李　丹， 張　震， 王育鵬， 秦　娟， 李為花， 譚曼麗

安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，安徽 合肥 230036

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喜旱蓮子草提取物的殺蟲(chóng)活性

李丹， 張震*， 王育鵬， 秦娟， 李為花， 譚曼麗

安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，安徽 合肥 230036

摘要:【背景】喜旱蓮子草是全球性惡性入侵雜草，近年來(lái)在我國(guó)已呈蔓延之勢(shì)，對(duì)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。目前已開(kāi)展了其入侵機(jī)制和生物防治等方面的研究，然而，針對(duì)其資源化利用的研究較少?！痉椒ā糠謩e研究了喜旱蓮子草的石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇等溶劑提取物對(duì)小菜蛾、斜紋夜蛾的選擇忌避、觸殺和胃毒作用?！窘Y(jié)果】喜旱蓮子草各有機(jī)相提取物對(duì)小菜蛾和斜紋夜蛾均具有一定的選擇忌避作用。隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，不同溶劑提取物對(duì)小菜蛾和斜紋夜蛾的觸殺和胃毒作用效果逐漸增強(qiáng)，且校正死亡率與提取物濃度呈正相關(guān)關(guān)系；經(jīng)喜旱蓮子草石油醚提取物、乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物4000 g·L-1處理后，小菜蛾的觸殺校正死亡率均達(dá)到70%，經(jīng)石油醚提取物、乙酸乙酯提取物、正丁醇提取物和水提取物4000 g·L-1及正丁醇層和水層500 g·L-1處理后，斜紋夜蛾的觸殺和胃毒校正死亡率均達(dá)到80%?！窘Y(jié)論與意義】該研究結(jié)果對(duì)喜旱蓮子草的進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞:入侵植物； 喜旱蓮子草； 殺蟲(chóng)活性； 植物源農(nóng)藥； 資源化利用

喜旱蓮子草Alternantheraphiloxeroides(Mart.) Griseb.,又名空心蓮子草、水花生、空心莧、革命草、水蕹菜，屬莧科蓮子草屬，原產(chǎn)于巴西，為多年生水陸兩棲草本植物。20世紀(jì)30年代作為豬飼料引入我國(guó)，后逸為野生。目前，喜旱蓮子草幾乎遍及黃河流域以南地區(qū)(沈國(guó)軍等，2005)。由于該入侵植物阻塞航運(yùn)、造成作物減產(chǎn)、使水體富營(yíng)養(yǎng)化、傳播寄生蟲(chóng)病及增加草坪養(yǎng)護(hù)成本等危害(馬瑞燕和王韌，2005)，國(guó)家環(huán)?？偩?003年將其列為第一批外來(lái)入侵物種。近年來(lái)，針對(duì)喜旱蓮子草的防治方法主要有物理、化學(xué)、生物防治等(常瑞英等，2013)。其中，物理防治即人工刈割或清除，該方法效果好，但投入較大，且收獲的喜旱蓮子草殘?bào)w較難處理。通過(guò)資源化利用產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益將有助于推動(dòng)物理防治的開(kāi)展，有利于減少該殘?bào)w對(duì)環(huán)境的二次危害。因此，對(duì)入侵植物的資源化利用逐漸成為研究熱點(diǎn)，將其作為植物源殺蟲(chóng)劑便是利用方式之一。如入侵植物豚草AmbrosiaartemisiifoliaL.對(duì)黃褐天幕毛蟲(chóng)MalacosomaneustriatestaceaMotsch.的毒殺效果較好(張國(guó)財(cái)?shù)龋?010)；紫莖澤蘭EupatoriumadenophorumSpreng對(duì)棉鈴蟲(chóng)HelicoverpaarmigeraHübner的繁殖和生長(zhǎng)發(fā)育有顯著的抑制作用(程麗坤等，2007)，但有關(guān)喜旱蓮子草殺蟲(chóng)活性的研究較少。

