4種植物精油對瓜實蠅毒殺及驅避作用

涂華龍 高旭淵 于永浩 曾憲儒 陳紅松 周忠實

摘要

瓜實蠅?Bactrocera?cucurbitae?（Copullett）是我國瓜類蔬菜的重要入侵害蟲，為篩選出對瓜實蠅具有毒殺及驅避作用的植物精油，室內測定了4種植物精油在不同濃度下對瓜實蠅的毒殺及產卵驅避效果，并進行了田間驗證。結果表明：4種植物精油對瓜實蠅成蟲的毒殺效果隨精油濃度升高而升高，濃度為7?mg/mL和10?mg/mL的肉桂精油對瓜實蠅的毒殺效果極顯著高于其他精油，?處理后24?h瓜實蠅校正死亡率分別為75.9%和100%;雌蟲對冬青精油的嗅覺反應率為93.3%，顯著高于紫蘇精油和山蒼子精油。不同植物精油對雌蟲產卵的驅避效果不同，當植物精油濃度為10?mg/mL時，冬青精油對雌蟲的產卵驅避率為69.04%，顯著高于其他精油。田間試驗結果顯示：不同植物精油對瓜實蠅成蟲具有一定防控效果，但處理間差異不顯著，可能是由于田間環境復雜、植物精油理化性質存在差異等因素導致。

關鍵詞

植物精油;?瓜實蠅;?毒殺;?產卵驅避

中圖分類號：

S?433

文獻標識碼：?A

DOI：?10.16688/j.zwbh.2022736

Toxic?and?repellent?effects?of?four?plant?essential?oils?on?Bactrocera?cucurbitae?（Copullett）

TU?Hualong1，2，3，?GAO?Xuyuan3，?YU?Yonghao3，?ZENG?Xianru3，?CHEN?Hongsong3，?ZHOU?Zhongshi1，2*

（1.?State Key?Laboratory?for?Biology?of?Plant?Diseases?and?Insect?Pests，?Institute?of?Plant?Protection，?Chinese?Academy?of?

Agricultural?Sciences，?Beijing?100193，?China;?2.?National?Nanfan?Research?Institute，?Chinese?Academy?of?Agricultural?

Sciences，?Sanya?572019，?China;?3.?Guangxi?Key?Laboratory?of?Biology?for?Crop?Diseases?and?Insect?Pests，?Plant?

Protection?Research?Institute，?Guangxi?Academy?of?Agricultural?Sciences，?Nanning?530007，?China）

Abstract

Bactrocera?cucurbitae?（Copullett）?is?an?important?invasive?insect?pest?of?melon?vegetables?in?China.?In?order?to?screen?out?plant?essential?oils?with?toxic?and?repellent?effects?on?B.cucurbitae，?the?toxicity?and?oviposition?repellent?effects?of?four?plant?essential?oils?against?B.cucurbitae?were?tested?in?the?laboratory?and?verified?in?the?field.?The?results?showed?that?the?toxicity?of?the?four?plant?essential?oils?against?B.cucurbitae?adults?increased?with?increasing?concentrations?of?essential?oils，?and?the?toxicity?of?Cinnamomum?cassia?essential?oil?was?significantly?higher?than?that?of?the?other?essential?oils.?The?corrected?mortality?rates?of?B.cucurbitae?were?75.9%?and?100%?24?h?after?treated?with?7?mg/mL?and?10?mg/mL?of?C.cassia?essential?oil，?respectively.?Female?adults?had?significantly?higher?olfactory?response?rates?（93.3%）?to?Ilex?chinensis?essential?oil?compared?to?Perilla?frutescens?and?Litsea?cubeba?essential?oils.?Repellent?effects?of?different?plant?essential?oils?on?egglaying?varied，?and?I.chinensis?essential?oil?had?the?best?repellent?effect?（69.04%）?at?the?concentration?of?10?mg/mL.?The?results?of?field?experiments?showed?that?different?plant?essential?oils?had?control?effects?on?B.cucurbitae?to?some?extents，?but?the?tests?did?not?meet?expectations，?which?may?be?due?to?the?complex?field?environment，?physical?and?chemical?properties?of?plant?essential?oils?and?other?factors.

