茴香精油及其纳米制剂对番茄潜叶蛾及捕食性天敌的毒性研究

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为解决番茄潜叶蛾(Phthorimaea absoluta)化学防治引发的抗药性及生态问题,研究人员评估茴香精油(FVO)、其主要成分反式茴香脑(TAL)及纳米脂质载体制剂(FVO-NLC)的毒性。发现 FVO-NLC 与 FVO 杀虫效果相近,且对天敌大斑_MACROLOPHUS PYGMAEUS_无害,为害虫综合治理提供新策略。

  
番茄作为全球第二大蔬菜作物,其生产常受多种害虫威胁,尤其是番茄潜叶蛾(Phthorimaea absoluta,又称 Tuta absoluta)。这种害虫的幼虫会钻入植物叶片叶肉、幼茎和果实内形成虫道,不仅使植物光合作用能力下降,导致产量减少 50%-100%,还会为次生病原体侵入果实打开通道,造成果实腐烂和严重的品质损失。长期以来,对番茄潜叶蛾的防治主要依赖合成杀虫剂,但由于其幼虫的内生习性以及害虫对多种杀虫剂产生抗药性,合成杀虫剂的效果有限,还带来了土壤和地下水污染、对生物防治剂和人类健康产生负面影响、次要害虫再猖獗以及目标生物抗药性发展等问题。因此,寻找安全的替代杀虫剂成为当务之急,植物源杀虫剂因其复杂成分和独特作用方式,害虫难以产生抗药性,成为研究热点。茴香(Foeniculum vulgare)作为一种重要的药用植物,其精油中的主要成分反式茴香脑(TAL)具有强杀虫活性,但植物精油因挥发性成分在纯态下不稳定,易受环境因素降解,影响 efficacy。而纳米脂质载体(NLC)作为一种新型脂质纳米颗粒,可提高精油的稳定性和 efficacy,因此,伊朗乌尔米亚大学的研究人员开展了茴香精油(FVO)、其主要成分反式茴香脑(TAL)及纳米脂质载体制剂(FVO-NLC)对番茄潜叶蛾的毒性及其对杂食性捕食性天敌影响的研究,该研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:通过水蒸气蒸馏法从茴香种子中提取精油,利用 GC-MS 对精油成分进行分析;采用高剪切均质法制备 FVO-NLC,并通过动态光散射(DLS)、扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其粒径、形态和化学相互作用进行表征;运用叶片浸渍法进行接触毒性生物测定,使用 TWO SEX-MSChart 程序分析生命表数据,依据 IOBC 协议评估对捕食性天敌的副作用。

化学表征与纳米制剂特性


GC-MS 分析显示,茴香精油的主要成分为反式茴香脑(66.22%)、柠檬烯(10.74%)、葑酮(5.54%)等。制备的 FVO-NLC 呈球形,粒径约 86.32 nm,多分散指数(PDI)为 0.222,表明颗粒均匀,包封率大于 98%,FTIR 分析证实精油与 NLC 成分间无显著化学相互作用,为物理混合物。

接触毒性与持效性


接触毒性实验表明,TAL 对番茄潜叶蛾二龄幼虫的 LC50 为 3.93 μL/mL,FVO 和 FVO-NLC 的 LC50 分别为 5.44 μL/mL 和 5.57 μL/mL,三者毒性相近。持效性评估显示,FVO-NLC 可缓慢持续释放精油,处理后 9 天内致死率保持在 80%,而 FVO 和 TAL 在 5 天后致死率低于 30%,表明 NLC 显著延长了精油的杀虫活性。

亚致死效应与种群参数


亚致死研究发现,LC50 浓度的 TAL、FVO 和 FVO-NLC 均会延长番茄潜叶蛾幼虫发育周期,缩短成虫寿命,降低雌虫繁殖力。生命表分析显示,处理组的内禀增长率(r)、净生殖率(R0)和有限增长率(λ)均显著低于对照组,而平均世代时间(T)延长,表明这些生物杀虫剂可有效抑制害虫种群增长。

对非靶标生物的安全性


根据 IOBC 协议,在 LC50 浓度下,FVO、FVO-NLC 和 TAL 对捕食性天敌大斑_MACROLOPHUS PYGMAEUS_四龄若虫的死亡率和雌虫繁殖力影响较小,毒性等级均为 “无害”,说明其在害虫综合治理中与生物防治剂具有兼容性。

结论与意义


本研究首次系统评估了茴香精油及其纳米制剂对番茄潜叶蛾的毒理效应及生态安全性。结果表明,FVO-NLC 不仅保持了与纯精油相当的杀虫活性,还通过纳米载体的缓释特性显著延长了持效性,同时对非靶标捕食性天敌安全。这为开发环境友好型生物杀虫剂提供了实验依据,也为番茄潜叶蛾的综合治理(IPM)中整合生物防治和生物杀虫剂策略提供了新方向。研究结果有助于减少合成杀虫剂的使用,推动农业可持续发展,对保护生态平衡和农业生产安全具有重要意义。

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