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生物科学类论文 三种生物杀虫剂对烟青虫的致毒作用研究

2018-11-23 09:52:16来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘  要

  本课题为明确几种生物杀虫剂对烟青虫幼虫的致病差异,计算出每种杀虫剂的LC50,从而得出对烟青虫具有较好防治作用的生物杀虫剂。本实验采用浓度梯度法处理实验幼虫。结果显示:和对照组相比150亿个孢子每克球孢白僵菌100倍液、800IU/ml苏云金杆菌100倍液和200倍液在实验后1d的校正死亡率均达到了80%以上,0.6%苦参碱水剂100倍液的校正死亡率为77%,低于化学对照。从各种杀虫剂的LC50来看,0.6%苦参碱水剂的防效稍低于4.5%高效氯氰菊酯乳油(对照),另外两种生物杀虫剂的防效都高于4.5%高效氯氰菊酯乳油(对照),其中800IU/ml苏云金杆菌的防治效果最好。因此,三种生物杀虫剂的防治效果为800IU/ml苏云金杆菌>150亿个孢子每克球孢白僵菌>0.6%苦参碱水剂。

  关键词:烟青虫; 生物杀虫剂; 毒力

  1前言

  1.1概述

  1.1.1烟青虫介绍

  烟青虫(Helicoverpa assulta)又名烟夜蛾、烟草夜蛾等,属鳞翅目夜蛾科,被列为世界性烟草害虫[1]。烟草是我国非常重要的经济作物,对我国经济发展起着至关重要的作用[2]。烟青虫是我国烟草上的一种主要农业害虫,主要以烟草为食。此外,还啃食辣椒、甜椒、番茄等多种农作物。面对烟草上的害虫,尤其是烟青虫,近几年,随着耕种布局的改变和全球气候变暖,烟青虫的危害日益加重,特别是黄淮烟区,华中烟区,西南烟区,每年烟青虫给烟草产量带来的损失高达5%-10%,近年来,烟草产量损失可超过15%,某些地方烟草产量损失已达25%[3-4]。烟青虫在3龄以前,昼夜都在取食烟草,到3龄时,不仅其食量增大,还能进行转株和转果取食,3龄大小的烟青虫白天大都潜伏在其寄主烟草的叶下或土壤的缝隙处,夜里出来为害。烟青虫密度达到一定程度时能造成烟叶的大幅度减产,严重时可将烟叶全部吃完,导致烟叶产量和品质的下降[5-6]。烟青虫主要危害烟草的团棵期、生长旺盛期及花蕾期,低龄幼虫主要取食烟叶叶肉留下表皮或把烟叶蛀食成小孔,3龄以后主要取食烟草心芽及顶部嫩叶,造成破损或无头苗,受害严重时,仅留叶脉;幼虫也可蛀食花蕾、嫩果、嫩茎,危害嫩果时,幼虫钻孔蛀入,取食种子,仅留蒴果和空壳[7]。这在很大程度上对烟草造成了损失。因此,研究烟青虫的生活习性及生物学特性,选取高效安全的杀虫剂对烟青虫进行防治刻不容缓,不少研究者做了很多努力和尝试,进行了很多实验,其目的就是为了找出防治效果更好,更安全,无污染的杀虫剂,找出更好地防治烟青虫的防治方法。

  1.1.2生物杀虫剂的介绍

  生物杀虫剂(Biological insecticide)是指利用生物活体对害虫进行杀灭或抑制的制剂。生物杀虫剂有很多种类,最常见的生物杀虫剂主要分为:微生物类、昆虫病毒类、植物浸提液3大类。生物杀虫剂具有较低的成本,取材来源广且方便,高效安全,对人及牲畜无害等特点。本实验选取的三种生物杀虫剂分别是800IU/ml苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)、150亿个孢子每克球孢白僵菌(Beauveria bassiana)和0.6%苦参碱水剂(matrine agent)。其中,苏云金杆菌,简称Bt,是一种微生物类杀虫剂。该菌可产生两大类毒素,既外毒素和内毒素(伴胞晶体),其作用机理为:苏云金杆菌的芽孢和内毒素随着烟青虫吃食而吃进肚子里,Bt毒素就黏附在害虫肠道的内壁上,伴胞晶体导致害虫的肠道壁受损,因此芽孢和一些其他肠道有害菌进入虫体并大量生长繁殖,最后致使害虫死亡。球孢白僵菌也是一种微生物类的杀虫剂,该杀虫剂主要利用白僵菌产生的分生孢子加工成微生物杀虫剂,分生孢子主要通过表皮降解酶作用,白僵菌的芽管穿透烟青虫的体壁,在害虫身体里增长繁殖,并吸收虫子体内的营养和水分,进而使虫子死亡。苦参碱是一种苦参的提取物,又称苦参总碱。这种生物碱对害虫具有触杀、胃毒、拒食、绝育等作用,其作用机理主要是麻痹昆虫神经中枢和抑制昆虫的呼吸,最终导致昆虫死亡。

