CN106818743A

CN106818743A - 一种害虫驱避剂及其制备和使用方法

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Publication number: CN106818743A
Application number: CN201710106216.XA
Authority: CN
Inventors: 杨发忠; 杨斌; 周世萍; 李云仙; 徐少姚; 杨文学
Original assignee: Southwest Forestry University
Current assignee: Southwest Forestry University
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2017-06-13
Anticipated expiration: 2037-02-27
Also published as: CN106818743B

Abstract

本发明公开了一种害虫驱避剂及其制备和使用方法，所述害虫驱避剂包含十八烷酸丁酯，还可添加乙醇等溶剂及吐温‑80等辅助成分。所述驱避剂对甜菜夜蛾等害虫具有明显的驱避作用。并且，所述驱避剂的主要成分为植物次生代谢产物，在自然界中能够降解，是一种无公害的害虫驱避剂，具有广阔的应用前景。

Description

一种害虫驱避剂及其制备和使用方法

技术领域

本发明属于植物保护技术领域，进一步属于农药防治技术领域，具体涉及一种害虫驱避剂。

背景技术

化学农药是控制植物虫害的主要手段之一，然而化学农药，尤其是化学杀虫剂在消灭虫害的同时，会带来环境污染和害虫抗性等的问题。随着现代农业和生态环境对化学农药品种性能的要求日益提高，化学农药新品种的研制和开发风险也在增加。而植物源农药具有生物活性多样性(杀虫、杀菌、除草且作用方式多种多样)、无残留、对环境安全、对高等动物及天敌安全、害虫不易产生抗药性等优点，目前已成为人们研究的热点。特别是已有许多研究表明：专性寄生真菌侵染寄主植物对昆虫造成不利影响，即在植物病原菌-寄主植物-昆虫组成的三元系统中，通过寄主植物介导作用，植物病原菌可能对共同寄主上的昆虫产生不利的影响。

前期研究发现：中国月季感染白粉菌后甜菜夜蛾发生少，表明甜菜夜蛾能够识别感病寄主并避免在其上产卵，但识别的化学机理仍不清楚。甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)属鳞翅目、夜蛾科，是一种世界性顽固害虫，特别是中国月季(即玫瑰)大棚生产过程中，甜菜夜蛾危害十分严重。进一步研究发现：白粉菌侵染中国月季后，中国月季植物体内会合成一些种挥发性次生代谢产物，通常情况下健康中国月季植株不会合这些化合物，只有在中国月季感染白粉菌后，在白粉菌诱导下才会合成。这类白粉菌诱导的新出现的化合物可能对昆虫产生不利影响。同时，结合感染白粉菌后中国月季上甜菜夜蛾显著减少的现象来看，这些挥发性化合物有可能是甜菜夜蛾用于识别感染了白粉菌的寄主植物的重要信息化合物之一。这些化合物作为植物的次生代谢产物，在自然界有着完整降解途径，如能通过研究证实这类化合物对某种有害生物有较强的活性，则在有害生物无公害防治中将发挥重要作用。

为此，研制开发一种利用植物病原真菌诱导寄主植物合成的信息化合物为主要成分的害虫驱避剂。

发明内容

本发明第一目的在于提供一种植物源无公害害虫驱避剂；第二目的在于提供一种所述害虫驱避剂的制备方法；第三目的在于提供一种所述驱避剂的使用方法。

本发明第一目的这样实现的，所述害虫驱避剂包含十八烷酸丁酯。

本发明第二目的这样实现的，所述害虫驱避剂的制备方法包括如下步骤：

(1)母液A的配制：准确称取1.12～8.52g十八烷酸丁酯，用乙醇溶解；

(2)辅助液B的配制：用去离子水配制质量分数为10％的吐温-80溶液；

(3)取10mL B溶液与A溶液混合，超声波5min混匀；

(4)定容至1L，得到所述害虫驱避剂。

本发明第三目的这样实现的，所述害虫驱避剂的使用方法为将所述害虫驱避剂用乙醇或水稀释0～8倍后，直接均匀喷洒在植株的花蕾和枝叶上。

白粉菌侵染中国月季后，在中国月季植物体内合成了一些挥发性次生代谢产物，本发明从中分离得到活性成分十八烷酸丁酯。通常情况下健康中国月季植株不会合成该化合物，只有中国月季感染白粉菌后，在白粉菌诱导下才会合成。经过嗅觉行为生物测试和田间产卵试验，十八烷酸丁酯对害虫，特别是甜菜夜蛾雌虫具有很好的驱避效果。并且由于十八烷酸丁酯是天然次生代谢产物，在自然界有着完整降解途径；因此，以十八烷酸丁酯作为主要成分制成害虫驱避剂，从而实现害虫的无公害防治。

