1、DOI:10.11929/j.swfu.202112063引文格式:邝凡,魏英,王俊玲,等.斑鸠菊精油对红火蚁的熏蒸活性研究 J.西南林业大学学报(自然科学),2023,43(5):171176.斑鸠菊精油对红火蚁的熏蒸活性研究邝凡1魏英1王俊玲1江洪敏1黄钰涵1边腊红2左凤2肖明昆3(1.西昌市农产品质量安全检测站,四川西昌615500;2.凉山州农产品质量安全检测中心,四川凉山615000;3.云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所,云南保山678000)摘要:为探讨斑鸠菊精油化学成分及防治红火蚁的效果,采用水蒸馏法提取斑鸠菊的精油,通过气相色谱质谱联用(GCMS)分析精油的化学成分,运
2、用熏蒸法测定该精油对红火蚁的熏蒸活性及亚致死活性。结果表明:黄色透明的斑鸠菊精油具有浓郁香气,提取率为 1.23%;该精油中鉴定出了 15 种化学成分,其中 香树脂醇和 香树脂醇为其主要化学成分,相对质量分数分别为36.98%和 23.00%;该精油对红火蚁的灭杀活性随着处理时间和处理浓度的增加而增加,当处理浓度为 200L/L 和 100L/L 时,分别在处理 4h 和 6h 后致死率达到最高(100%);当处理浓度为200L/L 时,分别在 LT5和 LT10处理时间后挑取活蚁正常培养,活蚁分别在 6h 和 5h 内全部死亡。由此可见,斑鸠菊精油对红火蚁具有极高的熏蒸活性,且造成的伤害是不
3、可逆的。关键词:斑鸠菊;精油;化学成分;红火蚁;熏蒸活性中图分类号:S436.6文献标志码:A文章编号:20951914(2023)05017106TheFumigationActivityofEssentialOilfromVernonia esculentaAgainstRedImportedFireAntKuangFan1,WeiYing1,WangJunling1,JiangHongmin1,HuangYuhan1,BianLahong2,ZuoFeng2,XiaoMingkun3(1.XichangAgriculturalProductQualityandSafetyTestingS
4、tation,XichangSichuan615500,China;2.LiangshanPrefectureAgriculturalProductQualityandSafetyTestingCenter,LiangshanSichuan615000,China;3.InstituteofTropicalandSubtropicalEconomicCrops,YunnanAcademyofAgriculturalSciences,BaoshanYunnan678000,China)Abstract:Inthisstudy,thechemicalcompositionanalysisofess
5、entialoilofVernonia esculenta(VE)anditseffectonthecontrolofredimportedfireant(RFIA)werestudyed.TheessentialoilofVEwasextractedbywaterdistillationandthecompoundswereanalysedbyGCMS,thenthefumigationactivityofVEagainstredimpor-tedfireantwastested.Theresultshowedthattheyellowandtransparentessentialoilwi
6、thstrongaromawasex-tractedfromVEbywaterdistillation,andtheextractionrateofVEreachabout1.23%.And15compoundswereidentified,themajorconstituentsofVEareAmyrinandAmyrinwith23.00%and36.98%,respectively.TheinsecticidalactivityoftheessentialoilagainstRFIAincreasedwithtreatmenttimeandconcentrationincreasing,
