儲糧害蟲生物防治技術(shù)研究進(jìn)展

任劍豪，吳衛(wèi)國，宗 平，李 娜，張 兵，周 濤

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128；2. 中南糧油食品科學(xué)研究院有限公司，湖南 長沙 410008）

1 儲糧害蟲

儲糧害蟲通常是指危害儲藏糧食及其產(chǎn)品的昆蟲，大都屬于昆蟲綱中的鱗翅目和鞘翅目。蟲害是儲糧過程中造成糧食損失的重要原因之一，全國每年因害蟲造成的糧食損失約為總儲糧量的十分之一，損失金額超20億[1]。

危害我國稻谷儲藏的主要害蟲有谷蠹、米象/玉米象、谷盜類等。米象、玉米象屬于蛀食性害蟲，成蟲用喙在糧粒表面做窩，產(chǎn)卵后用黏液封口，對多種谷物及加工品均造成危害，造成糧食在儲藏期內(nèi)的重量損失。谷蠹主要在我國南方各省發(fā)生危害，成蟲在糧粒裂縫中產(chǎn)卵，幼蟲一般鉆入糧粒內(nèi)危害，在糧粒間產(chǎn)生大量白色粉末，這些粉末會減少糧堆空隙度，影響熏蒸劑的殺蟲效果。谷盜類食性復(fù)雜，危害范圍廣，成蟲能分泌臭液污染糧食，使被污染物產(chǎn)生一種難聞的霉臭味，顏色發(fā)生改變，無法食用。

儲糧害蟲造成的損失除了害蟲取食產(chǎn)生的直接損失、被害蟲危害造成的間接損失之外，還有商品生蟲而引起的商品信譽(yù)損失及消費(fèi)者的心理不適。

2 生物防治

目前國內(nèi)防治儲藏物害蟲的主要方式是利用磷化氫等化學(xué)藥劑進(jìn)行熏蒸。通過研究儲糧害蟲成蟲大分子濃度和代謝產(chǎn)物，Shakoori等[2]得出不同濃度的磷化氫對各種暴露時(shí)間下儲糧害蟲的影響，證明了磷化氫的防蟲效果。

長期以來利用化學(xué)殺蟲劑防治儲糧害蟲，使我國各地糧庫多次出現(xiàn)對銹赤扁谷盜、赤擬谷盜、雜擬谷盜、長角扁谷盜、谷蠹、書虱、玉米象、米象等重要害蟲用磷化氫熏蒸失敗的現(xiàn)象，即害蟲不同程度地產(chǎn)生了抗藥性。目前由于綠色儲糧等新時(shí)代要求的出現(xiàn)，為改善害蟲抗藥及藥劑殘留污染等問題，針對生物防治技術(shù)的相關(guān)研究逐漸增多，這些研究主要集中在害蟲相關(guān)激素防治、微生物源物質(zhì)及植物源物質(zhì)防控等幾個(gè)方面。

2.1 昆蟲激素

昆蟲激素是由昆蟲內(nèi)分泌腺分泌到體外或由體液輸送至全身各處的化學(xué)物質(zhì)，按其作用方式分為兩大類，即昆蟲內(nèi)激素、昆蟲外激素。

2.1.1 昆蟲內(nèi)激素

昆蟲內(nèi)激素調(diào)控昆蟲的生長發(fā)育，分為腦激素、保幼激素、蛻皮激素等。昆蟲內(nèi)激素防治害蟲與常規(guī)化學(xué)殺蟲劑相比，對哺乳動物低毒和對防治對象有高度選擇性，具有廣泛應(yīng)用前景。

