Repellency of Essential Oils Against the Rice Pest Niphotettix Cincticeps and Assessement of Their Potential Effect on the Natu.pdf

1、稻米是人類的重要主糧，將近50％的世界人口以大米為主食。從2009到2017年，估計(jì)約有4.7564億噸大米被消費(fèi)，其中亞洲人口消費(fèi)量超過90％。中國(guó)是世界上最大的大米生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，超過65％的中國(guó)人以大米為主食，每年種植水稻面積約為2.94千萬公頃。為了應(yīng)對(duì)人口的增長(zhǎng)壓力，中國(guó)水稻產(chǎn)量在2030年的產(chǎn)量需要比現(xiàn)在增加20％。但是，每年因害蟲危害引起的產(chǎn)量下降和稻米品質(zhì)降低嚴(yán)重減少了農(nóng)民收入。水稻黑尾葉蟬（Nephotettix ci

2、ncticeps）是中國(guó)和亞洲其他許多地區(qū)的一種水稻害蟲。其每年多代的刺吸水稻汁液為害，嚴(yán)重影響了水稻產(chǎn)量。長(zhǎng)期依靠化學(xué)農(nóng)藥防治，導(dǎo)致害蟲產(chǎn)生抗藥性的同時(shí)增加了對(duì)自然天敵在內(nèi)的非靶標(biāo)害蟲風(fēng)險(xiǎn)。在害蟲綜合防治系統(tǒng)中，利用植物源精油防治黑尾葉蟬是減少常規(guī)化學(xué)農(nóng)藥防治的一種有效替代途徑。
　　本研究在室內(nèi)、溫室和田間系統(tǒng)地評(píng)估了12種植物精油和兩種含自植物精油中的單體化合物（芳樟醇和胡椒堿）對(duì)黑尾葉蟬雌成蟲和3齡若蟲的驅(qū)避活性。此外，在

3、生理水平上，測(cè)定了精油對(duì)黑尾葉蟬體內(nèi)谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(Glutathione STranferase，GST)，羧基酯酶(Carboxyl esterase，CarE)和乙酰膽堿酯酶（Acetyl cholinesterase，AchE）活性的影響。在稻田生態(tài)系統(tǒng)中，擬環(huán)紋狼蛛（Licossa pseudannulata）是黑尾葉蟬的重要天敵，在調(diào)節(jié)黑尾葉蟬的種群密度上起到關(guān)鍵作用。在測(cè)定植物精油對(duì)黑尾葉蟬驅(qū)避活性的同時(shí)也在實(shí)驗(yàn)室和

4、田間條件下評(píng)估了精油對(duì)擬環(huán)紋狼蛛的定向和捕食功能的影響。
　　在室內(nèi)選擇性試驗(yàn)中，每個(gè)塑料杯中放置兩株水稻，處理組用0.5mL精油溶液（5mg/mL和10mg/mL）處理每株水稻，對(duì)照組用0.5mL溶劑(DMSO+蒸餾水和吐溫20)，分別于噴施24小時(shí)和48小時(shí)后統(tǒng)計(jì)處理和對(duì)照植株上著落的黑尾葉蟬數(shù)量。單體化合物測(cè)定以相同的方式施用1ml化合物(1mg/mL，0.1mg/mL和0.01mg/mL)或溶劑作為對(duì)照，分別于噴施12小時(shí)

5、和24小時(shí)后統(tǒng)計(jì)處理和對(duì)照植株上著落的黑尾葉蟬數(shù)量。而室內(nèi)非選擇性實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)塑料杯僅放置1株水稻，以同樣方式噴施植物精油、單體化合物或?qū)φ杖軇?。室?nèi)條件下，評(píng)估了胡椒、山蒼子及其混合物(1∶1)對(duì)擬環(huán)紋狼蛛取向和捕食功能的影響。取向測(cè)試中擬環(huán)紋狼蛛放置于透明塑料管中24小時(shí)觀察在處理區(qū)和對(duì)照區(qū)的著落量，處理區(qū)將0.5mL精油溶液（1000，100，10或1ppm）施用濾紙上，對(duì)照區(qū)為0.5mL溶劑（DMSO+蒸餾水和吐溫20）。捕食試

