Effectiveness of Plant-Derived Essential Oils and Their Chemical Components Against Greenhouse,Stored Grain,and Household Pests

摘要

植物精油因其具有趋避、抑制产卵、熏蒸及触杀活性而被广泛用于防治害虫。与常规化学农药比，它对非靶标害虫的低毒性也使得其成为替代化学农药进行防治害虫一种重要手段。本实验研究了提取自14种芳香、辛辣以及药用植物的植物精油及4种化合物单体在不同剂量下(1000、5000、2500、1000、100ppm)对温室、仓储和卫生害虫的生物活性（趋避、抑制产卵、熏蒸剂及触杀毒性）。结果表明植上述有生物活性的植物精油最适使用剂量为10000ppm。具体结果如下:
　　1.植物精油对温室主要害虫的生物活性
　　1.1对烟粉虱（Bemisia tabaci）的趋避及抑制产卵活性
　　石菖蒲（Acorus tatarinowii）、百部（Stemona japonica）、栀子花（Gardeniajasminoides）、肉豆蔻（Myristica fragrans）、独活（Heracleum hemsleyanum）、胡椒（Piper nigrum）、姜黄（Curcuma longa）、山鸡椒(Litsea cubeba)和花椒（Zanthoxylum bungeanum）精油对粉虱成虫具有熏蒸毒性。室内条件下，经过肉豆蔻处理后植株在24h时对烟粉虱表现出最高的趋避活性(76.71％);经过姜黄精油处理24h后的植株对烟粉虱表现出最高的抑制产卵活性(68.46％)。这两种活性最低的处理均出现在经过花椒精油处理的植株上(依次为19.80％(48h)，4.22％(24h)。在温室条件下，这两种活性最高值均出现在肉豆蔻精油10000ppm剂量接触24h的处理中（依次为58.33％和46.11％）;而最低值同样出现在花椒精油的处理中，其趋避活性和抑产卵活性分别为17.03％(48h)和8.31％(24h)。
　　1.2对蚜虫(Aphis glycin es)趋避活性
　　在实验室及温室条件下，检测了石菖蒲、薄荷及其两者的混合物对蚜虫的趋避活性。两者混合物在实验室条件下6h的处理和温室条件下12h的处理趋避率最高依次为71.25％和85.61％。同时还发现日部精油处理组具有强烈的抑制蜕皮活性。
　　1.3熏蒸活性
　　在10000ppm剂量下，石菖蒲、日部、栀子花、肉豆蔻及独活精油对烟粉虱都表现出了一定的熏蒸毒性。石菖蒲精油在8h熏蒸活性最高(98.81％)，而独活精油熏蒸活性最差(22.14％)。
　　1.4触杀活性
　　在10000ppm剂量下，石菖蒲、日部、栀子花、肉豆蔻及独活精油对烟粉虱成若虫均表现出了一定的触杀活性。石菖蒲精油在室内及温室条件下的触杀活性最高，分别为95.62％(处理后8h)和80.75％(处理后48h)。日部精油处理的触杀活性最低，分别为51.88％(处理后24h)和69.50％(处理后48h)。
　　2.来自被测精油中的化学单体对温室害虫的生物活性
　　本研究对植物精油的成分利用GC-MS进行了分离和鉴定，然后选择了4种单体（角鲨烯，亚油酸乙酯，正十六酸和9-12-十八碳二烯酸）对烟粉虱及螨进行了活性测定。
　　2.1对烟粉虱的趋避活性
　　四种单体对烟粉虱成虫都具有强烈的趋避活性。在温室条件下，角鲨烯对烟粉虱趋避活性可达89.59％（处理后24h），9-12-十八碳二烯酸的趋避活性最低，为59.24％。
　　2.2对烟粉虱的熏蒸活性
　　室内条件下，角鲨烯对烟粉虱成虫的熏蒸活性最高（47.20％，熏蒸3h），而正十六酸的最低（21.55％，熏蒸1h）。
　　2.3对烟粉虱的触杀活性
　　室内条件下亚油酸乙酯对烟粉虱成虫触杀活性最高（41.13％，接触3h）而对若虫效果最差（15.63％，接触9h）。温室条件下，角鲨烯对粉虱若虫表现出很好的触杀毒性（80.08％，接触24h）。
　　2.4对螨的触杀活性
　　室内条件下，角鲨烯处理3h后对成弱螨表现出最高的触杀毒性（依次为，46.81％和56.11％）;正十六酸对成螨以及9-12-十八碳二烯酸对弱螨的触杀活性最低，依次为19.83％（接触3h）和26.07％(接触1h)。在温室条件下，对成、若螨触杀活性最高的分别是角鲨烯(78.74％，24h)和亚油酸乙酯(72.28％，24h);最低的则是亚油酸乙酯(41.13％，48h)和正十六酸(30.37％，48h)。
　　3.植物精油对仓储害虫的生物活性
　　3.1趋避活性
　　雪松（Cedrus atlantica）、薄荷、檀木（Santalum paniculatum）、独活、肉豆蔻及日部植物精油对赤拟谷盗表现出一定趋避活性。其中，在平皿实验中，独活精油的趋避活性最高（94％，处理12h），而百部精油在72h后表现出引诱活性(53.75％);在H形管实验中，雪松精油处理1d后活性最高(83.75％)，处理7d后在所有精油中最低(25.00％)。
　　香樟（Cinnamomum camphora）、黑胡椒及日部精油对锯谷盗表现出一定趋避活性。其中，活性最高的为香樟油（83.75％，处理12h），最低的为日部精油（56.14％，处理96h）。
　　葱(Allium ascalonicum)及薄荷精油对玉米象表现出一定趋避活性。其中前者对成幼虫的趋避活性最高（分别为67.50％和67.50％，均处理6h），而葱精油较低，分别为66.25％和63.75％。
　　3.2熏蒸活性
　　雪松、薄荷及檀木精油对赤拟谷盗幼虫均具有熏蒸活性，其中薄荷精油效果最好(49.67％，8h)。
　　检测了百部、胡椒及肉豆蔻对锯谷盗成幼虫的熏蒸活性。百部精油对锯谷盗成幼虫均具有较高熏蒸活性（处理40d后，分别为46.53％和32.31％），雪松精油则最差(处理40d，分别为27.58％和38.95％)。
　　对玉米象成幼虫检测发现，处理16h后，薄荷精油对成虫的效果(37.34％)要好于葱精油(26.35％)，但是，葱精油对幼虫的效果(50.29％)要高于薄荷精油(46.36％)
　　4.植物精油对家居害虫的生物活性
　　检测了姜黄及山鸡椒精油对小黄家蚁（Monomorium pharaonis）的生物活性。在无食物处理4h的条件下，蚂蚁对前者的趋避活性(80％)高于后者(70％)。
　　测定胡椒对德国小蠊（Blattella germanica）的趋避活性时发现:室内1h处理，对其成若虫的趋避效果在给食前为73.33和53.33％，给食后则分别为63.33和45％。在厨房现场试验条件下，胡椒精油的趋避活性最大可达65.19％（处理后6h）和55.00％（处理后12h）。
　　本研究表明许多植物精油对温室，仓储及人类栖息地中螨与害虫均具有生物活性。它们能减少害虫的入侵，成为病虫害综合管理(IPM)不可或缺的一环。未来可进一步扩展到大田试验，检测其实际使用效果和对有益生物如传粉者和害虫天敌的影响。

