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文章信息
- 周楚楚, 刘静, 何鸿阳, 冯波
- ZHOU Chu-chu, LIU Jing, HE Hong-yang, FENG Bo
- 苯乙醇及二氢茉莉酮对白纹伊蚊的驱避效果研究
- The repellent effects of 2-phenylethanol and dihydrojasmone on Aedes albopictus
- 中国媒介生物学及控制杂志, 2024, 35(2): 150-155
- Chin J Vector Biol & Control, 2024, 35(2): 150-155
- 10.11853/j.issn.1003.8280.2024.02.004
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文章历史
- 收稿日期: 2023-10-23
2 绵阳师范学院有害生物防治研究所, 四川 绵阳 621000
2 Institute of Pest Control, Mianyang Teacher's College, Mianyang, Sichuan 621000, China
白纹伊蚊(Aedes albopictus)作为嗜吸人血的蚊虫,是基孔肯雅病毒、登革病毒和寨卡病毒的传播媒介,对人类生活和健康构成严重威胁。由于白纹伊蚊对食物的竞争优于其他伊蚊物种,以及缺乏可靠的监测和有效的控制工具等因素,促进了白纹伊蚊在全球范围内的入侵[1]。白纹伊蚊对常用的杀幼虫剂和杀成虫剂具有抗药性[2],开发新型控制技术具有挑战性,对新型杀虫剂、昆虫生长调节剂和驱避化合物的研究具有实际意义[3]。
使用驱避剂是个人防护最有效的方法之一[4]。驱避剂通过对蚊虫的嗅觉系统产生某种反应,阻止蚊虫靠近人体叮咬。目前市场上的驱避剂分为化学合成驱避剂和植物源驱避剂2大类,植物源驱避剂具有残留量低、资源丰富、蚊虫不易产生抗药性和对人体无害等特点,是值得推广的驱避剂[5]。目前已有大量研究表明有些植物源单体化合物具有良好的驱蚊活性,筛选出对蚊虫具有驱避活性和应用价值的化合物是当今蚊虫控制研究的热点之一[6]。本研究选取了对蚊虫具有驱避作用的木犀科和蔷薇科属植物单体化合物进行筛选,将筛选出的苯乙醇和二氢茉莉酮2种化合物复配,测试2种化合物复配后对白纹伊蚊的驱避效果,并将其作为主要有效驱蚊成分制备成驱蚊液制剂,为植物单体化合物开发利用以及白纹伊蚊驱避剂研发提供基础。
1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 供试蚊虫白纹伊蚊,在绵阳师范学院生命科学与技术学院控温实验室进行饲养,温度保持在(27±1)℃,相对湿度为(65±5)%,光周期(L∶D)=12 h∶12 h。用去氯自来水提供幼虫的生存环境,猪肝粉作为饲料。幼虫化蛹后,将蛹转移到30 cm×30 cm×30 cm的蚊笼内,将浸泡10%葡萄糖溶液的棉花放置蚊笼上供羽化后成蚊取食,羽化3~5 d后放入小白鼠饲血,每次饲血30 min,饲血完毕放入加有滤纸片的产卵杯48~72 h。雌蚊产卵后,将产卵纸拿出笼外干燥3 d后放入去氯自来水进行幼虫孵化。
1.1.2 试剂购买植物化合物并在-18 ℃冰箱保存;无水乙醇,AR分析纯(成都金山化学试剂有限公司);丙三醇,AR分析纯(天津市致远化学试剂有限公司)。19种植物化合物名称、供应商、纯度等见表 1。
