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摘要 ：探究光果莸挥发油的化学组成及其对两种仓储害虫的防治效果。利用GC/MS分析光果莸挥发油的化学成分，通过触杀、熏蒸和驱避试验评价光果莸挥发油对两种昆虫的生物活性。结果表明，光果莸挥发油中共鉴定出20种化合物，占总成分的94.08%，主要化合物为反乙酸松香芹酯（36.1%），柠檬烯（23.1%），β 蒎烯（13.6%），邻异丙基甲苯（5.6%），桃金娘烯醛（3.3%）。光果莸挥发油对烟草甲和嗜卷书虱表现出一定触杀作用（半数致死量LD50分别为24.90 μg/头和2.74 μg/cm2）和熏蒸活性（半数致死浓度LC50分别为37.62 mg/L air和9.88 mg/L air），且光果莸挥发油对嗜卷书虱具有明顯的驱避活性。结果提示，光果莸挥发油具有进一步开发为植物源杀虫剂的潜力。
关键词 ：光果莸; 烟草甲; 嗜卷书虱; 挥发油; 生物活性
中图分类号：
S 379.5
文献标识码： A
DOI： 10.16688/j.zwbh.2018446
Chemical composition of the essential oil of Caryopteris
tangutica and its bioactivity against two storage pests
LIANG Junyu， WANG Mengzhen， XU Jie， ZHANG Yan， WANG Kui
（College of the Life Sciences， Northwest Normal University， Lanzhou 730070， China）
Abstract
In order to seek new types of plant derived insecticides against Lasioderma serricorne and Liposcelis bostrychophila， the chemical composition and bioactivity of the essential oil of Caryopteris tangutica were studied. The chemical constituents of the essential oil were analyzed by GC/MS and its bioactivity against two insects was tested by fumigation， contact killing and repellent tests. The results showed that 20 components accounting for 94.08% of the total composition were identified in C.tangutica essential oils and the main components were trans pinocarvyl acetate （36.1%）， limonene （23.1%）， β pinene （13.6%）， p cymene （5.6%）， and myrtenal （3.3%）. C.tangutica essential oils showed contact toxicity against L.serricorne and L.bostrychophila （LD50=24.90 μg/adult and LD50=2.74 μg/cm2） and fumigant toxicity against the two insects （LC50=37.62 mg/L air and LC50=9.88 mg/L air）. Besides， the essential oil showed significant repellent activity against L.bostrychophila. The essential oil of C.tangutica has the potential to be developed into plant derived insecticides.
Key words
Caryopteris tangutica; Lasioderma serricorne; Liposcelis bostrychophila; essential oil; biological activity
