喜树不同部位提取物对红火蚁的毒力和行为影响

叶 滔，杨静美*，钱应俊，席亚东，刘光华，3*

（1.仲恺农业工程学院农业与生物学院，广州 510225；2.四川省农业科学院植物保护研究所，成都 610066；3.韶关市华实现代农业创新研究院，广东 韶关 512026）

红火蚁（Solenopsis invictaBuren，red imported fire ant，RIFA）是一种极具侵略性且适应性强的生物，在我国多个地区均有分布，给人类和环境等造成了严重的危害[1-2]。目前化学防治仍是主要的防治方法，但化学药剂的使用给环境带来的污染问题不容忽视，寻求安全有效的植物源药剂防治方法是未来发展的方向和目标。很多研究发现，植物源药剂对红火蚁有一定药效，地黄连各有机溶剂提取物对红火蚁大、小型工蚁均有一定的毒力作用，可作为天然杀虫剂防治红火蚁[3]；熏蒸试验中，青蒿油和香樟中的活性成分桉树脑和樟脑油对大、小红火蚁都有强烈的熏蒸毒性[4-5]；九里香鲜叶提取物处理9 d后对小型红火蚁的熏蒸毒性可达100%，对中型红火蚁的毒性为93.33%[6]。

喜树（Camptotheca acuminata）是分布在我国长江流域及西南地区的珙桐科落叶乔木，其根、茎、叶和种子中都含有抗癌、杀菌和抑菌的各种生物碱，如喜树碱、10-羟基喜树碱和甲基喜树碱等，以喜树碱的含量最为丰富。喜树碱（camptothecin，CPT）属吡咯喹啉类生物碱，对肿瘤和白血病有抑制作用，有多种除菌杀虫活性[7-9]。喜树叶提取物对小菜蛾（Plutella xylostella L.）幼虫和成虫均有毒性，对3龄幼虫的拒食、胃毒作用较强，对成虫有一定的产卵忌避作用[10]。喜树果实具有抗癌、解毒散结、破血化瘀等作用[11]。研究表明，0.2%喜树碱乳油对二化螟（Chilosuppressalis walker）、水稻稻飞虱（Nilaparvata lugens）和甘蓝蚜虫（Brevicoryne brassicae）都有较高的生物活性，其中，对稻飞虱的活性最好[12]。但喜树各部位提取物及喜树碱对红火蚁的研究较少见报道。

本论文以喜树为植物材料，通过研磨、超声波提取其叶、茎、种子和芽等各部位有效成分，用水试管法喂养红火蚁，研究其对中型红火蚁的毒力和各种行为的影响等，为将喜树开发成可防控红火蚁的植物材料提供借鉴依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

1.1.1 供试植物和试剂

喜树鲜叶、干叶、鲜茎、种子和鲜芽，采集于仲恺农业工程学院校内。种子采集于2018年11月，叶、茎、芽采集于2019年3月。喜树碱（含量≥98%），购于成都埃法生物科技有限公司。

1.1.2 供试红火蚁

红火蚁中型工蚁采集于仲恺农业工程学院校内。其头宽0.7～0.9 mm。将红火蚁巢穴放入塑料桶中（桶壁涂有滑石粉以防红火蚁爬出）。后将桶置于温度为26～28℃、湿度为75%～85%的实验室内，期间用水试管（试管中装入蒸馏水，试管口塞入适量棉花）、新鲜火腿肠饲养，1周后待用[13]。

1.2 试验方法

1.2.1 喜树各部位有效成分的提取

分别在1 g喜树鲜叶、干叶、鲜茎、种子和鲜芽中加入10 mL蒸馏水和5～8 mL无水乙醇，研钵研磨，室温下超声波震荡1 h后50℃下烘箱烘干[14-17]。后加5 mL无水乙醇和对应体积的蒸馏水后，得到浓度分别为鲜叶1 g/50 mL、干叶1 g/30 mL、鲜茎1 g/30 mL、种子1 g/30 mL和鲜芽1 g/30 mL的喜树不同部位提取液。另将喜树碱用蒸馏水配制成50、75和100 μg/mL的水溶液。对照则在30 mL蒸馏水中加入5 mL无水乙醇。对照组和试验组均将无水乙醇挥发至无明显气味。

