CN112956476B - 万寿菊挥发物石竹素防治枸杞蚜虫的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开万寿菊挥发物石竹素防治枸杞蚜虫的应用，所述万寿菊挥发物组分为石竹素，收集于万寿菊的花、茎叶或万寿菊整株植株。本发明还给出了所述含万寿菊挥发物的蚜虫防控组合物在防治枸杞蚜虫上的应用。本发明为有效防控枸杞蚜虫危害，为高效、环保的新一代植物源农药开发提供了试验数据支撑，同时为进一步开发利用万寿菊提供科学依据。

Description

万寿菊挥发物石竹素防治枸杞蚜虫的应用

技术领域

本发明属于农业技术领域，涉及枸杞蚜虫的生态调控技术，具体涉及可防控枸杞蚜虫的趋避植物的筛选，以及采用趋避植物的挥发物防控枸杞蚜虫的应用。

背景技术

蚜虫是重要的农业害虫，为害的大田和温室作物多达50多科350余种，而且可以传播100多种植物病毒。枸杞蚜虫(Aphis sp.)俗称蜜虫、腻虫、旱虫等，属于同翅目，蚜虫科农业害虫。枸杞蚜虫危害枸杞叶片花器幼果，使枝梢萎缩花果变小，严重影响枸杞产量和质量。枸杞蚜虫以卵在枝条上越冬，从3-4月份枸杞发芽后开始危害，至6月份出现第1次高峰；进入盛夏虫口有所下降，入秋后复又上升，至9月份出现第2次高峰。大量成、若蚜群集枸杞嫩梢、芽叶基部及叶背刺吸汁液，严重影响枸杞开花结果和生长发育，是枸杞栽植的三大主要害虫之一。防治枸杞蚜虫对枸杞的产量和品质提高具有重要的意义。

化学农药的长期大量使用带来了种种弊端，如有害生物抗药性的产生、残毒以及环境污染，良莠不分地杀死大量害虫天敌，严重破坏了生态平衡。如何提高农药有效利用率，降低农药在非靶标环境中的投放量，已成为我国农药学科亟待解决的问题，农药合理使用技术的研究，尤其是植物源农药的应用探索逐步发展目前农药学研究的热点之一。近年来，植物源农药研究的主要方向集中在从植物次生代谢物中发现杀虫、杀菌活性成分。

枸杞作为宁夏“五宝”之首，是宁夏的农业优势主导产业之一，目前全区枸杞种植面积超过90万亩，占全国种植面积一半以上。随着宁夏枸杞种植面积、出口量的不断增加，宁夏枸杞产品质量越来越受到国内外的关注，特别是枸杞产品出口经常由于农残超标等质量安全及出口“绿色壁垒”等因素的影响而被退货，农药残留已成为宁夏枸杞产品安全及出口的主要障碍，因此，加强枸杞质量安全，更加适用于推行生态调控技术进行害虫防治。

发明内容

为了从根本上消除枸杞产品的农药残留问题，同时达到枸杞蚜虫的有效防控，在枸杞种植园区内推行生态调控技术进行害虫防治，更符合环保、健康、持续发展的理念。本发明针对枸杞种植中普遍存在的蚜虫危害以及有待提升的枸杞质量安全问题，基于前期枸杞蚜虫趋避植物筛选的研究，探寻了万寿菊挥发物对枸杞蚜虫的影响，并以此为基础，给出一种含万寿菊挥发物的蚜虫防控组合物，可有效的防控枸杞蚜虫危害，为高效、环保的新一代植物源农药开发提供试验数据支撑，为枸杞的有机种植提供了切实可行的蚜虫防控方案。

