薰衣草精油對斜紋夜蛾的生物活性測定

張艷 李正躍 陳斌

摘要：【目的】明確薰衣草精油對斜紋夜蛾幼蟲的生物活性，為薰衣草精油在斜紋夜蛾及其他農業害蟲上的生物防治提供理論依據，并為合理利用天然產物開發新型植物源農藥提供新方向?！痉椒ā坎捎盟魵庹麴s法提取薰衣草精油，運用氣相色譜—質譜聯用儀（GC-MS）檢測提取所得的薰衣草精油，確認其主要化學成分;以50%丙酮作溶劑將薰衣草精油配制成質量濃度為2.5、5.0、10.0、20.0和40.0 mg/mL的溶液，并設50%丙酮作為對照;在室內條件下分別采用浸漬葉碟法和飼喂稱重法測定不同濃度薰衣草精油對斜紋夜蛾3齡幼蟲的非選擇性拒食作用、生長發育抑制作用和胃毒作用?！窘Y果】采用水蒸氣蒸餾法提取薰衣草精油的得率為1.16%;運用GC-MS分析檢測提取獲得的薰衣草精油，確認其主要化學成分約26種，主要成分為桉葉油醇（26.904%）、α-松油醇（14.380%）、芳樟醇（10.188%）、樟腦（8.557%）、β-蒎烯（6.695%）和α-蒎烯（2.296%）等。對斜紋夜蛾3齡幼蟲的生物活性測定結果表明，低濃度（2.5和5.0 mg/mL）的薰衣草精油對斜紋夜蛾幼蟲具有引誘作用，能促進幼蟲取食，處理葉碟被取食的面積明顯大于對照葉碟，高濃度（10.0、20.0和40.0 mg/mL）則具有較強的拒食活性;低濃度（2.5和5.0 mg/mL）薰衣草精油可促進斜紋夜蛾幼蟲取食，試蟲體重均高于對照，高濃度（10.0、20.0和40.0 mg/mL）薰衣草精油對斜紋夜蛾幼蟲則具有明顯的生長發育抑制作用，且隨薰衣草精油濃度的升高和處理時間的延長而增強;不同濃度的薰衣草精油對斜紋夜蛾幼蟲均具有較強的胃毒作用，且隨著濃度的升高和處理時間的延長，胃毒作用進一步增強?！窘Y論】薰衣草精油對斜紋夜蛾幼蟲表現出較好的生物活性，具有進一步研發應用的潛力。

關鍵詞： 薰衣草精油;斜紋夜蛾;胃毒作用;生物活性

中圖分類號： S433.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼： A 文章編號：2095-1191（2019）11-2481-08

Bio-activity of Lavandula angustifolia Mill. essential oil against Spodoptera litura（Fabricius）

ZHANG Yan， LI Zheng-yue， CHEN Bin*

（State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Bio-Resources in Yunnan/Institute of Plant Protection，

Yunnan Agricultural University， Kunming? 650201， China）

Abstract：【Objective】To study the mechanism of the biological activity of essential oil from Lavandula angustifolia Mill. to the larvae of Spodoptera litura（Fabricius）， so as to provide a theoretical basis for the development and utilization of essential oil from L. angustifolia to control the larvae of S. litura and other pests， and provide new direction for utilization of botanical pesticide developed by natural products. 【Method】The essential oil from lavender was extracted by steam distillation. Gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS） was used to detect the essential oil to determinate its main chemical components. Using 50% acetone as solvent， the essential oil from lavender was diluted into 2.5， 5.0， 10.0， 20.0 and 40.0 mg/mL solutions， and 50% acetone was set as control. Under indoor conditions， the non-selective antifeeding effect， growth inhibition and stomach toxicity of lavender essential oil on the third instar larvae of S. litura were determined by immersion leaf disc method and feeding weighing method. 【Result】The yield of essential oil by steam distillation was 1.16%. There were 26 chemical components in the oil detected by GC-MS， and the main components included eudesmol（26.904%）， α-terpineol（14.380%）， linalool（10.188%）， campher（8.557%）， β-pinene（6.695%） and α-pinene（2.296%）. According to the bio-activity of the third larvae of S. litura， the low concentration（2.5 and 5.0 mg/mL） of? lavender essential oil showed an attractive effect on the larvae of S. litura， it could promote the feeding of larvae， and the feeding areas of the treatment leaves were larger than the control. While the high concentration（10.0， 20.0 and 40.0 mg/mL） showed a strong antifeeding effect. The low concentration（2.5 and 5.0 mg/mL） showed a certain promoting effect on the growth of the larvae， the weight of the larvae were all higher than control. But the higher concentration（10.0， 20.0 and 40.0 mg/mL） showed a strong growth inhibition effect， and the effect enhanced with the increasing of essential oil concentration and treatment time. Different concentrations of lavender essential oil had a strong stomach toxicity to S. litura larvae. As the concentration of lavender essential oil increased and the treatment time prolonged， the stomach toxicity improved. 【Conclusion】Lavender essential oil has good biological activities to the larvae of S. litura， and has potential for further research and application.

