劉錦霞, 李 晶, 張丹丹, 李 娜, 付麟雲(yún), 丁 品, 吳孔明

(1.甘肅省科學(xué)院生物研究所, 蘭州 730000; 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 植物病蟲害生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100193; 3.北京林業(yè)大學(xué)草業(yè)與草原學(xué)院, 北京 100083)

草地貪夜蛾Spodopterafrugiperda起源于美洲熱帶及亞熱帶地區(qū),是一種繁殖力很強(qiáng)的遷飛性農(nóng)業(yè)害蟲[1]。其2018年12月11日首次從緬甸遷入我國(guó)[2],2019年10月已擴(kuò)散至26個(gè)省,2020年進(jìn)入定殖為害階段[3-4]。草地貪夜蛾寄主植物涉及76科353種[5],在我國(guó)可為害玉米、小麥、水稻、高粱、大麥、甘蔗、馬鈴薯等大宗作物,花生、大豆、向日葵等油料作物和生姜、辣椒、卷心菜、白菜等蔬菜作物,以及香蕉、茶樹、姜黃和和煙草等其他作物[6-9]。2019年-2020年累計(jì)查實(shí)受害作物238萬(wàn)hm2,以玉米受害最重[10-13]。草地貪夜蛾具有較強(qiáng)的物種競(jìng)爭(zhēng)能力,對(duì)云南滇西甜糯玉米害蟲的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),其發(fā)生程度遠(yuǎn)超甜菜夜蛾S.exigua(Hübner)、斜紋夜蛾S.lituraFabricius、黏蟲Mythimnaseparata(Walker)、勞氏黏蟲LeucanialoreyiDuponchel和棉鈴蟲Helicoverpaarmigera(Hübner)等原生土著害蟲,入侵已對(duì)玉米害蟲的種群結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)產(chǎn)生了重要影響[14-15],成為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新問(wèn)題[16]。

草地貪夜蛾入侵后,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部迅速構(gòu)建監(jiān)測(cè)預(yù)警控制體系,通過(guò)區(qū)域性聯(lián)防聯(lián)控有效控制了其在我國(guó)的發(fā)生為害[17]。但該控制體系主要依靠化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行應(yīng)急防治,過(guò)度使用化學(xué)農(nóng)藥會(huì)導(dǎo)致草地貪夜蛾產(chǎn)生抗藥性,并因殺傷天敵而產(chǎn)生種群再猖獗的問(wèn)題[18-20]。此外,遷飛習(xí)性還會(huì)將抗性種群的抗性等位基因擴(kuò)散到其他地方[21]。對(duì)草地貪夜蛾入侵種群的遺傳特征研究顯示,亞洲和非洲的入侵種群可能來(lái)自美國(guó)東南部[22-23],它們對(duì)有機(jī)磷、氨基甲酸酯、擬除蟲菊酯和煙堿類等農(nóng)藥已經(jīng)產(chǎn)生了高水平抗藥性[24-27],而最近的研究結(jié)果亦表明,草地貪夜蛾對(duì)雙酰胺類、多殺菌素類和苯甲酰脲類等殺蟲劑也產(chǎn)生了不同程度的抗性[28-30]。因此,生產(chǎn)上需要安全環(huán)保高效的生物殺蟲劑,替代部分已產(chǎn)生抗性的化學(xué)農(nóng)藥，或?qū)⑵渑c高效化學(xué)殺蟲劑交替使用,降低草地貪夜蛾的抗藥性風(fēng)險(xiǎn)和化學(xué)農(nóng)藥對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

植物源殺蟲劑作用方式多樣、不易產(chǎn)生抗藥性、易降解、對(duì)環(huán)境及非靶標(biāo)生物影響小[31-32]。相比微生物殺蟲劑,還具有使用便捷和環(huán)境條件要求低[33]等優(yōu)點(diǎn),是草地貪夜蛾綜合綠色防控的適宜農(nóng)藥種類[34]。目前全世界已報(bào)道了80余種對(duì)防控草地貪夜蛾有應(yīng)用前景的藥源植物及20多種有效活性組分,包括生物堿類(alkaloids)、萜烯類(terpenes)、黃酮類(flavonoids)、糖苷類化合物、脂肪酸類、酚類和甾醇類等[35]。其中用量較大的植物源農(nóng)藥為苦參堿[36]和印楝素[37-38]制劑。針對(duì)我國(guó)對(duì)防控草地貪夜蛾植物源有效活性組分缺乏研究的問(wèn)題,我們?cè)u(píng)價(jià)了國(guó)內(nèi)外已登記的11種植物源殺蟲活性成分對(duì)入侵草地貪夜蛾幼蟲的毒力,以期為開發(fā)草地貪夜蛾新型高效植物源農(nóng)藥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試蟲:草地貪夜蛾于2019年1月30日采自云南省普洱市江城縣寶藏鎮(zhèn)鮮食玉米田。將2～5齡幼蟲帶回室內(nèi),飼養(yǎng)繁殖、建立實(shí)驗(yàn)種群。飼養(yǎng)環(huán)境溫度(25±1)℃,相對(duì)濕度(75±5)%、光周期L∥D=16 h∥8 h。幼蟲用含有玉米面和黃豆面的人工飼料(不含任何殺蟲物質(zhì))飼養(yǎng);成蟲置于養(yǎng)蟲籠中,飼喂10%的糖水補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng),養(yǎng)蟲籠上方覆蓋醫(yī)用紗布供其產(chǎn)卵;每24 h更換一次卵布,然后將卵布置于自封袋中,待其孵化,飼養(yǎng)至2齡幼蟲供試。