具体地，本发明提供一种含万寿菊挥发物的蚜虫防控组合物，所述组合物包括对蚜虫具有趋避作用的万寿菊挥发物组分，所述万寿菊挥发物组分为对-α-二甲基苏合香烯、β-环高柠檬醛、马鞭草烯醇、石竹素中的任一种。在先专利申请CN201710974117.3公开一种利用在枸杞园里引入趋避植物防控枸杞蚜虫的方法，其中万寿菊对枸杞蚜虫的趋避性最强，且比较适合宁夏地区枸杞种植园的土质。本专利申请对万寿菊不同部位挥发物化学成分进行分析研究，经鉴定，万寿菊挥发物组分中含有对-α-二甲基苏合香烯、β-环高柠檬醛、马鞭草烯醇、石竹素，其具体化学结构见表1。

表1万寿菊挥发物组分的化学结构

根据触角电位仪的测定结果得出，万寿菊不同部位(花、茎叶、整株)挥发物对枸杞蚜虫的触角电位均具有一定影响，且差异不显著。因此，作为本发明技术方案的优选实施方式，所述万寿菊挥发物收集于万寿菊的花、茎叶或万寿菊整株植株。

进一步地，所述万寿菊挥发物组分选用马鞭草烯醇。本发明探讨了不同马鞭草烯醇浓度对枸杞蚜虫趋性行为反应，得出所述马鞭草烯醇趋避枸杞蚜虫的使用浓度不低于0.1μg/μL。

关于所述含万寿菊挥发物的蚜虫防控组合物的剂型，其可制备成农业上使用的任一种剂型，比如微胶囊缓释剂、气雾剂、(超)低容量制剂等。进一步优选地，本发明推荐所述含万寿菊挥发物的蚜虫防控组合物的剂型为微胶囊缓释剂，有关制剂的具体制备方法，本领域普通技术人员可综合参照现有专利CN101176726A、CN101779626B公开的方法予以制备，本发明申请对此不做详细的阐述。

另一方面，本发明申请还公开了所述含万寿菊挥发物的蚜虫防控组合物在防治枸杞蚜虫上的应用。

与现有技术相比，本发明所述含万寿菊挥发物的蚜虫防控组合物，至少具有下述的有益效果或优点：根据本发明人团队的研究得出，在枸杞种植园间作万寿菊对枸杞害虫的发生具有一定的控制作用。基于这一研究成果，本发明通过枸杞蚜虫对芳香植物气味的趋性行为反应，进一步证实了万寿菊挥发物对枸杞蚜虫具有驱避作用。本发明通过收集万寿菊挥发物，利用GC-MS和GC-EAD技术，鉴定出万寿菊挥发物中的组分至少包括对-α-二甲基苏合香烯、β-环高柠檬醛、马鞭草烯醇、石竹素。其中，马鞭草烯醇对枸杞蚜虫逃逸行为、嗅觉行为，对枸杞蚜虫有翅蚜形成和种群个体数量具有不同程度的影响。本发明为有效防控枸杞蚜虫危害，为高效、环保的新一代植物源农药开发提供了试验数据支撑，同时为进一步开发利用万寿菊提供科学依据。

附图说明

图1是实施例所述万寿菊挥发物的收集装置示意图。

图2是实施例所述万寿菊挥发物组分对-α-二甲基苏合香烯的GC-EAD图。

图3是实施例所述万寿菊挥发物组分对-α-二甲基苏合香烯的质谱图。

图4是实施例所述万寿菊挥发物组分β-环高柠檬醛的GC-EAD图。

图5是实施例所述万寿菊挥发物组分β-环高柠檬醛的质谱图。

图6是实施例所述万寿菊挥发物组分马鞭草烯醇的GC-EAD图。

图7是实施例所述万寿菊挥发物组分马鞭草烯醇的质谱图。

图8是实施例所述万寿菊挥发物组分石竹素的GC-EAD图。

图9是实施例所述万寿菊挥发物组分石竹素的质谱图。

图10是实施例所述马鞭草烯醇对枸杞蚜虫逃逸行为影响结果图。

图11是实施例所述马鞭草烯醇对枸杞蚜虫嗅觉行为反应结果图。

图12是实施例所述马鞭草烯醇对有翅蚜形成影响结果图。

图13是实施例所述马鞭草烯醇对枸杞蚜虫种群个体数量影响结果图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明做进一步详细阐述。