小菜蛾P(guān)lutellaxylostella(L.)，屬鱗翅目Lepidoptera菜蛾科Plutellidae，是十字花科蔬菜常發(fā)性的主要害蟲(chóng)，我國(guó)各地均有分布，降低了蔬菜品質(zhì)，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失(鄭忠添，2009)。斜紋夜蛾Spodopteralitura(Fabricius)，屬鱗翅目Lepidoptera夜蛾科Noctuidae，是一種分布廣泛的多食性農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)，其幼蟲(chóng)取食量大，導(dǎo)致農(nóng)作物大量減產(chǎn)(周忠實(shí)，2009)?；瘜W(xué)殺蟲(chóng)劑的大量使用，不僅殺死了大量農(nóng)田害蟲(chóng)的天敵，削弱了生物防治的作用，而且使得農(nóng)田害蟲(chóng)具備了一定的抗藥性，故而植物源殺蟲(chóng)劑便成為當(dāng)前研究的一大熱點(diǎn)(周忠實(shí)，2009)。

本試驗(yàn)通過(guò)研究喜旱蓮子草提取物對(duì)小菜蛾和斜紋夜蛾的忌避、觸殺和胃毒作用，為科學(xué)有效地對(duì)喜旱蓮子草進(jìn)行資源化利用提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1　供試材料

1.1.1供試植物陸生型喜旱蓮子草取自安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)，將植株洗凈、烘干、粉碎后置于密閉的干燥容器中備用。

1.1.2供試害蟲(chóng)斜紋夜蛾、小菜蛾蟲(chóng)卵購(gòu)自河南省濟(jì)源白云實(shí)業(yè)有限公司，置于(26±1) ℃、相對(duì)濕度50%~60%、光周期12L∶12D的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。孵化出幼蟲(chóng)后，置于(26±1) ℃、相對(duì)濕度30%~40%、光周期12L∶12D的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。幼蟲(chóng)用濟(jì)源白云實(shí)業(yè)有限公司提供的人工飼料飼養(yǎng)，備用。

1.2　研究方法

1.2.1植物活性成分提取采用索氏提取法(韋芳三等，2011)處理喜旱蓮子草干物質(zhì)400 g，經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至浸提膏，用100 mL水溶解后得提取物懸濁液。參照左玲霞等(2010)方法，將懸濁液裝入分液漏斗采用液—液分配萃取法，依次用分析純石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇按照1∶1比例萃取3次，將得到的不同極性萃取物及水層萃取液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至浸提膏，分別稱(chēng)取適量，用50%丙酮配成一定濃度，置于4 ℃冰箱內(nèi)備用。

1.2.2喜旱蓮子草提取物殺蟲(chóng)活性的測(cè)定(1)喜旱蓮子草提取物配制和供試蟲(chóng)體飼喂條件。用丙酮溶解并稀釋5個(gè)層相，分別得5個(gè)濃度(4000、500、62.5、7.81、0.98 g·L-1)，丙酮作空白對(duì)照，各設(shè)置5個(gè)重復(fù)，共25組處理。用稀釋過(guò)的浸提物浸泡人工飼料，攪拌均勻，自然風(fēng)干備用，飼料和提取物的質(zhì)量比為5∶1，另備不含提取物的人工飼料若干。所有試驗(yàn)均于光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行，培養(yǎng)箱溫度(26±1) ℃、相對(duì)濕度30%~40%、光周期12L∶12D。

(2)喜旱蓮子草提取物對(duì)小菜蛾/斜紋夜蛾的忌避作用。取6 cm培養(yǎng)皿，每皿各放2 g處理成半圓形的含提取物和不含提取物的飼料，分別置于處理區(qū)和對(duì)照區(qū)，在交界處用毛筆接入生長(zhǎng)一致的經(jīng)饑餓處理12 h的幼蟲(chóng)10頭，用保鮮膜封口，于培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。

(3)喜旱蓮子草提取物對(duì)小菜蛾/斜紋夜蛾的觸殺作用。將人工飼料均勻地鋪在6 cm培養(yǎng)皿內(nèi)，每皿7 g，用毛筆接入10頭生長(zhǎng)一致且經(jīng)提取物浸泡5 s的幼蟲(chóng)，用保鮮膜封口，于培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。