附图说明

图1为甜菜夜蛾成虫对健康月季挥发性成分的嗅觉反应；

图2为甜菜夜蛾成虫对感病月季挥发性成分的嗅觉反应；

图3为甜菜夜蛾成虫对健康和感病月季挥发性成分的嗅觉反应；

图4为甜菜夜蛾成虫在Y型管两侧枝中的停留时间；

图5为十八烷酸丁酯对甜菜夜蛾产卵量的抑制作用；

图中，不同小写字母表示同一时段内十八烷酸丁酯各质量浓度分别与对照(CK)相比差异显著(P≤0.05)；不同大写字母表示与对照(CK)相比差异达到极显著水平(P≤0.01)。

图6为不同质量浓度十八烷酸丁酯对甜菜夜蛾交配雌蛾嗅觉行为的影响；

图中，嗅觉行为生物测试中驱避率的计算公式为

RR(％)＝(N_CK－N_T)/(N_CK+N_T)×100％，

其中，RR为驱避率(repellent rate)，N_CK为乙醇对照一侧的雌蛾数，N_T为十八烷酸丁酯一侧的雌蛾数，N_N为未反应虫数。采用χ²检验进行统计分析，P<0.05表示差异显著。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明所做的任何变换，均落入本发明保护范围。

本发明所述的一种害虫驱避剂包含十八烷酸丁酯。本发明可直接使用十八烷酸丁酯作为驱避剂，也可以添加溶剂及其他辅助成分。所述的溶剂为乙醇、甲醇、二氯甲烷。另外，可加入辅助成分如吐温-80等，吐温-80不会影响十八烷酸丁酯的驱虫效果，但能够增加十八烷酸丁酯在水中的溶解度、在实际使用中，加入吐温-80的所述驱避剂可以水来稀释。

作为本发明的一种优选，所述溶剂为乙醇。十八烷酸丁酯用乙醇配制而成的溶液的质量浓度为1.12～8.52mg/mL。

作为本发明的一种优选，所述溶液的质量浓度为4.06mg/mL。

一种所述害虫驱避剂的制备方法包括如下步骤：

(3)取10mL B溶液与A溶液混合，超声波5min混匀；

(4)定容至1L，得到所述害虫驱避剂。

所述害虫驱避剂的使用方法为将所述害虫驱避剂用乙醇或水稀释0～8倍后，直接均匀喷洒在植株的花蕾和枝叶上。

本发明所述的害虫驱避剂对甜菜夜蛾，特别是对其雌虫的驱避效果最佳。

本发明的工作原理：

中国月季(Rosa chinensis Jacq.，俗称玫瑰)是世界四大鲜切花之一，深受人们喜爱，在全世界广为栽培。但是中国月季上的病虫害发生也十分严重，主要包括月季白粉菌[Sphaerotheca pannosa(Wallr.：Ex Fr.)Lév.]、甜菜夜蛾[Spodoptera exigua(Hübner)]等。有研究表明：病害对虫害可能存在有利的或不利的影响，并且在病虫互作过程中，植物挥发性成分及其变化对昆虫的寄主选择起着至关重要的作用。白粉菌侵染中国月季对甜菜夜蛾造成影响的研究已有少量报道，已证明白粉菌对甜菜夜蛾会产生不利的影响。因此，分别提取健康月季和白粉菌侵染的月季的挥发性成分，结果表明：健康月季挥发性成分对甜菜夜蛾成虫表现出明显的引诱作用；感病月季挥发性成分则对甜菜夜蛾成虫表现出明显的驱避作用。进一步对感病月季挥发性成分进行分离鉴定，发现其中的十八烷丁酯是产生驱避作用的主要活性物质。