实施例1，万寿菊植株挥发物的收集与测定

供试昆虫采用室内饲养的枸杞蚜虫(Aphis sp.)，将采自宁夏中宁枸杞地的枸杞蚜虫接种在温室种植的枸杞上，两天后去掉接种的蚜虫，选择个体大小和虫态基本一致的无翅成蚜作为试虫

利用动态顶空吸附法收集万寿菊花、茎叶和整株植物挥发性物质样品。所述万寿菊挥发物的收集装置示意图如图1所示。将Parpark吸附剂灌入吸附柱，用0.5ml二氯甲烷(色谱纯)洗脱，淋洗三次，然后用高纯氮浓缩，收集的挥发物样品至0.2ml左右。再将浓缩后的样品用气相色谱触角电位联用仪(GC-EAD)分析挥发物的活性，根据GC-EAD色谱图上的化合物的峰形和保留时间进行详细对比，从而鉴定具有活性的物质。万寿菊不同部位(花、茎叶和整株植物)触角电位仪反应值见表2。

表2万寿菊不同部位触角电位仪反应值

植株部位	反应值(mv)
		万寿菊花	0.1069±0.0297a
万寿菊茎叶	0.1065±0.0271a
		整株万寿菊	0.0481±0.0226a

从表1可以得出，万寿菊不同部位挥发物对枸杞蚜虫的触角电位均具有一定影响，但影响差异不显著。因此，后续试验所用的万寿菊挥发物样品均收集于万寿菊整株植物。

万寿菊整株植物挥发物成分分析(GC-MS)：取万寿菊整株植物挥发物样品进样，进样2ul，进样模式为无分流进样，检测器温度为260℃，柱温采用程序升温的方法，50℃保持1分钟，以5℃/min的速率升到120℃保持0min，以10℃/min的速率升到240℃保持10min，总运行时间为35min。

万寿菊植株挥发物的测定结果见图2-图9。具体地，综合图2和图3推测，万寿菊整株植物挥发物中含有对-α-二甲基苏合香烯。综合图4和图5推测，万寿菊整株植物挥发物中含有β-环高柠檬醛。综合图6和图7推测，万寿菊整株植物挥发物中含有马鞭草烯醇。综合图8和图9推测，万寿菊整株植物挥发物中含有石竹素。

实施例2，马鞭草烯醇对枸杞蚜虫驱避作用研究

基于实施例1，本部分重点研究马鞭草烯醇对枸杞蚜虫驱避作用，具体研究内容包括不同浓度马鞭草烯醇对枸杞蚜虫逃逸行为影响，对枸杞蚜虫嗅觉行为反应，对枸杞蚜虫有翅蚜形成和种群个体数量影响。

实验所得的数据用平均值±标准误表示。不同浓度马鞭草烯醇对枸杞蚜虫逃逸行为、有翅蚜形成和种群个体数量影响的数据采用DPS的One-way ANOVA进行方差分析；不同浓度马鞭草烯醇对枸杞蚜虫长距离的嗅觉行为反应数据用卡方检验进行差异显著性。

(1)不同浓度马鞭草烯醇对枸杞蚜虫的逃逸行为影响

利用透明生态盒(2.5cm×2.5cm×2.5cm)分为两个区域观察枸杞蚜虫逃逸数，避免了单个培养皿或者网罩法区域划分不清晰的问题。将栖息蚜虫的枸杞叶片轻轻夹在生态盒中，将10μL不同浓度的活性成分溶液分别滴于1cm×1cm的滤纸上，用牙签支起置于生态盒底部，生态盒所夹活体枸杞叶片上接20头虫体大小基本一致的3龄若蚜；统计3min内逃离叶片到生态盒另一端的蚜虫数；每个浓度3次重复。实验温度为20±1℃，相对湿度60±5％。

