全 文 :广东农业科学 2015年第 8期 51
收稿日期:2014-12-01
基金项目:“十二五”农村领域国家科技计划项目
(2012BAD19B0803)
作者简介:左杰(1989-),女,在读硕士生,E-mail:
zuojie051869@126.com
通讯作者:周国英(1966-),女,博士,教授,E-mail:
gyzhou2118@163.com
艾蒿和苦楝提取物对油茶尺蠖的生物活性研究
左 杰,周国英,杨 菁,田媛媛,刘慧娟
(中南林业科技大学经济林培育与利用湖南省2011协同创新中心,湖南 长沙 410004)
摘 要:采用浸渍叶蝶法和浸虫法测定了艾蒿(Artemisia argyi)和苦楝(Melia azedarach)的乙醇、石油醚和
乙酸乙酯提取物对油茶尺蠖(Biston marginata)3龄幼虫的生物活性。结果表明,艾蒿和苦楝各溶剂提取物对油茶
尺蠖 3龄幼虫均有一定的生物活性。在提取物浓度为120 g/L 时,艾蒿乙醇提取物的拒食率和校正死亡率分别为
84.01%和 85.00%;苦楝乙醇提取物的拒食作用最好,拒食率为81.77%,其乙酸乙酯提取物的触杀作用较强,校正
死亡率为80.00%。提取物的质量浓度对油茶尺蠖的触杀作用有显著影响。毒力回归分析表明,艾蒿乙醇提取物和
苦楝乙酸乙酯提取物的毒力较强,处理 48 h 后的 LC50 分别为 34.595 g/L 和 42.020 g/L。
关键词:苦楝;艾蒿;植物提取物;油茶尺蠖;选择性拒食作用;触杀作用;生物活性
中图分类号:S433.4 文献标识码:A 文章编号:1004-874X(2015)08-0051-05
Bioactivity of extracts from Artemisia argyi and
Melia azedarach against Biston marginata
ZUO Jie,ZHOU Guo-ying,YANG Jing,TIAN Yuan-yuan,LIU Hui-juan
(2011 Cooperative Innovation Center of Cultivation and Utilization for Non-Wood Forest Trees of
Hunan Province,Central South University of Forestry and Technology,Changsha 410004,China)
Abstract:Bioactivity of the ethanol,petroleum ether and acetidin extracts from Artemisia argyi and Melia
azedarach against the 3th instar larvae of Biston marginata were tested by dipping leaves and dipping insect method in
laboratory. The results showed that the extracts of three solvents from A. argyi and M. azedarach had some bioactivities
against the 3th instar larvae. When the concentration of extracts was 120 g/L,the antifeedant activity and the corrected
mortality of the ethanol extracts from A. argyi were 84.01%,and 85.00%,respectively,the antifeedant activity of the
ethanol extracts from M. azedarach was higher with an antifeedant rate of 81.77%,the insecticidal activity of the acetidin
extracts from M. azedarach was the highest with a corrected mortality of 80.00%. Further toxicity analysis showed that
the insecticidal activities of ethanol extracts from A. argyi and acetidin extracts from M. azedarach were stronger,with
LC50 value of 34.595 g/L and 42.020 g/L after 48 hours.
Key words:Melia azedarach;Artemisia argyi;plant extracts;Biston marginata;selective antifeeding activities;