Key words： lavende ressential oil; Spodoptera litura（Fabricius）; stomach toxicity; bio-activity

0 引言

【研究意義】斜紋夜蛾[Sprodenia litura（Fabricius）]屬鱗翅目（Lepidoptera）夜蛾科（Noctuidae），具有間歇性、暴食性和繁殖力強等特點（羅成等，2011），其在世界各地均有分布，在我國除青海和新疆目前未見報道外，其余各?。▍^）均有發現（陳斌等，2008）。斜紋夜蛾多以幼蟲取食寄主植物的果實、花、葉等，且食性雜，危害寄主多達109科389種（含變種）（秦厚國等，2006），給農業生產造成嚴重損失。長期以來，為確保作物產量，多采用化學農藥對斜紋夜蛾進行防治，但由于大量不合理使用化學農藥，自1960年以來斜紋夜蛾已對常規化學殺蟲劑產生了一定程度的抗藥性（周曉梅等，2002）。近年來，高效、安全、低毒的新型植物源殺蟲劑表現出廣闊的發展前景，相關研究也多致力于利用植物中的天然殺蟲物質來研發植物源農藥，對害蟲進行有效生物防治，從而減少或避免化學防治導致“3R效應”等問題的發生。薰衣草作為一種重要的天然香料植物，其提取工藝已較成熟，將其有效成分與中草藥混合后對蚊子、蒼蠅等昆蟲具有一定的驅除作用，在殺蟲應用方面表現出較大的潛力。因此，探究薰衣草精油對斜紋夜蛾的生物活性對斜紋夜蛾及其他農業害蟲的生物防治具有重要意義，且可為充分利用薰衣草資源開發新型植物源農藥提供理論依據?！厩叭搜芯窟M展】薰衣草（Lavandula angustifolia Mill.）隸屬于唇形科（Labiatae）薰衣草屬（Lavandula），原產于地中海沿岸地區，如今在亞洲、歐洲、非洲、北美洲和大洋洲的多個國家有大面積種植，我國于20世紀初從國外成功引種栽培至新疆、陜西和江蘇等?。▍^）（吳樟強，2016）。薰衣草除根部以外都帶濃香，全株均可用于提取精油，其香氣濃郁而溫和（楊懿涵，2018）。薰衣草精油由30余種芳香族化合物混合組成，多為乙酸酯類、醇類和烯烴類化合物，主要有效成分為乙酸芳樟酯和芳樟醇（廖享，2015），且其成分和含量因薰衣草品種、產地、提取方式和提取部位不同而異（陳和平等，2005）。目前對薰衣草精油化學成分的活性研究主要集中在清除自由基抗氧化、抗癌抗腫瘤、降血壓降血糖和抗菌等方面（陳蔚青和金建忠等，2008;陳計巒等，2009;李家霞等，2011），而有關薰衣草精油的殺蟲活性少有報道。在全世界范圍內已知有超過1000種植物具有殺蟲活性，在與昆蟲的長期協同進化過程中，這些植物產生了一系列對害蟲具有觸殺、胃毒、忌避、拒食和抑制生長發育等多種生物活性的次生代謝產物，且可經提取制備成植物源殺蟲劑。程東美等（2002，2007）研究發現，黃杜鵑精油的主要殺蟲活性成分為鬧羊花素Ⅲ，可顯著降低斜紋夜蛾的發育歷期、存活率、化蛹率和雌蛹重;馬安勤等（2003）報道紫莖澤蘭精油對斜紋夜蛾幼蟲具有一定的非選擇性拒食活性;曾慶錢等（2006）研究表明，廣藿香精油對斜紋夜蛾具有較強的拒食作用，48 h后非選擇性拒食中濃度（AFC50）為94.40 μg/mL;朱家穎等（2006）研究發現，印楝素對斜紋夜蛾幼蟲具有拒食、產卵忌避和生長發育抑制作用，印楝素濃度越高，斜紋夜蛾幼蟲的體重增長倍數越低，死亡率越高;郭章碧（2010）采用室內浸蟲法測定結果表明，不同濃度、不同部位的萬壽菊精油對斜紋夜蛾3齡幼蟲均具有觸殺活性，且呈劑量依賴關系;張嘉慧（2016）研究發現，廣藿香精油中的主要成分廣藿香酮對斜紋夜蛾幼蟲具有一定的胃毒作用及較強的觸殺和生長發育抑制作用?！颈狙芯壳腥朦c】目前有關植物源精油對斜紋夜蛾的生物活性已有文獻報道，但針對薰衣草精油對斜紋夜蛾幼蟲生物活性的研究尚無報道?！緮M解決的關鍵問題】以危害多種作物的重要害蟲斜紋夜蛾為靶標害蟲，以薰衣草為材料，采用水蒸氣蒸餾法制備薰衣草精油，運用氣相色譜—質譜聯用儀（GC-MS）檢測提取所得的薰衣草精油，確認其主要化學成分，并通過室內測定薰衣草精油對斜紋夜蛾的生物活性，以期為薰衣草精油在斜紋夜蛾及其他農業害蟲上的生物防治提供理論依據，并為合理利用天然產物開發新型植物源農藥提供新方向。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