  1.1.3 LC50介绍

  LC50是Lethal Concentration 50的缩写,表示杀死50%防治对象的药剂浓度,国际单位为mg/L,又叫致死中浓度,半致死浓度或半数致死浓度。LC50是衡量存在于水中的毒物,对水生动物和存在于空气中的毒物,对哺乳动物乃至人类的毒性大小的重要参数。在比较各种污染物的毒性,不同种或不同发育阶段的动物对污染物的敏感性,以及环境因素对毒性影响等方面的研究中,都以LC50为依据。

  1.2研究现状

  危害烟草的农业害虫主要以烟青虫为主,此外,辣椒等农作物也受之影响。对于烟青虫的防治方法,目前的防治方法有农业防治、物理防治、机械防治和化学防治等防治方法。每种防治方法对烟青虫的防治都起到一定作用,但也都存在一定的局限性。农业防治:是通过优化栽种布局,优化病害发生的生态环境,便于天敌的生存和繁衍,生存环境良好,符合生态防治的要求;其缺点是所用的防治措施有明显的地域性,不能作为应急措施。物理防治:是指利用高低温等杀灭害虫,其优点是没有杀虫剂的残留;缺点是田间难以操作,比较适于用作贮粮害虫的防治等。机械防治:如利用某些器械对害虫实施捕捉、或人工进行捕捉杀害等,其优点是不影响生态平衡,且无杀虫剂残留;缺点是除害速度慢且除害不净。化学防治是目前是用得最多的防治方法,化学杀虫剂防治烟青虫效果比较好并且受环境的影响较小,但选择性比较差,常常在控制害虫的同时也消灭了大量天敌。与此同时,化学防治还增强了害虫的抗药性和耐药性,污染环境,使烟叶杀虫剂残留量增加,这不仅很大程度上影响了烟草的品质和安全性[8],而且其残留量不易降解,对人畜的健康构成很大威胁。因此, 寻求高效、低毒的新型杀虫剂成为烟草害虫防治的当务之急[9]。生物杀虫剂以其高效无毒、不污染环境、易降解、残留低、对人畜及天敌安全等特点而日益受到重视。植物源杀虫剂通过麻醉、毒杀、忌避、干扰害虫正常行为和生长发育、破坏神经和内分泌系统等来防治害虫[10]。植物源杀虫剂源于自然、原料来源广、使用成本较低、具有易降解、低残留、不污染环境、害虫难以产生抗药性、对人畜及天敌毒性低等特点。通过多年研究,植物源杀虫剂在烟草上的研究与应用不断突破,特别是在植物源杀虫剂方面研究取得了突破性的进展[11]。因此,生物杀虫剂是相对其他杀虫剂来说综合防治效果最好的杀虫剂。在国外:Vaeck首次报道了Bt基因修饰的抗烟青虫烟株;Hilder将豇豆的胰蛋白酶抑制剂(Cp-TI)基因导入烟草,获得的烟株对烟青虫幼虫有明显的抗性[12]。中国自1965年第1个商品制剂“青虫菌”问世以来,苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)作为生物杀虫剂中的一种,是目前研究最多、产量最大、应用最广的一类微生物杀虫剂[13]。田颖川等将定点突变后的苏云金杆菌δ-内毒素基因整合至烟草染色体中,成功得到了高抗烟青虫的转基因烟草植株[14]。农用抗生素阿维菌素是迄今为止发现的最有效的杀虫抗生素,也是国内农业生产中应用广泛、面积较大的生物杀虫剂[15]。此外,张海玲[16]等用烟青虫核型多角体病毒(Heliothisassultanucleopolyhedrovirus,HeasNPV)作用于烟青虫,其实验表明,该病毒对烟青虫有较好的防治作用。李世广[17]等使用白僵菌浸染烟青虫,对烟青虫有较好的致病能力。张勤,张学玲[18]用苏云金杆菌BT—8010杀虫剂在河南拓城县进行实验时发现苏云金杆菌对烟青虫、棉铃虫、豆天蛾等多种害虫均有很好的防治效果。曹健等[19]使用0.5%苦参碱水剂防治烟田烟青虫,实验结果表明,0.5%苦参碱水剂对烟田烟青虫具有较好的防效。生物杀虫剂以其不污染环境、杀虫剂残留低、防效好、对人畜及天敌安全,害虫不容易产生抗药性等特点而日益受到重视[20-21]。尤其是20世纪90年代以来,生物杀虫剂快速的发展起来,特别是植物源杀虫剂的普及,极大地丰富了生物杀虫剂的内容[22]。这将是以后害虫防治的主要选择。该实验选择的3种生物杀虫剂,对贵州害虫防治方面的相关报道较少,因此该实验以化学药剂作为对照,探究几种生物杀虫剂对烟青虫的防治效果,以对烟青虫的综合防治提供一定的理论基础。

