林业科学  2009, Vol. 45 Issue (2): 158-162   PDF    
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李中新, 孙绪艮, 彭兆英.
Li Zhongxin, Sun Xugen, Peng Zhaoying
银杏叶对二斑叶螨和山楂叶螨生存与产卵的影响
Influences of Ginkgo biloba Leaves on the Survival and Fecundity of Tetranychus urticae and Tetranychus viennensis
林业科学, 2009, 45(2): 158-162.
Scientia Silvae Sinicae, 2009, 45(2): 158-162.

文章历史

收稿日期:2007-08-17

作者相关文章

李中新
孙绪艮
彭兆英

银杏叶对二斑叶螨和山楂叶螨生存与产卵的影响
李中新1, 孙绪艮1, 彭兆英2     
1. 山东农业大学植物保护学院 泰安 271018;
2. 山东省梁山县宝源农业科技有限公司 梁山 272504
关键词:银杏    二斑叶螨    山楂叶螨    生存    产卵    
Influences of Ginkgo biloba Leaves on the Survival and Fecundity of Tetranychus urticae and Tetranychus viennensis
Li Zhongxin1, Sun Xugen1 , Peng Zhaoying2    
1. Plant Protection College of Shandong Agricultural University Tai'an 271018;
2. Baoyuan Agricultural Science Limited Company of Liangshan County, Shandong Province Liangshan 272504
Abstract: The influences of Ginkgo biloba leaves on survival and fecundity of Tetranychus urticae and Tetranychus viennensis were elucidated by the bioassay on resistance of G. biloba to spider mites. The mortality curve and oviposition curve of spider mites confined in Ginkgo biloba leaf with the method of petri dish were visually analysed, and then the probit analysis simulated the regression relationship between mortality and survival time. Results demonstrated that T. urticae and T. viennensis inoculated on a G. biloba leaf all died respectively in 192 h and 96 h, and there were the normal phase linear regression relations between the mortality and the survival time. The median lethal time (LT50) of T.urticae and T.viennensis on a G.biloba leaf was 102.00 h and 57.32 h, respectively. There was significant difference between the median lethal time (LT50) of treatment and the median mortality time (MT50) of control. The fecundity of T. viennensis inoculated on G. biloba leaves was fully inhibited in four days, and T. urticae never oviposited on ginkgo leaves during the experiment. In comparing the two spider species, ginkgo leaves affected more adversely the survival ofT. viennensis, while inhibited more strongly thefecundity of T. urticae.
Key words: Ginkgo biloba    Tetranychus urticae    Tetranychus viennensis    survival    fecundity    

银杏(Ginkgo biloba)是古生代二叠纪时期的孑遗植物,被称为“活化石”和“植物界的熊猫”。我国的银杏资源占世界总量的70%,不仅是欧美各国的引种源,也是将银杏开发为医药、保健品、化妆品、食品等产品的原料出口国。

银杏之所以经历数亿年而幸存,必定具有适应环境的能力,以及对危害因素的耐受性和抵抗力。据报道,银杏中的遗传物质并非能够有效抵御物理或化学因素造成的突变,只是由于银杏的突变期比大多数植物长的多,因而存在较少改变特性的机会。银杏的抗虫、抗病毒、抗菌能力为解释其长寿的主导因素(Major,1967)。

我国古代就有利用银杏水浸液防治棉蚜(Aphis gossypii)、稻螟、红蜘蛛、桑蟥(Rondotia menciana)、蛴螬等农业害虫的记载(全国中草药汇编编写组,1975)。随着害虫抗性的增强,利用我国丰富的植物资源开发生物农药成为研究热点,因而对银杏的研究不仅仅停留在栽培学和医药层面上,抗虫性研究也方兴未艾。银杏对害虫的抗性主要表现在拒食性、触杀性、胃毒和对生长发育和产卵的抑制等几个方面,这体现了银杏可以通过次生代谢物直接防御害虫的侵袭。银杏的抗虫性在对菜青虫(Pieris rapae) (赵肃清等,2003王杰等,2002鲍方印等,2001石启田,2000Matsumoto et al., 1987邓业成等,2004石启田,2004李稳宏等,2004)、黄曲条跳甲(Phyllotreta strilata)(邓业成等,2004)、美洲斑潜蝇(Liriomyza satviae) (邓业成等,2004)、桃蚜(Myzus persicae) (邓业成等,2004郑许松等,2002李稳宏等,2004)、小菜蛾(Plutella xylostella) (徐红星等,2002郭春霞等,2004)、褐飞虱(Nilaparvata lugens) (邓业成等,2004Kwon et al., 1996Ahn et al., 1997徐红星等,2003)、亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)(Jacobson,1975)等研究中均得到证明,但其抗螨性研究还较少。