烟草甲Lasioderma serricorne属鞘翅目窃蠢科昆虫，是一种世界性的储藏物害虫[1]，食性复杂、繁殖快。其虫尸、虫粪可污染烟叶和烟草制品，严重影响烟叶的可用性和卷烟质量。嗜卷书虱Liposcelis bostrychophila属啮虫目虱啮科昆虫，广泛分布于热带地区国家。其种类繁多，种群繁衍迅速，严重影响粮食品质[2]。目前常用于防治仓储害虫的方法是硫化氢熏蒸法，此法具有较好的杀虫和驱虫活性，但因其长期使用，仓储害虫已对该药剂具有了一定的抗药性。另外，化学农药对生态环境和人类健康的威胁也逐渐凸显。研发高效、低害、易降解的新型植物源杀虫剂受到科研工作者的重视[34]。近年来研究人员已从许多植物的挥发油中发现了具有杀虫和驱避活性的物质[57]，而植物种类多，分布广，开发途径多的特点也给植物源杀虫剂的研究带来许多便利。
光果莸Caryopteris tangutica为马鞭草科莸属植物，分布于我国陕西、甘肃、四川一带[8]。目前，光果莸挥发油对仓储害虫的防治作用还尚未有文献报道。本试验以光果莸挥发油为材料，评价其对仓储害虫烟草甲和嗜卷书虱的杀虫活性，旨在为开发新型的植物源杀虫剂提供参考。
1 材料与方法
1.1 植物材料和挥发油的提取
光果莸采于甘肃省潭县冶力关（34°58′18″N，103°39′12″E，海拔2 233 m）。新鲜茎叶阴干后切碎，取1 000 g采用挥发油提取器提取6 h。油水经正己烷溶剂萃取，无水硫酸钠处理后过滤，得到青绿色挥发油。测量挥发油体积，计算得油率，并于4℃冰箱保存备用。
1.2 供试害虫的培养
供试害虫来源于北京师范大学中药资源所。烟草甲置于容积为0.5 L的玻璃瓶中，饲以10∶1质量比混合的小麦粉与酵母粉。嗜卷书虱以奶粉、酵母和面粉（1∶1∶1，w/w）的混合物饲养。饲养温度为29～31℃，相对湿度70%～80%。发育为成虫后1～2周内不分雌雄供试。
1.3 光果莸挥发油的GC MS分析
采用安捷伦6890N气相色谱（FID检测器）和安捷伦5973N型质谱联用仪器分析光果莸挥发油的化学组成。色谱柱为HP 5MS型 （30 m×0.25 mm×0.25 μm）。先60℃并保持2 min，然后以10℃/min升到180℃并保持1 min，再以20℃/min升到280℃并保持15 min;取1 μL样品（用正己烷稀释到1%）注射到气相色谱中，分流比为1∶10;载气为氦气;流速为1.0 mL/min。最后采用与正构烷烃（C8 C24）的保留指数和质谱数据库（NIST 05和Wiley 275 libraries）数据比较鉴定挥发油的组分。挥发油中每种组分的相对百分含量通过面积归一法获得。
1.4 光果莸挥发油生物活性
1.4.1 熏蒸活性的测定
参照文献[9]的方法分别测定挥发油对烟草甲和嗜卷书虱的熏蒸活性。将烟草甲成虫放入玻璃瓶中，用正己烷将光果莸挥发油配制成浓度梯度。取10 μL稀释液，滴在覆盖于瓶盖内顶部直径为2.0 cm的滤纸片上。待溶剂挥发20 s后，将瓶盖旋紧使瓶内形成封闭的空间。用正己烷和磷化氢分别作为阴性和阳性对照。测定对嗜卷书虱的熏蒸活性时先将挥发油稀释，然后取10 μL稀释液滴在滤纸条上，之后将浸渍了稀释液的滤纸条放入250 mL容量的玻璃瓶中，将嗜卷书虱放入一个8 mL小玻璃瓶中，然后将小瓶放入大瓶中，封死。以正己烷和敌敌畏分别作为阴性和阳性对照。每次10头昆虫，每处理重复5次，24 h后分别观察两种昆虫的死亡数。采用SPSS统计软件分析计算半数致死浓度LC50（mg/L air）。
1.4.2 触杀活性的测定
参照文献[10]的方法测定挥发油对烟草甲和嗜卷书虱的触杀活性。与上述方法一样配制光果莸挥发油稀释液。每次取0.5 μL稀释液滴于烟草甲的前胸背板上。测定挥发油对嗜卷书虱的触杀活性时，取300 μL稀释液，滴在直径为5.5 cm的滤纸片上，将滤纸片底部用固体胶固定在适宜的培养皿中，在滤纸上放置书虱，盖上培养皿盖。正己烷和除虫菊素分别为阴性和阳性对照。每处理5次，每次10头，24 h后分别观察两种昆虫的死亡数。采用SPSS统计软件分析计算半数致死量LD50。
1.4.3 驱避活性的测定
参照文献[10]的方法用直径为9 cm （烟草甲）和6 cm（嗜卷书虱）的培养皿分别测试挥发油对烟草甲和嗜卷书虱的驱避活性。首先将光果莸挥发油溶解于正己烷溶液中制成5个梯度的测试浓度，将滤纸剪成等大两片分别作为测试组和对照组。测试组均匀喷洒光果莸挥发油稀释液;对照组喷洒正己烷，其中烟草甲喷液量为500 μL;嗜卷书虱喷液量为300 μL。待溶剂挥发30 s后，将两片滤纸紧挨着粘在培养皿中，然后将20头试虫放在培养皿中心并盖上皿盖。试验均重复5次，每次20头试虫。分别在2 h和4 h后统计出现在不同区域内的试虫数量，计算驱避率（PR）。以避蚊胺（DEET）为阳性对照重复上述试验过程。设置阳性对照作为评价挥发油驱避活性的一个参照。
