臭氧熏蒸对黄粉虫幼虫的杀虫效应及其对多种酶活性的影响机制研究

本研究针对仓储害虫黄粉虫(Tenebrio monitor)的防治难题，通过系统评估不同浓度臭氧(250-1500 ppmv)及暴露时间(0.5-2.0 h)的杀虫效果，发现1500 ppmv臭氧处理2小时可实现7天内100%幼虫死亡率。研究首次揭示臭氧通过激活酚氧化酶(PH)、过氧化物酶(PE)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)等6种关键解毒酶系，诱导氧化应激反应导致虫体死亡，为绿色熏蒸技术开发提供理论依据。

　　

在粮食仓储领域，黄粉虫(Tenebrio monitor L.)作为典型的杂食性仓储害虫，每年造成全球淀粉类商品高达15%的损失。传统化学熏蒸剂带来的生态风险和抗药性问题日益严峻，迫使人们寻找更环保的替代方案。臭氧气体因其半衰期短(20-50分钟)、无残留的特性，成为极具潜力的绿色熏蒸候选。然而，臭氧对仓储害虫的致死机制，特别是其对昆虫生理生化过程的影响尚未明确。

针对这一科学问题，埃及爱资哈尔大学植物保护系的研究团队在《Journal of Plant Diseases and Protection》发表最新成果。研究人员采用臭氧浓度梯度(250-1500 ppmv)和时间梯度(0.5-2.0 h)处理黄粉虫10龄幼虫，通过死亡率统计和6种关键酶活性检测，系统解析了臭氧的杀虫机制。

研究主要采用臭氧熏蒸实验系统（配备气体分析仪）、酶活性检测技术（包括酚氧化酶分光光度法、过氧化物酶动力学分析法等）以及统计学分析方法。实验样本为实验室多代饲养的10龄幼虫（体长1.30-1.34 cm，日龄74-81天）。

黄粉虫幼虫死亡率

研究数据明确显示臭氧的剂量-效应关系：1500 ppmv处理2小时可在7天内实现完全致死，而1000 ppmv同等处理下的死亡率在第5天达92.9%。值得注意的是，臭氧的杀虫效果呈现明显的时间累积效应，如1000 ppmv处理组在1天、3天、5天的死亡率分别为63.4%、75.6%、82.9%。

臭氧对酶活性的影响

研究首次发现臭氧能显著激活多种解毒酶系：

• 酚氧化酶(PH)活性最高提升1.54倍（1500 ppmv组达1915.8 m O.D.单位/分钟/克体重）

• 谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性增幅达1.83倍

• 乳酸脱氢酶(LDH)活性变化最为显著，1500 ppmv组升高至571.0 mU/分钟/克体重（ER=1.90）

该研究证实臭氧通过诱导活性氧(ROS)爆发，引发黄粉虫幼虫氧化应激反应，导致细胞级联损伤。特别值得注意的是，臭氧对能量代谢相关酶（如ATPase和LDH）的激活作用，揭示了其干扰昆虫能量代谢的新机制。研究建立的剂量-时间-效应模型为仓储臭氧熏蒸工艺的标准化提供了重要参考，其发现的生物标志物（如LDH活性变化）可用于熏蒸效果快速评估。这项成果不仅为绿色仓储害虫防控提供了可靠方案，也为理解气体熏蒸剂的生理作用机制开辟了新视角。