Key?words

plant?essential?oil;?Bactrocera?cucurbitae;?toxic;?oviposition?repellent

瓜實蠅Bactrocera?cucurbitae?（Copullett），屬雙翅目、實蠅科、果實蠅屬，是我國重要的入侵害蟲，其幼蟲階段形似蛆蟲，故稱瓜蛆，又因其成蟲體態似“蜂”，也稱之針蜂。瓜實蠅起源于印度，現廣泛分布于我國臺灣、福建、海南、云南、貴州及兩廣地區［1］。瓜實蠅寄主范圍十分廣泛，種類多達120余種，以為害葫蘆科瓜類蔬菜為主，如苦瓜、黃瓜、西葫蘆、絲瓜、南瓜和甜瓜等［24］。瓜實蠅繁殖周期短、擴散速度快、世代重疊嚴重等生物學特性，使得其難以防治，連年暴發為害。雌蟲喜好在寄主植物幼嫩組織、花蕾和成熟果實上產卵，卵孵化成幼蟲后蛀食寄主，使寄主軟化、表皮流膿、畸形下陷及造成壞果、爛果，嚴重影響了瓜果的外觀和品質，造成巨大經濟損失，同時這種特殊的為害方式直接導致瓜實蠅難以防治［56］。長期使用化學防治造成的“3R”問題難以解決，使得農業生態系統面臨巨大威脅。除化學防治外，目前國內外對瓜實蠅綠色防控技術包括套袋預防［7］、黃板誘殺［8］、性誘劑及食誘劑誘殺［910］等，但投入成本較高，防治效果也不理想。另外，瓜實蠅在田間缺乏有效的天敵資源。

植物精油為植物次生代謝物，是分子量較小且可隨植物體內水分蒸騰而揮發出的一種油狀液體［1112］。植物精油含有許多驅蟲抗菌活性物質，對害蟲和致病菌的生物活性高，極易揮發降解，對環境友好。植物精油對害蟲的作用方式主要為驅避、引誘、觸殺及熏蒸等［1316］。如唇形科的很多植物精油對朱砂葉螨Tetranychus?cinnabarinus、菜豆象Acanthoscelides?obtectus、番茄潛葉蛾?Phthorimaea?absoluta、茶尺蠖Ectropis?obliqua等害蟲均有不同程度的產卵驅避作用［17］。郭峰等的研究表明，香茅油對橘小實蠅Bactrocera?dorsalis具有較好的毒殺和產卵驅避效果［18］;高濃度的青蒿精油對黑腹果蠅Drosophila?melanogaster具有較強的驅避活性［19］。然而，目前關于植物精油對瓜實蠅成蟲的毒殺、產卵驅避作用的研究報道較少。本文測定了4種植物精油對瓜實蠅成蟲毒殺、雌成蟲驅避活性、產卵驅避效果，以及在田間對瓜實蠅成蟲的產卵驅避作用和持效期，旨在篩選出對瓜實蠅成蟲有高效產卵驅避作用的植物精油，為瓜實蠅綠色防治提供科學依據。

1?材料與方法

1.1?材料

供試昆蟲：于廣西農業科學院里建基地苦瓜地收集被瓜實蠅產卵為害的爛瓜，帶回實驗室放置至瓜實蠅老熟幼蟲跳出后，將老熟幼蟲放入相對濕度為5%左右的細沙中化蛹。待成蟲羽化后放入養蟲籠中（40?cm×40?cm×80?cm），用10%的蜂蜜水和人工飼料（酵母粉與白砂糖按一定比例配制）飼養。室內溫度為（26±1）℃，相對濕度（65±5）%，繼代飼養4代后供試驗使用。選擇生長狀況良好，羽化后健康的雌、雄成蟲供試。

供試精油：紫蘇精油、冬青精油、山蒼子精油、肉桂精油，均為純單一精油，購自廣州市高島化妝品有限公司。

1.2?試驗方法

1.2.1?植物精油對瓜實蠅成蟲的毒殺作用

采用藥膜法。將4種供試植物精油用丙酮溶解后稀釋至1、4、7、10?mg/L。取1?mL精油稀釋液緩慢放入無菌、潔凈的500?mL塑料杯，旋轉杯體1～2?min，使精油稀釋液均勻附著在塑料杯內壁上，打開杯蓋置于干燥通風處，待有機溶劑揮發后制成藥膜杯備用，以丙酮處理作為對照。