昆蟲保幼激素是由昆蟲咽側(cè)體分泌的、能使幼蟲保持幼齡狀態(tài)的一種化合物，人工合成的類似物中效果較好的被稱為甲氧保幼素。使用劑量為5 mg/kg時(shí)，就能有效地防治大眼鋸谷盜、鋸谷盜、煙草甲、谷蠹、印度谷螟等儲糧害蟲，其缺點(diǎn)是對低齡幼蟲控制效果較差，且不能控制蛀蝕性害蟲子一代的發(fā)生[3]。幾丁質(zhì)是昆蟲表皮的主要成分，幾丁質(zhì)合成抑制劑能抑制昆蟲表皮幾丁質(zhì)的形成，能有效地控制米象等隱蔽性儲糧害蟲，是一類能對化學(xué)殺蟲劑已產(chǎn)生了抗性的儲糧害蟲有良好效果的物質(zhì)。

美國自然資源研究所對昆蟲生長調(diào)節(jié)劑防治大谷蠹、谷蠹和玉米象的效果進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在合適的劑量下，防治效果在 90%以上[4]。根據(jù)國內(nèi)外研究情況不難看出，隨著對昆蟲生長調(diào)節(jié)劑的研究逐漸深入，利用昆蟲生長調(diào)節(jié)劑控制儲糧害蟲具有實(shí)用價(jià)值和研究意義。

2.1.2 昆蟲外激素

昆蟲外激素又稱為昆蟲信息素，是昆蟲分泌到體外，并能被同種昆蟲的嗅覺器官察覺，引起某種特殊生理效應(yīng)和特定行為的微量化學(xué)物質(zhì)，包括了集結(jié)外激素、追蹤外激素、告警信息素、疏散信息素及性外激素等。信息素防治儲糧害蟲主要是通過利用性激素干擾害蟲交配、利用信息素吸引集中誘捕和利用信息素引誘部分害蟲到誘捕器內(nèi)，使之沾染生物制劑后返回種群中產(chǎn)生流行病等手段防治害蟲。國內(nèi)外已有百余種昆蟲信息素能夠進(jìn)行人工合成，包括米象、玉米象、谷蠹、赤擬谷盜、印度谷螟等十幾種主要儲糧害蟲的信息素[5]。

以色列專家針對昆蟲性行為的5個(gè)階段，研究了印度谷螟性激素的形成、釋放和終止機(jī)理，認(rèn)為人工釋放類似物能有效干擾其性行為而達(dá)到防控目的[6]。王興周等[7]研究表明性信息素誘捕印度谷蛾對除成蟲外的其它蟲態(tài)沒有作用，只能對印度谷蛾種群數(shù)量起到一定的抑制作用，無法徹底消滅害蟲，以此防治印度谷蛾具有一定的局限性，需要和其他防治方式聯(lián)合使用。而順–9,反–12–十四碳二烯醇醋酸酯和順–9,反–12–十四碳二烯–1–醇在 7 : 3比例時(shí)對印度谷螟引誘活性較高[8]；Dismate PE性誘劑對印度谷螟具有較強(qiáng)的誘集作用，且捕殺效果要好于溴甲烷熏蒸法[9]。

張紅建等[10]研究了磷化氫抗性種群赤擬谷盜釋放 4,8–二甲基癸醛這種已經(jīng)商業(yè)化的赤擬谷盜信息素的能力降低，如果用該種信息素誘捕赤擬谷盜抗性種群可能會導(dǎo)致誘捕失敗。但在抗性種群中產(chǎn)生了1,3–二異丙基萘和2,4–異丙基萘兩種微量的新的可能的信息素，為了證明赤擬谷盜磷化氫抗性種群中產(chǎn)生了新的信息素化合物，還需培養(yǎng)更高抗性的種群進(jìn)一步驗(yàn)證。石建敏[11]探究了赤擬谷盜聚集信息素的手性全合成路線，合成了72個(gè)化合物，結(jié)果證明具有手性結(jié)構(gòu)的目標(biāo)產(chǎn)物(4R, 8S)–5–1、6–1 對赤擬谷盜試蟲有一定引誘活性。

