全 文 ：中国农学通报 2011,27(9):372-376
Chinese Agricultural Science Bulletin
基金项目：国家自然科学基金资助项目（30872029）；北京市自然科学基金重点项目（6071001）；北京市自然科学基金项目（6092007）；北京市教委重
点项目；北京市教委平台建设项目；北京市属高校人才强教深化计划资助项目（PHR20090516，PHR200906134）。
第一作者简介：梁为，男，1982年出生，北京人，在读博士，主要从事植物源农药研究。通信地址：102206北京市昌平区回龙观镇北农路7号北京农学
院研究生实验楼A104，Tel：010-80797308，E-mail：liang1wei@126.com。
通讯作者：王有年，男，1954年出生，北京人，教授，博士生导师，硕士，研究方向：果品优质生态安全，发表研究论文100余篇，出版专著10余部。通信
地址：102206北京市昌平区回龙观镇北农路7号北京农学院，Tel：010-80799006，E-mail：wyn1951@126.com。
收稿日期：2010-12-07，修回日期：2010-12-16。
瑞香狼毒中3种杀螨活性成分的致死规律
梁 为 1，师光禄 2，成 军 2，卜春亚 2，靳永胜 2，王有年 2，王战全 3
（1北京林业大学，北京 100083；2北京农学院，农业部都市农业（北方）重点开放实验室，北京 102206；
3平谷区马昌营镇人民政府，北京 101200）
摘 要：采用机率值分析方法处理生物测定数据已有半个世纪的历史，但机率分析存在时间效应与浓度
效应相互排斥的缺陷，因此将逐步被TDM模型分析法取代。本研究通过TDM模型和3种S型生长模拟
模型，对瑞香狼毒中角鲨烯、β-谷甾醇和东莨菪内酯对朱砂叶螨的触杀活性进行研究。结果表明：不同
物质的杀螨率对浓度变化的敏感程度为：东莨菪内酯＞β-谷甾醇＞角鲨烯。不同活性物质达到快速死
亡期的时间分别为：β-谷甾醇第12 h，角鲨烯第6 h，东莨菪内酯第2 h；由TDM模型估计的理论死亡高峰
期与试验观察相吻合；由TDM模型估计的不同活性物质LC50值分别为：角鲨烯13.101 mg/mL，β-谷甾醇
9.288 mg/mL，东莨菪内酯1.318 mg/mL，分别为机率值法计算所得LC50值的1.321、1.110、1.040倍。本研
究中，东莨菪内酯（1.5 mg/mL）致死中时LT50值最小，为2.237 h，角鲨烯（16 mg/mL）LT50值最大，为7.395 h。
各活性物质在最高试验设计浓度下，采用Gompertz和Logistic模型均能较好地拟合朱砂叶螨死亡时间
的分布。其中，Logistic模型的拟合效果最好。对Logistic模型参数分析可知，试验中3种物质对朱砂叶
螨均具有较好地防治效果；3种杀螨物质中，东莨菪内酯起效时间最快，作用周期较短；β-谷甾醇起效时
间最慢，作用周期最长。
关键词：朱砂叶螨；角鲨烯；β-谷甾醇；东莨菪内酯；TDM模型；S型生长模型
中图分类号：S436.6 文献标志码：A 论文编号：2010-3525
Study on Mortality Law of Three Kinds of Acaricidal Active Ingredients
Extracted from Stellera chamaejasme L.
