陳穎睿 文光忠 徐芳玲

摘要 為了篩選出對(duì)藍(lán)莓上黑腹果蠅雌蠅具有驅(qū)避效果的植物精油單組分化合物，本文采用Y形嗅覺(jué)儀，評(píng)價(jià)10種植物精油單組分化合物對(duì)該種雌果蠅的驅(qū)避效果，篩選出驅(qū)避效果最優(yōu)的植物精油單組分化合物后進(jìn)行不同體積的混配，測(cè)定其對(duì)黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避活性。結(jié)果表明：D-檸檬烯、香茅醛2種植物精油單組分化合物對(duì)黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避效果最佳，且在濃度10%～50%范圍內(nèi)，驅(qū)避率與濃度呈正相關(guān);30% D-檸檬烯與30%香茅醛以不同體積比混配后，驅(qū)避效果均優(yōu)于其單劑驅(qū)避效果，其中以5∶5的配比對(duì)黑腹果蠅雌蠅驅(qū)避率顯著高于其他配比（P<0.05），為79.68%。綜上，D-檸檬烯和香茅醛對(duì)黑腹果蠅雌蠅具有較好的驅(qū)避效果，相同濃度下2種植物精油混配后有一定的相加、增效作用，具有進(jìn)一步開(kāi)發(fā)植物源藍(lán)莓上黑腹果蠅驅(qū)避劑的潛力。

關(guān)鍵詞 黑腹果蠅; 植物精油單組分化合物; 驅(qū)避效果; 混配

中圖分類號(hào)： S436.639

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2021267

Abstract To screen monocomponents from plant essential oils （PEOs） as repellents for female adults of Drosophila melanogaster， the repellency of the monocomponents derived from 10 PEOs was evaluated by Y-tube olfactometers test. The best candidates were mixed in different volumes to determine the repellent activities against female adults of D.melanogaster. The results suggested that among the screened PEO-derived monocomponents， dipentene and （±）-citronellal were most effective in deterring female adults of D.melanogaster， and the repellency was positively correlated with the concentrations of these monocomponents in the range between 10% and 50%. Mixtures containing different volumes of 30% dipentene and 30% （±）-citronellal outperformed the single monocomponent as repellents for female adults of D.melanogaster， with the solutions mixed at 5∶5 （V∶V） showing the optimal repellency of up to 79.68% significantly higher than other mixing proportion （P<0.05）. In conclusion， dipentene and （±）-citronellal are active repellents for female adults of D.melanogaster， and the mixture of these two repellents at equal concentrations exhibits synergistic repellency to female adults of D.melanogaster， which has potential to be further developed into plant-derived repellents for D.melanogaster.

Key words Drosophila melanogaster; plant essential oil component; repellent activity; mixture

為害藍(lán)莓果實(shí)的果蠅主要有斑翅果蠅Drosophila suzukii Matsumura和黑腹果蠅D.melanogaster，其中黑腹果蠅是為害貴州省藍(lán)莓園的主要果蠅，屬雙翅目Diptera果蠅科Drosophilidae果蠅屬Drosophila昆蟲。其雌蟲產(chǎn)卵于成熟或過(guò)熟的鮮果內(nèi)，幼蟲在果內(nèi)孵化后蛀食，造成藍(lán)莓果實(shí)早落、腐爛[1]。截至2020年，貴州省藍(lán)莓種植面積達(dá)到1.5萬(wàn)hm2，成為全國(guó)最大的藍(lán)莓種植產(chǎn)區(qū)[2]。而黑腹果蠅以其繁殖能力強(qiáng)、世代重疊嚴(yán)重及發(fā)生數(shù)量大等特點(diǎn)對(duì)貴州省藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅?；谒袡C(jī)生產(chǎn)需求，生物防治成為其主導(dǎo)防治方法之一，也是當(dāng)前有害生物防控研究熱點(diǎn)。

