Isman,2000、2001)。觸殺和胃毒作用的產生可能是由于喜旱蓮子草提取物通過幼蟲的口器和體表，干擾了其內分泌系統(tǒng)，改變了其表皮成分，影響其正常生長(Macleodetal.,1990； Vermaetal.,1986)。

表3　喜旱蓮子草提取物對斜紋夜蛾的忌避作用

同溶劑中各列數(shù)據(jù)后附不同小寫字母者表示處理間差異達0.05顯著水平。

Different lowercase letters followed by the same column within the same solvent mean significant difference among treatments at 0.05 level.

表4　喜旱蓮子草提取物對斜紋夜蛾的觸殺和胃毒作用

同溶劑中各列數(shù)據(jù)后附不同小寫字母者表示處理間差異達0.05顯著水平。

Different lowercase letters followed by the same column within the same solvent mean significant difference among treatments at 0.05 level.

表5　喜旱蓮子草提取物的毒殺活性測定(72 h)

“-”表示沒有擬合的曲線和置信區(qū)間。

“-”means that there is no fitting curve or confidence interval.

本試驗發(fā)現(xiàn)，石油醚提取物、乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物的毒殺活性高于氯仿提取物，說明極性有機溶劑提取物的殺蟲活性要高于非極性水層提取物，也表明殺蟲活性物質易溶于極性溶劑中。研究表明，石油醚提取物、乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物主要含植物甾醇類、黃酮類、三萜類、有機酸和皂苷類等物質，這基本涵蓋了喜旱蓮子草已測得的成分(熊衛(wèi)國等，2000)。這些物質對昆蟲均有一定毒殺活性，作用方式表現(xiàn)為拒食、忌避、觸殺和胃毒(Prakash & Rao,1996)。本研究表明，高濃度(4000 g·L-1)提取物對小菜蛾和斜紋夜蛾幼蟲的致死率均達80%以上，且在一定時間內，作用效果隨著作用時間的持續(xù)而增強。這一特性與植物源農藥(Dubeyetal.,2010)一致。

植物源殺蟲劑對害蟲具有獨特的作用機制且對環(huán)境安全，已經成為未來農藥發(fā)展的趨勢，也是保護生態(tài)環(huán)境安全的需要(商顯坤等，2008； Kushwaha & Maurya,2012)。然而，目前我國對外來入侵植物合理利用方面的研究還較少(商顯坤等，2008)。將喜旱蓮子草作為植物源殺蟲劑原料，不僅能夠環(huán)境友好地毒殺農田害蟲，而且能夠降低其

作為入侵種的危害，真正實現(xiàn)經濟效益、社會效益和生態(tài)效益的統(tǒng)一。

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(責任編輯:楊郁霞)

Insecticidal activity of extracts from the invasive alien plant,Alternantheraphiloxeroides, against two kinds of pests

Dan LI, Zhen ZHANG*， Yu-peng WANG， Juan QIN, Wei-hua LI, Man-li TAN

CollegeofResourcesandEnvironment,AnhuiAgriculturalUniversity,Hefei,Anhui230036,China

Abstract:【Background】 Alternanthera philoxeroides is a globally distributed invasive weed, causing serious economic and ecological damage in China. 【Method】 To investigate the toxic activity of A. philoxeroides, we prepared extracts by petroleum ether, chloroform, ethyl acetate and n-butyl alcohl. Repellency, contact and post-digestive toxicity of the extracts was tested on the lepidopteran pests Plutella xylostella and Spodoptera litura. 【Result】 (1) Each extract of A. philoxeroides had a repellent effect on both P. xylostella and S. litura. The effect of contact as well as post-digestive toxicity was stronger after longer extractin time; the corrected mortality rates and concentrations were positively correlated. (2) The corrected mortality of A. philoxeroides extracts by petroleum ether, ethyl acetate and n-butanol at a rate of 4000 g plant material/L of extraction agent on P. xylostella reached 70%, petroleum ether, ethyl acetate layer, n-butanol and water at a rate of of 4000 g plant material/L extracting agent and n-butanol and water layer of 500 g plant material/L extracting agent on S. litura reached 80%. 【Conclusion and significance】 The study had the reference value for the further research on A. philoxeroides and the development of new botanical pesticides.

Key words:invasive species; Alternanthera philoxeroides; insecticidal activity; botanical pesticide; resource utilization

DOI:10.3969/j.issn.2095-1787.2015.01.011

通訊作者*(Author for correspondence), E-mail: jianhl@mail.hzau.edu.cn

作者簡介:葉慧香， 女， 碩士研究生。 研究方向： 轉基因玉米環(huán)境安全性評價

基金項目:轉基因生物新品種培育重大專項資助(2011ZX08011-003)

收稿日期(Received)： 2014-10-07接受日期(Accepted)： 2014-11-04