李 蕾,張 雷,趙宗祥,王夢(mèng)茹,李世廣
(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院/植物病蟲(chóng)害生物學(xué)與綠色防控安徽普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,合肥 230036)
菜粉蝶Pieris rapae的幼蟲(chóng)菜青蟲(chóng)是十字花科蔬菜上的重要害蟲(chóng),目前國(guó)內(nèi)外防治菜青蟲(chóng)主要以化學(xué)防治為主[1]。長(zhǎng)期使用化學(xué)農(nóng)藥防治,會(huì)造成害蟲(chóng)抗藥性,蔬菜農(nóng)藥殘留超標(biāo)及環(huán)境污染等一系列副作用,開(kāi)發(fā)應(yīng)用真菌制劑、植物次生代謝產(chǎn)物等進(jìn)行生物防治是解決上述問(wèn)題的重要途徑[2,3]。
黃綠綠僵菌Metiarium flavoride是一種重要的昆蟲(chóng)病原真菌,廣泛用于蔬菜害蟲(chóng)、地下害蟲(chóng)、牧草害蟲(chóng)、林業(yè)害蟲(chóng)等的生物防治,尤其對(duì)小菜蛾plutella xylostella、菜青蟲(chóng)、蚜蟲(chóng)、飛蝗Locusta migratoria、白蟻、桃小食心蟲(chóng)Carposina sasakii等防治效果俱佳,其防治效果可與白僵菌媲美[4]。
植物次生代謝產(chǎn)物反式茴香腦(trans-anethole)是茴香精油與羅勒精油的主要成分,經(jīng)GC-MS分析反式茴香腦在茴香精油中占比91.32%,具抗氧化、抗真菌、細(xì)胞毒性等生物活性[5]。反式茴香腦對(duì)桃蚜Myzus persicae、埃及伊蚊Aedes aegypti、致倦庫(kù)蚊Culex quinquefasciatus、粉紋夜蛾Trichoplusia ni、豇豆象Callosobruchus maculatus、沫蟬等多種害蟲(chóng)具殺滅活性[6-11];還對(duì)桃小食心蟲(chóng)和米象Sitophilus oryzae具有驅(qū)避作用[12,13];并且影響成蟲(chóng)壽命、產(chǎn)卵及抑制體內(nèi)保護(hù)酶活性[5]。與化學(xué)殺蟲(chóng)劑相比,植物中的化合物屬天然產(chǎn)物,對(duì)環(huán)境友好、易降解,符合無(wú)公害農(nóng)業(yè)的發(fā)展潮流,可作為高毒高殘留化學(xué)農(nóng)藥的替代品;天然產(chǎn)物通常殺蟲(chóng)效率高,成本低,比合成產(chǎn)物對(duì)非目標(biāo)生物的危害小,而且它們具有可降解性,因而是對(duì)環(huán)境友好的天然殺蟲(chóng)劑[14]。
黃綠綠僵菌等生防真菌防治害蟲(chóng)具有持效性等優(yōu)點(diǎn),但缺乏速效性;據(jù)報(bào)道,反式茴香腦具有作為生物殺蟲(chóng)劑的潛力,而且有較強(qiáng)的速效性[11]。兩種及以上藥劑的聯(lián)合使用越來(lái)越成為害蟲(chóng)防治的重要策略[15],除了生物制劑與化學(xué)殺蟲(chóng)劑聯(lián)合使用,真菌殺蟲(chóng)劑與天然植物代謝產(chǎn)物兩種生物制劑聯(lián)合使用也是有效提高害蟲(chóng)生物防治效果的重要途徑。真菌殺蟲(chóng)劑與天然植物代謝產(chǎn)物混合施用的最低要求是使真菌孢子保持活力[2]。因此,本文評(píng)價(jià)了反式茴香腦對(duì)黃綠綠僵菌Mf82菌株菌絲生長(zhǎng)和孢子萌發(fā)的影響,同時(shí)測(cè)定了反式茴香腦與黃綠綠僵菌 Mf82聯(lián)合使用對(duì)菜青蟲(chóng)的毒力,以期為指導(dǎo)田間聯(lián)用防治菜青蟲(chóng)提供理論依據(jù)。