1.2 方法 1.2.1 初筛将19种植物化合物统一按体积比0.01配制成溶液,溶剂均为无水乙醇。参考Afify和Potter[7]的近距离反应法测定,选用羽化3~5 d未吸血、24 h内未吸食糖水的白纹伊蚊,实验前1 h将装有白纹伊蚊的实验笼静置在实验室中,实验室开启通风系统,保持温度(25±1)℃和相对湿度(65±5)%。将滤纸剪成1 cm×5 cm的滤纸条放入1 000 µl移液枪头中,保持滤纸前端对齐刻度线。
使用吸蚊器挑选1~2只白纹伊蚊雌蚊转移至蚊笼中。蚊虫在笼网壁上停留≥5 min后,实验者用戴着手套的手握住1 000 µl移液枪头尖端,将带有空白滤纸条的枪头放在笼壁外侧,与蚊虫保持0.5 cm的距离,观察30 s,如蚊未飞走,表明其活跃性正常,可进行下一步实验。正式实验时,用移液枪吸取0.01浓度的10 µl化合物试剂滴在滤纸上,对蚊虫停留时间进行记录[7]。化合物的实验顺序随机化。每只蚊虫仅使用1次,每种化合物每次测试30只蚊虫。每次实验均需更换手套,以免手套上沾染试剂对实验结果产生影响,实验使用过的蚊笼用清水冲洗,并喷洒无水乙醇,自然晾干,以备下一次实验使用。根据蚊虫是否逃离计算驱避率(%)。
参考Liu等[8]的Arm in cage研究方法,根据1.2.1的筛选结果,选择驱避率最高的化合物设置3个体积比浓度梯度:0.064、0.128、0.256,溶剂均为丙三醇。以0.064的体积比浓度为例,配置方法为:将64 µl的化合物和936 µl的丙三醇混匀成1 000 µl的试剂。选用羽化3~5 d未吸血、24 h内未吸食糖水饥饿状态下的白纹伊蚊,实验前1 h将装有白纹伊蚊实验笼静置在实验室中,实验室开启通风系统,保持温度(25±1)℃和相对湿度(65±5)%。在医用检查手套背部剪出2 cm×2 cm供试区,使用吸蚊器挑选(30±3)只白纹伊蚊雌蚊转移到蚊笼中,共3笼实验蚊虫。
首先测试白纹伊蚊攻击力,将手放入蚊笼中,观察并记录有无蚊虫飞到供试区,5 min内若有≥3只蚊虫飞到供试区停留或产生叮咬动作,表明该笼蚊虫活跃性正常可用于实验。将戴有手套的手放入蚊笼中,观察并记录有无蚊虫飞到供试区,5 min内若有≥3只蚊虫飞到供试区停留或产生叮咬动作,表明该笼蚊虫活跃性正常可用于实验。正式实验时,用移液枪吸取40 µl所配试剂均匀涂抹于供试区,同法处理,观察5 min内是否有蚊虫飞到供试区停留或产生叮咬动作,5 min内无叮咬则随即将手放置下一笼中,每30 min重复上述过程,记录并整理蚊虫飞来的时间。只要有1只蚊虫前来吸血即判作驱避化合物对该笼蚊虫的驱蚊效果失效,记录化合物的有效保护时间(h)。供试区涂抹同等剂量40 µl的丙三醇作为对照组。每个处理选择2名以上实验人员,每人至少重复3次实验。
1.2.2.2 不同配比化合物对白纹伊蚊雌蚊的驱避效果根据1.2.2.1实验的筛选结果,选取特定的最优浓度,将2种化合物按照1∶1、1∶4、4∶1、1∶7、7∶1、1∶15、15∶1的比例梯度两两配比,共得到7种组合处理,参照1.2.2.1的实验方法测试混配后化合物对白纹伊蚊的驱避效果。