PR=[（Nc-Nt）/（Nc+Nt）]×100%。
其中，Nc为出现在阴性对照区域的试虫数量，Nt为出现在试验组区域（具有挥发油或阳性对照）的试虫数量。
2 结果与分析
2.1 光果莸挥发油的化学成分分析
由表1可以看出，从光果莸挥发油中共鉴定出20种化合物，占全部成分的94.08%，其中主要成分有反乙酸松香芹酯（36.1%），檸檬烯（23.1%），β 蒎烯（13.6%），邻异丙基甲苯（5.6%），桃金娘烯醛（3.3%）。文献报道采于青海省的光果莸挥发油主要成分为乙酸异松蒎酯（22.65%）和邻异丙基甲苯（18.69%）[11]; 采自兰州石佛沟的光果莸挥发油主要成分为乙酸桃金娘烯酯（27.96%）和雪松醇（7.03%）[12]。这与本试验结果存在一定差异，推测同一种植物因其产地、生长年限和采样时间的不同，其挥发油的组成和含量也有可能存在很大的差异。
2.2 光果莸挥发油的生物活性
2.2.1 熏蒸活性
光果莸挥发油对烟草甲和嗜卷书虱的熏蒸活性测试结果显示，光果莸挥发油对烟草甲和嗜卷书虱均具有一定的熏蒸毒杀作用，半数致死浓度LC50分别为37.62 mg/L air和9.88 mg/L air（表2）。光果莸挥发油对这两种昆虫的熏蒸毒性均小于各自的阳性对照敌敌畏和磷化氢。与采用相同活性评价方法的侧柏叶挥发油和灌木亚菊挥发油相比，光果莸挥发油对烟草甲的熏蒸活性高于侧柏叶挥发油（LC50为145.40 mg/L air）[13]，但对嗜卷书虱的熏蒸活性低于灌木亚菊挥发油（LC50为0.65 mg/L air）[14]。
2.2.2 触杀活性
光果莸挥发油对嗜卷书虱和烟草甲均具有一定的触杀活性，LD50分别为2.74 μg/cm2和24.90 μg/头（表3）。与阳性对照除虫菊素相比，光果莸挥发油对两种昆虫的触杀活性都较弱。目前国内外有很多关于植物挥发油对烟草甲和嗜卷书虱触杀活性的报道，例如侧柏叶和牡荆叶挥发油对烟草甲触杀活性的LD50分别为50.45 μg/头和25.3 μg/头[15]; 吴茱萸挥发油对烟草甲和嗜卷书虱触杀活性的LD50分别为17.09 μg/头和57.22 μg/cm2[16]; 紫苏挥发油对烟草甲触杀活性的LD50为3.13 μg/头[17]。与侧柏叶和牡荆叶挥发油相比，光果莸挥发油对烟草甲具有强的触杀活性，但与紫苏和吴茱萸挥发油相比，光果莸挥发油对烟草甲触杀活性则较弱。与吴茱萸挥发油相比，光果莸挥发油对嗜卷书虱触杀活性较强，其触杀活性是吴茱萸挥发油的20.8倍。
2.2.3 驱避活性
光果莸挥发油对烟草甲的驱避效果见图1。在5个测试浓度下，光果莸挥发油对烟草甲分别作用2 h和4 h后的驱避活性要比阳性对照避蚊胺弱，除了在最高浓度（78.63 nL/cm2）下，光果莸挥发油对烟草甲作用2 h后比作用4 h后的驱避效果要好，在其余4个测试浓度下，光果莸挥发油对烟草甲作用2 h后比作用4 h后的驱避活性要弱。
光果莸挥发油对嗜卷书虱的驱避效果见图2。在最高浓度（63.16 nL/cm2）下，光果莸挥发油对嗜卷书虱分别作用2 h和4 h后达到了与避蚊胺相似的驱避效果，且在最低浓度（0.1 nL/cm2）下，光果莸挥发油对嗜卷书虱作用2 h后的驱避效果与避蚊胺相近，说明光果莸挥发油对嗜卷书虱具有很好的驱避活性。
此结果表明，光果莸挥发油对嗜卷书虱的驱避效果明显，对烟草甲的驱避效果不明显，且在高浓度下光果莸挥发油的驱避作用更好。
3 结论与讨论
本研究分析了光果莸挥发油的化学组分及其对烟草甲和嗜卷书虱的熏蒸、触杀和驱避活性。结果表明，光果莸挥发油对烟草甲和嗜卷书虱表现出一定的触杀、熏蒸和驱避活性。尽管光果莸挥发油对烟草甲和嗜卷书虱的熏蒸和触杀活性弱于阳性对照，但由研究结果可知，光果莸挥发油对烟草甲和嗜卷书虱是具有一定的杀虫活性的，且与化学杀虫剂相比，它还具有低毒、环保等优点，因此将光果莸挥发油开发成为新型绿色环保的植物源杀虫剂并应用于仓储害虫的防治具有一定的意义。自然界中的植物资源非常丰富，这为研究并开发新的植物源杀虫剂提供了基础。有关光果莸挥发油及其主要组分对其他害虫的防治活性及作用机理还需进一步研究。另外，虽然植物源杀虫剂因其绿色环保无污染等特点受到国内外很多研究者的关注，但由于各种原因导致市场开发力度远远不够，还需要进行深入的研究。
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（責任编辑：杨明丽）