供試藥劑:蛇床子素、大蒜素、對(duì)葉百部堿、補(bǔ)骨脂素、莨菪堿、苦參堿、血根堿、鬧羊花毒素Ⅲ、丁香酚、印楝素、辣椒堿共11種供試植物源殺蟲活性成分均由上海源葉生物科技有限公司生產(chǎn)，其中大蒜素純度為UV≥98%,其他均為HPLC≥98%。丙酮(分析純)由成都市科隆化學(xué)品有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)方法

采用點(diǎn)滴法測(cè)定。分別將11種植物源殺蟲活性成分用丙酮配制成母液,依據(jù)預(yù)試驗(yàn)等比稀釋成6個(gè)所需濃度,即:蛇床子素、補(bǔ)骨脂素、莨菪堿、血根堿、辣椒堿、苦參堿和鬧羊花毒素Ⅲ所用濃度梯度為: 0.4、0.8、1.6、3.2、6.4、9.6 mg/mL;丁香酚所用濃度為:0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6 mg/mL;印楝素所用濃度梯度為: 0.2、0.4、0.8、1.6、3.2、6.4 mg/mL;大蒜素和對(duì)葉百部堿所用濃度梯度為: 0.8、1.6、3.2、6.4、9.6、19.2 mg/mL,以丙酮處理作為對(duì)照。

取直徑9 cm的培養(yǎng)皿,每皿接入8頭有活力、生長(zhǎng)發(fā)育一致的2齡幼蟲。使用1 μL的微量點(diǎn)滴器將1 μL藥液滴在幼蟲的前胸背板上。每種藥劑的每個(gè)濃度重復(fù)3次,共24頭試蟲。以丙酮作為對(duì)照。之后單頭置于加入1.5 g人工飼料的24孔培養(yǎng)板中,在溫度(25±1)℃,相對(duì)濕度(75±5)%,光周期L∥D=16 h∥8 h環(huán)境條件下飼養(yǎng),觀察和記錄。分別于48、72 h和168 h后統(tǒng)計(jì)各組幼蟲的死亡情況。用小毛刷觸碰蟲體后無(wú)反應(yīng)或幼蟲表現(xiàn)出嚴(yán)重的中毒癥狀,如畸形、顫搐、行動(dòng)遲緩、進(jìn)食中斷、蛻皮停止和生長(zhǎng)嚴(yán)重抑制等則被視為死亡。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

所得數(shù)據(jù)用SPSS 21.0軟件統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算毒力回歸方程參數(shù)、LD50及其95%置信限,并計(jì)算卡方值χ2等。

2 結(jié)果與分析

2.1 11種植物源殺蟲活性成分對(duì)草地貪夜蛾2齡幼蟲的毒力比較

結(jié)果顯示,11 種植物源活性成分對(duì)草地貪夜蛾2齡幼蟲的毒力差異較大,在用藥后同一時(shí)間最大LD50與最小LD50相差40倍(表1)。其中,丁香酚在用藥后48、72 h和168 h,對(duì)草地貪夜蛾2齡幼蟲的LD50均低于0.22 μg/頭,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他植物源有效成分;其次為印楝素和鬧羊花毒素Ⅲ,其用藥后48、72 h和168 h的LD50均小于4.01 μg/頭和5.02 μg/頭,補(bǔ)骨脂素用藥后168 h的LD50為2.924 μg/頭,毒力也較強(qiáng)。而對(duì)葉百部堿在用藥后48、72 h和168 h的LD50在9.463～14.382 μg/頭之間,毒力明顯弱于其他成分。