1. 1. 1 供試昆蟲 斜紋夜蛾卵塊從河南省濟源白云實業有限公司（科云生物）購進，以甘藍葉碟為食料，置于溫度（26±5）℃、相對濕度（71±5）%、光周期（L∶D=16 h∶8 h）的室內連續飼養多代，挑選發育整齊、健康的3齡幼蟲供試。

1. 1. 2 供試植物 薰衣草采自云南農業大學尋甸大河橋農場三七棚四周功能植物種植區，于2018年7月盛花期采集薰衣草全株供試。

1. 1. 3 主要儀器設備及試劑 水蒸氣蒸餾裝置（實驗室自主定制）、DZTW調溫電熱套（北京市光明醫療儀器有限公司）、SE602F型電子天平（上海奧豪斯儀器有限公司）、AL104型電子天平（梅特勒—托利多儀器上海有限公司）、DLSB-5L/25型低溫冷卻循環泵（鞏義市予華儀器有限責任公司）、SHZ-D（III）型循環水真空泵（河南省豫華儀器有限公司）、氣相色譜—質譜聯用儀（GC-MS，Agilent 78905975N，America）。正己烷（分析純）購自天津市富宇精細化工有限公司。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 薰衣草精油提取與成分分析

1. 2. 1. 1 薰衣草精油提取 參考胡喜蘭等（2006）采用水蒸氣蒸餾法進行提取。將采集的薰衣草全株制成碎末，每次用電子天平準確稱取200 g，將樣品碎末置于圓底燒瓶（2000 mL）中，按1∶7比例加入蒸餾水1400 mL輕搖混勻。連接提取裝置，并將圓底燒瓶置于電熱套中，加熱提取6 h。關閉裝置，用試管收集上浮油層和油水混合物，靜置過夜，取上層淡黃色透明油狀液體至棕色樣品瓶中，密封保存至4 ℃冰箱備用。