植物精油是由分子量相對(duì)較小的簡(jiǎn)單化合物組成的一類植物源次生代謝物，主要包括萜烯類、醛類、酮類、醇類、酯類、有機(jī)酸類以及芳香類等化合物[3]，這類揮發(fā)性化合物分子在空氣中與植食性昆蟲觸角中的嗅覺(jué)受體蛋白相互作用形成神經(jīng)信號(hào)，從而影響植食性昆蟲尋找寄主、交配、產(chǎn)卵、取食等行為[45]。植物精油除了具有較高的生物活性和選擇性之外，其毒性低，對(duì)非靶標(biāo)生物安全，在環(huán)境中易降解[6]。迄今，學(xué)者們研究發(fā)現(xiàn)多種植物精油對(duì)果蠅具有較好的驅(qū)避效果，如葡萄柚精油、歐薄荷精油、杜松精油、尤加利精油、沒(méi)藥精油、檸檬精油、日本扁柏精油、生姜精油等[79]，利用植物精油防治果蠅具有良好的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景，但植物精油的組成成分和各組分間的相互作用十分復(fù)雜[10]，單組分的精油化合物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，探究單組分的精油化合物，有助于找到活性物質(zhì)，更易于分析其對(duì)昆蟲的活性以及作用靶標(biāo)。因此，本試驗(yàn)采用Y形嗅覺(jué)儀測(cè)定10種植物精油單組分化合物對(duì)藍(lán)莓上黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避效果，并進(jìn)一步利用驅(qū)避效果表現(xiàn)優(yōu)秀的植物精油單組分化合物進(jìn)行混配，測(cè)試其驅(qū)避活性。為今后研發(fā)防控藍(lán)莓黑腹果蠅雌蠅的植物精油類驅(qū)避劑提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。gzslib202204041452

1 材料與方法

1.1 試劑及試驗(yàn)儀器

根據(jù)本課題組前期試驗(yàn)以及利用植物精油單組分化合物防治農(nóng)林類及衛(wèi)生類害蟲的文獻(xiàn)報(bào)道，選擇10種具有強(qiáng)烈氣味的植物精油單組分化合物。95%胡薄荷酮，購(gòu)自成都普思生物科技股份有限公司;95%（-）-馬鞭烯酮、95%香茅醇、99%D-薄荷醇、96%香茅醛、97%檸檬醛、93%α-石竹烯、95%D-檸檬烯、99%丁香酚、99%香芹酚，購(gòu)自上海麥克林生化科技有限公司。

RXZ-430C 型人工氣候箱（新江南儀器有限公司）;Y形嗅覺(jué)儀（賽蘭博化學(xué)儀器藥品公司）。

1.2 供試蟲源

黑腹果蠅采集于貴州省麻江縣白竹林有機(jī)藍(lán)莓基地，6月-7月將采集的黑腹果蠅帶回室內(nèi)在人工氣候箱中進(jìn)行飼養(yǎng)及擴(kuò)繁，人工氣候箱飼養(yǎng)環(huán)境參數(shù)為光照周期L∥D=12 h∥12 h、相對(duì)濕度60%、溫度（25±1）℃。

1.3 黑腹果蠅的選擇

采用低溫麻醉法[11]，挑選出30頭個(gè)體大小相近的雌果蠅備用。具體雌雄果蠅形態(tài)差異如表1所示[1]。

1.4 植物精油單組分化合物對(duì)黑腹果蠅雌蠅驅(qū)避效果的測(cè)定

植物精油單組分化合物對(duì)黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避效果測(cè)定參照陳哲[1]的Y形嗅覺(jué)儀測(cè)定法，連接裝置，并將裝置置于日光燈下方保證受光均勻，調(diào)節(jié)流速計(jì)控制氣流為30 mL/min。試驗(yàn)時(shí)，將30頭雌果蠅放置于Y形管公共基部，取未稀釋的植物精油單組分化合物3 μL滴加于濾紙條，放入Y形管一側(cè)臂氣源瓶作為處理組，另一側(cè)臂氣源瓶放置空白濾紙條作為對(duì)照，10 min內(nèi)觀察試蟲所處于Y形管中的位置，并記錄。每處理6次重復(fù)，測(cè)試過(guò)程中調(diào)換Y形管兩臂方向，以消除Y形管兩臂幾何位置對(duì)果蠅趨向性行為的影響。

選取驅(qū)避活性達(dá)到Ⅴ級(jí)的2種植物精油單組分化合物，用正己烷為溶劑稀釋成10%、20%、30%、40%、50%（V/V）5個(gè)濃度;取3 μL滴加于濾紙片，待溶劑揮發(fā)后放入Y形管一側(cè)臂的氣源瓶;取3 μL正己烷滴加于濾紙條，待其揮發(fā)后放入另一側(cè)臂氣源瓶作為對(duì)照。按上述方法測(cè)定不同濃度的植物精油單組分化合物對(duì)黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避效果。