Liang Wei1, Shi Guanglu2, Cheng Jun2, Bu Chunya2, Jin Yongsheng2, Wang Younian2, Wang Zhanquan3
(1Beijing Forestry University, Beijing 100083; 2Key Laboratory of Urban Agriculture (North),
Ministry of Agriculture, Beijing University of Agriculture, Beijing 102206;
3Changying Town Peoples Government, Pinggu District, Beijing 101200)
Abstract: The probit analysis which had used for half a century, has been taken place by TDM model
investigation in bioactivity assay as a neglect of dose and time dependent manner. The TDM model and growth
curve of S-type model were introduced to analyze contact toxicity of squalene, β-sitosterol and scopoletin,
which were extracted from the roots of Stellera chamaejasme, against Tetranychus cinnabarinus. The results
showed that the order of sensitive degree to concentration of different active substrates was scopoletin>
β-sitosterol>squalene. Each acaricidal substances reached rapidly mortality periods were that β-sitosterol
12 h, squalene 6 h and scopoletin 2 h. The theoretical periods of rapidly mortality were equal to observed
value. The LC50 values of different substances analyzed by TDM model was squalene 13.101 mg/mL,
梁 为等：瑞香狼毒中 3种杀螨活性成分的致死规律
0 引言
朱砂叶螨（Tetranychus cinnabarinus）又名红蜘蛛，是
世界性经济害螨，也是中国分布最广、发生最严重的农业
害螨之一，严重影响农作物及经济林的产量和品质[1-2]。
植物源杀螨剂是综合治理农业害螨的重要组成部分，
具有高效、安全的优势，显示出良好的应用潜力[3-7]。
近年研究表明，瑞香狼毒（Stellera chamaejasme）
是开发新型植物源杀螨剂重要资源。与其他植物资源
相比，瑞香狼毒繁殖快、分布广和数量大，是中国草地
危害较重的有毒植物，也是重度退化草原的主要种
群。因此，以瑞香狼毒为材料开发植物源杀螨剂能够
变废为宝[8]。Shi[7]和曹挥等[9]研究发现，瑞香狼毒根部
氯仿提取物对山楂叶螨（Tetranychus viennensis）具有
触杀和内吸活性；陈梅等[10]采用超临界萃取法对瑞香
狼毒根部成分进行提取，并证明超临界萃取物对朱砂
叶螨具有触杀活性。研究发现，瑞香狼毒超临界萃取
物中的角鲨烯，石油醚提取物中的β-谷甾醇和乙酸乙
酯提取物中的东莨菪内酯对朱砂叶螨具有较好地触杀
作用（另文报道）。
迄今为止，衡量害螨对药剂的敏感性指标多采用
死亡率或LC50值，植物源杀螨剂的高效只体现在杀螨
率上，而忽视了时间因素，不能预测害螨接触药剂后在
死亡时间上的差异，难以准确反映杀螨物质的起效时
间和作用周期。本研究引用时间-剂量-死亡率模型
（Time-Dose-Mortality model，TDM模型）和S型生长模
型模拟朱砂叶螨致死时间分布，避免了机率分析中时
间效应与浓度效应相互排斥的问题，以期进一步明确
瑞香狼毒中角鲨烯、β-谷甾醇和东莨菪内酯对朱砂叶
螨的致死剂量，为估算杀螨剂田间施药周期提供理论
指导。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
试验于2009年6月在农业部都市农业(北方)重点
开放实验室进行。
1.2 试验材料
供试螨为朱砂叶螨雌成螨，试验室内用芸豆幼苗
饲养的敏感品系。饲养环境为温度（25±1）℃，相对湿
度（60±10）%，光照L:D=（18:6）h。选取健康活泼、大
小一致的雌成螨供试。采用 Sigma-Aldrich公司的角
鲨烯、β-谷甾醇和东莨菪内酯标准品进行触杀活性测
定。
1.3 触杀活性测定
参照Busvine[11]的玻片浸渍法并稍作改进。将双
面胶带粘贴于玻片一端，揭去上面的纸片，用零号毛笔
挑取大小一致、颜色鲜艳的活泼雌成螨，将其背部粘在
双面胶带上，不可粘住螨足、口器及须肢，保证螨足自
由活动，每片粘约 30头，粘好的玻片在双目解剖镜下
检查，剔除不活动、受伤和粘的不合格的螨，将供试螨
浸入待测药液中轻轻摇动约5 s后取出，用吸水纸条小
心吸去螨体周围的多余药液。每处理重复 3次，以蒸
馏水加1%体积的吐温-80作为对照。在与上述同等的
饲养条件下培养24 h后，在双目解剖镜下统计螨虫死
亡率，用毛笔轻触螨体，以螨足不动者为死亡。
1.4 模型模拟分析
1.4.1 时间-剂量-死亡率模型 时间-剂量-死亡率模型
（Time-dose-mortality model，TDM模型），又称互补重对
数模型（Complementary log-log model，CLL模型）[12-13]，
用以拟合不同时刻朱砂叶螨死亡率。药剂处理后τj（j=
1,2,3,…,J）h，在处理浓度为 di（i=1,2,3,…,I）时，致死的
累计死亡概率为：
Pij = 1 - exp[ ]-exp( )τ j + β ⋅ log10( )di
而在时间区间[tj-1,tj]内可能发生的死亡概率为：
qij = 1 - exp[ ]-exp( )γ j + β ⋅ log10( )di
γj为描述区间[tj-1,tj]内的时间效应的待估参数；β为
剂量效应的待估参数。
9.288 mg/mL, and scopoletin 1.318 mg/mL, which were 1.321, 1.110, 1.040 times as LC50 value calculated by
probit analysis, respectively. The LT50 value of scopoletin (2.237 h) was the minimum, and squalene (7.395 h)
was the maximum in this study. Both Gompertz and Logistic model had fitting effects to the changes of mortality
in the maximum concentrations of experiment design, and the Logistic model had the best fitness. The
preliminary conclusions were that all of acaricidal substances in this research had significant control effects,
and the onset time of scopoletin treatment was the earliest and the theoretical effective period against
Tetranychus cinnabarinus was the shortest, while the onset time of β-sitosterol were the latest and the effective
period was the longest.