黃綠綠僵菌菌株Mf82由安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院植物病蟲(chóng)害生物防治研究室提供。用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA)在溫度(25±1)℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)形成菌落供試。
反式茴香腦(99%)購(gòu)于美國(guó)Sigma-Aldrich公司。
菜粉蝶采自安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)翠園未噴藥的甘藍(lán)地,移入室內(nèi)養(yǎng)蟲(chóng)室用白菜或甘藍(lán)盆栽進(jìn)行連續(xù)多代飼養(yǎng),飼養(yǎng)條件為溫度(25±1)℃,相對(duì)濕度 75%,光周期 14L:10D。選取體型大小一致、健康活潑的 2齡幼蟲(chóng)供試。
刮取供試菌株分生孢子在0.05% Tween-80溶液中,分別配制成1.5×104~1.5×108孢子/mL的5個(gè)濃度梯度孢子懸浮液,每個(gè)濃度3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)15頭2齡幼蟲(chóng),設(shè)0.05% Tween-80水溶液為對(duì)照。采用浸漬法接種[14],將每重復(fù)的15頭幼蟲(chóng)挑選放置在干凈的白紗布中,用鑷子夾著帶有菜青蟲(chóng)的紗布在各濃度的孢子懸浮液中浸10 s,拿出后放于濾紙上吸干蟲(chóng)體表面多余水分,再放在墊有新鮮甘藍(lán)葉片的培養(yǎng)皿中,于25 ℃、相對(duì)濕度75%,光周期0L:24D 恒溫培養(yǎng)箱飼養(yǎng)觀察,連續(xù)觀察記錄5~6 d,計(jì)算校正死亡率。
用5%丙酮水溶液將反式茴香腦配制成5個(gè)濃度,即1.0 mg/mL、2.0 mg/mL、2.5 mg/mL、5.0 mg/mL和7.5 mg/mL,以5%丙酮水為對(duì)照。采用浸漬法接種,方法同1.4。分別于處理后的6 h、12 h、24 h、36 h、48 h觀察記錄死亡蟲(chóng)數(shù),并計(jì)算處理試蟲(chóng)48 h后的LC50。
反式茴香腦藥劑LC50分別與上述5個(gè)濃度孢子懸浮液以體積比5:5、4:6、3:7、2:8和1:9分別混合在1.5 mL離心管里,用滅過(guò)菌的200 μL移液槍頭在PDA平板中央戳一個(gè)小淺坑,用移液槍吸取5 μL各處理組混合藥劑,點(diǎn)接到平板中央的淺坑里,對(duì)照組點(diǎn)接不加藥劑的各濃度孢子懸浮液,接種用量和方法保持一致[16],各處理組重復(fù)5次,移入光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng),溫度(25±1)℃,相對(duì)濕度75%,光周期0L:24D。從第2 d開(kāi)始在平板底部采用十字交叉法測(cè)量菌落直徑,連續(xù)測(cè)量10 d,以測(cè)量所得的各個(gè)重復(fù)的平均值為菌落直徑。利用下式計(jì)算菌落生長(zhǎng)抑制率:菌絲生長(zhǎng)抑制率(%)=(1-處理組菌落直徑/空白組菌落直徑)×100。
以不加藥劑的孢子懸浮液為對(duì)照,將反式茴香腦藥劑LC50分別與上述5個(gè)濃度孢子懸浮液以不同比例混合后的藥劑放入光照培養(yǎng)箱中,24 h后測(cè)定分生孢子萌發(fā)情況,計(jì)算孢子萌發(fā)百分率。吸取10 μL藥液在載玻片上,于光學(xué)顯微鏡10×40倍下觀察孢子萌發(fā)情況,每個(gè)玻片隨機(jī)計(jì)數(shù)5個(gè)視野。當(dāng)胚芽管長(zhǎng)于分生孢子直徑時(shí),即確定為分生孢子已萌發(fā)[17,18]。利用下式計(jì)算孢子萌發(fā)率和校正孢子萌發(fā)率,孢子萌發(fā)率(%)=(萌發(fā)孢子數(shù)/觀察孢子總數(shù))×100,校正孢子萌發(fā)率(%)=(處理組孢子萌發(fā)率/對(duì)照組孢子萌發(fā)率)×100。