7、andthehighestmortalityratewas100%after4hand6htreatmentattheconcentrationsof200L/Land100L/L,respectively.ThealiveRFIAswereselectedandculturednormallyafterteratmentLT5andLT10at200L/Lconcentration,whileallRFIAsdiedduring6hand5hrespectively.TheessentialoilofVEhashighfu-收稿日期:20211222;修回日期:20220129基金项目:西昌
8、市科技计划项目(西教体科 2020209 号)资助。第 1 作者:邝凡(1993),男,助理农艺师。研究方向:农业昆虫化学防治。Email:。通信作者:魏英(1970),女,高级农艺师。研究方向:农产品质量安全检测。Email:。第43卷第5期西南林业大学学报Vol.43No.52023年9月JOURNALOFSOUTHWESTFORESTRYUNIVERSITYSep.2023migationactivityagainstredimportedfireants,andthedamageisirreversible.ThisstudycanprovideanewwayagainstRFIA.K
9、ey words:Vernonia esculenta;essentialoil;chemicalcomposition;Solenopsisinvicta;fumigationactivity红火蚁(Solenopsis invicta)作为世界上最严重的 100 种外来入侵物种之一,不仅威胁着入侵地物种的多样性、丰度和群落结构,还会对人类的生产、生活造成严重的影响12。据报道,美国红火蚁入侵的地区,每年都会造成约 50 亿美元的损失3。2004 年红火蚁入侵我国后,到 2014 年,我国红火蚁伤人事件多达 50 起,被红火蚁叮咬除了痛痒感外,还会根据个人体质产生不同程度过敏性反应,大多数人
10、会出现红肿、伤口化脓等症状,少部分人会出现发烧、暂时性失明、休克甚至死亡等过敏性反应4。此外,红火蚁的侵袭还会改变油菜(Brassica napus)、绿豆(Vigna radi-ata)等作物园区访花昆虫种类和行为,显著降低作物结实率和产量5。目前,红火蚁已经入侵了我国南方多个省区,如福建、广东、广西、湖南等地,我国长江以南的所有地区均适合红火蚁生存,甚至红火蚁分布北界为天津、湖北、山西以及山东南部、安徽和江苏北部6。由于红火蚁的适应范围不断扩大,红火蚁的防治已经迫在眉睫,传统的杀虫剂和饵剂防治不仅成本较高,而且还会造成环境的污染1。因此,亟待天然的对环境友好的杀虫剂来防治红火蚁。斑鸠菊属(
11、Vemonia)是菊科(Compositae)中的 1 个大属,约有 1000 多种植物,在我国有30 种,其中有 12 种作为药用植物,该属中许多植物具有杀虫、抗肿瘤、抗炎、抗疟作用,其化学成分复杂,主要成分为倍半萜、三萜、黄酮、甾体、挥发油等7。Ohigashi 等8从扁桃斑鸠菊(Vernonia amygdalina)中分离出了 6 种抗血吸虫和利什曼原虫(Leishmaniaspp.)活性的化合物;赵娜娜等9研究表明驱虫斑鸠菊(Vernoniaanthelmintica)16mL/L 处理对赤拟谷盗(Triboli-um castaneum)的驱虫活性与避蚊胺相当。该属植物作为药用植物
12、研究较多,但关于斑鸠菊精油杀虫活性的研究尚未见报道。本研究通过熏蒸法测定斑鸠菊精油对红火蚁的熏蒸活性以及亚致死活性,以期为斑鸠菊的进一步开发提供理论依据,并为红火蚁的防治提供新的方法。1 材料与方法 1.1 材料来源斑鸠菊样品于2020 年10 月采集于云南省保山市昌宁县柯街镇扁瓦村(244934N,992932.9E),海拔 1801m,经云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所肖明昆鉴定;试虫红火蚁采自四川省凉山州西昌市西城街道办宁远桥村(275344N,1021516E)。1.2 斑鸠菊精油的提取采用水蒸馏提取法提取斑鸠菊精油10。将斑鸠菊植株于室内阴干,取其地上部分用中草药粉碎机进行粉
13、碎并过 10 目筛。称取 50g 植物粉末,加入 500mL 蒸馏水,在 105 下蒸馏提取 3h,收集蒸馏液,用石油醚萃取 2 次,再用旋转蒸发仪除去石油醚,离心干燥,收集精油并称量。提取率=精油质量斑鸠菊样品质量100%(1)1.3 GCMS 分析条件气相色谱条件:从120 开始升温,保温1min,以6/min 升温到 240,保温 0.5min。汽化室温度为 240,载气为高纯氦气,流速为 1.78mL/min,分流比为 130,进样量为 1L,溶剂为正己烷。质谱条件:电离源为 EI;电子能量为 70eV;离子源温度为 200;灯丝电流为 0.6mA;倍增器的电压为 1.0kV;质量扫描