contact toxicity activities;bioactivity
油茶尺蠖(Biston marginata)是湖南省油茶林主
要害虫。近几年,油茶尺蠖的发生面积逐渐扩大,危
害逐年加重,严重影响油茶产量,给油茶产业造成巨
大的经济损失[1]。油茶尺蠖的防治主要依靠化学方
法,但单纯依赖和长期使用化学农药,造成环境污
染、致使害虫产生抗药性和杀伤害虫天敌的同时也
严重影响了茶油的品质[2-4]。因此,有必要寻求新的
高效低毒、对环境安全的药剂来进行综合防治以保
证茶油的品质,促进油茶产业的健康快速发展。应用
植物体内高效低毒的活性成分来防治农林业害虫,
已成为我国害虫生物防治的研究热点。研究发现,植
物体内含有多种对害虫有毒杀作用的活性物质,它
们具有选择性强、对害虫天敌毒性低、不易使害虫
产生抗药性以及与环境和谐度高等优点[5-6]。因此,
开发和应用植物源杀虫剂已成为生物农药研究的一
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2015.08.013
52
个新趋势。
艾蒿(Artemisia argyi)是我国分布广泛的比较
廉价的天然杀虫植物[7]。已有研究表明,其不同溶
剂提取物对菜青虫(Pieris rapae)、小菜蛾(Plutella
xylostella)和南方根结线虫(Meloidogyne incognita)
等有一定的毒杀作用,对马铃薯甲虫(Leptinotarsa
decemlineata)具有强烈的忌避作用[7-11]。苦楝(Melia
azedarach)在我国用于医药领域至少已有 2 000 多
年的历史。苦楝的活性物质作用机制较特殊,杀虫
范围广泛,可开发成新型生物杀虫剂应用于生产实
践[12]。本研究测定了艾蒿和苦楝的不同溶剂提取
物对油茶尺蠖的拒食作用和触杀作用,为开发应用
植物源药剂进行农林业害虫的生物防治提供理论
基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试植物艾蒿和苦楝于 2013年 6月采自湖南省
长沙市天际岭林场油茶林。供试昆虫为油茶尺蠖 2
龄幼虫(采自中国林科院亚热带林业实验中心树木园
的油茶林),在实验室的人工气候箱中饲养,饲以新
鲜幼嫩的油茶叶片,每隔 24 h 更换 1次。人工气候
箱设定的条件为温度 25℃、相对湿度 75%、光暗周
期L∶D=14∶10。
1.2 试验方法
1.2.1 植物粗提物的制备 采用有机溶剂浸提法:
将新鲜的植物茎叶洗净室内晾干后,置于恒温干燥
箱中 40~50℃烘干,经粉碎机打碎后过 90 µm 细筛
得到植物粉末。称取植物粉末 20 g 置于 500 mL 烧
杯中,100 mL 溶剂(乙醇、石油醚和乙酸乙酯),室温
25℃下静置避光浸提 48 h 后进行抽滤,上述步骤重
复 2 次,合并 3 次滤液。以上步骤重复 3 次,用旋
转蒸发仪将滤液进行旋转蒸发,至无溶剂滴出时得
到浸膏状物质,称重后计算平均提取率。用丙酮定
容至 20 mL,装入棕色试剂瓶,置于 4℃冰箱中保存
待用。
1.2.2 选择性拒食作用的测定 采用浸渍叶碟
法[13]:根据预试验结果,将艾蒿和苦楝的 3种溶剂
提取物用丙酮配制成120、60、30、15、7.5 g/L5 个不
同的质量浓度。在新鲜的油茶叶片上用打孔器打出
直径为13 mm的叶蝶,将其分别浸入到上述浓度的
植物提取液中,5 s 后取出在室内自然晾干后放入直
径为12 cm 的培养皿中,每个培养皿中放入处理油
茶叶片和对照油茶叶片各 2片,交错排列在滤纸上,
接入1头饥饿处理 6 h的油茶尺蠖三龄幼虫,将培养
皿口用保鲜膜封上。为保证培养皿内外空气流通,用
昆虫针在保鲜膜上扎大量小孔。各浓度处理油茶尺
蠖三龄幼虫10 头,每个处理 3次重复,用丙酮作为
对照。将培养皿置于人工气候箱中饲养 24 h 后用透
明坐标纸测定各油茶叶片的取食面积,依据公式计
算拒食率。应用 Excel 和 SPSS19.0 对数据进行统
计分析。
选择性拒食率(%)= 对照组取食面积-处理组取食面积对照组取食面积+处理组取食面积×100
1.2.3 触杀作用的测定 采用浸虫法[14]:选取大小
相同的健康油茶尺蠖三龄幼虫作为试虫,将试虫放
入上述 5个浓度的植物粗提液中4 s 后迅速取出,用
滤纸吸干虫体上的粗提液。各浓度的植物粗提液处
理幼虫 20 头,每个处理 3次重复,丙酮作为对照。
将处理后的幼虫置于气候箱中正常饲养,48 h 后统
计死亡虫数(用毛笔轻轻触碰幼虫虫体,不能翻转
或爬行者记为死亡),计算各处理的死亡率和校
正死亡率。应用 Excel 和 SPSS19.0 对数据进行统计
分析。
死亡率(%)= 死亡虫数
供试虫总数
×100
校正死亡率(%)=
处理死亡率 -对照死亡率
100- 对照死亡率
×100
2 结果与分析
2.1 不同溶剂对艾蒿和苦楝提取效果的比较
乙醇、石油醚和乙酸乙酯对苦楝和艾蒿的
提取效果不同。3 种溶剂对 2 种植物的提取率在