Key words: Tetranychus cinnabarinus; squalene; β-sitosterol; scopoletin; TDM model; growth curve of S-type
model
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1.4.2 S 型 生 长 模 拟 Gompertz 模 型 ：
Y = α ⋅ exp[ ]-β ⋅ exp( )-γ ⋅X ； Logistic 模 型 ：
Y = K
1 + exp( )α + β ⋅X ； Weibull 模 型 ：
Y = K ⋅ é
ë
êê
ù
û
úú1 - expæèç
ö
ø÷-
X - α
B
γ 。式中：Y为累计死亡率；X为药
剂处理后小时数；K为最大死亡速率；α、β、γ为模型参
数。
1.5 统计分析
采用SPSS17进行数据处理。模型拟合采用DPS
v7.05软件，并进行模型的显著性检验。对TDM模型
采用Hosmer-Lemoshow统计量检验模型拟合值与实
测值之间的差异。
2 结果与分析
2.1 不同浓度药剂处理后朱砂叶螨的累积死亡率变化
角鲨烯、β-谷甾醇和东莨菪内酯对朱砂叶螨的触
杀效应累积死亡率见图1~图3。图1累积死亡率逐渐
上升，最后达到稳定值；图2表现为“慢—快—慢”的S
型曲线；图3前期累计死亡率上升很快，后期平缓。可
见，3种杀螨物质的累积死亡率曲线具有一定的代表
性。
角鲨烯和东莨菪内酯在处理2 h后，所有浓度均开
始死亡；β-谷甾醇在 1 mg/mL和 2 mg/mL时分别从第
12 h和第4 h开始死亡。角鲨烯、β-谷甾醇和东莨菪内
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 2 4 6 8 1012141618202224
时间/h
累
积
死
亡
率
4 mg/mL 8 mg/mL16 mg/mL 32 mg/mL
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 2 4 6 8 1012141618202224
时间/h
累
积
死
亡
率
1 mg/mL 2 mg/mL4 mg/mL 8 mg/mL16 mg/mL
酯处理分别在 6、12、2 h左右达到快速死亡期，在 22、
18、8 h累积死亡率达到最大值。在最高浓度下，不同
处理的最高死亡率分别达到 78.889%、77.111%、
77.778%。
2.2 TDM模型模拟
对角鲨烯、β-谷甾醇和东莨菪内酯的触杀效应进
行TDM模型模拟分析和参数估计，结果见表1。各处
理剂量与时间效应参数的 t测验值均达到极显著水
平，即标准误差相对于参数估计值极小，说明剂量效应
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 2 4 6 8 1012141618202224
时间/h
累
积
死
亡
率
0.50 mg/mL 0.75 mg/mL1.00 mg/mL 1.50 mg/mL2.00 mg/mL
图1 不同浓度角鲨烯处理后朱砂叶螨的累积死亡率变化 图2 不同浓度β-谷甾醇处理后朱砂叶螨的累积死亡率变化
图3 不同浓度东莨菪内酯处理后朱砂叶螨的累积死亡率变化
角鲨烯
β
γ1
γ2
γ3
γ4
γ5
γ6
γ7
γ8
γ9
γ10
γ11
2.286±0.465
-5.829±0.754
-5.448±0.721
-4.531±0.620
-4.856±0.670
-4.668±0.665
-5.207±0.735
-6.098±0.930
-5.735±0.842
-5.712±0.873
-6.947±1.445
-5.668±0.863
4.914002
7.730303
7.55448
7.302447
7.243229
7.016593
7.084838
6.558201
6.811948
6.544128
4.808534
6.571163
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