本发明的特点：

十八烷丁酯作为一种甜菜夜蛾用于识别感病寄主的信息化合物，用来代替化学农药对甜菜夜蛾进行防治，不会对月季植株产生不良影响、不会导致该虫产生抗药性。同时，十八烷酸丁酯来自寄主植物，在自然界中有着天然的完整的降解途径，不会对环境产生不良影响，是一种环境友好型的活性成分，具有广阔的应用前景。

实施例1：害虫驱避物质的发现

(1)挥发性成分的提取

采用顶空动态吸附法提取健康中国月季叶片和感染白粉菌的中国月季叶片的挥发性成分，将收集到的挥发性成分在-20℃冰箱中保存备用。

(2)甜菜夜蛾饲养方法

将采回的甜菜夜蛾老熟幼虫放入垫有潮湿沙土的250mL烧杯中，用纱布封口，待化蛹、羽化后，将成虫转入另一个250mL烧杯中。用10％的蜂蜜水补充营养，使其在健康中国月季叶片上产卵、孵化，并饲养至老熟幼虫(饲养条件：27℃、70％RH、12h光周期)。同法让其化蛹，将蛹取出在体视镜下区分雌雄，雌雄蛹分开饲养，羽化后用于生物测试。

(3)甜菜夜蛾成虫嗅觉行为测试

将提取的2种挥发性成分分别用去离子水进行系列稀释(1:0、1:100、1:200、1:500、1:800、1:1000、1:2000，挥发性成分/去离子水，V/V)，共14份溶液。使用Y型嗅觉仪进行嗅觉行为生物测试。生测选择在室温(25℃)、无风条件下，晚上19:00～24:00之间成虫活动频繁的时段进行。先将7份健康中国月季挥发性成分的溶液各取0.1mL，按稀释倍数由大到小顺序每次将1种溶液置入其中一支味源瓶中，另一支味源瓶以空气作对照。待气流稳定5min后，将同一天羽化的甜菜夜蛾成虫(仅雌虫)从基部口放入，每次8只，用具小孔(2mm)的黑纱封口防成虫逃出。飞蛾识别并选择后，可逆风爬向或飞向气味源。30min后记录Y型管两侧枝中和仍处于基部未做出反应的虫数，从两侧枝交叉口处前进3cm或以上记作阳性反应。每种溶液重复4次，取平均值。每做完一次生测后，将样品与对照互换位置。用过的雌蛾不再重复使用。再将从感染白粉菌的中国月季叶片中提取配制的7份挥发性成分溶液各取0.1mL，同法进行生物测定。

最后将稀释倍数相同的2种溶液对应地置入左右两边的味源瓶中，即一边是健康月季挥发性成分，另一边是感病月季挥发性成分，共7组配对的溶液，同法进行生物测定。

(4)停留时间测定

据步骤(3)的试验结果，分别选择2种挥发性成分效果最佳的稀释倍数，按此稀释倍数重新配制溶液，进行生物测定，在健康月季挥发性成分与空气对照、感病月季挥发性成分与空气对照、健康月季挥发性成分与感病月季挥发性成分3个组合之间进行比较，分别记录飞蛾的反应时间和在两侧枝中的停留时间。每次放入4只雌蛾，测定时间1h，重复4次，计算每只飞蛾总停留时间的平均值。

(5)结果

结果(图1～3)表明：稀释200～2000倍时，在健康月季挥发性成分一侧的虫数显著多于空气对照(P≤0.015)或感病月季挥发性成分(P≤0.003)一侧，其停留时间也显著长于后者(P≤0.008)，表明健康月季挥发性成分对甜菜夜蛾成虫表现出明显的引诱作用，其中稀释800倍时引诱作用最强。反应虫数和停留时间(图4)的结果均表明：感病月季挥发性成分在所测定各剂量下均对甜菜夜蛾成虫表现出明显的驱避作用。因此，中国月季挥发性成分在甜菜夜蛾成虫产卵地选择中起着极为重要的作用，而月季植株感染白粉菌后的挥发性成分则对甜菜夜蛾成虫表现出抑制作用。

实施例2：驱避物质的分离与鉴定

对健康和感染白粉菌的中国月季的挥发性成分，用顶空动态吸附法提取，进行GC-MS鉴定，得到中国月季活体植株挥发物的具体化学成分。如表1所示：HRP、IRP分别是从健康中国月季植株(healthy rose plant,HRP)、感染白粉菌后中国月季植株(infected roseplant,IRP)中鉴定出的挥发性成分。“－”表示未从该种材料中鉴定出。GC-MS鉴定发现：感病月季植株提取物的天然化合物中含有十八烷酸丁酯(表1：No.88)，表明它可能是甜菜夜蛾雌蛾识别感病寄主的信息化合物之一。