14、范围为 50350amu;扫描周期为 0.5s;溶剂延迟为 3min。1.4 斑鸠菊精油化学成分分析取 1L 斑鸠菊精油,用 GCMS 进行分析鉴定。通 过 Agilent MassHunter Qualitative Analys-is 数据处理系统,结合文献进行人工解析,以确认精油中各个化学成分并按照峰面积归一法进行定量分析,求出精油中各化学成分的相对质量分数。1.5 精油对红火蚁的熏蒸活性本研究采用李国林等11的方法并略加修改。先将滤纸剪成10cm1cm的滤纸条,在250mL广口瓶中接入20头及以上红火蚁,用移液枪将50L 和 25L 斑鸠菊精油分别滴加到滤纸条底部(以不滴加精油组作为对
15、照),用双面胶粘贴在172西 南 林 业 大 学 学 报第43卷广口瓶瓶口,将广口瓶瓶盖旋紧后用封口膜进行密封处理。每个处理 3 个重复。将处理组和对照组均放入黑暗的培养箱中,培养温度为 25,相对湿度(RH)为 50%。对红火蚁的死亡情况进行连续的观察记录,以目测 30s 内红火蚁不动记为死亡,计算死亡率和校正死亡率。采用 SPSS20.0 进行单因素方差分析,采用 Probit 函数进行毒力时间回归方程和半致死时间 LT50、LT10和LT5的计算12。死亡率=死亡试虫数试虫总数100%(2)校正死亡率=处理组死亡率对照组死亡率1对照组死亡率100%(3)1.6 精油对红火蚁的亚致死毒性采
16、用 1.5 中精油对红火蚁的熏蒸活性研究方法,以 50L 斑鸠菊精油分别对红火蚁处理LT5和 LT10时间后,挑取成活的红火蚁 20 只,在玻璃培养皿中正常培养,用滤纸盖住避免红火蚁跑出,对红火蚁的死亡情况进行连续观察记录,每个处理重复 3 次,以目测 30s 内红火蚁不动记为死亡,计算出校正死亡率。用 SPSS20.0进行单因素方差分析,用 Origin9.1 绘图。2 结果与分析 2.1 斑鸠菊精油化学成分采用水蒸馏提取法从斑鸠菊中提取出的精油含量为(1.230.10)%,呈淡黄色透明,带有浓郁的香味。GCMS 分析表明,精油中含 15 种化学成分,其中 香树脂醇和 香树脂醇为主要的化学成
17、分,相对质量分数分别为 36.98%和 23.00%,详见表 1。表 1 斑鸠菊精油化学成分及相对质量分数Table1TheanalysisofessentialoilfromV.esculenta序号出峰时间/min名称化学式相对分子质量相对质量分数/%14.7112亚甲基5胆甾醇3醇C28H48O400.370.9425.287十二烯基琥珀酸酐C16H26O3266.180.4137.298紫罗酮C13H20O192.150.4448.417欖香醇C15H26O222.190.5959.924胍烯C15H24204.180.41610.254桉叶醇C15H26O222.190.80710.
18、5931庚醇C37H76O536.581.37814.7262,4,7,14四甲基4乙烯基三环5.4.3.0(1,8)十四烷6醇C20H34O290.2610.87915.535邻苯二甲酸二丁酯C16H22O4278.153.391022.382己二酸二异辛酯C22H42O4370.301.911123.879白桦脂醇C30H50O2442.382.931225.333邻苯二甲酸二异辛酯C24H38O4390.2715.281327.751香树脂醇C30H50O426.3836.981435.518香树脂醇C30H50O426.3823.001537.355乙酸羽扇醇酯C32H52O2468.
19、3910.87 2.2 不同浓度斑鸠菊精油对红火蚁的熏蒸活性由图 1 可知,斑鸠菊精油对红火蚁的熏蒸活性随着处理时间和处理浓度的增加而增加。处理时间为 0.5h 时,200L/L 处理组红火蚁的死亡率(4.70%)高于 100L/L 处理组的死亡率(0);处理时间为 1.0h 时,200L/L 处理组红火蚁的死亡率(20.13%)高于 100L/L 处理组的死亡率(2.90%);处理时间为 1.5h 时,200L/L 处理组红火蚁的死亡率为(45.10%)高于 100L/L 处理组的死亡率(14.99%);处理时间为2h 时,200 L/L 处 理 组 红 火 蚁 的 死 亡 率(73.10%