1. 2. 1. 2 薰衣草精油成分分析 采用GC-MS進行薰衣草精油成分分析。GC分析條件：HP-5二氧化硅毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）;進樣口溫度230 ℃，檢測器溫度260 ℃;柱溫，初始溫度40 ℃，程序升溫5 ℃/min至250 ℃，保持10 min，柱流量（Ne）為1.0 mL/min;進樣量1.0 μL;分流比10∶1。MS分析條件：電離方式EI，電離能量70 eV;離子源溫度230 ℃，四級桿溫度150 ℃，全掃描質量范圍50～550 m/z記錄質量譜;接口溫度280 ℃;流速1.0 mL/min。采用NIST05標準譜庫進行檢索定性。

1. 2. 2 薰衣草精油對斜紋夜蛾的生物活性測定

1. 2. 2. 1 非選擇拒食活性 參考張余杰等（2014）采用浸漬葉碟法進行測定。以50%丙酮作溶劑，將薰衣草精油配制成質量濃度為2.5、5.0、10.0、20.0和40.0 mg/mL的溶液，另設50%丙酮作為對照。先將新鮮甘藍葉片用清水洗凈，自然晾干，再用矩形打孔器將其制成邊長為20 mm的葉碟，分別置于不同濃度的溶液中浸泡，3 s后取出晾干，放入底部鋪有濾紙保濕的培養皿（φ=12 cm）中，每個培養皿內放置4個經相同濃度溶液處理過的葉碟，然后接入5頭生長一致且經饑餓處理4 h的斜紋夜蛾3齡幼蟲，每個濃度重復3次，置于人工智能氣候箱中飼養。24 h后取出殘存葉碟，使用標準方格紙（1 mm×1 mm）測定被試蟲取食的葉碟面積，并更換新的葉碟繼續飼養，于飼養48和72 h后再次對葉碟的被取食面積進行測定，計算非選擇性拒食率。

非選擇性拒食率（%）=（對照組葉碟的被取食面

積-處理組葉碟的被取食

面積）/對照組葉碟的被取

食面積×100

1. 2. 2. 2 生長發育抑制作用 參考秦小萍等（2007）采用飼喂稱重法進行測定。葉碟處理方法與1.2.2.1相同，使用經不同濃度薰衣草精油溶液處理的葉碟和50%丙酮處理的對照葉碟對斜紋夜蛾3齡幼蟲分別連續飼養72 h，每天更換新鮮的處理葉碟，并于接入試蟲前、接蟲飼養后第24、48和72 h使用電子天平對試蟲進行稱重。72 h后，均換用新鮮未經處理的甘藍葉碟對斜紋夜蛾幼蟲繼續飼養，并在第96、120和144 h進行稱重，記錄數據，計算生長抑制率。

生長抑制率（%）=（對照組幼蟲體重增加量-處

理組幼蟲體重增加量）/對照

組幼蟲體重增加量×100

1. 2. 2. 3 胃毒作用 參照生長發育抑制作用試驗中的方法進行測定。使用經不同濃度薰衣草精油溶液處理的葉碟和50%丙酮處理的對照葉碟對斜紋夜蛾3齡幼蟲分別連續飼養72 h，然后換用新鮮未經處理的甘藍葉碟繼續飼養72 h，并于飼養第24、48、72、96、120和144 h觀察記錄試蟲的存活情況，計算校正死亡率。

校正死亡率（%）=（處理組死亡率-對照組死亡

率）/（1-對照組死亡率）×100

1. 3 統計分析

試驗數據采用SPSS 20.0和Excel 2010進行統計分析。

2 結果與分析

2. 1 薰衣草精油提取結果

2 kg薰衣草全株采用水蒸氣蒸餾法提取后得到精油23.2 g，得率為1.16%。采用GC-MS分析檢測提取所得的薰衣草精油，測得薰衣草精油化學成分的總離子流圖（圖1），并確認其主要化學成分約26種，其化合物、分子式、匹配度及相對百分比含量等見表1。由表1可知，薰衣草精油的主要成分為桉葉油醇（26.904%）、α-松油醇（14.380%）、桃金娘烯醛（13.770%）、芳樟醇（10.188%）、樟腦（8.557%）、2-甲基-6-（4-甲基-3-環己烯-1-基）-2，6-庚二烯-1-醇（8.392%）、β-蒎烯（6.695%）、δ-欖香烯（5.530%）、α-紅沒藥醇（4.661%）、4-（1-甲基乙基）-2-環己烯-1-酮（3.960%）、環氧石竹烯（3.540%）、（-）-反式一松香芹醇（3.042%）和α-蒎烯（2.296%）等，其余成分還有烯烴、醇和酯類等化合物。