按照所求反式茴香腦藥劑LC50與配制好的孢子懸浮液(1.5×104~1.5×108孢子/mL)以體積比5:5、4:6、3:7、2:8和1:9分別混合,浸漬接種。對(duì)照組按照0.05% Tween-80和5%丙酮水溶液按相應(yīng)比例混合接種,方法參照1.4。單劑毒力指數(shù)(TI)=標(biāo)準(zhǔn)藥劑LC50/供試藥劑LC50×100;混合藥劑實(shí)測(cè)毒力指數(shù)(ATI)=標(biāo)準(zhǔn)藥劑LC50/混合藥劑LC50×100;混合藥劑理論毒力指數(shù)(TTI)=混合藥劑中A的毒力指數(shù)×混劑中A所占比例(A%)+混合藥劑中B的毒力指數(shù)×混劑中B所占比例(B%);共毒系數(shù)(CTC)=混合藥劑實(shí)測(cè)毒力指數(shù)ATI/混合藥劑理論毒力指數(shù)TTI×100。
在測(cè)定兩種藥劑對(duì)菜青蟲(chóng)的聯(lián)合毒力時(shí)以黃綠綠僵菌為標(biāo)準(zhǔn)藥劑A,則黃綠綠僵菌的毒力指數(shù)為100。若計(jì)算得到共毒系數(shù)>120,則為增效作用;80<共毒系數(shù)≤120,為相加作用;共毒系數(shù)<80,為拮抗作用[19]。
數(shù)據(jù)的分析與處理采用SPSS 22.0,計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)誤、毒力回歸方程、LC50及95%置信限,對(duì)于不同處理組間采用一維方差分析(One-Way ANOVA)中的最小差異顯著法(LSD Test)進(jìn)行多重分析,差異顯著性水平為P<0.05。
黃綠綠僵菌孢子懸浮液對(duì)菜青蟲(chóng)2齡幼蟲(chóng)的毒力隨著濃度的升高而增強(qiáng),處理5 d時(shí)菌株Mf82濃度為1.5×106孢子/mL、1.5×107孢子/mL、1.5×108孢子/mL孢子懸浮液對(duì)菜青蟲(chóng)2齡幼蟲(chóng)的校正死亡率分別為81.08%、91.89%和97.30%;并且同一濃度隨著時(shí)間延長(zhǎng)試蟲(chóng)死亡率顯著上升,從處理后第2 d開(kāi)始各供試濃度的試蟲(chóng)死亡率上升明顯(表1)。
表1 黃綠綠僵菌Mf82不同濃度分生孢子懸浮液對(duì)菜青蟲(chóng)的累計(jì)校正死亡率Table 1 Cumulative corrected mortality ofM. flavoride82 with different concentrations againstP. rapae
不同濃度的反式茴香腦對(duì)菜青蟲(chóng)的累計(jì)校正死亡率見(jiàn)表2。反式茴香腦對(duì)菜青蟲(chóng)的毒力隨濃度的升高而顯著增強(qiáng)。在施藥處理6 h后最高濃度7.5 mg/mL表現(xiàn)出低死亡率,隨著時(shí)間延長(zhǎng)各濃度死亡率明顯升高,在處理48 h 時(shí),1.0 mg/mL的校正死亡率超出20.00%,5.0 mg/mL和7.5 mg/mL對(duì)菜青蟲(chóng)的校正死亡率分別達(dá)到了92.68%和97.56%,且各濃度死亡率差異顯著(F=47.742,df=5,P=0.000)。
表2 反式茴香腦不同濃度對(duì)菜青蟲(chóng)的累計(jì)校正死亡率Table 2 Cumulative corrected mortality of trans-anethole with different concentrations againstP. rapae