  1.3研究目的及意义

  1.3.1研究目的

  从三种生物杀虫剂中筛选出一种高效低毒的杀虫剂,为烟青虫的生物防治提供理论基础。

  1.3.2研究意义

  生物杀虫剂具有原料来源广、使用成本较低、具有易降解,低残留、不污染环境,对人畜及天敌安全、防治害虫效果持续的时间长,害虫不易产生抗药性等优点。从而对生物杀虫剂的研究是十分必要的,同时也为烟青虫的防治提供了理论基础。

  2材料与方法

  2.1实验材料

  2.1.1实验虫源

  试虫主要采自安顺普定,之后选择生长状况一致的烟青虫在温度为(23±1)℃,湿度为80%~85%的条件下繁殖2代,以备用。

  2.1.2实验器材

  7ml的指形管、毛笔、一次性手套、口罩、酒精、棉签、玻璃棒、烧杯等。

  2.1.3实验试剂

  实验所用的药物种类见下表表1。

  表1杀虫剂种类

  编号 杀虫剂 生产厂家

  1150亿个孢子每克球孢白僵菌 江西天人生态股份有限公司

  20.6%苦参碱水剂 内蒙古清源生物科技有限公司

  3800IU/uL苏云金杆菌 山东汇邦生物科技有限公司

  44.5%高效氯氰菊酯乳油 江苏克胜集团股份有限公司

  2.2 实验方法

  2.2.1虫子处理

  选取生长状况一致的4龄幼虫进行分组,每组10只虫子,分组后,将其饥饿8h。用消毒后的毛笔蘸取75%的酒精抹于烟青虫全身,将田间采集的烟叶进行消毒处理,浸泡在不同药剂梯度中3min,最后将上述烟叶饲喂处理过的烟青虫。

  2.2.2药剂处理

  本实验共4种试剂,分别为150亿个孢子每克球孢白僵菌、0.6%苦参碱水剂、800IU/uL苏云金杆菌、4.5%高效氯氰菊酯乳油(化学对照)。每种杀虫剂处理梯度均为100倍液、200倍液、400倍液、800倍液、1600倍液,每个处理10只烟青虫,其中4.5%高效氯氰菊酯乳油为化学对照组,共20个处理。此外还设置清水为对照组,如图表2。

  表2 杀虫剂稀释梯度设计

  处理 试剂 稀释倍数 虫子数目

  1150亿个孢子每克球孢白僵菌 100 30

  200 30

  40030

  80030

  160030

  20.6%苦参碱水剂 100 30

  20030

  40030

  80030

  160030

  3800IU/uL苏云金杆菌 10030

  200 30

  400 30

  80030

  160030

  44.5%高效氯氰菊酯乳油(对照) 10030

  20030

  40030

  80030

  160030

  5清水(对照) —— 30

  2.2.3数据分析

  观察记录:实验处理后,观察实验的之后第1d-10d天里烟青虫的死亡情况并记录实验数据。

  计算虫子的校正死亡率,利用SPSS软件进行数据处理和分析并计算出半致死浓度(LC50):

  死亡率(%)=死虫数/试虫数×100%

  校正死亡率(%)=(处理组死亡率-对照组死亡率)/(1-对照组死亡率)×100%

  半致死浓度(LC50):指杀死供试昆虫群体内50%的个体需要的药剂浓度。

  3 结果与分析

  3.1 存活虫口数

  本实验记录施药后10天里虫子的死亡情况,从表3可以看出:与对照组相比,在药后第1d,800IU/uL苏云金杆菌100倍液的存活虫口数仅为3只,杀伤效果最好,150亿个孢子每克球孢白僵菌100倍液1d后的存活虫口数也仅剩5只、0.6%苦参碱水剂100倍液1d后的存活虫口数剩于7只,虽低于化学对照组,但也表现出较好的杀虫效果。在施药后7d,150亿个孢子每克球孢白僵菌、800IU/uL苏云金杆菌200倍液和400倍液的杀虫数均为100%,0.6%苦参碱水剂200倍液的死亡数也为100%,400倍液时第7d的存活数仅剩3只,此时三种生物杀虫剂表现出的杀虫效果均高于对照组。在稀释倍数高于800倍时,几种杀虫剂的杀虫效果均明显下降,但与对照组相比,三种生物杀虫剂的持续防治效果较好。