活性物质
类型 参数
*
系数均值
(mean±SD)
t值 显著水平
表1 不同活性物质对朱砂叶螨的TDM模型模拟与参数估计
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梁 为等：瑞香狼毒中 3种杀螨活性成分的致死规律
与时间效应极显著。角鲨烯、β-谷甾醇和东莨菪内酯
参数β值分别为2.286、2.350和4.681，说明东莨菪内酯
触杀效应对浓度增加最为敏感，β-谷甾醇次之，角鲨烯
最低。角鲨烯的时间效应参数在第6 h（γ3）达到最大，
β-谷甾醇在第12 h（γ6）达到最大，东莨菪内酯2 h（γ1）达
到最大，与图1至3中的快速死亡期相吻合。
所建模型均通过Hosmer-Lemeshow拟合异质性
检验（角鲨烯χ2 =8.778，df=8；β-谷甾醇χ2=2.744，df=8；
东莨菪内酯χ2=1.376，df=8；χ20.05=15.507），表明所建各
处理模型均不存在异质性，即它们能够仍能较好地拟
合实验数据。
图4是根据TDM模型估计的角鲨烯、β-谷甾醇和
东莨菪内酯不同时间的剂量效应值及其标准误。可
见，随处理时间的增加，杀螨所需的药剂浓度降低，相
应的LC50也随之降低。表2中将TDM模型法与几率值
法估计的 24 h LC50值相比较，发现角鲨烯处理的LC50
值相差最大，β-谷甾醇次之，东莨菪内酯相差最小。
2.3 不同杀螨活性物质的对朱砂叶螨致死的时间效应
在试验范围内，根据TDM模型可求得不同杀螨物
质的致死中时（LT50），结果见表3。角鲨烯和β-谷甾醇在
1.5 mg/mL时未能引起 50%的个体死亡，不存在 LT50
值。由表3可见，在最高浓度处理的药剂中，东莨菪内酯
对朱砂叶螨致死最快，角鲨烯次之，β-谷甾醇起效最慢。
2.4 朱砂叶螨死亡时间分布与处理浓度的关系
在最高处理浓度时，累计死亡率随时间变化最为
复杂。因此，仅对最高浓度下朱砂叶螨死亡时间分布
进行模型参数估计。由表 4各模型的拟合度可见，
Gompertz和Logistic模型均能较好的估计死亡分布时
间；由决定系数（R2）值可知，Logistic模型拟合最好；
Weibull模型对东莨菪内酯的杀螨时间分布不能完成
拟合。对模型进行F检验，结果表明所有可估参数均
达到极显著水平（α=0.01）。结果表明，Logistic模型能
够良好的预测不同时间的害螨死亡率。
Logistic模型参数K称为饱和值（即渐进参数），β
的绝对值为瞬时增长率。由表 4可知，β-谷甾醇的K
值最大，说明β-谷甾醇在理论上能够致死朱砂叶螨的
数量最多，角鲨烯次之，东莨菪内酯最小。东莨菪内酯
的瞬时增长率最大，角鲨烯次之，β-谷甾醇最低。
3 结论与讨论
本研究首次将数学模型引入植物源杀螨剂对朱砂
叶螨死亡率的预测，以对田间施药进行评价和预测。
通过比较几率值法与TDM模型分析的结果可知，当杀
β-谷甾醇
东莨菪内酯
β
γ1
γ2
γ3
γ4
γ5
γ6
γ7
γ8
γ9
β
γ1
γ2
γ3
γ4
2.350±0.432
-5.761±0.724
-6.138±0.818
-6.817±1.175
-5.812±0.753
-4.739±0.545
-3.986±0.476
-4.329±0.515
-4.249±0.554
-4.942±0.681
4.681±0.763
-1.759±0.216
-2.213±0.278
-2.270±0.314
-4.554±1.116
5.4379
7.9623
7.503
5.8016
7.7236
8.6984
8.3705
8.407
7.667
7.2562
6.1344
8.1547
7.9636
7.2288
4.0804
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0010
活性物质
类型 参数
*
系数均值
(mean±SD)
t值 显著水平
续表1
注：*：参数符号下标表示接种后相应时间区间（h）。
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