由Probit analysis分析得到反式茴香腦處理菜青蟲(chóng)48 h后的LC50為1.495 mg/mL,因此,選取反式茴香腦致死中濃度LC501.495 mg/mL對(duì)本文接下來(lái)菌藥相容性及菌藥混合使用效果進(jìn)行下一步探究。
反式茴香腦與Mf82菌株孢子懸浮液各濃度以5個(gè)不同體積比混合后均能促進(jìn)菌落生長(zhǎng),與反式茴香腦具較好的相容性,但隨著時(shí)間的延長(zhǎng),菌落生長(zhǎng)速率減慢(表3)。
表3 反式茴香腦LC50對(duì)黃綠綠僵菌Mf82菌落生長(zhǎng)的影響Table 3 Effect of LC50of trans-anethole on the mycelia growth ofM. flavorideMf82
菌株Mf82不同濃度的孢子懸浮液的孢子萌發(fā)率不同,高濃度孢子懸浮液與反式茴香腦LC50混用其孢子萌發(fā)率更高。TA LC50+Mf828在各混合比例中均能促進(jìn)菌株Mf82孢子萌發(fā),孢子萌發(fā)率96.13%~111.03%,各混合比例間差異顯著(F=3.740,df=4,P=0.034);TA LC50+Mf827在各混合比例中孢子萌發(fā)率在75.00%以上,各混合比例間差異顯著(F=4.810,df=4,P=0.015),其中,二者以體積比5:5和4:6混合后綠僵菌分生孢子萌發(fā)率均超過(guò)90.00%,分別為94.68%和93.07%;TA LC50+Mf826、TA LC50+Mf825與TA LC50+Mf824的混合處理中反式茴香腦所占比例越高,孢子萌發(fā)率越高(TA LC50+Mf826:F=3.510,df=4,P=0.037;TA LC50+Mf825:F=3.783,df=4,P=0.028;TA LC50+Mf824:F=3.434,df=4,P=0.044)(表4)。
表4 反式茴香腦對(duì)菌株Mf82孢子萌發(fā)的影響(24 h)Table 4 Effect of trans-anethole to conidia germination ofM. flavorideMf82 (24 h)
反式茴香腦LC50與同一濃度孢子懸浮液以不同體積比混合后,混劑中反式茴香腦占比越大,試蟲(chóng)死亡率越高,而且以5:5、4:6和3:7混合后的試蟲(chóng)死亡率高于孢子懸浮液?jiǎn)斡玫乃劳雎剩?:8和1:9混合后試蟲(chóng)死亡率低于單用,且死亡率隨時(shí)間的延長(zhǎng)而升高。處理后第5 d,TA LC50+Mf828(5:5)、TA LC50+Mf828(4:6)和TA LC50+Mf828(3:7)處理組試蟲(chóng)死亡率達(dá)100.00%,比TA LC50+Mf828(2:8)和TA LC50+Mf828(1:9)組死亡率高;各濃度孢子懸浮液處理后,兩者混合處理試蟲(chóng)死亡率為:TA LC50+Mf827(5:5)>TA LC50+Mf827(4:6)>TA LC50+Mf827(3:7)>TA LC50+Mf827(2:8)>TA LC50+Mf827(1:9);TA LC50+Mf826(5:5)>TA LC50+Mf826(4:6)>TA LC50+Mf826(3:7)>TA LC50+Mf826(2:8)>TA LC50+Mf826(1:9);TA LC50+Mf825(5:5)>TA LC50+Mf825(4:6)>TA LC50+Mf825(3:7)>TA LC50+Mf825(2:8)>TA LC50+Mf825(1:9);TA LC50+Mf824(5:5)>TA LC50+Mf824(4:6)>TA LC50+Mf824(3:7)>TA LC50+Mf824(2:8)>TA LC50+Mf824(1:9)(表5)。
表5 反式茴香腦與黃綠綠僵菌Mf82聯(lián)合使用對(duì)菜青蟲(chóng)的校正死亡率Table 5 Laboratory toxicity of mixedM. flavorideMf82 with trans-anethole againstP. rapae