(4)喜旱蓮子草提取物對(duì)小菜蛾/斜紋夜蛾的胃毒作用。將人工飼料均勻地鋪在6 cm培養(yǎng)皿內(nèi)，每皿7 g，用毛筆接入10頭生長(zhǎng)一致且經(jīng)饑餓處理12 h的幼蟲(chóng)，用保鮮膜封口，于培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。

1.3　測(cè)定指標(biāo)

1.3.1喜旱蓮子草提取物對(duì)害蟲(chóng)的忌避作用每24 h觀察1次，統(tǒng)計(jì)對(duì)照區(qū)和處理區(qū)的蟲(chóng)數(shù)，死亡和未在對(duì)照區(qū)和處理區(qū)的蟲(chóng)不予統(tǒng)計(jì)，計(jì)算忌避率(商顯坤等，2008)。

忌避率(%)=(對(duì)照區(qū)棲息蟲(chóng)數(shù)-處理區(qū)棲息蟲(chóng)數(shù))/(對(duì)照區(qū)棲息蟲(chóng)數(shù)+處理區(qū)棲息蟲(chóng)數(shù))×100

1.3.2喜旱蓮子草提取物對(duì)害蟲(chóng)的觸殺/胃毒作用每24 h觀察1次，統(tǒng)計(jì)存活蟲(chóng)數(shù)，計(jì)算死亡率和校正死亡率(商顯坤等，2008)。

1.4　統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)使用Excel 2003整理，通過(guò)SPSS 17.0軟件分析。統(tǒng)計(jì)分析方法為單因素方差分析、多因素方差分析、LSD多重比較法及字母標(biāo)記法，采用機(jī)值分析法求毒力回歸方程Y=aX+b(其中Y為校正死亡率機(jī)率值；X為提取物濃度對(duì)數(shù)值)，并對(duì)方程進(jìn)行卡方檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1　喜旱蓮子草提取物對(duì)小菜蛾的殺蟲(chóng)活性

喜旱蓮子草各層相提取物對(duì)小菜蛾具有一定的選擇忌避作用，且隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，忌避率呈上升趨勢(shì)，但每天各層處理間的差異不顯著(P>0.05)，忌避率和處理濃度無(wú)相關(guān)性(表1)。喜旱蓮子草非水溶性提取物(石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇)對(duì)小菜蛾的觸殺致死率均高于水溶性提取物。其中，經(jīng)石油醚提取物、乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物4000 g·L-1處理后，小菜蛾的觸殺校正死亡率均達(dá)到70%；隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，觸殺校正死亡率呈上升趨勢(shì)，且每天各層處理間的差異顯著(P<0.05)，校正死亡率和處理濃度呈正相關(guān)關(guān)系(表2)。隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，胃毒校正死亡率呈上升趨勢(shì)，且每天各層處理間的差異顯著(P<0.05)，校正死亡率與處理濃度呈正相關(guān)關(guān)系(表2)。喜旱蓮子草提取物對(duì)小菜蛾的觸殺作用效果比胃毒作用明顯，其中各層相對(duì)小菜蛾的觸殺活性由高到低依次為石油醚提取物、正丁醇提取物、乙酸乙酯提取物、氯仿提取物和水提取物(表2)。

表1　喜旱蓮子草提取物對(duì)小菜蛾的忌避作用

同溶劑中各列數(shù)據(jù)后附不同小寫(xiě)字母者表示處理間差異達(dá)0.05顯著水平。

Different lowercase letters followed by the same column within the same solvent mean significant difference among treatments at 0.05 level.

