植物精油与X射线照射对地中海面粉蛾（Ephestia kuehniella Zeller）的单独作用及联合效应

《Journal of Stored Products Research》：Separate and combined effects of plant essential oils and X-ray irradiation against the Mediterranean flour moth, Ephestia kuehniella Zeller

仓储害虫地中海粉螟的植物精油与X射线协同控制研究表明，Carum copticum和Satureja hortensis精油单独及联合辐照（0.5 Gy/h）可显著提高幼虫死亡率并抑制种群增长，延缓发育时间，其机制与精油中萜烯类化合物（如百里酚、p-金鸡纳烯）的协同增效作用相关。

　　

Bahram Naseri|Asgar Ebadollahi|Maryam Elahi|Forough Afshari|Aryan Ebadi|Fatemeh Mirzaei Kouhsareh|Hanieh Sadat Azizi|Arash Farhoomand|Aysona Aghcheli|Zahra Rezaei|Javad Salmani-Moghanlou|Roya Ahmadpour|Asadollah Asadi|Arash Abdolmaleki|Reza Farshbaf Pourabad|William N. Setzer

伊朗阿尔达比勒莫哈格赫阿德比勒大学农业与自然资源学院植物保护系

摘要

使用化学杀虫剂控制储藏害虫会对非目标生物和环境产生许多副作用。X射线辐照和植物精油（EOs）是控制储藏害虫（如Ephestia kuehniella Zeller）的低风险且高效的方法。本研究的目的是评估来自Mentha piperita L.、Satureja hortensis L.、Carum copticum L.、Foeniculum vulgare Mill.、Syzygium aromaticum L.和Pimpinella anisum L.的EOs对E. kuehniella五龄幼虫的杀灭效果。随后，利用年龄阶段-两性理论，研究了C. copticum和S. hortensis精油（作为毒性最强的EOs）与X射线辐照（剂量为0.5 Gy/h）联合使用对该害虫生命表参数的影响。C. copticum和S. hortensis精油中主要含有萜类化合物，包括百里香酚、p-cymene、γ-terpinene和α-pinene。将C. copticum和S. hortensis精油与X射线辐照结合使用，比单独使用或仅使用对照组显著提高了幼虫的死亡率。所有处理组的发育时间也均比对照组延长。此外，EOs与X射线联合使用还降低了产卵数量、种群增长率和净繁殖率。根据协同效应，C. copticum和S. hortensis精油与X射线辐照的结合使用可以作为传统杀虫剂的替代方案，用于控制储藏中的E. kuehniella。

引言

储藏产品中的昆虫害虫每年会破坏全球约10%的谷物和产品产量（Ben-Lalli等人，2011年）。储藏害虫有多种类型，其中蛾类是最常见且最具经济影响的一类。地中海面粉蛾Ephestia kuehniella Zeller（Upadhyay和Ahmad，2011年）是储藏谷物和面粉的常见害虫（Pires等人，2018年），它还会侵扰加工食品、坚果、豆类、干果和烘焙产品。幼虫通过啃食食物、留下排泄物和结网造成严重损害。控制昆虫害虫的基本策略之一是广泛使用化学杀虫剂（Sousa等人，2009年），但这导致了环境问题以及对哺乳动物和非目标生物的负面影响（Aouadi等人，2020年）。因此，研究新的控制方法对于管理E. kuehniella至关重要。

一种非化学且安全的控制储藏害虫的方法是不育昆虫技术（SIT）（Bellini等人，2013年）。这是一种创新的环境友好型害虫控制技术，可以减少杀虫剂的使用（IDIDAS，2009年）。该方法的目的是利用辐射对雄性害虫进行大规模绝育。当绝育后的雄性与雌性交配时，它们无法产生可存活的后代，从而降低下一代的种群数量（Dyck等人，2021年）。高能粒子、光子以及伽马射线和X射线辐射可以破坏染色体并使昆虫绝育。由于购买成本较低，且便于携带和操作，特别是在小型项目中，X射线辐照仪在过去十年中变得越来越受欢迎（Gomez-Simuta等人，2021年）。不同物种所需的达到一定绝育水平的辐射剂量各不相同。Zhao等人（2022年）指出，X射线辐射可以干扰Ephestia elutella（Hübner）的发育并诱导其绝育。Negm等人（2022年）研究了X射线辐射对Ceratitis capitata（Wiedemann）（双翅目：实蝇科）卵巢的超微结构和组织病理变化，发现雌性卵巢受到辐射的负面影响。Kim等人（2015年）表明X射线辐射能抑制Helicoverpa armigera Hübner（鳞翅目：夜蛾科）的发育，并提出200 Gy的X射线辐射剂量可作为H. armigera卵和幼虫的潜在检疫处理剂量。他们认为X射线辐射可作为甲基溴的替代方法。Jiang等人（2022年）指出，25–150 Gy的X射线辐射显著影响了Spodoptera litura（F.）雌性的繁殖能力，并降低了其后代的存活率和繁殖力。