20、)高于 100L/L处理组死亡率(30.53%);处理时间为3h 时,200L/L 处理组红火蚁死亡率(85.18%)高于 100L/L 处理组死亡率(60.44%);处理时第5期邝凡等:斑鸠菊精油对红火蚁的熏蒸活性研究173间为 4h 时,200L/L 处理组红火蚁的死亡率达到最高(100%),高于 100L/L 处理组死亡率(75.83%)。100L/L 处理组红火蚁的死亡率在6h 达到最高(100%)。1005000246处理时间/h死亡率/%200 L/L100 L/L图 1 不同浓度斑鸠菊精油对红火蚁的熏蒸活性Fig.1Fumigationactivityofessentialoil
21、fromV.esculentaatdifferentconcentrationsagainst S.invicta斑鸠菊精油对红火蚁的毒力时间回归方程及不同致死时间如表 2 所示。当处理浓度为 200L/L 时,斑鸠菊精油对红火蚁的毒力时间回归方程为 y=4.056x0.778,致死时间 LT50、LT10和 LT5分别为 1.556、0.751、0.611h。当处理浓度为 100L/L 时,斑鸠菊精油对红火蚁的毒力时间回归方程为 y=4.939x2.061,致死时间 LT50,LT10和 LT5分别为 2.614、0.945、0.812h。可以看出,当处理浓度为200L/L 时,红火蚁的致死
22、时间LT50、LT10和 LT5均低于 100L/L处理浓度,说明斑鸠菊精油对红火蚁的熏蒸活性随着浓度的增加而增加。表 2 200 L/L 和 100 L/L 斑鸠菊精油对红火蚁的毒力时间回归方程及 LT50、LT10、LT5Table2LT50,LT10andLT5,andthetoxicregressionequa-tionofessentialoilfromV.esculentaat200L/Land100L/L处理浓度/(LL1)LT50/hLT10/hLT5/h回归方程2001.5560.7510.611y=4.056x0.7781002.6141.4381.214y=4.939x2
23、.061 2.3 斑鸠菊精油对红火蚁的亚致死效应由图 2 可知,当斑鸠菊精油浓度为 200L/L时,分别处理红火蚁 LT5和 LT10后,对红火蚁的灭杀活性随着处理时间的增加而增加,且分别在处 理 5h 和 6h 后 对 红 火 蚁 的 灭 杀 活 性 最 高(100%)。处理 0.5h 后,LT10处理组红火蚁的死亡率(46.67%)大于 LT5处理组(30.00%);处理 1h 后,LT10处理组红火蚁的死亡率(66.67%)大于 LT5处理组(40.00%);处理 2h 后,LT10处理组红火蚁的死亡率(83.33%)大于 LT5处理组(68.33%);处理 3h 后,LT10处理组红火
24、蚁的死亡率(91.67%)大于LT5处理组(75.00%);处理 4h 后,LT10处理组红火蚁的死亡率(95.00%)大 于 LT5处 理 组(90%);处 理 时 间 为 5 h,LT10处理组红火蚁的死亡率(100%)大于 LT5处理组(91.67%)。由此可知,斑鸠菊精油对红火蚁的熏蒸活性较强,且造成的伤害是不可逆的。1005075250246处理时间/h死亡率/%LT10LT5图 2 200 L/L 斑鸠菊精油对红火蚁的亚致死效应Fig.2ThesublethalofessentialoilfromV.esculentaat200L/Lagainst S.invicta 3 结论与讨
25、论植物源杀虫剂相对于化学杀虫剂更安全,容易降解,对环境更友好,有望替代传统的化学杀虫剂13。Tang 等14发现樟树(Cinnamomum cam-phora)、青 蒿(Artemisia carvifolia)、桉 树(Eucalyptus robusta)、冬青(Ilex chinensis)、艾草(Artemisia argyi)、秋菊(Dendranthema mori-folium)、连翘(Forsythia suspensa)精油和松节油均在 5mg/管的处理浓度 24h 后,对红火蚁的熏蒸活性均达到了 100%。Xing 等15研究发现九里香(Murraya exotica)新鲜
26、叶、落叶及干燥叶挥发性物质均对红火蚁有较强的熏蒸活性,其中新鲜叶挥发性物质的熏蒸活性最强,在处理9d 后可杀 93.3%的红火蚁,并猜测主要活性成分为 石竹烯。Zhang 等16的研究表明甜橙(Cit-rus sinensis)精油中的桉树酚、芳樟醇、右旋樟脑、左旋龙脑和 松油醇均对红火蚁有较强的熏蒸活性,其中桉树酚和右旋樟脑在 3mg/管的处理浓度下,24h 后红火蚁的死亡率达到了 100%。本研究测得斑鸠菊精油在 100L/L 和 200L/L 处理浓度下,分别在处理 6h 和 4h 后死亡率达到了最高(100%),说明该精油对红火蚁有较强的熏蒸174西 南 林 业 大 学 学 报第43卷