將前一試驗(yàn)篩選出的2種植物精油單組分化合物稀釋成30%的濃度，按體積比進(jìn)行5個(gè)不同比例混配，混配比例如下：1∶9、3∶7、5∶5、7∶3、9∶1;取3 μL正己烷滴加于濾紙條，待其揮發(fā)后放入另一氣源瓶作為對(duì)照。按上述方法測(cè)定植物精油單組分化合物混劑對(duì)黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避效果。

1.5 數(shù)據(jù)處理

驅(qū)避率=（對(duì)照的成蟲數(shù)-處理的成蟲數(shù)）/（對(duì)照的成蟲數(shù)+處理的成蟲數(shù)）×100%;

驅(qū)避活性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照趙娜娜等[12]的方法。

用SPSS 23、Excel 2010軟件完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和圖表制作，平均值間的比較采用單因素方差分析，不同處理間的差異采用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較，相關(guān)性分析采用雙變量Pearson檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物精油單組分化合物對(duì)黑腹果蠅的驅(qū)避效果

通過(guò)Y形嗅覺(jué)儀測(cè)定10種植物精油單組分化合物對(duì)黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避作用發(fā)現(xiàn)，這10種不同的植物精油單組分化合物對(duì)黑腹果蠅雌蠅均表現(xiàn)出不同的驅(qū)避效果（表1）。D-檸檬烯和香茅醛對(duì)黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避活性達(dá)到了Ⅴ級(jí)，驅(qū)避率均超過(guò)80%，其中D-檸檬烯對(duì)黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避率達(dá)到86.56%;香茅醛對(duì)黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避率達(dá)到84.34%;α-石竹烯對(duì)黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避活性（Ⅲ級(jí)）最弱，驅(qū)避率為55.39%。

2.2 不同濃度的D-檸檬烯和香茅醛對(duì)黑腹果蠅的驅(qū)避效果

雙變量Pearson檢驗(yàn)結(jié)果顯示，在10%、20%、30%、40%、50%（V/V）的濃度范圍內(nèi)，D-檸檬烯對(duì)黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避率與濃度呈正相關(guān)（r=0.921，P<0.05）;香茅醛對(duì)黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避率與濃度呈正相關(guān)（r=0.969，P<0.01），這2種植物精油單組分化合物隨著濃度的增高，驅(qū)避效果增強(qiáng)。如圖1所示，D-檸檬烯濃度為50%時(shí)，較其他4個(gè)濃度具有顯著的驅(qū)避效果（P<0.05），驅(qū)避率為63.71%;濃度在20%～40%之間時(shí)，驅(qū)避效果無(wú)顯著差異;當(dāng)濃度≥30%時(shí)，驅(qū)避率超過(guò)了50%（驅(qū)避率為51.08%）。香茅醛濃度為50%時(shí)（驅(qū)避率為63.03%），顯著高于濃度10%、20%和30%的驅(qū)避效果;當(dāng)濃度≥30%時(shí)，驅(qū)避率超過(guò)了50%（驅(qū)避率為50.56%）。

2.3 植物精油單組分化合物的混配對(duì)黑腹果蠅的驅(qū)避效果

選取30% D-檸檬烯和30%香茅醛按體積比1∶9、3∶7、5∶5、7∶3、9∶1混配。由表2可見(jiàn)，不同的混配比例對(duì)黑腹果蠅雌蠅具有不同的驅(qū)避效果，且同一濃度的植物精油單組分化合物混配后驅(qū)避效果均顯著高于其單劑的驅(qū)避效果。其中，2種植物精油單組分化合物按照5∶5混配時(shí)，驅(qū)避率為79.68%，表現(xiàn)出對(duì)黑腹果蠅雌蠅最高的驅(qū)避效果，是30% D-檸檬烯的1.56倍，是30%香茅醛的1.58倍，與其他處理差異顯著;當(dāng)2種植物精油單組分化合物按照7∶3混配時(shí)，驅(qū)避率為58.84%，在混配組合中對(duì)黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避效果最弱，但驅(qū)避效果優(yōu)于2種單劑，且差異顯著。