次生代谢物和植物来源的精油（EOs）是化学杀虫剂的环保高效替代品（Tripathi等人，2009年；Cardiet等人，2012年；Hossain等人，2021年）。大量研究表明，许多EOs对不同目昆虫具有毒性，尤其是鳞翅目物种（Isman和Grieneisen，2014年；Ebadollahi和Jalali-Sendi，2015年；Ebadollahi等人，2020年）。此外，还发现EOs可能对储藏害虫（如E. kuehniella）具有毒性（Ayvaz等人，2010年；Karab?rklü等人，2011年；Aouadi等人，2020年）。例如，Origanum onites L.和Satureja thymbra L.的EOs对E. kuehniella成虫具有很高的熏蒸毒性，在25 μl/l浓度下24小时后观察到了100%的死亡率（Ayvaz等人，2010年）。另一项研究显示，从Dracocephalum moldavica L.中提取的EOs对两种有害卷蛾E. kuehniella和Plodia interpunctella Hübner的成虫具有强烈的熏蒸毒性，其LC₅₀值分别为9.63 μl/l和10.25 μl/l（Ebadollahi和Mahdavi，2019年）。Mentha rotundifolia（L.）Huds.和Myrtus communis L.的EOs也对E. kuehniella具有毒性和亚致死效应。事实上，M. rotundifolia（LC₅₀ = 0.54 μl/l）和M. communis（LC₅₀ = 2.91 μl）的EOs在亚致死浓度下也会对害虫的生命参数产生负面影响（Aouadi等人，2020年）。

EOs与辐照结合使用可以提高昆虫害虫的放射敏感性（Hossain等人，2014年，2019年；Ebadollahi等人，2020年）。Hossein等人（2021年）强调了γ-射线和X射线辐射与Eucalyptus globulus Labill和Melaleuca alternifolia（Maiden & Betche）EOs联合使用的协同效应，显著减少了Sitophilus oryzae L.的种群数量。Zallaghi和Ahmadi（2021）评估了γ射线和Lavandula angustifolia Moench EO对E. kuehniella种群数量的影响，发现联合处理组的幼虫死亡率显著高于单独使用γ射线或L. angustifolia EO处理组。因此，将辐照与植物EOs结合使用可以作为一种管理储藏产品昆虫害虫的潜在技术。然而，目前尚无关于X射线与测试EOs联合使用对E. kuehniella死亡率和种群增长参数影响的公开信息。因此，本研究旨在评估i) 基于六种药用植物的EOs（包括Carum copticum L.、Foeniculum vulgare Mill、Mentha piperita L.、Pimpinella anisum L.、Syzygium aromaticum L.和Satureja hortensis L.）对E. kuehniella幼虫的敏感性，这些植物具有显著的杀虫效果（Razmjou等人，2016年；Ebadollahi等人，2017年；Naseri等人，2025年）；ii) 最有前景的EOs通过致死和亚致死生物测定法对害虫放射敏感性的影响。

昆虫饲养

昆虫饲养

本研究中使用的Ephestia kuehniella来自伊朗阿尔达比勒莫哈格赫阿德比勒大学植物保护系昆虫学实验室保存在小麦面粉中的种群。使用塑料容器（32 × 32 × 30 cm3），内含小麦麸皮和小麦面粉（1:1），在27 ± 2°C、60 ± 10%相对湿度和完全黑暗条件下饲养E. kuehniella卵和幼虫（Cox，1975年）。为了通风，在容器顶部切了一个直径5厘米的开口并进行了覆盖。

EOs对E. kuehniella

C. copticum、F. vulgare、M. piperita、P. anisum、S. aromaticum和S. hortensis的EOs对E. kuehniella幼虫具有毒性（表1）。随着EOs浓度的增加（p < 0.05），幼虫死亡率上升。暴露72小时后，S. hortensis处理的LC₃₀（1005.75 ppm）、LC₅₀（1559.62 ppm）和LC₉₀（4353.05 ppm）值最低，表明其毒性高于其他EOs。根据R²值（0.89 - 0.99），幼虫死亡率与EOs浓度呈正相关。

讨论

研究结果表明，C. copticum和S. hortensis精油中的主要成分是萜类化合物，如百里香酚、p-cymene、γ-terpinene和α-pinene。这些结果与现有文献一致，现有文献指出萜类化合物，特别是百里香酚、p-cymene、γ-terpinene和carvacrol，是C. copticum精油中的主要成分（Razmjou等人，2016年；Ghadimian和Esmaeili，2016年）。然而，也观察到定量差异。

结论

根据我们的结果，C. copticum和S. hortensis精油的单独使用和联合使用以及X射线辐照在控制E. kuehniella方面具有潜在效果，这基于它们广泛的致死和亚致死作用。C. copticum和S. hortensis精油与X射线的联合处理（C. copticum × X射线、S. hortensis × X射线和C. copticum × S. hortensis × X射线）对害虫的生物学和生命表参数显示出更高的致死和亚致死效果。总体而言，我们的结果...

CRediT作者贡献声明

Bahram Naseri：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源管理、方法论、研究设计、概念构思。 Asgar Ebadollahi：撰写 – 审稿与编辑、验证、方法论、数据分析。 Maryam Elahi：撰写 – 初稿撰写、方法论、研究设计、数据分析。 Forough Afshari：撰写 – 初稿撰写、方法论、研究设计。 Aryan Ebadi：撰写 – 初稿撰写、方法论、数据分析、概念构思。 Fatemeh Mirzaei Kouhsareh：撰写 – 初稿撰写...

利益冲突声明

作者声明没有潜在的利益冲突。

致谢

本研究得到了莫哈格赫阿德比勒大学（研究资助编号2025.D.9.19427）的支持，特此表示感谢。