植物挥发物控制储藏绿豆中绿豆象的嗅觉反应、产卵抑制及气杀毒性

《Journal of Stored Products Research》：Olfactory responses, oviposition deterrence and fumigant toxicity of plant volatiles for controlling Callosobruchus chinensis in stored mung beans

　　

• •
  四种植物挥发性物质诱发了强烈的EAG信号和产卵驱避作用。
• •
  苯乙酮和柠檬烯对中华豆象表现出熏蒸毒性。
• •
  苯乙酮暴露改变了解毒酶和抗氧化酶的活性。

引言

中华豆象（鞘翅目：叶甲科：豆象亚科）是一种世界性的储粮害虫（Singh and Boopathi, 2022）。该物种主要危害绿豆、红豆和豇豆等豆科作物，严重威胁豆类谷物的安全储藏（Makhlouf et al., 2024）。目前，化学防治仍是中华豆象的主要管理策略。然而，合成农药的长期使用不可避免地导致豆象产生农药抗性，并造成严重的环境污染（Aulicky et al., 2022）。因此，开发简便、高效、环保且安全的中华豆象防治技术具有重要的实践意义。

植物挥发性物质是植物在生长发育过程中产生的丰富次级代谢产物（Karkanis and Athanassiou, 2021）。它们在害虫管理方面具有多种优势，包括环境污染物较低以及不易诱导农药抗性（Souto et al., 2021）。对于储粮害虫，植物挥发性物质具有多样的防治效果，如驱避作用、熏蒸毒性和生殖抑制（Moutassem et al., 2021; Radünz et al., 2022）。探索食草昆虫与植物挥发性物质之间的相互作用可为害虫防治策略的创新提供新见解。

寄主和非寄主植物挥发性物质均含有具有驱避昆虫特性的气味成分。例如，文献报道(Z)-β-石竹烯和芳樟醇在特定浓度下对中华豆象具有显著的驱避活性（Hazarika et al., 2025）。此外，大多数昆虫在自然条件下很少在非寄主植物上产卵。基于这一自然现象，可以从非寄主植物中分离出对食草昆虫具有抑制产卵活性的挥发性次级代谢产物。例如，烟草挥发性物质衍生的2,6-双(1,1-二甲基乙基)-4-甲基苯酚和辛醛可降低雌性Phthorimaea operculella的产卵能力。当植物挥发性物质通过呼吸系统或体壁渗透进入昆虫体内，最终导致昆虫中毒死亡时，即产生熏蒸毒性（Ncibi et al., 2026）。以往研究表明，香茅醇、芳樟醇和香叶醇对成虫Tribolium castaneum、Rhyzopertha dominica、C. maculatus和Sitophilus oryzae具有显著的熏蒸效果（Kheloul et al., 2020; Lokesh et al., 2024）。此外，从黄芩地上部分提取的丁香酚对Liposcelis bostrychophila显示出显著的熏蒸活性，而苯乙酮对R. dominica、S. oryzae和T. castaneum表现出良好的熏蒸活性（Ramadan et al., 2024）。

相关文献也已证实，各种植物挥发性物质对害虫具有不同程度的驱避或熏蒸活性。具体而言，三尖杉中的β-石竹烯对Sitophilus zeamais表现出强效的熏蒸毒性，24小时LC₅₀值为25.25 mg/L（Ma et al., 2020）。短毛蒿精油的主要成分α-松油醇对T. castaneum表现出强效的熏蒸毒性，处理8小时后驱避率可达100%（Hu et al., 2019）。柠檬烯是一种普遍存在的单萜烃，在S. zeamais、T. castaneum和C. maculatus中表现出明显的剂量依赖性死亡率，证明其几乎具有普遍致死性，确认为强效的接触性和熏蒸性毒物（de Andrade Rodrigues et al., 2022; Wang et al., 2026b）。此外，对伞花烃和4-异丙基苄醇对T. castaneum表现出强效的驱避和熏蒸活性（Annaz et al., 2026; Liang et al., 2021; Zhang et al., 2024），苯乙酮和植物醇对Lasioderma serricorne表现出显著的熏蒸毒性（Liang et al., 2021）。然而，这些挥发性物质对中华豆象的驱避和熏蒸效果仍缺乏充分记录。

因此，本研究决定选取八种从植物精油中鉴定的化合物（β-石竹烯、柠檬烯、p-伞花烃、α-松油醇、4-异丙基苄醇、芳樟醇、植物醇和苯乙酮），作为针对中华豆象的目标化合物，依据文献报道的其对储粮害虫的潜在杀虫效果。通过触角电反应、嗅觉行为测定和熏蒸毒性测定，评估了所测试挥发性物质对中华豆象的驱避和熏蒸效果。本研究旨在筛选对中华豆象具有优良驱避和杀虫性能的有效化合物，从而为开发植物源杀虫剂和优化该害虫的防治策略提供理论基础和技术支持。

章节摘要

昆虫

中华豆象实验种群在山西农业大学昆虫学重点实验室持续饲养。绿豆种子（金绿一号）作为昆虫饲养的取食基质（Yao et al., 2026）。饲养方法如下：将清洁绿豆放入直径9 cm的培养皿中，将成虫中华豆象（雄性和雌性）引入培养皿。接种后一周内移除所有成虫，后代

中华豆象成虫对不同植物挥发性物质的触角电反应

在梯度浓度下测定了中华豆象成虫对八种植物挥发性化合物的触角电反应（EAG），不同化合物之间以及不同性别之间存在差异化的触角敏感性（图1）。采用双因素方差分析评估浓度和性别对EAG振幅的主效应和交互效应。

对于苯乙酮，检测到浓度（F (4, 50) = 16.47, P < 0.0001）和性别（F (1, 50) = 5.883, P = 0.0189）的显著主效应，而

讨论

在本EAG实验中，苯乙酮、α-松油醇、4-异丙基苄醇和柠檬烯在中华豆象中诱发了明显的触角反应，表明这些挥发性物质可被该储粮害虫的嗅觉系统检测到。在储粮害虫中也报道了类似对植物源性挥发性物质的反应，挥发性化合物可产生驱避和熏蒸效果，并可能有助于收获后害虫的管理。特别是苯乙酮

结论

综上所述，四种植物挥发性化合物（苯乙酮、α-松油醇、4-异丙基苄醇和柠檬烯）对中华豆象成虫诱发了强烈的电生理反应，并产生了显著的驱避效果。其中，苯乙酮、4-异丙基苄醇和柠檬烯显著抑制了产卵并降低了雌虫的繁殖力。苯乙酮和柠檬烯对中华豆象的所有发育阶段均表现出强效的熏蒸毒性，且

CRediT作者贡献声明

Feng Liu：资源、方法论。Song Liu：方法论、调查。Xiaoru Ren：方法论、调查。Adrien Guverinoma：验证、方法论、数据整理。Zeyan Zhang：撰写–审阅与编辑。Yujie Lu：撰写–审阅与编辑。Shiyuan Miao：撰写–审阅与编辑、可视化、资源、调查。Haixia Zheng：撰写–审阅与编辑、监督、项目管理、概念化。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

本研究获得国家重点研发计划（批准号2023YFC2604905）、专项基金（CARS-08-G10）、山西农业大学科技创新推动项目（CXGC2026093）、山西省科技成果转化引导专项（202304021301047）以及玉米次级代谢产物规模化降解技术与应用模式研究

Feng Liu|Song Liu|Xiaoru Ren|Adrien Guverinoma|Zeyan Zhang|Yujie Lu|Shiyuan Miao|Haixia Zheng