所述马鞭草烯醇对枸杞蚜虫逃逸行为影响结果如图10所示。从图10可以看出，在0-10μg/μL浓度范围内，经分析，马鞭草烯醇浓度为0.001μg/μL和0.01μg/μL时，枸杞蚜虫逃逸行为不显著；0.1μg/μL时，枸杞蚜虫逃逸行为显著，枸杞蚜虫逃逸数随着马鞭草烯醇浓度的增加而增加。

(2)枸杞蚜虫对不同浓度马鞭草烯醇的嗅觉行为反应

采用Y型嗅觉仪测定枸杞蚜虫对不同浓度马鞭草烯醇的嗅觉行为反应。参照Du等设计制作Y型嗅觉仪，Y型嗅觉仪由3臂均长10cm、内径2cm的无色透明玻璃管构成，通气两臂夹角60°，大气采集仪作为气泵，空气依次经活性炭味源瓶和流量计进入两臂。实验期间室内温度为20±1℃，空气流速为100mL/min，相对湿度为60±5％，两臂上方30cm处放置2支12W日光灯，以确保Y型管两臂的光线均匀，减少对蚜虫行为反应的影响。

将含有马鞭草烯醇溶液和对照(不含马鞭草烯醇溶液)的滤纸分别置于味源瓶中，实验从低浓度向高浓度依次进行，将蚜虫于玻璃管基部l/2部位处释放，记录5min内蚜虫的反应，到达一臂超过5cm时视为反应，反之则视为不反应。每头测试一次，每测5头交换两臂，并用无水乙醇擦拭Y型玻璃管。每个浓度重复3组，每组20-22头，共测定60头3龄若蚜。每一浓度试验结束后分别用无水乙醇和蒸馏水清洗所有的玻璃管和连接胶管。

枸杞蚜虫对不同浓度马鞭草烯醇的嗅觉行为反应如图11所示。从图11可以看出，马鞭草烯醇浓度在0.001μg/μL和0.01μg/μL，对枸杞蚜虫具有吸引作用但不显著，浓度达到0.1μg/μL具有显著的驱避作用，并随浓度升高，对枸杞蚜虫的驱避数量增加。

(3)不同浓度马鞭草烯醇对枸杞蚜虫的有翅蚜形成和种群个体数量的影响

参考Kunert等的方法，将15头1龄若蚜接种于枸杞苗上，将10μL马鞭草烯醇溶液滴加在滤纸上，用牙签固定于枸杞盆中心，每天定时滴加5次(滴加时间设定为9:00，11:30，14:00，16:30和19:00)，持续处理5d，每天观察记录若蚜的死亡数，待发育至成蚜后记录其翅型，并记录2周后蚜虫总数量。每个浓度重复5次。

不同浓度马鞭草烯醇对有翅蚜形成的影响见图12，从图12可以看出，不同浓度马鞭草烯醇对有翅蚜形成的影响不显著，当马鞭草烯醇浓度达到10μg/μL时，蚜虫死亡率过高，有翅蚜的形成数显著降低。

不同浓度马鞭草烯醇对枸杞蚜虫种群个体数量的影响见图13，从图13可以看出，在0-10μg/μL浓度范围内，经分析，马鞭草烯醇浓度为0.001μg/μL和0.01μg/μL时，其对枸杞蚜虫种群个体数量的影响不显著；马鞭草烯醇浓度达到0.1μg/μL时，可显著抑制蚜虫种群个体数量，并随浓度升高抑制作用增加。

实施例3，含万寿菊挥发物的微胶囊缓释剂制备及其对枸杞蚜虫的防治效果评价

(1)微胶囊缓释剂的制备

分别用β-环状糊精包合万寿菊挥发物对-α-二甲基苏合香烯、β-环高柠檬醛、马鞭草烯醇、石竹素，制备成万寿菊挥发物β-环状糊精包合物。这种包合物的制备过程描述如下：