2.2　喜旱蓮子草提取物對(duì)斜紋夜蛾的殺蟲(chóng)活性

喜旱蓮子草各層相提取物對(duì)斜紋夜蛾具有一定的選擇忌避作用(表3)，且隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，忌避率基本呈上升趨勢(shì)，但每天各層處理間的差異不顯著(P>0.05)，忌避率與處理濃度無(wú)相關(guān)性。經(jīng)石油醚提取物、乙酸乙酯提取物、正丁醇提取物和水提取物4000 g·L-1及正丁醇提取物和水提取物500 g·L-1處理后，斜紋夜蛾的觸殺和胃毒校正死亡率均達(dá)到80%；隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，觸殺和胃毒校正死亡率均呈上升趨勢(shì)，且每天各層處理間的差異顯著(P<0.05)，校正死亡率與處理濃度均呈正相關(guān)關(guān)系(表4)。但喜旱蓮子草提取物對(duì)斜紋夜蛾的觸殺作用比胃毒作用稍強(qiáng)，其中各層相對(duì)斜紋夜蛾的觸殺活性由高到低依次為水提取物、正丁醇提取物、石油醚提取物、乙酸乙酯提取物、氯仿提取物。

表2　喜旱蓮子草提取物對(duì)小菜蛾的觸殺和胃毒作用

同溶劑中各列數(shù)據(jù)后附不同小寫(xiě)字母者表示處理間差異達(dá)0.05顯著水平。

Different lowercase letters followed by the same column within the same solvent mean significant difference among treatments at 0.05 level.

2.3　喜旱蓮子草提取物對(duì)害蟲(chóng)的毒殺活性

χ2越小且P值越趨近于1.0，說(shuō)明曲線擬合好。根據(jù)回歸方程，計(jì)算半致死濃度(LC50)，LC50越小，說(shuō)明其毒殺活性越強(qiáng)。對(duì)小菜蛾而言，石油醚提取物和正丁醇提取物的觸殺毒力較強(qiáng)，石油醚提取物和氯仿提取物的胃毒毒力較強(qiáng)。就斜紋夜蛾而言，除了氯仿提取物外，其他溶劑提取物的觸殺和胃毒毒力均較強(qiáng)(表5)。

3討論

本研究表明，喜旱蓮子草各層相提取物對(duì)小菜蛾和斜紋夜蛾均具有一定的選擇忌避作用，對(duì)小菜蛾和斜紋夜蛾的觸殺作用比胃毒作用稍強(qiáng)。毒殺作用強(qiáng)度隨著提取物濃度的升高而增強(qiáng)，且隨著作用時(shí)間的持續(xù)而增強(qiáng)。忌避作用的產(chǎn)生可能是因?yàn)樘崛∥飳?duì)害蟲(chóng)感覺(jué)器官的影響，使害蟲(chóng)遠(yuǎn)離提取物載體并產(chǎn)生拒食作用(Escoubasetal.,1993; Wheeler & Isman,2000、2001)。觸殺和胃毒作用的產(chǎn)生可能是由于喜旱蓮子草提取物通過(guò)幼蟲(chóng)的口器和體表，干擾了其內(nèi)分泌系統(tǒng)，改變了其表皮成分，影響其正常生長(zhǎng)(Macleodetal.,1990； Vermaetal.,1986)。

表3　喜旱蓮子草提取物對(duì)斜紋夜蛾的忌避作用

同溶劑中各列數(shù)據(jù)后附不同小寫(xiě)字母者表示處理間差異達(dá)0.05顯著水平。

Different lowercase letters followed by the same column within the same solvent mean significant difference among treatments at 0.05 level.

表4　喜旱蓮子草提取物對(duì)斜紋夜蛾的觸殺和胃毒作用

同溶劑中各列數(shù)據(jù)后附不同小寫(xiě)字母者表示處理間差異達(dá)0.05顯著水平。

Different lowercase letters followed by the same column within the same solvent mean significant difference among treatments at 0.05 level.

表5　喜旱蓮子草提取物的毒殺活性測(cè)定(72 h)

“-”表示沒(méi)有擬合的曲線和置信區(qū)間。

“-”means that there is no fitting curve or confidence interval.