1.10%~12.75% 之间,对艾蒿的提取率以乙醇最高,
乙酸乙酯次之。对苦楝的提取率以乙醇最高,石油醚
次之(表1)。
相同条件下,不同的溶剂对艾蒿和苦楝的提取
效果不同,是由于溶质在溶剂中溶解是符合“相似相
容”的规律,即待浸提的成分和溶剂的分子极性相似
性越高,其溶解度就越大。乙醇、石油醚和乙酸乙酯
的极性依次分别为 4.3、4.4 和 0。由此,可推测出艾
蒿和苦楝植株体内的极性物质含量均较高。
53
2.2 选择性拒食作用测定结果
2.2.1 艾蒿不同溶剂提取物对油茶尺蠖的选择性拒
食作用 油茶尺蠖三龄幼虫对艾蒿各溶剂提取物均
表现出一定的拒食性。从表 2可知,艾蒿提取物的不
同浓度对油茶尺蠖三龄幼虫的拒食作用存在显著性
差异。不同溶剂提取物处理下,幼虫取食面积均小于
对照组,拒食率在18.77%~84.01%。当提取物浓度为
120 g/L 时,幼虫对乙醇、石油醚和乙酸乙酯提取物的
拒食率分别达到了84.01%\64.08%和 64.29%。艾蒿
乙醇提取物各浓度下的拒食作用均高于乙酸乙酯提
取物和石油醚提取物,试虫的拒食率随着提取物质
量浓度的增加而增大。
表 2 艾蒿不同溶剂提取物对油茶尺蠖三龄幼虫
的选择性拒食作用
溶剂 浓度
(g/L)
取食面积(cm2) 拒食率
(%)对照 处理
乙醇 120 2.655±0.007b 0.227±0.036a 84.01d
60 2.200±0.651ab 0.482±0.185ab 64.06c
30 2.655±0.007b 0.970±0.073bc 48.53b
15 2.655±0.007b 1.074±0.362c 42.40b
7.5 2.655±0.007b 1.430±0.141c 29.99a
石油醚 120 1.535±0.723a 0.336±0.021a 64.08c
60 2.655±0.007b 1.074±0.362b 42.40b
30 2.730±0.989b 1.688±0.506bc 23.59a
15 2.880±0.113b 1.879±0.115c 21.03a
7.5 2.810±0.212b 1.922±0.175c 18.77a
乙酸乙酯 120 2.098±0.796a 0.456±0.217a 64.29e
60 2.777±0.030b 0.780±0.093ab 56.18d
30 2.650±0.014b 0.947±0.340b 47.52c
15 2.719±0.112b 1.151±0.253bc 40.52b
7.5 2.729±0.098b 1.430±0.141c 31.23a
注:同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著,
表 3同。
2.2.2 苦楝不同溶剂提取物对油茶尺蠖的选择性拒
食作用 油茶尺蠖三龄幼虫对苦楝各溶剂提取物均
表现出一定的拒食性。从表 3可知,苦楝提取物的不
同浓度对油茶尺蠖三龄幼虫的拒食作用存在显著性
差异。不同溶剂提取物处理下,幼虫的取食量均小于
对照组,拒食率为17.40%~81.77%。在提取物浓度为
120 /L 时,乙醇、石油醚和乙酸乙酯 3种溶剂提取物
处理组拒食率分别达到81.77%、77.21%和 69.07%。
拒食率随着植物提取物浓度的增加而提高。提取物
浓度为15 g/L 时,苦楝乙酸乙酯提取物处理组拒食
率最高;提取物浓度在 30~120 g/L 时,苦楝乙醇提
取物处理组拒食率最高。
表 3 苦楝不同溶剂提取物对油茶尺蠖三龄幼虫
的选择性拒食作用
溶剂 浓度
(g/L)
取食面积(cm2) 拒食率
(%)对照 处理
乙醇 120 2.353±0.043b 0.236±0.212a 81.77c
60 2.560±0.141b 0.554±0.073a 64.42b
30 2.245±0.283b 0.661±0.073a 54.51b
15 2.698±0.082b 1.564±0.331b 26.61a
7.5 2.688±1.375ab 1.891±0.653b 17.40a
石油醚 120 2.069±0.077a 0.266±0.006a 77.21d
60 2.555±0.148b 0.613±0.146ab 61.30c
30 2.353±0.434b 1.099±0.327bc 36.33b
15 2.730±0.099b 1.645±0.445cd 24.80a
7.5 2.810±0.212b 1.879±0.115d 19.85a
乙酸乙酯 120 2.088±0.781ab 0.382±0.170a 69.07d
60 2.300±0.481b 0.607±0.028ab 58.24cd
30 2.698±0.082b 1.151±0.254b 40.19bc
15 2.423±0.533b 1.199±0.486b 33.79ab
7.5 2.810±0.212b 1.922±0.175c 18.77a
2.3 触杀作用的测定结果