表1 HRP、IRP的挥发性成分的GC-MS分析

实施例3：十八烷酸丁酯的驱避作用试验

在2支500mL烧杯内垫约3cm厚灭菌土，适量无菌水湿润。将两束各5支长约20cm、叶数基本相同的健康无病虫害的新鲜中国月季枝条，分别插入2支烧杯内的土壤中，将两烧杯分别标记为1、2号。用乙醇作溶剂将十八烷酸丁酯配制成1.12mg/mL溶液，取5mL该溶液均匀喷施1号烧杯中的枝叶，另用5mL乙醇同法喷施2号烧杯中的枝叶作对照。将两烧杯放入细铁丝网制成的产卵笼中，相距约50cm。

人工饲养甜菜夜蛾至化蛹，将蛹取出在体视镜下区分雌雄，雌雄蛹分开单独饲养至羽化。挑选7对同一天羽化、发育正常、雌雄配对的甜菜夜蛾成虫放入笼中产卵，在枝条上悬挂蘸有适量蜂蜜水(10％)的棉花，作为成虫营养源。每日记录两种枝条上的总产卵量至所有雌蛾不再产卵。每次检查产卵数量后，更换新鲜枝条并喷洒十八烷酸丁酯溶液和无水乙醇。室温、遮光、空气湿度75％。统计每日产卵的总卵块数和总产卵量。重复5次，SPSS17.0做统计分析。另两种浓度(4.06、8.52mg/mL)的十八烷酸丁酯溶液同法测试。结果如图5和表2所示。

表2十八烷酸丁酯对卵块数(块)的影响(mean±SD)

注：不同小写字母表示在同一质量浓度、相同时间内十八烷酸丁酯与乙醇对照(CK)相比差异显著(P≤0.05)；不同大写字母表示差异达到极显著水平(P≤0.01)。驱避率根据甜菜夜蛾的卵块数总量(Total)计算，公式为：RR(％)＝(N_CK－N_T)/(N_CK+N_T)*100％，其中，RR为驱避率(repellent rate,％)，N_CK为对照组的总卵块数，N_T为十八烷酸丁酯处理组的总卵块数。

图5和表2结果显示：无论是从卵块数还是从产卵量来看，十八烷酸丁酯对甜菜夜蛾产卵地选择有着十分明显的驱避作用。当质量浓度为4.06mg/mL时驱避效果最好。按图5中产卵量总值计算，最大驱避率为60.9％。

实施例4：甜菜夜蛾雌虫对十八烷酸丁酯的嗅觉行为

所用的主要仪器为Y型嗅觉仪。其中的Y型管主枝22cm、两侧枝均为17cm，内径均为5cm，两臂夹角75度。将Y型管洗净，用无水乙醇消毒后烘干。将Y型嗅觉仪按空气泵、活性炭、蒸馏水、LZB-II玻璃转子流量计、三通管、Y型管顺序用硅胶管连接，水平放置，黑布遮光，调节气流量为300mL/min。气流交汇于Y型管主枝，从基部口流出。实验开始前先通入洁净空气10分钟。

为了气体缓慢溢出，将装有1.12mg/mL十八烷酸丁酯溶液的带有小孔的小玻璃瓶，放入Y型嗅觉仪的一侧枝中，另一侧枝同法用乙醇作对照，并将已交配雌蛾从Y型管基部口放入，每次10只，用具2mm小孔的黑纱封口防成虫逃出。飞蛾可逆风爬向或飞向气味源，识别气味源并做出反应。分别记录30min时Y型管两侧枝中和仍处于基部中未做出反应的虫数，从两侧枝交叉口处前进3cm及以上记作阳性反应。4.06、8.52mg/mL溶液同法测试。重复5次生测，取平均值，SPSS 17.0做统计分析。结果如图6所示。