  3.2药效测定结果

  通过计算得出烟青虫的死亡率及校正死亡率如表4所示。从表4中可以看出,在药后1d,800IU/uL苏云金杆菌100倍液的校正死亡率就高达90%,防治效果最好。150亿个孢子每克球孢白僵菌和4.5%高效氯氰菊酯乳油(对照)100倍1d后的校正死亡率达到了80%以上,0.6%苦参碱水剂100倍1d后的校正死亡率为77%,防治效果最低。但在药后5d,0.6%苦参碱水剂100倍的死亡率也达到了90%,低于对照组,其他两种生物药剂5d后的100倍液的防效都达到了100%。在稀释200倍时,几种杀虫剂的防效都比100倍的低,但降低的幅度不大,在药后7d,防效都达到了100%。稀释浓度为400倍时,150亿个孢子每克球孢白僵菌和800IU/uL苏云金杆菌在7d后的防效达到了100%,在药后9d,0.6%苦参碱水剂的防效也达到了100%,高于化学对照组,此时4.5%高效氯氰菊酯乳油(对照)9d后的防效为97%。随着稀释倍数的增加,各杀虫剂的防治效果也相应降低,当稀释倍数为800倍时,800IU/uL苏云金杆菌在施药后9d的校正死亡率为97%,表现出的防治效果最好,150亿个孢子每克球孢白僵菌的校正死亡率为63%,高于0.6%苦参碱水剂的校正死亡率59%。当稀释倍数为1600倍时,几种杀虫剂的校正死亡率在施药9d后都低于60%,此时三种生物杀虫剂的防治效果均高于对照组,其中防效最好的杀虫剂为800IU/uL苏云金杆菌,校正死亡率为52%,最低的是0.6%苦参碱水剂,校正死亡率为33%。

  通过SPSS软件进行数据处理和分析,计算出四种杀虫剂的毒力回归方程如表5所示。由表5可以看出,四种杀虫剂的LC50按照从大到小的顺序依次为:800IU/uL苏云金杆菌、150亿个孢子每克球孢白僵菌、4.5%高效氯氰菊酯乳油、0.6%苦参碱水剂。其中0.6%苦参碱水剂的LC50为3.472mg/L,防治效果最低,防效低于对照组。150亿个孢子每克球孢白僵菌的LC50为4.078mg/L,优于对照组,而800IU/uL苏云金杆菌的LC50为4.385mg/L,在所选的三种生物药剂中防治效果最好。

  通过对本实验得出的数据进行综合分析,得出三种生物杀虫剂防治烟青虫的效果为:800IU/uL苏云金杆菌最佳,150亿个孢子每克球孢白僵菌次之,0.6%苦参碱水剂较低。因此,在相同的使用条件下,优先推荐使用800IU/uL苏云金杆菌。