就银杏对叶螨生长发育和产卵的抑制而言,Boom等(2003)通过试验观察,认为银杏不能成为二斑叶螨(Tetranychus urticae)的寄主植物;试验也证明二斑叶螨在银杏上的迁移率超过50%。李中新等(2007)分别利用培养皿法和Y型嗅觉仪测定了二斑叶螨和山楂叶螨(Tetranychus viennensis)对银杏叶的选择率,初步鉴定出12种银杏叶挥发性成分。罗彭等(2006)从银杏外种皮分离纯化出对柑桔全爪螨(Panonychus citri)有触杀作用的活性物质,并初步鉴定为有机酚酸类化合物。Yano等(1998)描述了叶螨接受性与生殖力之间的正相关系,但也有不同感受性的植物具有类似的产卵率(Peters et al., 1980)。银杏叶中烷基酚和萜内酯等对叶螨有驱避、拒食作用(Dabrowski,1973)。

二斑叶螨和山楂叶螨是重要的农业害螨,在全国各地均有分布。目前,对2种叶螨的防治仍以化学防治为主,但因其抗药性迅速增加,迫切需要利用我国丰富的抗虫植物资源研发不易产生抗性的绿色农药。银杏叶对叶螨的生存和产卵抑制作用研究,以期为银杏的抗螨性研究及生物杀螨剂的开发提供依据。

1 材料与方法 1.1 材料来源

二斑叶螨采自山东省东营市花卉繁育公司的茱萸(Cornus officinalis)花卉;山楂叶螨采自山东省泰安市群星园艺场的金帅苹果(Malus pumila)树。银杏叶采自山东农业大学院内4~5年树龄的嫁接树。苹果叶采自山东农业大学园艺果树研究站的富士苹果树。

1.2 叶螨的饲养

为保证使用发育一致的成螨,采用培养皿(Φ9 cm)饲养:将水洗后自然阴干的带柄苹果叶(叶柄用脱脂棉包裹,滴加自来水保湿),叶面向下放置于培养皿内。将2种叶螨的健康成螨,分别接到叶片上,盖上培养皿盖,在温度25~27 ℃、光周期16L:8D的实验室中饲养。24 h后移出成螨,由卵发育的成螨用作生物测定。

1.3 银杏叶对叶螨生存与产卵抑制作用的室内测定

在Φ15 cm的培养皿内放置圆形海绵,用注射针管加5 mL自来水保湿。取叶形较平整的银杏叶和苹果叶,经自来水冲洗阴干后,分别把叶正面向下平铺于海绵上,叶柄用脱脂棉包裹并用蒸馏水保湿,叶缘用裁剪好的湿润滤纸条(宽5㎝)环绕,以防叶片翘起和叶螨逃匿。用小毛笔将培养好的健康成螨分别逐头接入叶片,2 h后剔除死螨和不活泼螨,保证每处理10头,重复5次。每隔24 h在连续变倍体视显微镜下检查记录死亡数和卵数,直到放入的叶螨全部死亡。需每天向培养皿内加水保湿,保持试验环境条件同叶螨饲养条件。

1.4 统计分析

采用取时间对数、死亡率转换为机率值的机率分析方法拟合叶螨死亡率与时间线性回归方程。用DPS统计分析软件处理全部数据。

2 结果与分析 2.1 银杏对叶螨生存的抑制作用

以叶螨生存时间(h)为横坐标、死亡率为纵坐标,绘制山楂叶螨和二斑叶螨的死亡率曲线(图 1)。

图 1 山楂叶螨和二斑叶螨的死亡率曲线 Figure 1 Mortality curve of T. viennensis and T. urticae

由图可知,在银杏叶生存的山楂叶螨的死亡始期为48 h(死亡率10%),死亡率随生存时间延长而升高,至96 h后全部死亡;而在苹果叶片生存的山楂叶螨,尽管其死亡始期一致,且死亡率也随生存时间延长而升高,但各时间点死亡率差异显著,且全部死亡的时间较银杏叶片延迟48 h。在银杏叶片生存的二斑叶螨死亡始期72 h(死亡率5%),死亡率随生存时间的延长而上升,192 h全部死亡;而在对照的苹果叶片上,二斑叶螨的死亡始期为120 h(死亡率13.3%),在192 h前,其死亡率低于30%。

