28种植物提取物对棉蚜的杀虫活性测定

方 涛，张军高，樊国全，陈 勇，梁 晶，李 进，周小云，王 莉，郑瑞明，鄢 蓉，雷 斌

(1.新疆农业大学农学院/棉花教育部工程研究中心，乌鲁木齐 830052；2.新疆农业科学院核技术生物技术研究所/新疆作物化学调控工程技术研究中心，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】2020年全国棉花总产值591.0×104t，其中新疆棉花总产值516.1×104t，约占全国总产值的87.33%[1]。棉蚜(AphisgossypiiGlover)是棉花生长的重要害虫之一[2]，该虫吸取植物叶片营养后使叶片扭曲、枯萎，影响植物生长、发育，导致产量和品质下降。棉蚜在吸取植物汁液的同时，还会向植物传播大约76种病毒，棉蚜在取食植物时分泌的蜜露会影响植物光合作用和呼吸作用，易引起煤污病的发生[3-4]。使用化学农药防治棉蚜，棉蚜对新型烟碱类农药吡虫啉、啶虫脒易产生中等程度及以上抗性[5-6]。植物源杀虫剂具有高效、绿色、安全等优点，是减少农药用量的有效途径，筛选出具有较高毒杀棉蚜活性的植物资源，对研制植物源农药、绿色防控棉蚜及农药减施有重要意义。【前人研究进展】目前已报道过的含有能够控制有害生物活性物质的植物有2 400余种，具有杀虫活性有1 000多种，杀螨活性有39种，其中对昆虫具有拒食活性的有384种，忌避活性的有279种，引诱活性的有28种，引起昆虫不育的有4种，调节昆虫生长发育的有31种[7]。张兴等[8]对西北地区500余种植物筛选，筛选出上百种具有杀虫作用的植物资源。【本研究切入点】植物提取物含有生物碱类、黄酮类、萜烯类等多种次生代谢物质，这些物质有的已经被证实具有杀虫作用[9-10]。新疆地区植物资源丰富，但关于杀虫植物研究与开发很少，尚无植物源农药产品研制相关报道。研究测定28种植物提取物对棉蚜的杀虫活性。【拟解决的关键问题】采集新疆地区部分植物，采用超声提取法，提取28种植物中的活性物质，采用浸虫浸叶法测定植物提取物对棉蚜的杀虫活性，测定提取物杀蚜活性筛选出符合目标的植物资源，研究最佳提取方法，提高活性成分提取效率，为植物源农药研制提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 植物样品

从新疆玛纳斯、昭苏轮台等地区共采集28种植物样品，包括豆科、菊科茄科等植物。表1

表1 28种植物样品名录Table 1 The information of 28 plants

1.1.2 供试昆虫

棉蚜(Aphisgossypii)：从玛纳斯棉花试验田采集，接种至室内培养的棉花植株上。在人工气候室内，在(25±1)℃、L∶D=14 h∶10 h，相对湿度(70±5)%条件下，连续饲养多代，备用。

1.1.3 主要仪器和试剂

仪器：DFG-9140电热恒温鼓风干燥箱、PQX-300智能人工气候箱，上海鸿都电子科技有限公司；KQ-5000DE型数控超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；SZM-45B2体式解剖镜，上海光学仪器厂；RE-52AA旋转蒸发器、SHZ-III型循环水真空泵、SHZ-III型循环水真空泵，上海亚荣生化仪器厂。

试剂：甲醇、二甲基亚砜(分析纯)均购自(天津北联精细化学品开发有限公司)；吐温-80℃(化学纯)购自上海山浦化工有限公司。

1.2 方 法

1.2.1 植物提取物的制备

采用超声提取法，将采集得到的植物样品，自然阴干，放入40℃烘箱持续烘干，直至植物干粉重量不再变化。粉碎，过40目筛。称取10 g植物干粉，以料液比1∶10的比例，置于超声清洗仪中，持续超声45 min，过滤，重复提取3次，合并3次滤液，滤液经旋转蒸发，浓缩，得到植物提取液浸膏，加入适量二甲基亚砜，将植物提取物浓度定容至1 g/mL。定容后的提取物溶液转移至棕色试剂瓶，保存于4℃冰箱，备用。