1.2.2 喜树提取物对红火蚁的毒力

将塑料杯口及以下2 cm处涂抹滑石粉以防红火蚁爬出，后每个杯中放置20头中型红火蚁。采用水试管法，将上述1.2.1中的提取液分别加到2 mL离心管（管口塞入棉花，需每日补足）中，并将离心管置塑料杯中喂食红火蚁。杯中同时加入适量新鲜火腿肠（需每日更换），每个处理重复3次。喂食1、3、5、7、9和11 d后，观察喜树不同部位提取液及喜树碱溶液对红火蚁的毒力，根据以下公式计算红火蚁的平均死亡率[18]：

死亡率=死亡红火蚁数/红火蚁总数×100%。

1.2.3 喜树提取物对红火蚁行为的影响

按照上述1.2.2的喂养方法喂养红火蚁后，观察其相应时间段下，喜树不同处理对红火蚁聚集率、抓附率、行走率、攀爬率的影响。聚集率测定方法：将塑料杯轻轻晃动，待红火蚁全部分布在杯底并静置10 s以上后，观察红火蚁的聚集情况，超过3只（含3只）能聚集成团的，即认为有聚集能力。按照公式计算聚集率：

聚集率=能聚集的红火蚁数/红火蚁总数×100%。

抓附率测定方法：轻轻晃动塑料杯，待红火蚁全部分布在杯底并静置10 s以上后，取一张白纸紧贴于杯口，后将塑料杯翻转180°杯口朝下后，停顿5 s以上，随后快速翻转杯子回到原来的位置。观察并记录杯中余下的红火蚁的数量，掉落在杯中的红火蚁即为不具有抓附能力的红火蚁。按照公式计算抓附率：

抓附率=（总红火蚁数—杯中红火蚁数）/红火蚁总数×100%。

行走率测定方法：在A4纸上打印出多个边长为1 cm×1 cm的小正方形，将红火蚁轻放到纸上，若红火蚁在3 s内能行走的距离超过3 cm（含3 cm），则认为其具有行走能力。按照公式计算行走率：

行走率=具有行走能力的红火蚁数/红火蚁总数×100%。

攀爬率测定方法：取一竹签，从最下端开始，每隔1 cm处用签字笔标记。轻触杯中的红火蚁使其攀爬至竹签上，当其爬行的距离大于3 cm（含3 cm）时，则认为其具有攀爬能力。按照公式计算攀爬率：

攀爬率=有攀爬能力的红火蚁数/红火蚁总数×100%[19-20]。

1.3 数据统计分析

采用SAS 9.0对试验数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 喜树不同处理对红火蚁的毒力作用

喜树不同处理对红火蚁的毒力测定结果表明（表1），不同处理下红火蚁的死亡率均随处理时间的延长而上升。处理1 d后，鲜叶作用下，红火蚁死亡率最高，为20%，对照为0，有明显差异。处理11 d后，喜树种子和100 μg/mL喜树碱溶液对红火蚁的毒杀效果最好，死亡率分别为78.33%和80.00%，二者无显著差异；其他处理作用下，红火蚁的死亡率为45.00%～75.00%，对照为6.67%；对照与各处理间均存在显著差异。

表1 喜树提取物对红火蚁的毒力作用Table 1 The toxicity of Camptotheca acuminate on Solenopsis invicta %

2.2 喜树不同处理对红火蚁聚集率的影响

由表2可知，试验期间，在相同时间条件下，各处理中对照组的聚集率最高；随着时间的延长，红火蚁的聚集率均逐渐降低。处理1、3 d后，鲜叶对红火蚁聚集率影响最大，与对照相比均差异显著。11 d后，100 μg/mL喜树碱溶液和种子处理对红火蚁聚集率的影响最大，红火蚁的聚集率分别为6.67%和10.00%，二者无显著差异；其他处理下红火蚁的聚集率为8.33%～41.67%，对照为55.00%。

表2 喜树提取物对红火蚁聚集率的影响Table 2 The aggregation effect of Camptotheca acuminate on Solenopsis invicta %

2.3 喜树不同处理对红火蚁抓附率的影响

由表3可知，试验期间，在相同时间条件下，各处理中对照组的抓附率最高；随着时间的延长，红火蚁的抓附率均逐渐降低。处理1、3 d后，鲜叶对红火蚁抓附率影响最大，与对照相比均差异显著。处理11 d后，100、75 μg/mL喜树碱溶液和种子处理对红火蚁抓附率的影响最大，红火蚁的抓附率分别为15.00%、16.67%和16.67%，均无显著差异；其他处理下红火蚁的抓附率为33.33%～50.00%，对照为83.33%，与各处理间均差异显著。