每做完一次生测后，交换Y型管和气味源的方向。做完两次测试后，将Y型管和味源瓶取下，洗净、消毒、烘干，再做下一次生测。用过的雌蛾不再重复使用。生测在无风、室温25℃、遮光、空气湿度75％条件下、晚上7:00～12:00之间成虫活动频繁的时段进行。从基部入口处到气味源，十八烷酸丁酯形成由小到大的浓度梯度，甜菜夜蛾交配雌蛾能识别信息化合物种类及其浓度梯度，并做出相应的反应，即与在自然界中甜菜夜蛾识别感染了白粉菌的寄主的原理一致。

由图6可见：在嗅觉行为测试中，十八烷酸丁酯对甜菜夜蛾雌虫显示出明显的驱避作用，质量浓度越大驱避效果越好。当质量浓度为4.06mg/mL时驱避率最大，达42.9％。结合产卵量测试结果可以看出，十八烷酸丁酯质量浓度在4.06mg/mL时，对甜菜夜蛾产卵和嗅觉行为的抑制作用最强。

实施例5：田间实验

十八烷酸丁酯对甜菜夜蛾产卵的驱避活性的田间实验在云南省昆明市呈贡区玫瑰种植基地的大棚中进行。实验开始前14d之内不使用任何农药，进行正常水肥管理。实验开始时中国月季平均株高50cm，处理小区与对照小区面积各4m²，间隔2m。其中，处理小区每株用4.06mg/mL的十八烷酸丁酯溶液1mL喷施中国月季全株，对照小区仅用同体积的乙醇同法喷施。在大棚中放入10对人工饲养的雌雄配对的甜菜夜蛾成虫，每天收集、统计虫卵量和卵块数，5d后统计总产卵量和总卵块数。每浓度设3次重复。大棚中湿度75％～95％，温度18～40℃，其他方法和条件与室内产卵量测试实验相同。无须进行土壤和植株的消毒等工作，结果如表3所示。

从表3中卵块数和产卵量的总值可以看出：在大棚中玫瑰种植实际生产条件下，十八烷酸丁酯同样显示出对甜菜夜蛾产卵的明显的驱避作用。从产卵量来看，驱避率可达40.6％。十八烷酸丁酯对甜菜夜蛾雌蛾的驱避作用在田间实验中同样得到验证。在驱避剂中加入吐温-80，从驱虫效果来看，并没有发现显著差异，但是它增加了十八烷酸丁酯在水中的溶解度，由此可在实际使用过程中用水作为溶剂。

表3十八烷酸丁酯活性田间实验验证结果

四种数据均为根据乙醇对照算出的结果。

综上所述，十八烷酸丁酯能够有效地对甜菜夜蛾产卵地选择行为起到调控作用，如果甜菜夜蛾探测到十八烷酸丁酯的存在，则会避免在该植株上产卵，在甜菜夜蛾产卵地选择过程中起到关键作用，可以将该信息化合物用于甜菜夜蛾等害虫的无公害防治、应用前景广阔。

Claims

1.一种害虫驱避剂，其特征在于，包含十八烷酸丁酯。

2.根据权利要求1所述的一种害虫驱避剂，其特征在于，还包含溶剂。

3.根据权利要求2所述的一种害虫驱避剂，其特征在于，所述的溶剂为乙醇或甲醇或二氯甲烷。

4. 根据权利要求3所述的一种害虫驱避剂，其特征在于，所述的十八烷酸丁酯与乙醇配制而成的溶液的质量浓度为1.12～8.52 mg/mL。

5. 根据权利要求4所述的一种害虫驱避剂，其特征在于，所述溶液的质量浓度为4.06mg/mL。

6.根据权利要求1~5任一所述的一种害虫驱避剂，其特征在于，含有吐温-80。

7.一种权利要求6所述的害虫驱避剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）母液A的配制：准确称取1.12～8.52 g十八烷酸丁酯，用乙醇溶解；

（2）辅助液B的配制：用去离子水配制质量分数为10%的吐温-80溶液；

（3）取10mL B溶液与A溶液混合，超声波5 min混匀；

（4）定容至1 L，得到所述害虫驱避剂。

8.一种权利要求1～6所述害虫驱避剂的使用方法，其特征在于，将所述害虫驱避剂用乙醇或水稀释0~8倍后，直接均匀喷洒在植株的花蕾和枝叶上。

9.根据权利要求1所述的一种害虫驱避剂，其特征在于，所述的害虫为甜菜夜蛾。

10.根据权利要求9所述的一种害虫驱避剂，其特征在于，所述的害虫为甜菜夜蛾雌虫。