1.2.2 植物粗提物对棉蚜生物活性测定

采用浸虫浸叶法，测定植物提取物对棉蚜的毒杀作用[11]。选取大小一致的载蚜叶片，剔除有翅成蚜，保留健康、大小一致的若蚜，每个叶片保留30余头蚜虫。用0.5%吐温80℃水溶液稀释粗提物至50 mg/mL，将载蚜叶完全浸泡在稀释好的提取液种，浸泡5s后，用吸水纸吸收多余药液，放置于装有浸湿滤纸的9 mm培养皿中，每皿中保持30头蚜虫，棉叶背面朝上，正面紧贴滤纸，用浸湿脱脂棉包裹叶柄，保湿叶片。用保鲜膜密封培养皿上部，经灭菌牙签扎孔透气，置于人工气候箱培养，每个处理重复3次，以含少量二甲基亚砜的0.5%吐温80℃水溶液作为对照24 h后。在体式解剖镜下，统计蚜虫死亡个数(蚜虫死亡标准：毛笔轻触蚜虫四肢及身体，蚜虫无反应，视之死亡)。若当天对照死亡率超过15%，则视为失败。

校正死亡率=

1.2.3 测定具有较强杀蚜活性植物提取物的毒力回归方程和致死中浓度(LC50)

挑选杀蚜活性最好的植物样本，用0.5%吐温80℃水溶液按照浓度梯度将提取物浸膏依次稀释为50、25、12.5、6.25和3.125 mg/mL，分别测定不同浓度提取物对棉蚜的杀虫活性。以浓度对数值为横坐标，校正死亡率的机率值为纵坐标，计算提取物的毒力回归方程。

1.3 数据处理

采用Excel表格统计原始数据，计算死亡率和校正死亡率，利用SPSS19.0软件，进行平均值、标准差、单因素分析和线性回归分析。使用DPS7.05软件计算毒力回归方程，确定其LC50与95%置信区间。

2 结果与分析

2.1 28种植物活性提取物提取

研究表明，共采集到28种植物，涉及到18个科。其中豆科植物种类最多，共有4种，其次是菊科植物和伞形科植物，均有3种，分别占比总数的14.29%、10.71%和10.71%，其他各科均为1种植物。提取率小于20%共有11种，大于20%的共有17种，其中线柏、梭梭、大戟3种植物提取物提取率较高，分别为34.47%、30.56%和28.17%。表2

表2 28种植物提取物的提取率Table 2 Extraction rate of 28 kinds of plant extracts

2.2 28种植物提取物杀虫活性

研究表明，24 h校正死亡率在50%以上的植物共有8种，分别为曼陀罗、大戟、毒参、芫荽、磨盘草、苍耳、牛蒡和苦豆子，其中曼陀罗杀虫效果最好，大戟次之，24 h校正死亡率分别为75.18%、68.88%，其余20种提取物毒杀作用较弱，24 h校正死亡率均在50%以下。表3

表3 28种植物提取物对棉蚜杀虫活性筛选Table 3 Screening of insecticidal activity of 28 plant extracts against cotton aphid

2.3 杀虫活性较高的植物提取物LC50

研究表明，毒参提取物在100 mg/mL条件下，24 h校正死亡率为79.39%，并且其杀蚜活性随浓度增加而增强，差异较显著；其24 h毒力回归方程为y=1.39x+3.18，LC50为20.54 mg/mL，检验值Ft=23.64。曼陀罗提取物在50 mg/mL浓度条件下24 h校正死亡率为74.40%，并且其杀蚜活性随浓度增加而增强，差异较显著；其24 h毒力回归方程为y=1.22x+3.54，LC50为15.58 mg/mL，检验值Ft=94.39。表4～6

表4 毒参提取物对棉蚜的生物活性Table 4 Biological activity of Hemlock extracts on cotton aphid

3 讨 论

在新疆特有植物有1 773种，其中还包括具有特殊活性的植物，例如耐盐植物、抗旱、抗高寒、抗紫外线植物高达400余种，但关对于此类植物在杀虫方面的研究较为薄弱，并结合新疆采集相关28种植物资源[12-14]。