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，石油醚提取物、乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物的毒殺活性高于氯仿提取物，說(shuō)明極性有機(jī)溶劑提取物的殺蟲(chóng)活性要高于非極性水層提取物，也表明殺蟲(chóng)活性物質(zhì)易溶于極性溶劑中。研究表明，石油醚提取物、乙酸乙酯提取物和正丁醇提取物主要含植物甾醇類(lèi)、黃酮類(lèi)、三萜類(lèi)、有機(jī)酸和皂苷類(lèi)等物質(zhì)，這基本涵蓋了喜旱蓮子草已測(cè)得的成分(熊衛(wèi)國(guó)等，2000)。這些物質(zhì)對(duì)昆蟲(chóng)均有一定毒殺活性，作用方式表現(xiàn)為拒食、忌避、觸殺和胃毒(Prakash & Rao,1996)。本研究表明，高濃度(4000 g·L-1)提取物對(duì)小菜蛾和斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的致死率均達(dá)80%以上，且在一定時(shí)間內(nèi)，作用效果隨著作用時(shí)間的持續(xù)而增強(qiáng)。這一特性與植物源農(nóng)藥(Dubeyetal.,2010)一致。

植物源殺蟲(chóng)劑對(duì)害蟲(chóng)具有獨(dú)特的作用機(jī)制且對(duì)環(huán)境安全，已經(jīng)成為未來(lái)農(nóng)藥發(fā)展的趨勢(shì)，也是保護(hù)生態(tài)環(huán)境安全的需要(商顯坤等，2008； Kushwaha & Maurya,2012)。然而，目前我國(guó)對(duì)外來(lái)入侵植物合理利用方面的研究還較少(商顯坤等，2008)。將喜旱蓮子草作為植物源殺蟲(chóng)劑原料，不僅能夠環(huán)境友好地毒殺農(nóng)田害蟲(chóng)，而且能夠降低其

作為入侵種的危害，真正實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的統(tǒng)一。

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(責(zé)任編輯:楊郁霞)

Insecticidal activity of extracts from the invasive alien plant,Alternantheraphiloxeroides, against two kinds of pests

Dan LI, Zhen ZHANG*， Yu-peng WANG， Juan QIN, Wei-hua LI, Man-li TAN

CollegeofResourcesandEnvironment,AnhuiAgriculturalUniversity,Hefei,Anhui230036,China

Abstract:【Background】 Alternanthera philoxeroides is a globally distributed invasive weed, causing serious economic and ecological damage in China. 【Method】 To investigate the toxic activity of A. philoxeroides, we prepared extracts by petroleum ether, chloroform, ethyl acetate and n-butyl alcohl. Repellency, contact and post-digestive toxicity of the extracts was tested on the lepidopteran pests Plutella xylostella and Spodoptera litura. 【Result】 (1) Each extract of A. philoxeroides had a repellent effect on both P. xylostella and S. litura. The effect of contact as well as post-digestive toxicity was stronger after longer extractin time; the corrected mortality rates and concentrations were positively correlated. (2) The corrected mortality of A. philoxeroides extracts by petroleum ether, ethyl acetate and n-butanol at a rate of 4000 g plant material/L of extraction agent on P. xylostella reached 70%, petroleum ether, ethyl acetate layer, n-butanol and water at a rate of of 4000 g plant material/L extracting agent and n-butanol and water layer of 500 g plant material/L extracting agent on S. litura reached 80%. 【Conclusion and significance】 The study had the reference value for the further research on A. philoxeroides and the development of new botanical pesticides.

Key words:invasive species; Alternanthera philoxeroides; insecticidal activity; botanical pesticide; resource utilization

DOI:10.3969/j.issn.2095-1787.2015.01.011

通訊作者*(Author for correspondence), E-mail: jianhl@mail.hzau.edu.cn

作者簡(jiǎn)介:葉慧香， 女， 碩士研究生。 研究方向： 轉(zhuǎn)基因玉米環(huán)境安全性評(píng)價(jià)

基金項(xiàng)目:轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專(zhuān)項(xiàng)資助(2011ZX08011-003)

收稿日期(Received)： 2014-10-07接受日期(Accepted)： 2014-11-04