喜樹不同部位提取物對紅火蟻的毒力和行為影響

葉 滔，楊靜美*，錢應(yīng)俊，席亞東，劉光華，3*

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，廣州 510225；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所，成都 610066；3.韶關(guān)市華實現(xiàn)代農(nóng)業(yè)創(chuàng)新研究院，廣東 韶關(guān) 512026）

紅火蟻（Solenopsis invictaBuren，red imported fire ant，RIFA）是一種極具侵略性且適應(yīng)性強的生物，在我國多個地區(qū)均有分布，給人類和環(huán)境等造成了嚴重的危害[1-2]。目前化學(xué)防治仍是主要的防治方法，但化學(xué)藥劑的使用給環(huán)境帶來的污染問題不容忽視，尋求安全有效的植物源藥劑防治方法是未來發(fā)展的方向和目標(biāo)。很多研究發(fā)現(xiàn)，植物源藥劑對紅火蟻有一定藥效，地黃連各有機溶劑提取物對紅火蟻大、小型工蟻均有一定的毒力作用，可作為天然殺蟲劑防治紅火蟻[3]；熏蒸試驗中，青蒿油和香樟中的活性成分桉樹腦和樟腦油對大、小紅火蟻都有強烈的熏蒸毒性[4-5]；九里香鮮葉提取物處理9 d后對小型紅火蟻的熏蒸毒性可達100%，對中型紅火蟻的毒性為93.33%[6]。

喜樹（Camptotheca acuminata）是分布在我國長江流域及西南地區(qū)的珙桐科落葉喬木，其根、莖、葉和種子中都含有抗癌、殺菌和抑菌的各種生物堿，如喜樹堿、10-羥基喜樹堿和甲基喜樹堿等，以喜樹堿的含量最為豐富。喜樹堿（camptothecin，CPT）屬吡咯喹啉類生物堿，對腫瘤和白血病有抑制作用，有多種除菌殺蟲活性[7-9]。喜樹葉提取物對小菜蛾（Plutella xylostella L.）幼蟲和成蟲均有毒性，對3齡幼蟲的拒食、胃毒作用較強，對成蟲有一定的產(chǎn)卵忌避作用[10]。喜樹果實具有抗癌、解毒散結(jié)、破血化瘀等作用[11]。研究表明，0.2%喜樹堿乳油對二化螟（Chilosuppressalis walker）、水稻稻飛虱（Nilaparvata lugens）和甘藍蚜蟲（Brevicoryne brassicae）都有較高的生物活性，其中，對稻飛虱的活性最好[12]。但喜樹各部位提取物及喜樹堿對紅火蟻的研究較少見報道。

本論文以喜樹為植物材料，通過研磨、超聲波提取其葉、莖、種子和芽等各部位有效成分，用水試管法喂養(yǎng)紅火蟻，研究其對中型紅火蟻的毒力和各種行為的影響等，為將喜樹開發(fā)成可防控紅火蟻的植物材料提供借鑒依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試植物和試劑

喜樹鮮葉、干葉、鮮莖、種子和鮮芽，采集于仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院校內(nèi)。種子采集于2018年11月，葉、莖、芽采集于2019年3月。喜樹堿（含量≥98%），購于成都埃法生物科技有限公司。

1.1.2 供試紅火蟻

紅火蟻中型工蟻采集于仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院校內(nèi)。其頭寬0.7～0.9 mm。將紅火蟻巢穴放入塑料桶中（桶壁涂有滑石粉以防紅火蟻爬出）。后將桶置于溫度為26～28℃、濕度為75%～85%的實驗室內(nèi)，期間用水試管（試管中裝入蒸餾水，試管口塞入適量棉花）、新鮮火腿腸飼養(yǎng)，1周后待用[13]。

1.2 試驗方法

1.2.1 喜樹各部位有效成分的提取

分別在1 g喜樹鮮葉、干葉、鮮莖、種子和鮮芽中加入10 mL蒸餾水和5～8 mL無水乙醇，研缽研磨，室溫下超聲波震蕩1 h后50℃下烘箱烘干[14-17]。后加5 mL無水乙醇和對應(yīng)體積的蒸餾水后，得到濃度分別為鮮葉1 g/50 mL、干葉1 g/30 mL、鮮莖1 g/30 mL、種子1 g/30 mL和鮮芽1 g/30 mL的喜樹不同部位提取液。另將喜樹堿用蒸餾水配制成50、75和100 μg/mL的水溶液。對照則在30 mL蒸餾水中加入5 mL無水乙醇。對照組和試驗組均將無水乙醇揮發(fā)至無明顯氣味。