研究表明，8种植物对棉蚜具有较强的毒杀作用，8种植物中豆科和菊科植物占比37.5%；张兴[8]对西北地区近500种植物进行了相关杀虫活性研究发现，杀虫活性超过50%的植物中共有128种，其中豆科和菊科植物超过1/4；黄乾龙[8，13]对西北地区121种植物进行杀蚜活性筛选，豆科和菊科植物在杀蚜活性较高的植物中占比超过30%。研究发现，8种活性高的植物中，伞形科植物便有2种，其中1种植物提取物24 h校正死亡率达到69.76%。伞形科植物阿魏、旱芹、胡萝卜对棉蚜24 h死亡率都达到95%以上[14]，这与研究相似，均认为伞形科植物具有良好的应用前景。

表5 曼陀罗提取物对棉蚜的生物活性Table 5 Biological activity of Datura metelL extract against cotton aphid

表6 曼陀罗和毒参提取物毒力回归方程Table 6 Regression equation of virulence of Datura metelL and Hemlock extracts

分别以毒参、曼陀罗提取物浓度对数为横坐标，棉蚜死亡率机率值作为纵坐标，利用DPS软件建立直线回归方程，检验值分别为Ft=23.64，94.39，均大于临界值F(0.05,1,3)=10.128，故回归方程有意义[16]。茄科植物曼陀罗、大戟、毒参，都具有较高杀蚜活性。但是与大戟、毒参等植物相比曼陀罗杀蚜效果最强，在田间地头、山坡、河边等均可生长，是一种获取简单、价格低廉的天然杀虫植物。白花曼陀罗对桃蚜、杨毛蚜具有较强毒杀作用，在稀释100倍后，室内防治效果均在80%左右[15]，这与研究结果相似。

孟祥杰[16]对甘肃兰州地区的紫花曼陀罗花、种子、茎叶等不同部位杀棉蚜研究发现，仅茎叶甲醇提取物有一定的活性，其他部位基本无触杀作用；雷霁等[17]研究发现，曼陀罗及其变种对蚜虫和螨虫具有较高的杀虫活性，并且变种紫花曼陀罗生物活性更高，杀蚜活性高于杀螨活性。曼陀罗杀虫活性物质主要是莨菪烷类生物碱，其中东莨菪碱(Scopolamine)、和莨菪碱(Hyoscyamine)是主要的杀虫活性物质，不同花色、不同部位、不同生长时间，曼陀罗体内的生物碱含量也不尽相同[18-19]。刘国宇等[20]通过对白、黄、红3种不同颜色曼陀罗体内莨菪烷类生物碱含量测定发现，3种曼陀罗植株中莨菪烷类生物碱含量差异较大，白花曼陀生物碱含量最高，而白花曼陀罗不同组织部位中，1年生木质茎生物碱含量最高，约为0.468%。

曼陀罗杀虫活性物质主要是东莨菪碱(Scopolamine)、莨菪碱(Hyoscyamine)等莨菪烷类生物碱，此类生物碱通过作用昆虫体内乙酰胆碱酯酶，影响昆虫的神经系统，进而起到毒杀作用[20-22]。崔正芳以棉蚜作为供试昆虫，发现白花曼陀罗的触杀活性在60%左右，而后又成功从中分离出莨菪碱和东莨菪碱；从唐古特莨菪分离出2种莨菪烷类生物碱单体莨菪碱和东莨菪碱，试验发现这2种单体对棉蚜均有良好的触杀活性，是鱼藤酮的0.6～0.7倍[23-24]。将前人研究进展与试验结果结合起来，试验曼陀罗样品中亦是莨菪烷类生物碱起杀虫作用，但具体是哪一种或几种化合物，以及其具体作用方式，仍有待进一步深入研究。

4 结 论

线柏、梭梭、大戟3种植物提取物提取率较高，分别为34.47%、30.56%和28.17%。白花曼陀罗和毒参甲醇提取物对棉蚜有较强的毒杀作用，其中曼陀罗提取物杀虫活性高于毒参提取物，其24 h校正死亡率分别为75.18%、69.76%。曼陀罗和毒参24 h毒力回归方程和LC50分别为y=1.22x+3.54、15.58 mg/mL，y=1.39x+3.18、20.54 mg/mL。