表1 11種植物源殺蟲活性成分對(duì)草地貪夜蛾2齡幼蟲的毒力測(cè)定結(jié)果

2.2 11種植物源殺蟲活性成分對(duì)草地貪夜蛾幼蟲毒力與起效時(shí)間的關(guān)系

11種植物源殺蟲活性成分對(duì)草地貪夜蛾幼蟲的毒力隨藥后時(shí)間延長(zhǎng)而增大,且相對(duì)毒力大小也有一定的變化(表2)。用藥后48 h,毒力大小順序?yàn)槎∠惴?印楝素>鬧羊花毒素Ⅲ>血根堿>補(bǔ)骨脂素>苦參堿>大蒜素>蛇床子素>辣椒堿>莨菪堿>對(duì)葉百部堿;用藥后168 h,毒力大小順序?yàn)槎∠惴?印楝素>鬧羊花毒素Ⅲ>補(bǔ)骨脂素>血根堿>苦參堿>大蒜素>莨菪堿>辣椒堿>蛇床子素>對(duì)葉百部堿。對(duì)于草地貪夜蛾2齡幼蟲,丁香酚毒力最強(qiáng)。

3 結(jié)論與討論

防治草地貪夜蛾植物源農(nóng)藥已有12種原藥的429款產(chǎn)品分別在30個(gè)國(guó)家獲得注冊(cè)登記,其中印楝素和除蟲菊素分別有171種和193種產(chǎn)品,其次是苦參堿、大蒜素、異硫氰酸烯丙酯、辣椒素和橙油等[39-40]。供試的11種植物源殺蟲活性成分中,生物堿類對(duì)草地貪夜蛾入侵種群低齡幼蟲的毒力普遍比萜烯類小,以酚類毒力最強(qiáng),這是因?yàn)榫哂辛己脷⑾x活性的植物次生代謝物質(zhì)的毒力大小與它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)和殺蟲機(jī)制密切相關(guān)[41]。這類物質(zhì)都有胃毒和觸殺活性,但又各不相同。生物堿類有麻醉和抑制生長(zhǎng)發(fā)育等活性;萜烯類多以拒食、忌避、抑制生長(zhǎng)發(fā)育為主;而精油類不僅兼具生物堿的活性作用,還具有類似性外激素的引誘作用[42]。另有研究資料顯示,植物源殺蟲化合物的拒食活性強(qiáng),輔以其他作用方式,則其毒力會(huì)顯著增強(qiáng)[43]。

植物源殺蟲劑的殺蟲機(jī)制主要是引起害蟲拒食、發(fā)育停滯和麻痹,而不是立即致死,因此,相對(duì)于化學(xué)農(nóng)藥,其起效較慢,一般在用藥后第一天效果不顯著[44-45]。但起效慢并不代表最后的防控效果差。本研究發(fā)現(xiàn),用藥后72 h,印楝素、鬧羊花素Ⅲ和補(bǔ)骨脂素對(duì)草地貪夜蛾幼蟲的毒殺效果沒(méi)有丁香酚高,但它們能顯著抑制幼蟲生長(zhǎng)發(fā)育。當(dāng)用藥量大于3.2 μg/頭時(shí),幼蟲蛻皮生長(zhǎng)受到較強(qiáng)抑制,使害蟲無(wú)法正常完成生活史,從而使種群發(fā)展與危害得到控制。草地貪夜蛾不同齡期的幼蟲對(duì)殺蟲劑的敏感程度不同,一般而言,蟲齡越小對(duì)藥物的敏感度越高。因此,防控草地貪夜蛾幼蟲應(yīng)在低齡時(shí)施藥為好。

不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的殺蟲化合物對(duì)草地貪夜蛾的作用方式不同,這就要求使用最適合的生物測(cè)定方法[46]。本研究采用了國(guó)內(nèi)外認(rèn)為準(zhǔn)確率、靈敏度和重復(fù)性均較高的點(diǎn)滴法,它對(duì)于以觸殺為主的蛇床子素[47]、補(bǔ)骨脂素[48]、大蒜素[49]、對(duì)葉百部堿[50]、莨菪堿[51]、血根堿[52]、丁香酚[53]和苦參堿[54]等化合物比較適合,但對(duì)于以拒食、忌避、抑制生長(zhǎng)發(fā)育為主的鬧羊花毒素Ⅲ[55]和印楝素[56]等化合物,可能會(huì)有一定程度的影響。

植物源殺蟲劑起效較慢和有效成分見光易分解的問(wèn)題,是影響其規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用的主要原因[57]。國(guó)內(nèi)外的一些研究已表明,不同類型植物源殺蟲活性成分的復(fù)配,可產(chǎn)生多靶標(biāo)協(xié)同作用而顯著增效[58-59]。本研究供試的11種植物源殺蟲活性成分對(duì)草地貪夜蛾低齡幼蟲均有不同程度的毒殺活性,為了提高各植物源殺蟲活性成分的協(xié)同作用效果,可進(jìn)一步篩選復(fù)合作用配方提高對(duì)草地貪夜蛾的防控效率和延緩抗藥性產(chǎn)生。對(duì)植物源有效成分易分解、易氧化和易光解等問(wèn)題,可通過(guò)劑型改進(jìn)予以解決。