表3 喜树提取物对红火蚁抓附率的影响Table 3 The grasping effect of Camptotheca acuminate on Solenopsis invicta %

2.4 喜树不同处理对红火蚁行走率的影响

由表4可知，试验期间，在相同时间条件下，各处理中对照组的行走率最高；随着时间的延长，红火蚁的行走率均逐渐降低。处理1、3 d后，鲜叶对红火蚁行走率影响最大，与对照相比均差异显著。处理11 d后，种子和100 μg/mL喜树碱对红火蚁行走率的影响最大，红火蚁的行走率均为16.67%；其他处理下红火蚁的行走率为18.33%～50.00%，对照为86.67%，与各处理间均差异显著。

表4 喜树提取物对红火蚁行走率的影响Table 4 The walking effect of Camptotheca acuminate on Solenopsis invicta %

2.5 喜树不同处理对红火蚁攀爬率的影响

由表5可知，试验期间，在相同时间条件下，各处理中对照组的攀爬率最高；随着时间的延长，红火蚁的攀爬率均逐渐降低。处理1、3 d后，鲜叶对红火蚁攀爬率影响最大，与对照相比均差异显著。处理11 d后，100、75 μg/mL喜树碱溶液和种子处理对红火蚁攀爬率的影响最大，红火蚁的攀爬率分别为16.67%、18.33%和18.33%，均无显著差异；其他处理下红火蚁的攀爬率为33.33%～53.33%，对照为86.67%，与各处理间均差异显著。

表5 喜树提取物对红火蚁攀爬率的影响Table 5 The climbing effect of Camptotheca acuminate on Solenopsis invicta %

3 讨论与结论

红火蚁是世界性的外来入侵害虫，目前仍主要采用化学药剂进行防治[21]。研究发现，毒死蜱、氟虫腈等化学农药都对红火蚁有一定的毒力和行为抑制作用，但也带了一些环境危害。植物源农药因其选择性强、对环境及人类友好等，已成为代替化学农药的主要研究方向。

喜树在我国各地分布广泛，其枝、叶和果实均可入药，具抗肿瘤作用。喜树叶、果的乙醇超声提取物具有显著地杀卵活性。喜树各部位中都含有喜树碱，喜树碱可显著诱导甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）细胞发生凋亡[22]；喜树碱对小菜蛾有较强的胃毒作用，对小菜蛾的产卵和卵孵化具有较强的抑制作用，还可影响小菜蛾体内蜕皮激素和保幼激素的平衡，显著抑制小菜蛾幼虫的正常生长发育[23-24]。因此，以喜树为植物材料，有望开发出对红火蚁有效的植物源杀蚁剂。

本研究结果表明，喜树不同部位提取液对红火蚁均有一定的毒杀作用。种子和100 μg/mL喜树碱溶液对中型红火蚁的毒杀效果最好，处理11 d后，死亡率分别为78.33%和80.00%，二者间无显著差异，均表现出较强的毒杀活性。喜树不同部位提取物能降低红火蚁工蚁的聚集率、抓附率、行走率和攀爬率等各项行为能力，影响其取食、繁衍以及防卫等，不利于红火蚁种群的生存[25-26]。种子和100 μg/mL喜树碱溶液对红火蚁的聚集率、抓附率、行走率、攀爬率影响最大，处理11 d后，分别为10.00%、6.67%，16.67%、15.00%，16.67%、16.67%和18.33%、16.67%。两种处理间无显著差异，但各处理与对照间都差异显著。喜树有效物质的提取方法很多，如用超临界CO2法从喜树种子中提取喜树碱、用喜树碱钠盐提取喜树碱、用AB-8树脂吸附提取喜树碱等，但成本较高、步骤较烦琐[10]。本试验利用超声波，采用乙醇提取喜树不同部位有效物质的方法操作简便。试验初始，喜树各部位提取物中，鲜叶对红火蚁死亡率及各行为影响最大，后喜树种子对红火蚁的毒杀活性、行为影响均逐步增大，这可能是因为刚开始时鲜叶中的有效成分较干燥种子释放较快。且喜树种子分布广泛、来源方便且易于储存运输等，具有一定实际运用意义。

本试验采用水试管法研究了喜树不同部位提取物在室内条件下，对中型红火蚁的毒杀作用和聚集率、抓附率、行走率和攀爬率等各项行为的影响，但未采用其他方法如喷雾法、拌饵料法等进行试验，其在野外的效果、与其他诱饵或者杀蚁剂混用效果等，都需要进一步研究。