  表3 室内药效测定烟青虫幼虫存活虫口数

  处理 稀释梯度 虫口 存 活 虫 口 数 基数 第1d 第2d 第3d 第4d 第5d 第6d 第7d 第8d 第9d 第10d

  1 100 30 5 4 2 2 0 0 0 0 0 0

  200 30 7 7 5 4 2 0 0 0 0 0

  400 30 10 8 4 3 3 2 0 0 0 0

  800 30 24 22 16 13 12 12 11 10 10 7

  1600 30 25 24 21 19 19 18 16 15 14 12

  2 100 30 7 5 5 4 3 1 0 0 0 0

  200 30 8 8 6 5 3 2 0 0 0 0

  400 30 11 10 9 9 7 6 3 1 0 0

  800 30 24 23 22 17 17 15 14 13 11 11

  1600 30 26 25 24 21 20 19 19 18 18 17

  3 100 30 3 2 1 1 0 0 0 0 0 0

  200 30 5 5 4 2 1 0 0 0 0 0

  400 30 7 5 5 5 3 2 0 0 0 0

  800 30 12 12 10 10 8 5 4 2 1 0

  1600 30 24 23 22 22 21 19 17 16 14 11

  4 100 30 5 5 4 2 0 0 0 0 0 0

  200 30 7 6 5 5 3 2 0 0 0 0

  400 30 12 10 10 8 7 6 4 2 1 0

  800 30 22 20 19 18 18 17 17 15 13 12

  1600 30 26 25 25 23 22 20 20 20 19 17

  清水 --- 30 30 29 29 28 28 28 28 27 27 27

  表4 烟青虫幼虫室内药效测定

  药后1d 药后3d 药后5d 药后7d 药后9d 处理 浓度 虫口 死亡 校正死 死亡 校正死 死亡 校正死 死亡 校正死 死亡 校正死

  基数 率/% 亡率/% 率/% 亡率/% 率/% 亡率/% 率/% 亡率/% 率/% 亡率/%

  1 100 30 83 83 93 93 100 100 100 100 100 100

  200 30 77 77 83 82 93 93 100 100 100 100

  400 30 67 67 87 97 90 90 100 100 100 100

  800 30 20 20 47 45 60 57 63 61 67 63

  1600 30 17 17 30 28 37 33 47 44 53 48

  2 100 30 77 77 83 82 90 90 100 100 100 100

  200 30 73 73 80 80 90 90 100 100 100 100

  400 30 63 63 70 70 77 76 90 90 100 100

  800 30 20 20 27 25 43 40 53 50 63 59

  1600 30 13 13 20 18 33 29 37 33 40 33

  3 100 30 90 90 97 97 100 100 100 100 100 100

  200 30 83 83 87 87 97 97 100 100 100 100

  400 30 77 77 83 82 90 90 100 100 100 100

  800 30 60 60 67 66 73 71 87 86 97 97

  1600 30 20 20 27 25 30 26 47 44 57 52 4 100 30 83 83 87 87 100 100 100 100 100 100

  200 30 77 77 83 82 90 90 100 100 100 100

  400 30 60 60 67 66 76 74 87 86 97 97

  800 30 27 27 37 35 40 36 43 39 57 52

  1600 30 13 13 17 14 27 22 33 29 37 30

  清水对照--30 0 --- 3 --- 6 --- 6 --- 10 ---

  表5 三种生物杀虫剂对烟青虫的毒力作用        

  药剂 回归方程y =LC50(mg/L)

  150亿个孢子每克球孢白僵菌 y= 4.468x+1.8444.078

  0.6%苦参碱水剂y=4.345x+1.5983.472

  800IU/uL苏云金杆菌y=4.638x+2.0664.385

  4.5%高效氯氰菊酯乳油 y=4.432x+1.5463.762

  4讨论

  从本实验可以看出,除了0.6%苦参碱水剂的防效稍低于4.5%高效氯氰菊酯乳油(对照)以外,其余两种生物杀虫剂的防效都在4.5%高效氯氰菊酯乳油(对照)之上,其中800IU/uL苏云金杆菌的防治效果最好,本实验得出的结果可能与其他实验者得出的结论有所差异,如刘敏杰[23]等在研究时发现0.3%苦参碱水剂的防效优于2.5%高效氯氰菊酯乳油。陈玉国[24]等研究得出0.5%苦参碱水剂500倍液的杀虫效果优于16000IU/mgBt可湿性粉剂。戴钰等[25]通过实验得出,8000IU/ul苏云金杆菌悬浮剂的仿效优于0.5%苦参碱水剂,且较2.5%高效氯氰菊酯乳油防效好,这于本实验的结论是相符的。因为本实验的结果仅仅是在室内进行的毒力测试结果,而且可能由于其他原因而导致有误差,如杀虫剂本身所含有效成分的差异以及生产厂家的不同等、比如实验时操作的不规范、虫子的自身健康状况等导致的误差;再者,如果是在烟田里面进行杀虫时,还可能受到风力、气候条件以及本身的施药情况和不同地区烟青虫的抗药性等诸多因素的影响。具体防效还需进行更进一步的研究。通过查看相关资料知道,烟青虫容易对杀虫剂产生耐药性和抗药性,因此建议在对烟青虫进行治理时,采用多种杀虫剂混合防治,以减少烟青虫的耐药性和抗药性。

  5结论

  该实验的最终结果显示:除了0.6%苦参碱水剂防治烟青虫的效果低于对照组4.5%高效氯氰菊酯乳油以外,其他两种生物杀虫剂防治烟青虫的效果都优于化学对照。三种生物杀虫剂的防效为800IU/uL苏云金杆菌>150亿个孢子每克球孢白僵菌>0.6%苦参碱水剂。此外,在同种杀虫剂稀释梯度跨越较大时,其杀虫效果有显著性的差异。

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