准确称量β-环状糊精，置于玻璃烧杯中，加一定量的蒸馏水，配制成饱和溶液；用3-5倍量的无水乙醇充分混溶万寿菊挥发物，待饱和溶液温度将至固定温度时，打开搅拌器，边搅拌边缓慢滴入配置好的万寿菊挥发物溶液，滴加完成后保持继续搅拌后取出；包合β-环状糊精溶液降至室温后将其放置于4℃冰箱中冷藏，24h后减压抽提，抽提过程中用无水乙醇洗涤3次，直至将包合物表面未包合的万寿菊挥发物洗净。将抽提后得到的包合物放于50℃恒温干燥烘箱中，放置4h，即可得到万寿菊挥发物β-环状糊精包合物。

以制得的万寿菊挥发物β-环状糊精包合物为枸杞蚜虫的防治有效组分，参照现有技术分别制备成3％对-α-二甲基苏合香烯微胶囊缓释剂、3％β-环高柠檬醛微胶囊缓释剂、3％马鞭草烯醇微胶囊缓释剂、3％石竹素微胶囊缓释剂。

(2)枸杞蚜虫的防治效果评价

以上述3％对-α-二甲基苏合香烯微胶囊缓释剂、3％β-环高柠檬醛微胶囊缓释剂、3％马鞭草烯醇微胶囊缓释剂、3％石竹素微胶囊缓释剂作为供试药剂，除虫菊素作为对照药剂。

2018年7月25日施药前调查虫口基数，7月26日药后1天调查残虫数，7月28日药后3天调查残虫数，8月1日药后7天调查残虫数，8月8日药后14天调查残虫数，8月15日药后21天调查残虫数试验，共调查6次。依据地方标准《DB64/T852-2013》的调查方法，每小区随机抽取5个枝条，调查记录每枝条顶梢30cm范围内枸杞蚜虫的虫口数量。

试验调查结果按以下公式计算防治效果，并在DPS统计软件上对结果采用新复级差方法进行统计分析和显著性测定。上述药剂对枸杞蚜虫的防治效果统计结果见表3。

计算公式：

式中：PT₀–药剂处理区药前虫数；PT₁－药剂处理区药后虫数；CK₀－空白对照区药前虫数；CK₁－空白对照区药后虫数。

表3含万寿菊挥发物的蚜虫防控组合物对枸杞蚜虫的防治效果

表3结果显示，3％对-α-二甲基苏合香烯微胶囊缓释剂、3％β-环高柠檬醛微胶囊缓释剂、3％马鞭草烯醇微胶囊缓释剂、3％石竹素微胶囊缓释剂和除虫菊素均对枸杞蚜虫具有一定的防治效果，可以用于枸杞蚜虫的防治。药后3天，除虫菊素对枸杞蚜虫的防治效果较好，均优于万寿菊挥发物。在万寿菊挥发物微胶囊缓释剂中，药后1天，马鞭草烯醇微胶囊缓释剂的防治效果与除虫菊素相当，且明显优于其他万寿菊挥发物；药后14天，鞭草烯醇微胶囊缓释剂的防治效果仍可达到65.02％；药后21天，鞭草烯醇微胶囊缓释剂的防治效果与对-α-二甲基苏合香烯相当，均优于其他万寿菊挥发物和除虫菊素。

上面结合实施例对本发明做了进一步的叙述，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (1)

1.万寿菊挥发物石竹素防治枸杞蚜虫的应用，所述石竹素收集于万寿菊的花、茎叶或万寿菊整株植株，对枸杞蚜虫的触角电位具有影响；

所述石竹素制备成3%石竹素的β-环状糊精微胶囊缓释剂，施药剂量为300g a.i.·hm^-2。

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