2.2 微生物及微生物源殺蟲劑

微生物能夠廣泛地寄生在儲糧害蟲中，具有很大的開發(fā)潛力。目前，在倉儲害蟲防治中應(yīng)用最多的真菌是蘇云金桿菌、綠僵菌、白僵菌等。

蘇云金桿菌殺蟲機(jī)理是通過昆蟲的口器進(jìn)入蟲體內(nèi)部而致病，能有效控制印度谷螟、米蛾、粉斑螟、粉螟、米黑蟲等的發(fā)生，但對糧粒中的鞘翅目幼蟲防治效果較弱[12]。隨著越來越多的儲糧害蟲對蘇云金桿菌抗性的產(chǎn)生，使其廣泛使用受到了影響。綠僵菌對儲存小麥中的多種害蟲有效果，與硅藻土、噻蟲嗪復(fù)配使用，殺蟲效果更佳[13]。Nboyine等[14]對真菌病原體白僵菌進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其可對儲存的玉米中較大的螟蟲進(jìn)行生物防治。英國有研究通過處理昆蟲尸體，并在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)中得到球孢白僵菌，其中最有效的分離株使儲糧害蟲中甲蟲和蛾的死亡率接近100%[15]。繼利用蘇云金桿菌等微生物防控后，近年又開展針對多殺菌素等微生物源物質(zhì)防控儲糧害蟲的相關(guān)研究。

微生物源殺蟲劑因?qū)Σ溉閯游锏亩拘院艿汀踩院?、選擇性強(qiáng)、污染少、害蟲不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的關(guān)注。甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽（簡稱甲維鹽）和乙基多殺菌素是目前研究的主要微生物源殺蟲劑。

多殺菌素是從土壤放線菌中分離出來的一種白色固體結(jié)晶。多殺菌素通過刺激昆蟲神經(jīng)系統(tǒng)導(dǎo)致非功能性的肌肉收縮、衰竭，最終導(dǎo)致施藥對象死亡，對害蟲有較為快速的觸殺及胃毒作用，對哺乳動物等有寬廣的安全界限，對谷蠹、玉米象、鋸谷盜、赤擬谷盜等多種經(jīng)濟(jì)害蟲有較高的活性。研究結(jié)果表明，在小麥中施用多殺菌素，可保其免受谷蠹及赤擬谷盜危害約一年時(shí)間[16]。

1 mg/kg甲維鹽對鋸谷盜種群抑制率達(dá)100%，4 mg/kg甲維鹽對玉米象種群抑制效果好；1 mg/kg乙基多殺菌素對玉米象、銹赤扁谷盜、谷蠹等常見儲糧害蟲均有較好的防治效果；且兩種微生物源藥劑對麥蛾均具有很強(qiáng)的子代種群抑制作用[17-20]。劉炎等[21]研究發(fā)現(xiàn)，4 mg/kg甲維鹽和1 mg/kg乙基多殺菌素復(fù)配時(shí)，對玉米象和銹赤扁谷盜的防治效果達(dá)100%，對谷蠹的防治效果為97.8%。

2.3 植物及植物提取物

迄今已發(fā)現(xiàn)有多種植物及其次生代謝物具有殺蟲活性。李前泰等[22]篩選了我國二十余種天然植物，發(fā)現(xiàn)番茄、辣蓼、八角等植物原料制成的粉劑拌入糧食對米象、赤擬谷盜、谷蠹有良好的驅(qū)避和觸殺效果；黃樟油、八角油、肉桂油有強(qiáng)烈觸殺及熏蒸作用且致死作用迅速，可以有效殺滅成蟲并控制子代發(fā)生；且肉桂精油、茴香精油和艾葉精油三種精油效果很顯著，可用于植物精油型糧食防蟲劑的制作[23]。且相對化學(xué)防蟲劑磷化氫，多孔淀粉緩釋植物精油糧食防蟲劑的防蟲效果更顯著，持續(xù)時(shí)間長且穩(wěn)定。