2. 2 薰衣草精油對斜紋夜蛾的非選擇性拒食活性測定結果

由表2可看出，低濃度（2.5和5.0 mg/mL）的薰衣草精油對斜紋夜蛾3齡幼蟲具有引誘作用，能促進幼蟲取食，處理葉碟被取食的面積明顯大于對照葉碟，特別是5.0 mg/mL濃度處理葉碟被取食的面積顯著大于對照葉碟（P<0.05，下同）;高濃度（10.0、20.0和40.0 mg/mL）則具有較強的拒食活性，特別是40.0 mg/mL濃度處理葉碟被取食的面積極顯著小于對照葉碟（P<0.01，下同）。隨薰衣草精油濃度的升高，斜紋夜蛾幼蟲對處理葉碟的取食面積逐漸減小，以經40.0 mg/mL薰衣草精油處理的葉碟對斜紋夜蛾進行飼養，72 h后試蟲的非選擇性拒食率最高，為84.33%，極顯著高于其他濃度處理。

2. 3 薰衣草精油對斜紋夜蛾生長發育的抑制作用

由表3可看出，低濃度（2.5和5.0 mg/mL）薰衣草精油可促進斜紋夜蛾3齡幼蟲取食，除5.0 mg/mL濃度處理24 h試蟲體重與對照差異不顯著外（P>0.05，下同），其余濃度處理試蟲體重均顯著高于對照;在高濃度（10.0、20.0和40.0 mg/mL）下，薰衣草精油對斜紋夜蛾3齡幼蟲具有明顯的生長發育抑制作用，且隨薰衣草精油濃度的升高和處理時間的延長而增強，各處理試蟲體重均極顯著低于對照。由表4可知，薰衣草精油在高濃度（10.0、20.0和40.0 mg/mL）條件下對斜紋夜蛾幼蟲的生長發育具有抑制作用，在低濃度（2.5和5.0 mg/mL）條件下則具有促進作用，且高濃度處理對斜紋夜蛾幼蟲的生長抑制率均顯著或極顯著高于低濃度處理。

2. 4 薰衣草精油對斜紋夜蛾的胃毒作用

由表5可知，不同濃度薰衣草精油對斜紋夜蛾3齡幼蟲均具有強烈的胃毒作用，且隨濃度的升高和處理時間的延長，胃毒作用進一步增強，其中以經40.0 mg/mL薰衣草精油處理的葉碟飼養斜紋夜蛾幼蟲，96～144 h后其校正死亡率均超過90.00%。

3 討論

水蒸氣蒸餾法因操作簡單、提取純度較高，且不存在溶劑污染，已廣泛應用于薰衣草精油生產，但出油率不高，一般為0.5%～4.9%，且加熱溫度過高易造成活性成分損失。本研究中薰衣草全株經水蒸氣蒸餾提取得到淡黃色透明油狀液體，得率為1.16%，與翟軒（2011）研究發現盛花期薰衣草精油含量為1.195%的結論基本一致，但與陸琳等（2019）使用水蒸氣蒸餾法對云南7個不同品種薰衣草進行精油提取得率最高為1.522%相比較低。相關研究表明，薰衣草中的揮發油成分因易水解（張秋霞，2007）而造成損失，從而降低產量。本研究中薰衣草精油的得率較低，其原因可能與本研究采用水中蒸餾法提取有關。