1.2.2.3 自制驱蚊液驱避效果根据1.2.2.2的实验结果,利用最优浓度配比的复配化合物为主要驱蚊成分,参考中国轻工行业标准QB/T 4147-2010,对制剂的色泽、气味、亲肤感、浊度、澄明度等指标制备成驱蚊液。自制驱蚊液效果评价参照《农药登记用卫生杀虫剂室内药效实验及评价第9部分:驱避剂》(GB/T 13917.9-2009)[9]要求,蚊笼内放入300只蚊虫,先进行攻击力测试,选择攻击力合格的白纹伊蚊和4名测试人员,在测试人员双手手背标出5 cm×5 cm的受试皮肤,其中1只手为空白对照,另1只手按1.5 µl/cm2的剂量均匀涂抹驱蚊液,将手背上用手套等材料遮住,仅暴露涂敷了驱蚊液的4 cm×4 cm皮肤。涂抹驱蚊液2 h后,将手伸入白纹伊蚊攻击力实验合格的蚊笼中2 min,观察有无蚊虫前来停落吸血,以后每隔1 h测试1次,实验组只要有1只蚊虫前来停落吸血即判别为驱避剂失效,实验停止,记录驱避剂的有效保护时间(h)。测试人员有效保护时间的平均数为有效保护时间。
1.3 统计学分析利用Excel 2010进行数据处理,计算驱避率、平均值及标准差。利用SPSS 27.0软件对数据进行独立样本t检验、单因素方差分析检验各化合物之间有效保护时间的差异;组间比较满足方差齐性采用Bonferroni法检验,方差不齐采用tamhane’s T2法检验。P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 同一浓度19种单个化合物对白纹伊蚊雌蚊的驱避率1-庚醇、反式,反式-金合欢醇、壬醛和十四烷对白纹伊蚊无驱避作用;乙酸丁香酚酯、2-正戊基呋喃、橙花醇和香叶基丙酮对白纹伊蚊的驱避率均 < 50%,无明显驱避作用;丁香酚甲醚、十五烷、顺式-茉莉酮、1-十三醇、丁香酚、β-石竹烯、香叶酸、3-甲基-2-丁烯醛和α-松油醇的驱避率为60%~90%,有一定驱避效果;二氢茉莉酮和苯乙醇驱避率达100%,这2种驱避效果明显,进一步做后续实验。见表 2。
2.2 苯乙醇、二氢茉莉酮不同浓度下对白纹伊蚊雌蚊的驱避效果设置体积比浓度梯度为0.064、0.128、0.256的化合物单剂,苯乙醇和二氢茉莉酮各浓度组与对照组的差异均有统计学意义(均P < 0.001)。苯乙醇和二氢茉莉酮在3组浓度梯度中均对白纹伊蚊有驱避效果,且随着剂量的升高,有效保护时间延长。见表 3。
2.3 苯乙醇、二氢茉莉酮不同配比对白纹伊蚊雌蚊的驱避效果浓度为0.256的苯乙醇和二氢茉莉酮,按照1∶1、1∶4、4∶1、1∶7、7∶1、1∶15、15∶1(体积比)7种比例梯度混合试剂的驱避时间差异有统计学意义(F=21.457,P < 0.001)。苯乙醇∶二氢茉莉酮(1∶15)和苯乙醇∶二氢茉莉酮(15∶1)有效保护时间均达到6.00 h以上,其中苯乙醇∶二氢茉莉酮(1∶15)有效保护时间为(6.58±0.08)h。见表 4。
此外,将同一浓度的单体化合物苯乙醇、二氢茉莉酮与7组混合化合物进行比较。发现7种不同配比混合物的驱蚊时间均长于苯乙醇单个化合物,差异有统计学意义(均P < 0.05)。二氢茉莉酮单个化合物与苯乙醇∶二氢茉莉酮(1∶1)有效保护时间差别不明显,差异无统计学意义(t=-1.000,P=0.341);其余6种不同配比驱避时间均比二氢茉莉酮单个化合物要长,差异有统计学意义(均P < 0.05)。
2.4 以苯乙醇、二氢茉莉酮为主要驱蚊成分的驱蚊液驱避效果将体积比浓度均为0.256的苯乙醇和二氢茉莉酮按照15∶1和1∶15体积比配制成主要有效驱蚊成分,加入同等组分的乙醇、表面活性剂、增溶剂和抗菌抗氧化的植物精油,最后加入去离子水定容至100%,制备成驱蚊液。