2 种植物的不同溶剂提取物对油茶尺蠖均表现
出一定的触杀作用。校正死亡率随着提取物浓度的
增加而提高。2 种植物的各溶剂提取物的不同质量
浓度对油茶尺蠖的触杀作用有显著性差异。在提取
物浓度为120 g/L 时触杀作用最大,艾蒿的乙醇提取
物、石油醚提取物和乙酸乙酯提取物的校正死亡率
分别为85.00%、65.00%和 75.00%,苦楝的乙醇提取
物、石油醚提取物和乙酸乙酯提取物的校正死亡率
表 1 植物不同溶剂对艾蒿和苦楝的提取效果
植物 有机溶剂 浓缩后提取物质量(g)
提取率
(%)
艾蒿
乙醇 4.35 7.25
乙酸乙酯 2.22 3.70
石油醚 0.66 1.10
苦楝
乙醇 7.65 12.75
乙酸乙酯 6.03 5.05
石油醚 3.78 6.30
注:植物粉末质量为60 g,溶剂量为300 mL。
54
分别为 55.00%、55.00%和 80.00%。在提取物浓度为
7.5 g/L 时,苦楝的石油醚提取物的触杀作用最弱,校
正死亡率仅为10.00%(图1)。
通过毒力回归分析结果(表 4)可以看出,处理
48 h 后,艾蒿的乙醇提取物、石油醚提取物、乙酸乙
酯提取物的LC50 分别为 34.595、88.120、45.307 g/L,
苦楝的乙醇提取物、石油醚提取物和乙酸乙酯提取
物的LC50 分别为 58.922、84.601、42.020 g/L。在艾蒿
的各提取物中,乙醇提取物对油茶尺蠖的毒力作用
最强,在苦楝的各提取物中,乙酸乙酯提取物对油茶
尺蠖的毒力作用最强。通过直线回归方程可知,各植
物提取物对油茶尺蠖的触杀作用均随着浓度的增加
而增强。
3 结论与讨论
植物源农药因对人畜安全、不污染环境和作
用机理多样等特点,广泛应用于农林业害虫的防治
中[15-17]。本试验首次系统地研究了湖南省油茶林地
常见植物艾蒿和苦楝的不同溶剂提取物对油茶尺蠖
的生物活性。结果表明,6 种提取物对油茶尺蠖幼
虫均有一定的拒食作用和触杀作用。各植物提取物
对油茶尺蠖幼虫的拒食和触杀作用均随质量浓度的
增加而逐渐增强;同一植物不同溶剂提取物的触杀
作用差异显著。对于艾蒿来说,乙醇提取物的拒食
效果较好,当提取物浓度为120 g/L 时,拒食率达到
84.01%;3种提取物中乙醇提取物的触杀效果最好,
校正死亡率达到85.00%,显著高于其他溶剂的提取
物,毒力回归分析表明,艾蒿的乙醇提取物对油茶
尺蠖幼虫的毒力最强,处理 48 h 后,LC50 为 34.595
g/L。在苦楝的提取物中,乙醇提取物的拒食作用最
强,提取物浓度为120 g/L 时,拒食率达到 81.77%;
乙酸乙酯提取物的触杀效果最好,校正死亡率达到
80.00%,显著高于其他溶剂提取物,毒力回归分析表
明,其对油茶尺蠖幼虫的毒力最强,处理 48 h的 LC50
为 42.020 g/L。这与苏红霞等[18]苦楝果提取物对美
国白蛾触杀作用的研究结果相似。同一植物的不同
溶剂提取物对油茶尺蠖的触杀作用不同,这可能是
与 3 种植物提取物中的活性物质的成分不同有关。
因此,关于植物提取物中活性物质的具体成分还有
待于作进一步研究。
本研究只测定了采用有机溶剂浸提法提取的艾
蒿和苦楝提取物的生物活性,结果表明,这 2种植物
中含有的某种活性物质对油茶尺蠖的防治具有一定
作用。但是提取溶剂的极性、提取方法的差异以及
植物采集时间与部位的不同都会导致对试虫生物活
性的不同。因此,今后还需要研究植物的采集季节、
采集部位及提取方法等,以利于分离、纯化植物提
取物中的活性物质及开发利用植物源杀虫剂。
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图 1 不同植物提取物处理油茶尺蠖三龄幼虫
的校正死亡率比较
100
80
60
40
20
0
校
正
死
亡
率(
%)
120 60 30 15 7.5
植物提取物浓度(g/L)
表 4 不同植物提取物对油茶尺蠖三龄幼虫的毒力测定
植物 溶剂 毒力回归方程 LC50(g/L) 95%置信区间 相关系数 r 卡方 χ2 标准误
艾蒿 乙醇 y=1.469x+2.814 34.595 22.409~53.410 0.969 1.317 0.096
石油醚 y=1.532x+3.145 88.120 36.109~215.047 0.993 0.124 0.198
乙酸乙酯 y=1.508x+2.854 45.307 27.593~74.391 0.984 0.611 0.109
苦楝 乙醇 y=1.526x+2.926 58.922 32.386~107.196 0.998 0.035 0.133
石油醚 y=1.552x+2.919 84.601 39.039~183.339 0.982 0.397 0.171
乙酸乙酯 y=1.487x+2.763 42.020 26.390~66.907 0.966 1.337 1.623
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(责任编辑 崔建勋)