選取羽化后15?d完成交配且生理狀態良好的瓜實蠅成蟲20頭（雌雄1∶1），放入藥膜杯中，在杯蓋上開小孔保證藥膜杯透氣性并放置一塊蘸有10%蜜糖水的棉球。在溫度（26±1）℃，相對濕度（65±5）%，光照周期L∥D=14?h∥10?h條件下進行試驗，記錄接觸24?h后瓜實蠅的死亡數，對照組死亡數<2頭即為有效試驗（用木棒觸動試蟲，若無反應，即判定死亡）。

死亡率=死蟲數總蟲數×100%;

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%。

1.2.2?瓜實蠅成蟲對不同植物精油的行為反應

使用Y形嗅覺儀測試瓜實蠅成蟲對4種植物精油的行為反應?！癥”形管主臂、兩側臂長分別為20?cm，內徑2?cm，其中一個側臂作為處理測試，另一個側臂為對照。試驗前用吐溫80按1∶1（V/V）將精油乳化，用蒸餾水將乳化精油配制成10?mg/mL。對照溶液不含精油，只含吐溫80，參照精油稀釋過程配制。

Y形嗅覺儀及驅避試驗設計具體參考龔碧涯等［20］的連接及試驗方法。將Y形管置于暗箱中，兩側臂通過軟管與味源瓶相連，Y形管正前方放置1個18?W的熒光燈，流量計控制氣體流量為300?mL/min。試驗時分別吸取0.5?mL的對照溶液和精油溶液于脫脂棉球，使之充分吸收。將2個脫脂棉球分別放入味源瓶內，打開氣泵，通氣5?min。取羽化后5?d的單頭雌蟲置于Y形管主臂基部，觀察記錄5?min內試蟲的選擇行為。每種精油處理測試60頭雌蟲，共4種精油處理。

測試過程中，試蟲停留在主臂5?min的試蟲視為不選擇，試蟲進入某側臂超過結合部3?cm并保持10?s以上或達到端口樣品室內記作對該氣味源作出選擇。進入處理臂中的試蟲視為選擇性反應，進入對照臂中的試蟲視為驅避性反應。每測試完5頭試蟲后更換味源方向;測試完10頭試蟲后，更換Y形管及味源瓶。Y形管和味源瓶使用75%醫用酒精洗凈，干燥后再進行測試。?

反應率=處理臂雌蟲數+對照臂雌蟲數測試總雌蟲數×100%;

驅避反應率=對照臂雌蟲數測試總雌蟲數×100%。

1.2.3?植物精油對瓜實蠅成蟲的產卵驅避效果

參考王玉贊等［21］的試驗方法，采用果實浸泡法篩選對雌蟲具有產卵驅避作用的植物精油，以西葫蘆作為寄主供雌蟲產卵。取上述4種精油，用吐溫80稀釋各精油至試驗1.2.1中4個不同濃度，取各稀釋液50?mL置于燒杯中，將新鮮的西葫蘆從瓜柄和瓜尾端分別切出重約（50±1）?g的斷塊，放入各處理精油稀釋液中浸泡10s后拿出放置在培養皿內自然風干備用（約5?min），浸泡丙酮水作空白對照。

選取羽化后完成交配且生理狀態良好的15日齡（產卵盛期）雌蟲供試，取20頭試蟲放入養蟲籠內，放置充足的人工飼料和蜜糖水。將處理和對照的西葫蘆斷塊分別放置在養蟲籠對角線位置供雌蟲產卵，24?h后取出供試西葫蘆斷塊。在體視鏡下觀察并記錄瓜實蠅在不同處理斷塊上的產卵量，每處理3次重復。統計分析各植物精油對雌蟲的產卵驅避效果。