反式茴香腦LC50與綠僵菌5個(gè)濃度以不同體積比混合后,其混劑的LC50大小順序?yàn)椋篢A LC50+Mf82(5:5)<TA LC50+Mf82(4:6)<TA LC50+Mf82(3:7)<TA LC50+Mf82(2:8)<TA LC50+Mf82(1:9),說(shuō)明混合后的毒力隨著反式茴香腦在混劑中所占比例的減少而降低;反式茴香腦LC50與菌株Mf82(濃度1.5×108、1.5×107、1.5×106、1.5×105和1.5×104孢子/mL)以體積比5:5混合后,CTC為287>120,說(shuō)明兩者以5:5混用具協(xié)同增效作用;同理,反式茴香腦LC50與菌株Mf82以體積比4:6和3:7混合后,CTC分別為108和83,在80~120,說(shuō)明兩者以體積比4:6和3:7混合后對(duì)菜青蟲(chóng)的毒力具相加作用;而反式茴香腦LC50與菌株Mf82以體積比2:8和1:9混合后,共毒系數(shù)分別為32和16,明顯小于80,說(shuō)明菌藥混合表現(xiàn)拮抗作用。從聯(lián)合作用中藥劑LC50與單用藥劑的LC50的比值中也可看出,二者以體積比5:5、4:6、3:7混合后比值均顯著小于1,說(shuō)明聯(lián)用不僅可以減少藥劑的使用量,還具增效作用;二者以體積比2:8混合后比值0.86趨于1,說(shuō)明聯(lián)合使用具相加作用;反之,二者以體積比1:9混合后比值大于1,聯(lián)用不具增效作用(表6)。
表6 反式茴香腦與黃綠綠僵菌Mf82對(duì)菜青蟲(chóng)的聯(lián)合毒力Table 6 The combined toxicity of trans-anethole andM. flavorideMf82 on the 2ndinstar larvae ofP. rapae
反式茴香腦LC50與黃綠綠僵菌孢子懸浮液5個(gè)濃度以不同比例混合處理試蟲(chóng)后,各個(gè)比例所得的LT50差異明顯,二者以體積比5:5、4:6和3:7聯(lián)合使用的LT50明顯比菌株Mf82單用的LT50短,而以體積比2:8和1:9聯(lián)用的LT50比菌株單用時(shí)的LT50長(zhǎng)(表7)。
表7 黃綠綠僵菌Mf82與反式茴香腦聯(lián)合使用對(duì)菜青蟲(chóng)的致死中時(shí)Table 7 LT50ofM. flavorideMf82 with trans-anethole againstP.rapae
本研究發(fā)現(xiàn)黃綠綠僵菌Mf82菌株與反式茴香腦聯(lián)合使用不僅提高了黃綠綠僵菌Mf82菌株對(duì)菜青蟲(chóng)的毒力,而且致死速度加快。菌株Mf82在濃度1.5×107孢子/mL處理5 d后足以使菜青蟲(chóng)死亡率在90.00%以上。有研究也顯示了在較高濃度昆蟲(chóng)病原真菌孢懸液作用下,對(duì)靶標(biāo)害蟲(chóng)的控制效果好。例如,Duarte等[2]選用濃度為107孢子/mL的球孢白僵菌、綠僵菌屬、萊氏綠僵菌在防治小菜蛾2齡幼蟲(chóng)7 d后校正死亡率就已達(dá)到98.00%、100.00%和95.00%。在處理48 h時(shí),反式茴香腦濃度5.0 mg/mL和7.5 mg/mL對(duì)菜青蟲(chóng)的校正死亡率就分別達(dá)到了92.68%和97.56%,這與Rana等[8]證實(shí)了十種芳香植物精油及其主要成分(其中包括反式茴香腦)在處理濃度僅為0.25 mL/L時(shí),2 h內(nèi)對(duì)致倦庫(kù)蚊4齡幼蟲(chóng)的致死率為100.00% 的結(jié)論相似,均表明反式茴香腦對(duì)靶標(biāo)害蟲(chóng)的速效性。