3 結(jié)論與討論

植物精油是從植物不同組織部位提取的次生代謝物質(zhì)，是植物用來(lái)保護(hù)自身的生物活性物質(zhì)，對(duì)昆蟲具有較強(qiáng)的行為和生理干擾作用。目前，學(xué)者們?cè)谥参锞蛯?duì)昆蟲驅(qū)避效果的研究方面進(jìn)行了大量的探討，但植物精油的單組分化合物對(duì)黑腹果蠅驅(qū)避效果的研究較少，本試驗(yàn)測(cè)定了10種植物精油單組分化合物對(duì)黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避活性，結(jié)果表明，10種植物精油單組分化合物的驅(qū)避活性均達(dá)到Ⅲ級(jí)以上，其中D-檸檬烯、香茅醛2種植物精油化合物的驅(qū)避活性為Ⅴ級(jí)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的驅(qū)避活性，并且在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，2種植物精油單組分化合物當(dāng)濃度升高時(shí)驅(qū)避率均升高。當(dāng)30% D-檸檬烯與30%香茅醛按不同體積比例混配后，驅(qū)避效果均顯著高于其單劑的驅(qū)避效果，其中，按5∶5混配時(shí)，混配后的驅(qū)避率是30% D-檸檬烯的1.56倍，是30%香茅醛的1.58倍，說(shuō)明在同一濃度下2種植物精油單組分化合物混配后驅(qū)避效果優(yōu)于其單劑驅(qū)避效果。gzslib202204041452

D-檸檬烯對(duì)煙粉虱Bemisia tabaci、雜擬谷盜Tribolium confusum、柑橘紅蜘蛛Panonychus citri、果蠅等多種昆蟲有較好的生物活性[13]。在本試驗(yàn)中D-檸檬烯對(duì)黑腹果蠅雌蠅有較強(qiáng)的驅(qū)避效果，且隨著濃度增加驅(qū)避效果增強(qiáng)，該研究結(jié)果與陳哲[1]和張仁芳[14]的試驗(yàn)結(jié)果一致。香茅醛是驅(qū)蚊效果較好的一種植物成分，對(duì)淡色庫(kù)蚊Culex pipiens pallens、白紋伊蚊Aedes albopictus等具有驅(qū)避作用[1516];有報(bào)道香茅醛可激活果蠅的特異性受體從而影響果蠅的嗅覺(jué)和味覺(jué)[1718]，本研究結(jié)果得出香茅醛與D-檸檬烯對(duì)黑腹果蠅雌蠅的驅(qū)避效果相似，但驅(qū)避效果稍弱于D-檸檬烯。另外，D-檸檬烯和香茅醛對(duì)果蠅除了具有較好的驅(qū)避效果，還具有較強(qiáng)的熏蒸活性[14，19]。如何協(xié)調(diào)利用D-檸檬烯和香茅醛二者的驅(qū)避作用及熏殺作用來(lái)防控黑腹果蠅還需進(jìn)一步研究。

應(yīng)用植物精油防治害蟲是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，而植物精油對(duì)害蟲的生物活性可能是各組分化合物之間的協(xié)同作用，加強(qiáng)植物精油有效成分協(xié)同作用的研究在害蟲防治領(lǐng)域具有重要意義[4]。有研究報(bào)道，薰衣草油和肉桂油混配后對(duì)5日齡雌成螨的驅(qū)避效果高于單劑[20]，鄰二甲苯和β-石竹烯在10-4和10-6濃度下混配后以及鄰二甲苯和棕櫚酸乙酯等比例混配后對(duì)普通大薊馬Megalurothrips usitatus表現(xiàn)出極顯著的驅(qū)避作用[3]。本研究發(fā)現(xiàn)30% D-檸檬烯與30%香茅醛2種植物精油單組分化合物進(jìn)行混配后，對(duì)黑腹果蠅雌蠅驅(qū)避效果優(yōu)于其單劑的驅(qū)避效果，說(shuō)明相同濃度下這2種植物精油單組分化合物混合后對(duì)黑腹果蠅雌蠅驅(qū)避效果具有一定的相加或增效作用，但這2種植物精油單組分化合物混合后驅(qū)避效果相加、增效的原理還需深入研究，明確是否改變了兩者的理化性質(zhì)及功能等。

本研究通過(guò)對(duì)10種植物精油單組分化合物的篩選，得到2種對(duì)藍(lán)莓上黑腹果蠅雌蠅驅(qū)避活性最強(qiáng)的化合物，并探討了這2種植物精油單組分化合物的混配效果。本文的研究結(jié)果可為開(kāi)發(fā)環(huán)保型農(nóng)藥防控藍(lán)莓黑腹果蠅提供一定的參考，后期試驗(yàn)擬進(jìn)一步探究對(duì)藍(lán)莓黑腹果蠅雌蠅具有驅(qū)避效果的植物源驅(qū)避劑。本試驗(yàn)篩選出的2種植物精油單組分化合物及其混配對(duì)藍(lán)莓黑腹果蠅的毒殺效果也有待進(jìn)一步探索。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳哲. 植物精油對(duì)藍(lán)莓果蠅的驅(qū)避及毒殺效果研究[D]. 貴陽(yáng)：貴州大學(xué)， 2017.