27、活性。但本研究中红火蚁的死亡时间远远小于Tang 等14、Xing 等15和 Zhang 等16测得的死亡时间 24h、9d 和 24h,可能是因为实验方法不同,本研究中的方法是直接将斑鸠菊精油滴加在滤纸中部,而 Tang 等14、Xing 等15和 Zhang 等16则是将精油加在 200LPCR 管中,与之相比,本研究中的方法可短时间内释放出大量的精油成分,加速红火蚁的死亡。本 研 究 通 过 GCMS 对 斑 鸠 菊 地 上 部 分(茎、叶和果实)精油中的化学成分进行分析,结果表明精油中的主要成分为 香树脂醇、香树脂醇和乙酸羽扇醇酯,该结论与李蓉涛等17对斑鸠菊叶精油进行分析发现其中的主
28、要成分为姜黄烯、芳樟醇丙酸酯和芳樟醇,其所占比例分别为 10.52%、7.45%和 7.14%结论不同。可能是精油中的主要成分及含量受采摘时间,植物部位及环境条件等影响1819。本研究中斑鸠菊精油的提取率为 1.23%,而李蓉涛等17对斑鸠菊干叶片精油的提取率仅为 0.035%,说明采用地上部分精油提取率高于干叶片的精油提取率。此外,李蓉涛等17采用甲醇提取,再将石油醚部分经过反复硅胶柱层析分离到了 香树脂醇、香树脂醇乙酸酯和羽扇豆醇棕榈酸酯,而本研究通过水蒸馏法提取再用石油醚萃取也从斑鸠菊中提取到了香树脂醇。三萜类化合物是自然界中最丰富的天然产物,具有植物的化感作用、抗菌作用、杀虫作用以及药
29、用活性20。当前研究 香树脂醇和香树脂醇的热点主要在抗炎和镇痛21,乙酸羽扇酯醇的研究热点在抗肝癌肿瘤细胞、抗炎和抗伤害2223,本研究表明 香树脂醇、香树脂醇以及乙酸羽扇酯醇可能存在潜在的杀虫活性,之后将测定其单体对红火蚁的熏蒸活性。齐国君等24研究证明在野外条件下,使用药剂灌巢 13d 内,旧巢 17m 范围内会出现新巢,说明红火蚁的迁移能力强,抗药性也较强。本研究指出斑鸠菊精油对红火蚁的亚致死时间效应,这也是首次揭露了该精油对红火蚁亚致死时间效应,结果表明斑鸠菊精油在 200L/L 处理浓度下,分别处理红火蚁 LT5和 LT10时间后,挑选活蚁正常培养,2 个处理组活蚁分别在 6h 和
30、5h内全部死亡,说明该精油对红火蚁造成的伤害是不可逆的,用该精油防治红火蚁具有极大的潜力。研究中还发现斑鸠菊精油熏蒸红火蚁时,红火蚁会立刻将身体蜷缩在一起无法正常爬行,且在瓶底翻滚直至死亡;另外,斑鸠菊精油处理LT5和 LT10后正常培养的红火蚁虽然部分会恢复正常爬行,但会表现出攻击性降低,不取食蜂蜜水的现象,恢复爬行后的红火蚁在死亡后身体依然会呈现出蜷缩现象,该现象的出现机理有待进一步研究。本研究通过水蒸馏法从斑鸠菊中提取出具有浓郁香气的淡黄色透明精油,经测定该精油含有15 种化学成分,其中 香树脂醇和 香树脂醇为主要的化学成分,相对质量分数分别为 36.98%和 23.00%,这也是首次报
31、道了斑鸠菊精油中含有香树脂醇和 香树脂醇。斑鸠菊精油的浓度越高对红火蚁的熏蒸活性越强,且随着处理时间的增加而增加,当斑鸠菊精油浓度为 100L/L 和200L/L 时,红火蚁死亡率分别在处理 6h 和 4h后达到了最高(100%)。研究还发现 200L/L 斑鸠菊精油处理 LT5和 LT10时间后,正常培养的红火蚁在 6h 和 5h 内全部死亡,说明该精油对红火蚁所造成的伤害是不可逆的。参 考 文 献 ZhangN,TangL,HuW,etal.Insecticidal,fumigant,andrepellentactivitiesofsweetwormwoodoilanditsindivid
32、ual components against red imported fire antworkers(Hymenoptera:Formicidae)J.JournalofIn-sectScience,2014,14(1):241.1DejeanA,CorbaraB,CrghinoR,etal.Traitsallow-ingsomeantspeciestonestsyntopicallywiththefireantSolenopsis saevissimainitsnativerangeJ.InsectScience,2015,22(2):289294.2ChengSS,LiuJY,LinCY
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