6、驗(yàn)中20只活躍的葉蟬用(100ppm，10ppm或1ppm)精油預(yù)處理24小時(shí)后置于含有1只擬環(huán)紋豹蛛的養(yǎng)蟲籠中，觀察蜘蛛的捕食。研究結(jié)果表明:胡椒、山蒼子、姜黃、花椒、百部、獨(dú)活精油對(duì)黑尾葉蟬的成、若蟲具有驅(qū)避作用。胡椒驅(qū)避效果最高而姜黃精油效果最低，趨驅(qū)避率分別為90±4.47％和19.3±2.23％。芳樟醇在化合物單體中驅(qū)避效果最好，驅(qū)避率為58.26±1.72％。10和100ppm的胡椒和山椒精油混合物可顯著降低擬環(huán)紋豹蛛對(duì)黑尾

7、葉蟬的捕食量（P＜0.001）。胡椒精油引起環(huán)紋豹蛛捕食的減少，但并沒有影響其取向。山蒼子精油對(duì)擬環(huán)紋豹蛛的取向和捕食均無影響。
　　取喂食處理過水稻24小時(shí)后的30-35頭葉蟬成蟲，按照試劑盒提供的說明書測(cè)定其體內(nèi)酶活性。胡椒、山蒼子、姜黃、花椒精油處理可顯著增加葉蟬體內(nèi)GST，CarE和AchE的活性。胡椒、山雞椒、花椒和姜黃精油處理過的葉蟬體內(nèi)GST活性分別比對(duì)照組高1.67、1.78、1.49和1.44倍，CarE活性分別

8、比對(duì)照組葉蟬體內(nèi)的CarE活性高2.78、2.04、1.43和1.42倍，AchE活性分別比對(duì)照組葉蟬體內(nèi)的AchE活性高1.51、1.45、1.26和1.12倍。
　　在溫室（選擇性與非選擇性試驗(yàn)）中，試驗(yàn)籠中每盆處理組植株噴灑10ml精油溶液(10mg/mL)，對(duì)照組噴灑10ml溶劑（對(duì)照組），分別于噴施24小時(shí)和48小時(shí)后統(tǒng)計(jì)處理和對(duì)照植株上著落的黑尾葉蟬數(shù)量。用與精油相同的方式噴灑20mL的1mg/mL單體化合物（芳樟醇和

9、胡椒堿及其1∶1混合物），分別于噴施12小時(shí)和24小時(shí)后統(tǒng)計(jì)處理和對(duì)照植株上著落的黑尾葉蟬數(shù)量。溫室試驗(yàn)中的選擇實(shí)驗(yàn)表明，胡椒、山蒼子、姜黃、花椒、百部、獨(dú)活精油對(duì)黑尾葉蟬的成、若蟲具有驅(qū)避作用，胡椒精油在精油實(shí)驗(yàn)中具有最高的驅(qū)避率(66.64±4.03％)。測(cè)試化合物中，芳樟醇和胡椒堿的混合物表現(xiàn)出最高驅(qū)避率(62.98±1.71％)。所有選擇性試驗(yàn)處理中的植物精油和化合物單體對(duì)黑尾葉蟬驅(qū)避性高于非選擇試驗(yàn)(P＜0.05)。
　

10、　在實(shí)驗(yàn)室和溫室條件下，百部精油對(duì)黑尾葉蟬產(chǎn)卵抑制率最高，分別為69.71±4.37％和56.66±4.23％。姜黃精油產(chǎn)卵抑制率最低，分別為17.34±2.13％和6.81±2.141％。
　　在田間試驗(yàn)中:分析了胡椒、山蒼子精油及其混合物(1∶1)對(duì)黑尾葉蟬和擬環(huán)紋豹蛛影響。處理組噴灑7L精油溶液(20mg/mL)，對(duì)照組僅噴灑不含精油的溶劑。胡椒和山蒼子椒精油1∶1混合物在噴灑后2、4、6和8天降低了葉蟬的種群密度(P＜0.

11、05)，并在2和4天對(duì)擬環(huán)紋豹蛛有明顯的引誘作用（P＜0.05）。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這些精油和化合物單體可開發(fā)成稻田中黑尾葉蟬驅(qū)避劑而參與到該蟲的綜合防治中，同時(shí)表明植物源精油和含自植物精油的單體化合物具有作為生態(tài)友好型水稻害蟲黑尾葉蟬控制措施的可能性。同時(shí)，在篩選植物源害蟲驅(qū)避性精油時(shí)，要考慮到對(duì)天敵昆蟲的負(fù)面影響。
　　后續(xù)研究可進(jìn)一步評(píng)估更多化合物對(duì)黑尾葉蟬的田間防治效果，同時(shí)評(píng)價(jià)精油及其化合物對(duì)黑尾葉蟬和擬環(huán)紋狼蛛的