2种自配驱蚊液获得的有效驱避时间分别为4.50和6.25 h(表 5),差异有统计学意义(t=3.130,P=0.020)。依照GB/T 13917.9-2009《农药登记用卫生杀虫剂室内药效实验及评价第9部分:驱避剂》,B级有效保护的评价标准为有效驱避时间≥4.00 h,A级有效保护的评价标准为有效驱避时间≥6.00 h;自配驱蚊液以0.256的苯乙醇∶二氢茉莉酮(15∶1)作为主要有效驱蚊成分时,有效保护达到B级;而以0.256的苯乙醇∶二氢茉莉酮(1∶15)作为主要有效驱蚊成分时,有效保护达到A级。
3 讨论天然植物中往往含有几十甚至几百种不同化合物[10],天然植物精油和植物提取物中存在多种对昆虫具有驱避性的物质,植物精油有效成分的研究可以为其制剂开发和生产应用提供基础和指导。本研究在实验室条件下通过近距离反应测定法和Arm in cage行为实验测试了白纹伊蚊雌蚊对不同浓度的化合物单独使用、混合使用时的驱避反应。
目前已有大量研究表明植物源单体化合物具有良好的驱蚊活性和应用前景,2020年美国环保署公布的已登记驱蚊活性单体化合物包括肉桂醛、肉桂醇、柠檬醛、香茅醇、月桂醇、芳樟醇、薄荷醇、法尼醇或金合欢醇、香叶醇、橙花叔醇、香芹酮、马鞭草烯酮、顺式茉莉酮、诺卡酮、α-紫罗兰酮、丁香酚、丁香酚甲醚和对烯丙基茴香醚[6]。本研究使用近距离反应测定法也发现,丁香酚甲醚、顺式-茉莉酮、丁香酚对白纹伊蚊具有驱避作用。此外,相对于上述3种已经报道过的化合物,二氢茉莉酮和苯乙醇对白纹伊蚊的驱避率更高。苯乙醇为无色透明液体,广泛存在于许多芳香植物的精油中,如风信子、茉莉、黄兰、水仙和百合等的精油中[11]。苯乙醇被作为淡色库蚊(Culex pipiens pallens)的驱避物质,剂量5 mg/cm2,保护时间4 h[12]。二氢茉莉酮以二氢茉莉酮酸甲酯为原料,经过氯化反应,脱氯反应,脱羧反应制备。二氢茉莉酮酸甲酯是在茉莉花精油中提取得到的茉莉酮酸甲酯的基础上合成得到的[13]。邓婉[14]通过测定白纹伊蚊对3种植物精油的嗅觉定位反应,发现茉莉酮、二氢茉莉酮酸甲酯具有很明显的触角电生理反应,可能是很好的潜在驱避活性单体。
将苯乙醇、二氢茉莉酮单体化合物配比测试对白纹伊蚊雌蚊的驱避效果,结果表明0.256浓度下,不同配比对苯乙醇和二氢茉莉酮的驱避时间有显著的不同影响,有效保护时间均大于单体化合物。马卫宾[15]发现反式肉桂醛和香叶醇对淡色库蚊具有优异的空间驱避活性,二者具有协同增效作用,在1∶1(体积比)配比下的驱避效果好于二者单用时的效果。Tuetun等[16]发现,在混有香草醛的情况下,伞形科植物旱芹的己烷提取物驱避活性明显加强,并与避蚊胺具有相当的驱蚊活性。另外,椒油与香草醛复配,对白纹伊蚊、埃及伊蚊(Ae. aegypti)、按蚊(Anopheles)和库蚊具有良好的驱避效果。在一定的配比比例下驱避效果好于两者单用,两组分之间存在一定的增效作用,这可能与复配后其所含的有效活性成分种类增加或者其中某一有效活性成分含量增加有关,二者的相互作用及机制有待后续进一步研究。
目前单体化合物商业化应用还比较少[6],接下来的研究可以通过深入探索单剂化合物配比的量或者加入驱避活性较好的植物精油其他组分进一步筛选,根据多个实验结果进行比较分析。对植物源活性化合物毒副作用分析、进行制剂加工及生产应用,最终作为产品进行商业化推广,也需要进一步的研究。
利益冲突 无
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