总之,在银杏叶片上生存的2种叶螨,其生存力被抑制,抑制度随生存时间的增加而增强,直至被完全抑制。2种叶螨相比较,银杏对山楂叶螨的生存抑制强于二斑叶螨。

从叶螨的死亡率曲线可以看出其死亡率与生存时间的关系。此外,试验中观察到在银杏叶上生存的叶螨,存在短暂取食行为,而取食了银杏叶的山楂叶螨,体色鲜红,螨体颤抖,行动蹒跚,因而判断叶螨的死亡非饥饿致死,而是胃毒作用,因其死亡时间较长,故适合采用机率分析法(probit analysis)拟合其死亡率与生存时间的回归关系。由试验结果分别计算了叶螨在处理叶片上的致死中时(median lethal time,LT50)和在对照叶片上平均死亡50%叶螨的时间(median mortality time,MT50),并比较了不同处理LT50与对照MT50的差异显著性(表 1)。

表 1 叶螨的死亡率与生存时间线性回归关系 Tab.1 Linear regression relationship between mortality and survival time for spider mites

分析结果表明,叶螨死亡率与生存时间正相关(r>0),卡方检验证明,线性回归方程的拟合性良好(P>0.05);在银杏叶片上生存的山楂叶螨和二斑叶螨的致死中时(LT50)分别为57.32 h和102.00 h,显著低于对照;2种叶螨相比较,银杏对山楂叶螨的致死中时显著低于二斑叶螨,从而验证了死亡率曲线的分析结果。

2.2 银杏对叶螨的产卵抑制作用

以叶螨的生存时间(d)为横坐标、每头平均产卵量为纵坐标,分别绘制山楂叶螨、二斑叶螨的产卵曲线(图 2)。

图 2 山楂叶螨(a)、二斑叶螨(b)平均产卵量曲线 Figure 2 Average oviposition curve of T. viennensis (a) and T. urticae (b)

山楂叶螨被接入银杏叶当日每头平均产卵1.36粒,第2,3天分别产0.2和0.04粒,4 d以后产卵被完全抑制;而接入对照叶片(苹果叶)的山楂叶螨,当日每头平均产4.4粒卵,第2天达产卵高峰(5.6粒),尽管随后3 d产卵量逐步降低,但未终止产卵。

接入银杏叶片的二斑叶螨,在观察期内(7 d)始终没有产卵,而接入对照叶片的二斑叶螨,尽管接螨当日没有产卵,但随后6 d的产卵量呈正态分布,第4天为产卵高峰(3.9粒)。

上述结果表明,银杏对叶螨具有产卵抑制作用,且与接螨当日是否产卵有关;若所接叶螨当日产卵(如山楂叶螨),则产卵被逐渐抑制;若所接叶螨当日不产卵(如二斑叶螨),则产卵被持续抑制。

3 讨论

二斑叶螨和山楂叶螨是多食性害虫,能够危害200多种植物(程立生,1994),苹果树为主要寄主植物之一,但其产卵量与寿命、发育历期、品种、温度(恒温和变温)等多种因素有关(安瑞军等,2004周玉书等,2006蔡双虎等,2003李定旭,2002李定旭等,2005)。银杏被认为具有强烈抗虫性的植物之一,其抑制和拒食效应,以及对害虫寿命的影响已由桃蚜(Myzus persicae)证实(郑许松等,2002)。银杏对害虫的生长发育抑制作用还表现在对菜青虫(Pieris rapae)的死亡率增加(王杰等,2002)和小菜蛾(Plutella xylostella)的体质量降低(徐红星等,2002)。银杏的抗虫性综合表现为拒食性,而其毒杀作用不明显,但本试验中观察到,在银杏叶上生存的叶螨,具有短暂的取食行为,其死亡率随生存时间而上升,且死亡始期后死亡率突增,这种现象对山楂叶螨尤为突出(48 h死亡率10%,而72 h死亡率95%)。由此可见,银杏对叶螨的生存抑制具有胃毒作用,且毒性成分对叶螨具有高效性。银杏包含100多种活性成分,已经明确结构的有40多种(高锦明等,1995)。Major (1967)通过文献分析把银杏的抗虫性归结为银杏中的酸性成分及氧化产物2-乙烯醛。Matsumoto等(1987)证明银杏内酯A[50 μg·(disk)-1]对菜粉蝶(Pieris rapaecrucivo)幼虫拒食率达98%;而同样处理浓度的白果内酯、银杏内酯B、6-十五烷基水杨酸和6-十七烷基水杨酸则分别为90%、81%、63%和69%;而银杏双黄酮的拒食率小于11%。Dabrowski (1973)认为银杏对二斑叶螨的抑制和拒食效应是由于烷基酚和萜内酯。Ahn等(1997)鉴定出对褐飞虱有毒杀活性的物质为银杏内酯A,B,C和白果内酯,其中白果内酯的活性尤为突出,但白果内酯对二斑叶螨无毒性。罗彭等(2006)认为对柑桔全爪螨有触杀活性的成分为银杏酚酸类物质,但具有类似结构的烷基酚酸对蚜虫(Metopolophium dirhodum)的死亡率仅达53%,低于饱和、α,β不饱和醛和六氢法尼酮(死亡率70%),也低于醇和脂肪酸(死亡率72%)(Bestmann et al., 1988)。因植物成分之间通常具有增效性、加成性和种间特异性,故笔者采用多种提取工艺提取银杏叶粗提取并进行室内试验,其中有机溶剂与DM130树脂提取物对山楂叶螨的触杀效果显著,此外,为筛选银杏抗螨性主要活性成分,比较了8种银杏单体和1种银杏总酸的抗螨效果(另文发表)。