1.2.2 喜樹提取物對紅火蟻的毒力

將塑料杯口及以下2 cm處涂抹滑石粉以防紅火蟻爬出，后每個杯中放置20頭中型紅火蟻。采用水試管法，將上述1.2.1中的提取液分別加到2 mL離心管（管口塞入棉花，需每日補足）中，并將離心管置塑料杯中喂食紅火蟻。杯中同時加入適量新鮮火腿腸（需每日更換），每個處理重復(fù)3次。喂食1、3、5、7、9和11 d后，觀察喜樹不同部位提取液及喜樹堿溶液對紅火蟻的毒力，根據(jù)以下公式計算紅火蟻的平均死亡率[18]：

死亡率=死亡紅火蟻數(shù)/紅火蟻總數(shù)×100%。

1.2.3 喜樹提取物對紅火蟻行為的影響

按照上述1.2.2的喂養(yǎng)方法喂養(yǎng)紅火蟻后，觀察其相應(yīng)時間段下，喜樹不同處理對紅火蟻聚集率、抓附率、行走率、攀爬率的影響。聚集率測定方法：將塑料杯輕輕晃動，待紅火蟻全部分布在杯底并靜置10 s以上后，觀察紅火蟻的聚集情況，超過3只（含3只）能聚集成團的，即認為有聚集能力。按照公式計算聚集率：

聚集率=能聚集的紅火蟻數(shù)/紅火蟻總數(shù)×100%。

抓附率測定方法：輕輕晃動塑料杯，待紅火蟻全部分布在杯底并靜置10 s以上后，取一張白紙緊貼于杯口，后將塑料杯翻轉(zhuǎn)180°杯口朝下后，停頓5 s以上，隨后快速翻轉(zhuǎn)杯子回到原來的位置。觀察并記錄杯中余下的紅火蟻的數(shù)量，掉落在杯中的紅火蟻即為不具有抓附能力的紅火蟻。按照公式計算抓附率：

抓附率=（總紅火蟻數(shù)—杯中紅火蟻數(shù)）/紅火蟻總數(shù)×100%。

行走率測定方法：在A4紙上打印出多個邊長為1 cm×1 cm的小正方形，將紅火蟻輕放到紙上，若紅火蟻在3 s內(nèi)能行走的距離超過3 cm（含3 cm），則認為其具有行走能力。按照公式計算行走率：

行走率=具有行走能力的紅火蟻數(shù)/紅火蟻總數(shù)×100%。

攀爬率測定方法：取一竹簽，從最下端開始，每隔1 cm處用簽字筆標(biāo)記。輕觸杯中的紅火蟻使其攀爬至竹簽上，當(dāng)其爬行的距離大于3 cm（含3 cm）時，則認為其具有攀爬能力。按照公式計算攀爬率：

攀爬率=有攀爬能力的紅火蟻數(shù)/紅火蟻總數(shù)×100%[19-20]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用SAS 9.0對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 喜樹不同處理對紅火蟻的毒力作用

喜樹不同處理對紅火蟻的毒力測定結(jié)果表明（表1），不同處理下紅火蟻的死亡率均隨處理時間的延長而上升。處理1 d后，鮮葉作用下，紅火蟻死亡率最高，為20%，對照為0，有明顯差異。處理11 d后，喜樹種子和100 μg/mL喜樹堿溶液對紅火蟻的毒殺效果最好，死亡率分別為78.33%和80.00%，二者無顯著差異；其他處理作用下，紅火蟻的死亡率為45.00%～75.00%，對照為6.67%；對照與各處理間均存在顯著差異。

表1 喜樹提取物對紅火蟻的毒力作用Table 1 The toxicity of Camptotheca acuminate on Solenopsis invicta %

2.2 喜樹不同處理對紅火蟻聚集率的影響

由表2可知，試驗期間，在相同時間條件下，各處理中對照組的聚集率最高；隨著時間的延長，紅火蟻的聚集率均逐漸降低。處理1、3 d后，鮮葉對紅火蟻聚集率影響最大，與對照相比均差異顯著。11 d后，100 μg/mL喜樹堿溶液和種子處理對紅火蟻聚集率的影響最大，紅火蟻的聚集率分別為6.67%和10.00%，二者無顯著差異；其他處理下紅火蟻的聚集率為8.33%～41.67%，對照為55.00%。

表2 喜樹提取物對紅火蟻聚集率的影響Table 2 The aggregation effect of Camptotheca acuminate on Solenopsis invicta %

2.3 喜樹不同處理對紅火蟻抓附率的影響

由表3可知，試驗期間，在相同時間條件下，各處理中對照組的抓附率最高；隨著時間的延長，紅火蟻的抓附率均逐漸降低。處理1、3 d后，鮮葉對紅火蟻抓附率影響最大，與對照相比均差異顯著。處理11 d后，100、75 μg/mL喜樹堿溶液和種子處理對紅火蟻抓附率的影響最大，紅火蟻的抓附率分別為15.00%、16.67%和16.67%，均無顯著差異；其他處理下紅火蟻的抓附率為33.33%～50.00%，對照為83.33%，與各處理間均差異顯著。

表3 喜樹提取物對紅火蟻抓附率的影響Table 3 The grasping effect of Camptotheca acuminate on Solenopsis invicta %