Muhammad等[24]研究了Ferula narthex、紫羅蘭屬、雪蓮等植物丙酮提取物可作為保護(hù)劑用于殺死或抑制儲糧害蟲。苦皮藤素能在較長的一段時(shí)間對糧堆內(nèi)的玉米象、赤擬谷盜和銹赤扁谷盜有較好的防治作用[25-26]。辣椒素對儲糧害蟲有一定驅(qū)避作用，對銹赤扁谷盜、長角谷盜、玉米象、谷蠹等害蟲亦起到了普遍抑制作用，且隨著辣椒素添加劑量的增加，抑制作用增大，同時(shí)加速害蟲的死亡[27-28]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明辣椒素對玉米象、赤擬谷盜和書虱效果相對明顯，對谷蠹的驅(qū)避作用次之，但辣椒素對儲糧害蟲觸殺作用不明顯[29]。辣椒素處理導(dǎo)致玉米象和赤擬谷盜的死亡率提高，增殖率降低，可能是由于辣椒素作用于昆蟲的味覺器官，抑制昆蟲的取食行為，直至饑餓死亡；同時(shí)，辣椒素對供試?yán)ハx的化學(xué)感受器有明顯的影響，干擾其正常生理行為活動。

大蒜也是一種極具開發(fā)潛力的藥用植物。大蒜揮發(fā)油對谷蠹、赤擬谷盜和書虱種群抑制和觸殺效果好，直接用于殺蟲效果佳，是一種理想的廉價(jià)、高效、低毒、廣譜的植物源農(nóng)藥[30]。也有研究表明印度楝樹和大蒜干燥的植物粉末可以用來控制一些儲存的谷物害蟲[31-32]。

Saleem 等[33]研究結(jié)果表明害蟲死亡率與植物精油濃度和暴露時(shí)間呈正相關(guān)，實(shí)驗(yàn)證明曼陀羅，赤桉，辣木和黑麥草精油可用作熏蒸劑來控制儲糧中的害蟲；香葉天竺葵精油對銹赤扁谷盜成蟲也具有顯著的熏蒸毒殺活性，校正驅(qū)避率也達(dá)到了 77.55%[34]。Traian等[35]研究了百里香和Satureja hortensis L.兩種精油的殺蟲效果，結(jié)果表明兩種精油主要的活性殺蟲化合物是麝香草酚，如丁子香酚和芳樟醇。植物提取物對儲糧害蟲產(chǎn)生作用的有效成分還可以進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以開發(fā)針對儲糧害蟲高效的植物源藥劑。

3 展望

開發(fā)對害蟲高效且廣譜性好，對人畜低毒，不污染糧食，殘留量少，有效期長，操作簡單方便、安全，費(fèi)用低廉的新型防蟲藥品是未來有關(guān)防治儲糧害蟲研究的方向之一。生物防治儲藏物害蟲具有這一可能性，但其相關(guān)研究還有待進(jìn)一步深入。

對于信息素防治儲糧害蟲，如果在控制生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，提取高濃度的天然信息素，或者合成高效的儲糧害蟲信息素類似物，那么監(jiān)測誘捕器的應(yīng)用將會大大提高儲糧的安全性。我國藥用植物來源及種類豐富，且許多種類均有殺蟲活性的相關(guān)報(bào)道，深入研究中草藥植物及其提取物的殺蟲作用，利用其開發(fā)儲糧相關(guān)藥劑具可行性，目前開展植物提取物的相關(guān)儲糧實(shí)驗(yàn)大多采取拌入或熏蒸等手段，是否對糧食后續(xù)加工品質(zhì)和消費(fèi)者使用情況產(chǎn)生影響沒有過多討論，也可以進(jìn)一步進(jìn)行研究。

隨著研究的深入及相關(guān)先進(jìn)成果的應(yīng)用，今后可利用高新技術(shù)和精密儀器來提取并合成各種特殊活性物質(zhì)，配合氣調(diào)、熏蒸等多種現(xiàn)有手段聯(lián)合使用。新技術(shù)和新儀器的產(chǎn)生定會為生物防治儲糧害蟲的研究開辟出更廣闊的空間。