本试验证明了银杏叶对叶螨的产卵抑制随生存时间延长而增强,也证明了生殖力与叶片的处理浓度有关。郑许松等(2002)报道,桃蚜的生殖力在叶片处理浓度为10 g·L-1和2 g·L-1时,可分别比对照减少66.95%和50.07%;其浓度较高时表现为触杀效果,浓度较低时表现为对生殖力的抑制。本试验验证了叶螨接受性与生殖力之间的正相关系,这与Yano等(1998)的试验结果较一致。

银杏对山楂叶螨的生存抑制强于二斑叶螨,而产卵抑制以二斑叶螨表现明显。前一种现象反映了2种叶螨的抗性差异(李瑞娟等,2005);后一种现象说明如接螨当日就产生产卵抑制作用,那么这种抑制作用就会持续下去;但这种产卵抑制是由于银杏次生代谢物的作用还是由于叶螨缺乏营养所致尚需要进一步证实。

银杏对叶螨生存和产卵的抑制,说明银杏具有抑螨成分,是植物杀螨剂研究和开发的理想资源,具有广阔的应用前景。

参考文献(References)
安瑞军, 李秀辉, 张继星, 等. 2004. 二斑叶螨生物学研究. 内蒙古民族大学学报:自然科学版, 19(6): 642-643. DOI:10.3969/j.issn.1671-0185.2004.06.017
鲍方印, 李红, 王松, 等. 2001. 几种植物浸出液对菜青虫的田间防治效果. 合肥联合大学学报, 11(4): 98-102.
程立生. 1994. 二斑叶螨的检疫重要性. 植物检疫, 8(3): 164.
蔡双虎, 程立生, 沙林华. 2003. 二斑叶螨在5种寄主植物上的实验种群生命表组建分析. 热带作物学报, 24(4): 43-47. DOI:10.3969/j.issn.1000-2561.2003.04.010
邓业成, 徐汉虹, 雷玲. 2004. 银杏提取物对3种农业害虫的触杀活性. 华南农业大学学报, 25(3): 61-63. DOI:10.3969/j.issn.1001-411X.2004.03.016
郭春霞, 傅大煦, 周铜水, 等. 2004. 银杏外种皮中银杏酚酸对小菜蛾幼虫的拒食及毒杀作用. 复旦学报:自然科学版, 43(2): 255-259.
高锦明, 王蓝, 张鞍灵, 等. 1995. 银杏叶中有效成分的研究. 西北林学院学报, 10(4): 94-100.
李定旭. 2002. 山楂叶螨在苹果不同品种上的生长发育与繁殖. 昆虫知识, 39(5): 350-352. DOI:10.3969/j.issn.0452-8255.2002.05.007
李定旭, 侯月利, 沈佐锐. 2005. 不同寄主植物对山楂叶螨生长发育和繁殖的影响. 生态学报, 25(7): 1562-1568. DOI:10.3321/j.issn:1000-0933.2005.07.005
李瑞娟, 王开运, 姜兴印, 等. 2005. 二斑叶螨的抗药性研究进展. 山东农业大学学报:自然科学版, 36(4): 637-639.
李稳宏, 王军, 李多伟, 等. 2004. 银杏外种皮制备生物农药提取工艺及应用研究. 化学工程, 32(2): 69-72. DOI:10.3969/j.issn.1005-9954.2004.02.016
李中新, 孙绪艮, 刘学辉. 2007. 两种叶螨对银杏叶的选择性及其挥发物测定. 林业科学, 43(11): 170-174.
罗彭, 高平, 吴俊, 等. 2006. 银杏外种皮杀螨活性物质的分离纯化研究. 化学研究与应用, 18(9): 1061-1065. DOI:10.3969/j.issn.1004-1656.2006.09.011
全国中草药汇编编写组. 1975. 全国中草药汇编:上册. 北京: 人民卫生出版社, 801.
石启田. 2000. 天然银杏树脂水剂防治蚜虫、菜青虫药效试验. 农药, 39(9): 28-29. DOI:10.3969/j.issn.1006-0413.2000.09.011
石启田. 2004. 银杏酚酸类物质防治农业害虫的研究. 林产化学与工业, 24(2): 83-86. DOI:10.3321/j.issn:0253-2417.2004.02.020
王杰, 祝树德, 余碧钰, 等. 2002. 银杏外种皮提取物对菜青虫抑制生长与拒食活性的研究. 扬州大学学报:农业与生命科学版, 23(1): 72-75.
徐红星, 俞晓平, 吕仲贤, 等. 2002. 银杏提取物对小菜蛾的拒避和生长发育抑制作用. 华东昆虫学报, 11(1): 77-80.
徐红星, 俞晓平, 吕仲贤, 等. 2003. 银杏叶粗提物对褐飞虱的生物活性. 中国生物防治, 19(2): 63-65.
赵肃清, 蔡燕飞, 张厚瑞, 等. 2003. 银杏外种皮乙醇提取液对蔬菜害虫的毒力研究. 林产化学与工业, 23(4): 51-53. DOI:10.3321/j.issn:0253-2417.2003.04.011