2.4 喜樹不同處理對紅火蟻行走率的影響

由表4可知，試驗期間，在相同時間條件下，各處理中對照組的行走率最高；隨著時間的延長，紅火蟻的行走率均逐漸降低。處理1、3 d后，鮮葉對紅火蟻行走率影響最大，與對照相比均差異顯著。處理11 d后，種子和100 μg/mL喜樹堿對紅火蟻行走率的影響最大，紅火蟻的行走率均為16.67%；其他處理下紅火蟻的行走率為18.33%～50.00%，對照為86.67%，與各處理間均差異顯著。

表4 喜樹提取物對紅火蟻行走率的影響Table 4 The walking effect of Camptotheca acuminate on Solenopsis invicta %

2.5 喜樹不同處理對紅火蟻攀爬率的影響

由表5可知，試驗期間，在相同時間條件下，各處理中對照組的攀爬率最高；隨著時間的延長，紅火蟻的攀爬率均逐漸降低。處理1、3 d后，鮮葉對紅火蟻攀爬率影響最大，與對照相比均差異顯著。處理11 d后，100、75 μg/mL喜樹堿溶液和種子處理對紅火蟻攀爬率的影響最大，紅火蟻的攀爬率分別為16.67%、18.33%和18.33%，均無顯著差異；其他處理下紅火蟻的攀爬率為33.33%～53.33%，對照為86.67%，與各處理間均差異顯著。

表5 喜樹提取物對紅火蟻攀爬率的影響Table 5 The climbing effect of Camptotheca acuminate on Solenopsis invicta %

3 討論與結(jié)論

紅火蟻是世界性的外來入侵害蟲，目前仍主要采用化學(xué)藥劑進行防治[21]。研究發(fā)現(xiàn)，毒死蜱、氟蟲腈等化學(xué)農(nóng)藥都對紅火蟻有一定的毒力和行為抑制作用，但也帶了一些環(huán)境危害。植物源農(nóng)藥因其選擇性強、對環(huán)境及人類友好等，已成為代替化學(xué)農(nóng)藥的主要研究方向。

喜樹在我國各地分布廣泛，其枝、葉和果實均可入藥，具抗腫瘤作用。喜樹葉、果的乙醇超聲提取物具有顯著地殺卵活性。喜樹各部位中都含有喜樹堿，喜樹堿可顯著誘導(dǎo)甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）細胞發(fā)生凋亡[22]；喜樹堿對小菜蛾有較強的胃毒作用，對小菜蛾的產(chǎn)卵和卵孵化具有較強的抑制作用，還可影響小菜蛾體內(nèi)蛻皮激素和保幼激素的平衡，顯著抑制小菜蛾幼蟲的正常生長發(fā)育[23-24]。因此，以喜樹為植物材料，有望開發(fā)出對紅火蟻有效的植物源殺蟻劑。

本研究結(jié)果表明，喜樹不同部位提取液對紅火蟻均有一定的毒殺作用。種子和100 μg/mL喜樹堿溶液對中型紅火蟻的毒殺效果最好，處理11 d后，死亡率分別為78.33%和80.00%，二者間無顯著差異，均表現(xiàn)出較強的毒殺活性。喜樹不同部位提取物能降低紅火蟻工蟻的聚集率、抓附率、行走率和攀爬率等各項行為能力，影響其取食、繁衍以及防衛(wèi)等，不利于紅火蟻種群的生存[25-26]。種子和100 μg/mL喜樹堿溶液對紅火蟻的聚集率、抓附率、行走率、攀爬率影響最大，處理11 d后，分別為10.00%、6.67%，16.67%、15.00%，16.67%、16.67%和18.33%、16.67%。兩種處理間無顯著差異，但各處理與對照間都差異顯著。喜樹有效物質(zhì)的提取方法很多，如用超臨界CO2法從喜樹種子中提取喜樹堿、用喜樹堿鈉鹽提取喜樹堿、用AB-8樹脂吸附提取喜樹堿等，但成本較高、步驟較煩瑣[10]。本試驗利用超聲波，采用乙醇提取喜樹不同部位有效物質(zhì)的方法操作簡便。試驗初始，喜樹各部位提取物中，鮮葉對紅火蟻死亡率及各行為影響最大，后喜樹種子對紅火蟻的毒殺活性、行為影響均逐步增大，這可能是因為剛開始時鮮葉中的有效成分較干燥種子釋放較快。且喜樹種子分布廣泛、來源方便且易于儲存運輸?shù)?，具有一定實際運用意義。

本試驗采用水試管法研究了喜樹不同部位提取物在室內(nèi)條件下，對中型紅火蟻的毒殺作用和聚集率、抓附率、行走率和攀爬率等各項行為的影響，但未采用其他方法如噴霧法、拌餌料法等進行試驗，其在野外的效果、與其他誘餌或者殺蟻劑混用效果等，都需要進一步研究。