產卵驅避率=對照組產卵量－處理組產卵量對照組產卵量+處理組產卵量×100%。

1.2.4?植物精油對瓜實蠅成蟲的田間防治效果

試驗地位于廣西壯族自治區北海市農業科學研究所（108°50′E～109°47′E，21°29′N～21°55′N，海拔10～15?m），年平均氣溫24℃，常年有臺風襲擾，因此當地均以抗風能力較強的方形竹棚種植苦瓜。試驗地周圍連年種植瓜類蔬菜，瓜實蠅種群基數大，十分適合進行田間試驗。試驗地分為3塊，面積2?488.4?m2，每塊試驗地設置5個小區，小區間橫向距離約為5～7?m，縱向距離8～10?m，以避免試驗中植物精油揮發造成的交叉影響。試驗采用隨機區組設計，試驗重復3次，共計15個小區，小區面積為20?m2，試驗地常規水肥管理。

待苦瓜爬藤后長出大量的5?cm幼瓜時進行試驗處理。參照室內試驗結果確定田間施用植物精油的濃度。試驗處理前，在小區內選擇10個長約5～7?cm的未被為害幼瓜進行標記，在噴施精油后1、4、7、10?d調查被標記的苦瓜受害情況。若觀察到苦瓜表面有瓜實蠅產卵孔即認為被為害，計算為害率并分析田間苦瓜整體受害情況。

受害率=總調查瓜數－未受害瓜數總調查瓜數×100%。

1.2.5?數據分析

利用Microsoft?Excel?2020處理數據及作圖，各試驗原始數據通過相應的計算公式計算后，以SPSS?20.0軟件單因素方差分析和Duncan氏新復極差法多重比較進行差異顯著性分析檢驗，氣味反應試驗使用SPSS?20.0軟件進行卡方檢驗。

2?結果與分析

2.1?植物精油對瓜實蠅成蟲的毒殺作用

由表1可看出，?4種植物精油對成蟲的毒殺效果均隨精油濃度增大而增高。當肉桂精油濃度為?7?mg/mL?和10?mg/mL時，瓜實蠅成蟲的校正死亡率極顯著高于其他精油，分別為75.9%、100%。紫蘇精油和山蒼子精油濃度為10?mg/mL時，成蟲校正死亡率分別為46.6%和44.8%。4個不同濃度的冬青精油處理后的校正死亡率均低于5%。

2.2?瓜實蠅雌蟲對不同植物精油的行為反應

瓜實蠅雌蟲對4種植物精油的行為反應測定結果如圖1所示，雌蟲對不同植物精油行為反應不同。與對照相比，雌蟲對紫蘇精油的選擇率最低，顯著低于對照。雌蟲對植物精油選擇率為冬青精油>山蒼子精油>肉桂精油>紫蘇精油。相較于對照雌蟲顯著趨好選擇山蒼子精油，對冬青精油的選擇率與對照無顯著差異。

雌蟲的反應率如圖2所示，雌蟲對冬青精油的反應率為93.3%，顯著高于紫蘇精油、山蒼子精油，4種精油處理下其反應率均高于75%。與山蒼子精油相比，紫蘇精油、肉桂精油對瓜實蠅雌蟲有驅避作用，但驅避反應率較低，僅為50%左右（圖3）。

2.3?植物精油對瓜實蠅雌蟲產卵驅避效果

不同濃度的紫蘇精油、冬青精油、肉桂精油、山蒼子精油對雌蟲的產卵驅避效果測定結果顯示：不同濃度的植物精油處理后，雌蟲產卵量變化不一致。植物精油濃度為1?mg/mL時，4種精油處理后的雌蟲產卵量與對照無顯著差異。當植物精油濃度為4、7?mg/mL?和10?mg/mL時，紫蘇精油處理后雌蟲產卵量均顯著低于對照組（P＜0.05）。植物精油濃度為10?mg/mL時，冬青精油處理后雌蟲產卵量顯著低于對照組（P＜0.05）（圖4）。產卵驅避率結果如表2所示，4種植物精油對瓜實蠅雌蟲均有不同程度的產卵驅避作用，其中僅有紫蘇精油對雌蟲的產卵驅避率呈現一定的變化規律，雌蟲的產卵驅避率隨紫蘇精油處理濃度的增大而升高。植物精油濃度為10?mg/mL時，冬青精油的產卵驅避效果最好，產卵驅避率為（69.04±3.95）%，其次是紫蘇精油（26.71±3.30）%，肉桂精油、山蒼子精油的產卵驅避效果較差，產卵驅避率分別為（10.64±5.08）%和（7.33±2.62）%。