研究菌藥相容性的報(bào)道很多,但多集中在昆蟲(chóng)病原真菌與化學(xué)殺蟲(chóng)劑的聯(lián)合應(yīng)用上,針對(duì)黃綠綠僵菌與植物次生代謝產(chǎn)物相容性的研究則鮮有報(bào)道。高毒力菌株綠僵菌分生孢子耐受性強(qiáng),與其他藥劑混合后,對(duì)菌落生長(zhǎng)影響小[20,21]。張英財(cái)?shù)萚22]報(bào)道了18種化學(xué)農(nóng)藥與綠僵菌的相容性,結(jié)果表明殺蟲(chóng)劑、除草劑、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在田間推薦濃度下對(duì)綠僵菌菌落生長(zhǎng)及孢子萌發(fā)影響不顯著,相容性好。本試驗(yàn)中反式茴香腦對(duì)黃綠綠僵菌的菌落生長(zhǎng)和孢子萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用,與化學(xué)藥劑對(duì)真菌營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的影響相反,這與諸多學(xué)者研究昆蟲(chóng)病原真菌與農(nóng)藥的相容性而得出植物源農(nóng)藥與真菌的相容性較好,而化學(xué)農(nóng)藥對(duì)真菌的抑制率較大的結(jié)論一致[23-25]。黃綠綠僵菌與反式茴香腦的相容性,可能與反式茴香腦的化學(xué)分子在混劑中的低劑量對(duì)微生物低毒性有關(guān),也可能與昆蟲(chóng)病原真菌具有降解這些化合物的能力,以最終不影響自身菌落繁殖有關(guān)[26]。
昆蟲(chóng)病原真菌與植物代謝產(chǎn)物復(fù)配目的就是為了提高滅殺效果,降低化學(xué)防治造成的環(huán)境壓力,擴(kuò)展生物農(nóng)藥的滅殺譜,從而提高產(chǎn)品的應(yīng)用范圍與商業(yè)價(jià)值[27]。當(dāng)反式茴香腦 LC50與黃綠綠僵菌以體積比5:5、4:6和3:7聯(lián)合使用時(shí),試蟲(chóng)死亡率高于2:8與1:9混用的死亡率,共毒系數(shù)分別為287、108和83,說(shuō)明具有增效與相加作用;而且反式茴香腦與黃綠綠僵菌聯(lián)用比黃綠綠僵菌單用的LT50縮短,因此聯(lián)合使用效果更好。原因可能是因?yàn)榛靹┲懈弑戎胤词杰钕隳X影響幼蟲(chóng)的神經(jīng)系統(tǒng),與已經(jīng)侵入到體內(nèi)的黃綠綠僵菌結(jié)合破壞昆蟲(chóng)免疫系統(tǒng)而導(dǎo)致更高的死亡率,也可能是反式茴香腦導(dǎo)致昆蟲(chóng)停止取食和延遲發(fā)育,從而增加真菌侵染造成的死亡率[28-30]。另一方面,由于綠僵菌分生孢子產(chǎn)生的芽管分泌溶幾丁質(zhì)酶和蛋白酶,溶解昆蟲(chóng)體壁,使得其他藥劑能快速進(jìn)入昆蟲(chóng)體內(nèi),共同作用加速昆蟲(chóng)死亡[31]。此外,同一藥劑在不同濃度范圍內(nèi)與綠僵菌聯(lián)用效果存在差異,這可能與藥劑的組分類(lèi)型、作用機(jī)制、環(huán)境因素及混劑中其有效成分含量多少有關(guān)。
綜上所述,本文對(duì)黃綠綠僵菌Mf82與反式茴香腦菌藥相容性及其對(duì)菜青蟲(chóng)聯(lián)合作用的研究結(jié)果表明,反式茴香腦具備防治菜青蟲(chóng)的潛力,可作為生物源農(nóng)藥進(jìn)行商業(yè)化推廣。防治菜青蟲(chóng)時(shí)推薦使用黃綠綠僵菌Mf82與反式茴香腦聯(lián)用,并且優(yōu)先選用反式茴香腦LC50與黃綠綠僵菌以體積比5:5、4:6和3:7處理組使用。推廣黃綠綠僵菌和反式茴香腦聯(lián)用防治菜青蟲(chóng),既能發(fā)揮昆蟲(chóng)病原真菌的持效性與植物代謝物的速效性,還能緩解化學(xué)農(nóng)藥使用帶來(lái)的“3 R”危害,保證蔬菜生產(chǎn)的安全性;但黃綠綠僵菌Mf82和反式茴香腦聯(lián)合作用的最佳使用條件及其對(duì)菜青蟲(chóng)的田間防效還需進(jìn)一步研究。