目录

论文说明

声明

Table of Contents

ABSTRACT

摘要

1．CHAPTER 1：INTRODUCTION

1．1．Plant-based essential oils

1．2．Use of essential oils in pest control

1．3．Greenhouse Insect and Mite Pests

1．3．1．Greenhouse

1．3．2．Whiteflies

1．3．3．Aphids

1．3．4．Mites

1．3．5．Control strategies of greenhouse pests

1．3．6．Weakenesses of Control

1．4．Stored Grain Pests

1．4．1．Stored Grain

1．4．3．Red flour beetle

1．4．4．Sawtoothed grain beetle

1．4．5．Maize weevil

1．4．6．Control strategies of stored grain pests

1．4．7．Weaknesses of control

1．5．Household Insect Pests

1．5．1．Househould pest

1．5．3．Pharaoh ant

1．5．4．German cockroach

1．5．5．Control of household pests

1．5．6．Weaknesses of control

1．6．Aims of the study

2．CHAPTER 2：MATERIALS AND METHOD

2．1．Plant materials

2．2．Ethanol-extracted essential oils

2．3．Prepration of working solution

2．4．Gas chromatography and mass spectrometry

2．8．2．Laboratory experiments of stored grain pests

2．8．3．Laboratory experiment of House hold pests

2．8．4．Greenhouse experiment

2．8．5．Kitchen experiment

2．9．Statistical analyses

3．CHLAPTER 3：RESULTS

3．1．1．Laboratory experiments

3．1．2．Greenhouse experiment

3．2． Stored Grain pest

3．2．1． Fumigant toxicity

3．2．2． Repellency experiment

3．3．Household pest

3．3．1． Repellency to M．pharaonis

3．3．2． Repellency to cockroaches

3．4． Gas chromatography and mass spectrometry

4．CHAPTER 4：DISCUSSION

4．1．Greenhouse pests

4．1．1．Fumigant and contact toxicity to whitefly

4．1．2．Contact toxicity to mite

4．1．3．Repellency and oviposition deterrnt to whitefly

4．1．4．Repellency to Aphid

4．2．Stored grain Pests

4．2．1．Fumigation

4．2．2．Repellency

4．3．Household pests

4．3．1．Repellency

4．4． Essential oil chemical constituents

5．CHAPTER 5：SUMMARY，CONCLUSION AND FUTURE PROSPECTS

5．1．Summary and Conclusion

5．2．Future Prospects

References

Publications

Acknowledgments