时间/ h
致
死
浓
度
对
数
角鲨烯
-谷甾醇
东莨菪内酯
图4 不同时间的致死剂量对数值
表2 不同杀螨活性物质对朱砂叶螨触杀效应（24 h）
活性物质类型
角鲨烯
β-谷甾醇
东莨菪内酯
LC50/(mg/mL)
几率值法
9.918
8.365
1.267
TDM模型法
13.101
9.288
1.318
相差百分比
32.093%
11.034%
4.025%
表3 不同杀螨活性物质对朱砂叶螨的LT50值
活性物质类型
角鲨烯
β-谷甾醇
东莨菪内酯
不同浓度处理下的致死时间/h
1.5 mg/mL
—
—
2.237
16 mg/mL
7.395
6.345
—
32 mg/mL
3.567
—
—
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螨活性物质起效较慢时，采用几率值法计算的半致死
浓度（LC50）值有较大偏差。通过对半致死中时（LT50）
值和Logistic模型参数分析可知，在最高浓度处理的
药剂中，杀螨活性物质的致死速度由快到慢依次为：东
莨菪内酯、角鲨烯、β-谷甾醇。理论总致死数量由多到
少依次为：β-谷甾醇、角鲨烯、东莨菪内酯。
采用TDM模型分析生物测定数据，能够弥补机率
值分析方法的不足[12-16]。吕利华等[12]采用TDM模型较
好地模拟了玫烟色拟青霉对小菜蛾幼虫的致死规律。
笔者在前人研究基础上，采用TDM模型对不同杀螨活
性物质对朱砂叶螨的致死浓度和致死速度进行了分
析，说明TDM模型也适用于分析螨类的致死规律。
但是，TDM模型仅能够对时间和剂量因素进行了
分析。因此，本研究还采用Logistic模型拟合朱砂叶
螨死亡时间分布，并对模型参数进行分析，发现致死速
度与理论总致死数量具有相关性。这与蒋杰贤等[13,16]
的研究结果有相似之处。通过Logistic模型的饱和值
和瞬时增长率参数，可以推出：东莨菪内酯的起效时间
最快，理论防治周期较短；β-谷甾醇起效时间最慢，理
论防治周期较长；角鲨烯的起效时间和防治周期均为
中等。因此，可以综合考虑不同杀螨物质的起效时间
和防治周期 2个因素，在开发新型农药过程中进行合
理复配。
综上所述，害螨死亡率不是评价杀螨效果的唯一
指标。除时间-浓度因素外，今后还有必要对螨龄、温
度等因素对害螨死亡率的研究，以建立更加完善的杀
螨剂评价体系。
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[16] 蒋杰贤,季香云,曾爱平,等.不同温度下斜纹夜蛾感染核型多角体
病毒的流行病模型及模拟[J].应用生态学报,2006,17(2):275-279.
模型类别
Gompertz
Logistic
Weibull
参数
α
β
γ
R2
P
K
α
β
R2
P
K
α
β
γ
R2
P
角鲨烯
84.8470
3.6500
0.3048
0.9960
0.0001
80.985
2.5383
-0.4691
0.9965
0.0001
80.0743
-3.1720
9.6778
2.7929
0.9977
0.0002
β-谷甾醇
142.3536
5.7959
0.1213
0.9861
0.0001
88.3917
4.1172
-0.3149
0.9924
0.0001
74.3311
-971435.7251
971448.2
267450.9
0.9946
0.0001
东莨菪内酯
77.9457
1.4027
0.6773
0.9921
0.0001
77.9323
0.6463
-0.7382
0.9933
0.0001
—
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—
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—
表4 朱砂叶螨死亡时间分布与药剂类型的数学模型参数估计
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