[2] 蔡雨晴. 2021年中國(guó)藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)格局分析，貴州成我國(guó)最大藍(lán)莓產(chǎn)區(qū)[EB/OL]. （20210328）[20210428].https：∥www.qianzhan.com/analyst/detail/220/210326-2b858b69.html.

[3] 李釗陽(yáng)， 韓云， 唐良德， 等. 普通大薊馬對(duì)寄主植物及其揮發(fā)物的行為反應(yīng)[J]. 環(huán)境昆蟲學(xué)報(bào)， 2021， 43（6）： 15661580.

[4] 馬衛(wèi)賓. 植物精油對(duì)淡色庫(kù)蚊的生物活性及天然蚊蟲防控劑研發(fā)[D]. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)， 2014.

[5] 戴建青， 韓詩(shī)疇， 杜家緯. 植物揮發(fā)性信息化學(xué)物質(zhì)在昆蟲寄主選擇行為中的作用[J]. 環(huán)境昆蟲學(xué)報(bào)， 2010， 32（3）： 407414.

[6] 徐士超， 董歡歡， 曾小靜， 等. 萜類植物源農(nóng)藥的篩選及活性研究進(jìn)展[J]. 林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)， 2019， 39（1）： 112.

[7] 陳哲， 徐芳玲， 謝莉華， 等. 28種精油對(duì)藍(lán)莓果蠅雌成蟲趨避效果研究[J]. 中國(guó)南方果樹， 2016， 45（3）： 138140.

[8] LEE S H， DO H S， MIN K J. Effects of essential oil from hinoki cypress， Chamaecyparis obtusa， on physiology and behavior of flies [J/OL]. PLoS ONE， 2015， 10（12）： e0143450. DOI： 10.1371/journal.pone.0143450.

[9] 徐莉. 生姜精油對(duì)黑腹果蠅生存及選擇行為的影響[D]. 杭州：浙江大學(xué)， 2006.

[10]李紅莉， 崔宏春， 黃海濤， 等. 11種植物精油對(duì)茶橙癭螨的觸殺和驅(qū)避作用研究[J]. 植物保護(hù)， 2019， 45（5）： 247251.

[11]王璐， 辛芳， 許樂(lè)樂(lè)， 等. 5種麻醉方法對(duì)果蠅麻醉效應(yīng)的探究[J]. 生物學(xué)通報(bào)， 2012， 47（5）： 5155.

[12]趙娜娜， 路偉， 杜書亞， 等. 5種植物精油對(duì)赤擬谷盜的驅(qū)避活性[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào)， 2019， 34（5）： 116120.

[13]王芳， 劉暢， 何嘉， 等. 植物精油d-檸檬烯對(duì)吡蟲啉增效作用及其機(jī)制[J]. 中國(guó)植保導(dǎo)刊， 2019， 39（11）： 2325.

[14]張仁芳， 金陽(yáng)， 施關(guān)林. 橘皮主要成分D-檸檬烯的生物活性[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2013（1）： 7374.

[15]吳剛， 劉向輝， 戈峰. 香茅醛對(duì)淡色庫(kù)蚊空間驅(qū)避效果的觀察[J]. 寄生蟲與醫(yī)學(xué)昆蟲學(xué)報(bào)， 2005，12（4）： 205209.

[16]郝蕙玲， 孫錦程. 香茅醛對(duì)白紋伊蚊空間驅(qū)避作用的研究[J]. 中華衛(wèi)生殺蟲藥械， 2011， 17（1）： 2628.

[17]KWON Y， KIM S H， RONDEROS D S， et al. Drosophila TRPA1 channel is required to avoid the naturally occurring insect repellent Citronellal [J]. Current Biology， 2010， 20（18）： 16721678.

[18]DU E J， AHN T J， MIN S C， et al. The mosquito repellent citronellal directly potentiates Drosophila TRPA1， facilitating feeding suppression [J]. Molecules and Cells. 2015， 38（10）： 911917.

[19]ZHANG Zhilin， YANG Ting， ZHANG Yike， et al. Fumigant toxicity of monoterpenes against fruitfly， Drosophila melanogaster [J]. Industrial Crops and Products， 2016， 81： 147151.

[20]程作慧， 樊芳芳， 田永明， 等. 薰衣草油與肉桂油及其混配殺螨活性研究[J]. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2020，40（3）： 118123.