張春玲等（1999）通過GC-MS分析鑒定出云南地區薰衣草精油主要含乙酸芳樟酯、氧化芳樟醇、樟腦、桉葉素和龍腦等36種化學成分;而本研究所得薰衣草精油使用GC-MS分析僅檢測出26種主要化學成分，分別為桉葉油醇、α-松油醇、芳樟醇、樟腦、β-蒎烯、α-蒎烯和環氧石竹烯等。比較發現，本研究測定結果與張春玲等（1999）報道云南薰衣草中化學成分的主要成分存在明顯差異，相同成分有α-蒎烯、環氧石竹烯、芳樟醇、樟腦和桉葉油醇，但除環氧石竹烯外，其他4種相同成分的相對含量存在明顯差異;此外，張春玲等（1999）的研究結果中相對百分含量分別為26.85%和3.56%的乙酸芳樟酯和氧化芳樟醇2種主要成分在本研究中均未測定出，而本研究測定出的主要成分β-蒎烯、α-松油醇、δ-欖香烯和桃金娘烯醛等也未出現在張春玲等（1999）的測定結果中，說明使用同種方法提取、檢測的薰衣草精油化學成分及其相對含量也可能存在差異，與廖禎妮等（2014）對我國南方不同地區薰衣草花精油化學成分分析得到的結論一致。造成差異的原因除水蒸氣蒸餾法提取時的料液比、浸泡時間、蒸餾溫度和蒸餾時間等操作條件外（胡程香等，2018），可能還與薰衣草品種、種植環境及采集時間等相關，但具體原因有待進一步探究。

自然條件下斜紋夜蛾幼蟲不會取食薰衣草植株。薰衣草精油對斜紋夜蛾的非選擇性拒食試驗結果表明，低濃度（2.5和5.0 mg/mL）的薰衣草精油對斜紋夜蛾3齡幼蟲具有引誘作用，高濃度（40.0 mg/mL）則顯示出較強的拒食活性，且隨著處理時間的延長其拒食活性增強。植物次生代謝物中對昆蟲有拒食作用的物質主要有萜烯類、生物堿和酚類物質（朱玉坤，2012）。本研究所得薰衣草精油中烯類物質占總物質的22.30%，對烯類物質種類和含量分析發現，以α-蒎烯、β-蒎烯、δ-欖香烯和環氧石竹烯含量較高。劉雨晴等（2010）研究表明，α-蒎烯對棉蚜表現出較強的觸殺、忌避和拒食作用;劉燕等（2018）研究發現，β-石竹烯在低濃度條件下對斑翅果蠅雌性成蟲具有引誘作用，高濃度則具有驅避效果。本研究結果僅表明薰衣草精油中含有具有拒食活性的物質，但具體是何種物質發揮作用還有待進一步鑒定，以利于植物源拒食劑及新型農藥的開發和資源化利用薰衣草。

低濃度（2.5和5.0 mg/mL）的薰衣草精油對斜紋夜蛾3齡幼蟲具有吸引作用，可促進幼蟲取食及生長發育，在高濃度（10.0、20.0和40.0 mg/mL）薰衣草精油處理下，斜紋夜蛾幼蟲會逃避、遠離，導致體重降低，發育緩慢。劉雨晴（2010）研究表明，一定劑量下，β-石竹烯和α-蒎烯對菜青蟲4齡幼蟲表現出較強的拒食作用，能不同程度抑制存活菜青蟲的生長發育，使其體重增長較慢，與本研究結果相似。由此可知，高濃度薰衣草精油對斜紋夜蛾3齡幼蟲具有一定的拒食作用，使其取食量減少，生長發育減緩，從而表現出生長抑制作用。此外，經不同濃度的薰衣草精油處理后，斜紋夜蛾幼蟲除體重差異顯著外，其體長、體寬和頭殼寬等生長發育指標也具有明顯差異。

本研究還發現，不同濃度的薰衣草精油對斜紋夜蛾3齡幼蟲均具有明顯胃毒作用，存在明顯的劑量效應，且隨著處理時間的延長，胃毒作用顯著增強。經薰衣草精油處理的斜紋夜蛾幼蟲表現為興奮、抽搐、顫抖和死亡等，與α-蒎烯和β-石竹烯處理后菜青蟲表現出的癥狀較相似（劉雨晴等，2010），但導致試蟲產生一系列中毒癥狀并最終死亡的重要原因尚不清楚，亦有待進一步探究。

4 結論

薰衣草精油對斜紋夜蛾幼蟲表現出較好的生物活性，在斜紋夜蛾及其他農業害蟲的生物防治及天然產物開發應用等方面具有較大潛力。

致謝：本研究中薰衣草精油的提取和濃縮在云南農業大學植物保護學院葉敏教授的指導下完成，在此深表謝意！

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（責任編輯 麻小燕）