郑许松, 俞晓平, 吕仲贤, 等. 2002. 银杏粗提物对桃蚜种群的抑制作用. 浙江农业学报, 14(5): 260-264. DOI:10.3969/j.issn.1004-1524.2002.05.003
周玉书, 朴春树, 仇贵生, 等. 2006. 不同温度下3种害螨实验种群生命表研究. 沈阳农业大学学报, 37(2): 173-176. DOI:10.3969/j.issn.1000-1700.2006.02.011
Ahn Y J, Kwon M, Park H M, et al. 1997. Potent insecticidal activity of derived Ginkgo biloba trilactone terpenes against Nilaparvata lugens. Phytochemicals for Pest Control. Washington, DC: American Chemical Society, ACS symposium series, 658: 90-105.
Bestmann H J, Classen B, Kobold U, et al. 1988. Stem volatile constituents from leaves of Rhus typhina. Phytochemistry, 27(1): 85-90. DOI:10.1016/0031-9422(88)80595-8
Dabrowski Z T. 1973. Studies on the relationships of Tetranychus urticae Koch and host plants Ⅱ. Gustatory effect of some plant extracts. Bull Entomol Pologne, 43: 127-138.
Jacobson M. 1975. USDA Agric Hand Book. Washington DC: Govt Printing Office.
Kwon M, Ahn Y J, Yoo J K, et al. 1996. Potent insecticidal activity of extracts from Ginkgo biloba leaves against Nilaparvata lugens (Homoptera:Delphacidae). Applied Entomology and Zoology, 31(1): 162-166. DOI:10.1303/aez.31.162
Major R T. 1967. The ginkgo, the most ancient living tree. Science, 157: 1270-1273. DOI:10.1126/science.157.3794.1270
Matsumoto T, Sei T. 1987. Antifeedant activites of Ginkgo biloba L. components against the larvae of Pieris rapae crucivora. Agric Biol Chem, 51: 249-250.
Peters K M, Berry R E. 1980. Resistance of hop varieties to twospotted spider mite. J Econ Entomol, 73: 232-234. DOI:10.1093/jee/73.2.232
van Den Boom C E M, van Beek T A, Didcke M. 2003. Differences among plant species in acceptance by the spider mite Tetranychus urticae Koch. Journal of Applied Entomology, 127(3): 177-183. DOI:10.1046/j.1439-0418.2003.00726.x
Yano S, Wakabayashi M, Takabayashi J, et al. 1998. Factors determining the host plant range of the phytophagous mite, Tetranychus urticae (Acari:Tetranychudae):a method for quantifying host plant acceptance. Exp Appl Acarol, 22: 595-601. DOI:10.1023/A:1006138527904