2.4?植物精油對瓜實蠅成蟲的田間防治效果

4種植物精油處理后1、4、7?d和10?d田間苦瓜被害情況如表3所示，處理后的標記苦瓜自1?d開始被瓜實蠅雌蟲為害，冬青精油處理區在1?d時苦瓜被害率最低，僅為（16.67±3.33）%;4?d時，紫蘇精油處理的苦瓜被害率為56.67%，與對照的受害率無顯著差異，而冬青精油、山蒼子精油處理的苦瓜受害率為（43.33±3.33）%;隨著時間的推移，苦瓜受害率也逐漸上升，10?d時，對照區苦瓜被害率已經達到（86.67±3.33）%，而室內對雌蟲產卵驅避效果最好的冬青精油處理后的苦瓜被害率為（66.67±3.33）%，顯著低于對照。

3?結論與討論

植物精油是一類重要的害蟲綠色防控手段，植物精油的理化性質決定了其對環境的友好性，且對農業害蟲、衛生害蟲存在有效的毒殺、擊倒、引誘、驅避、產卵抑制及產卵驅避等重要活性。目前，植物精油廣泛用作昆蟲行為調節劑、生態調控劑等［21］，其中的活性物質可調控害蟲的區域分布及種群密度。而植物精油對害蟲的產卵驅避活性在田間能有效地輔助“推拉”策略的開展發揮其控害作用［22］。本研究表明，植物精油對瓜實蠅成蟲具有有效的毒殺、取食及產卵驅避作用，但植物精油的種類和濃度對毒殺、產卵驅避效果存在很大影響。藥膜試驗、Y形嗅覺儀及生測結果表明，肉桂精油隨濃度的增高對瓜實蠅成蟲的毒殺作用升高，但其對瓜實蠅雌蟲產卵驅避作用效果較差;冬青精油對瓜實蠅成蟲的毒殺作用較低，Y形嗅覺儀測定其對瓜實蠅雌蟲無明顯驅避作用，但濃度為10?mg/mL的冬青精油對瓜實蠅雌蟲具有較好的產卵驅避作用，產卵驅避率高達69.04%，該結果與江志利［23］和王玉贊等［21］的研究結果相似;紫蘇精油對瓜實蠅雌蟲有一定的產卵驅避作用，且產卵驅避作用隨濃度的增高顯著增強;紫蘇精油對瓜實蠅雌蟲的產卵驅避生測結果和Y形嗅覺儀測定結果一致，這與張正群等［24］對茶尺蠖的研究結果有偏差，可能是使用精油的濃度以及試蟲種類不同所導致。此外，冬青精油對瓜實蠅雌蟲的驅避作用與產卵驅避作用間存在差異，導致這種差異產生的原因有待進一步研究。植物精油的田間驅避效果未達到預期，雖然植物精油處理區域有少量完好的成熟苦瓜，且大部分成瓜受害較輕，具有食用價值，但整體效果不理想。猜測可能由于試驗地區天氣較為炎熱，周邊連年種植苦瓜及其他瓜類蔬菜，瓜實蠅寄主充足，有著良好的繁殖、生存環境，導致試驗區域內的瓜實蠅種群基數過大，以及植物精油在高溫環境的揮發速率過高導致對瓜實蠅驅避效率降低。

植物精油作為植物次生代謝物質，對害蟲具有多種生物活性且良好的環境兼容性，可作為害蟲綠色防控生物農藥開發使用。結合本研究結果，冬青精油對瓜實蠅有較好的產卵驅避作用，可作為防治瓜實蠅的生物農藥開發使用，但其在田間的作用效果不明顯還需進一步驗證。此外，植物精油在田間防治害蟲中，需要添加助劑來保證植物精油能具有更強的環境抗逆性或利用先進的材料工藝手段制備成為緩釋精油成品，在田間施用后才可能達到預期防治效果［25］。

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