دانشگاه ارومیه پژوهش و توسعه جنگل 2476-3551 11 3 2025 11 22 Sublethal effects and biological parameters of the botanical insecticides Matrine and Neemarin on the green oak Tortrix (Tortrix viridana L.) بررسی اثرات زیرکشندگی و فراسنجه‌های زیستی حشره‏کش‌های گیاهی ماترین و نیمارین روی پروانه جوانه‌خوار بلوط (Tortrix viridana L.) 335 352 121775 10.30466/jfrd.2025.56293.1760 FA سمانه اکبری پژوهشگر پسادکتری حشره‌شناسی، گروه گیاه‎پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران 0009-0000-2662-8136 شهرام آرمیده دانشیار، گروه گیاه‎پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران 0000-0003-4220-6165 مهدیه موسوی دکتری حشره‌شناسی، گروه گیاه‎پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران Journal Article 2025 06 20 <strong>Background and Objective:</strong> Oak trees, as key species in the Zagros forests, play a crucial role in environmental stability, soil conservation, and biodiversity maintenance. However, the health of these ecosystems is severely affected by pests. One of the most significant pests of oak forests is the green oak leaf roller (<em>Tortrix viridana</em> L.), a univoltine species that feeds on vegetative and reproductive buds, flowers, and young leaves, causing severe defoliation, disruption of photosynthesis, and reduced tree fecundity. To manage this pest, the use of botanical insecticides such as Neemarin, extracted from the seeds of neem (<em>Azadirachta indica</em> A. Juss), and Matrine, derived from the roots of <em>Sophora flavescens</em> Ait., has attracted attention as environmentally safe alternatives. These compounds exhibit not only lethal effects but also sublethal effects, including reduced fecundity, growth disruption, and feeding inhibition.<br /><strong>Material and Methods:</strong> Third-instar larvae of <em>T. viridana</em> were collected from Piranshahr oak forests in West Azerbaijan Province and transferred to the laboratory for bioassays. Fresh leaves of <em>Quercus infectoria</em> G. Olivier were used as food. Preliminary experiments were conducted to determine the effective concentration ranges of the botanical insecticides Matrine and Neemarin, after which five concentrations for each compound, along with a control, were selected. Oak leaves were immersed in the insecticide solutions for five seconds, allowed to air-dry, and then placed in Petri dishes covered with organza mesh, onto which larvae were transferred. Mortality was assessed after 48 hours using the hot-needle contact method. For sublethal effect assessment, third-instar larvae were treated with the LC₂₀ of Matrine and Neemarin and, after 24 hours, transferred to untreated leaves. Life-history parameters including longevity, survival, pupation rate, fecundity, and daily reproduction were recorded until death. Data were analyzed using SPSS for probit analysis, Twosex-MSChart for two-sex life table parameters, and SigmaPlot for graphing. Life-table parameters were compared using the bootstrap method.<br /><strong>Results: </strong>Lethal (LC₅₀) and sublethal (LC₂₀) concentrations of Matrine and Neemarin for third-instar larvae of the green oak leaf roller were determined. The LC₅₀ values were 23.80 μL/mL for Matrine and 243.21 μL/mL for Neemarin, while the LC₂₀ values were 20.29 μL/mL and 86.04 μL/mL, respectively, indicating higher pest susceptibility to Matrine. Examination of developmental stages revealed a significant reduction in adult longevity for Neemarin -treated (8.84 days) and Matrine-treated (10.85 days) insects compared with controls (13.40 days). Oviposition duration was also significantly reduced from 11.48 days in the control to 6.35 and 8.95 days for Neemarin and Matrine treatments, respectively. Fecundity at LC₂₀ concentrations of both insecticides was significantly lower than the control. Population parameters, including the net reproductive rate (R₀), intrinsic rate of increase (rₘ), and gross reproductive rate (GRR), differed significantly (p<0.05) between treated groups and the control. Age-stage-specific life expectancy (eₓⱼ) for the first control female was 17.03 days, compared with 14.18 and 12.05 days for Matrine and Neemarin treatments, respectively. Age-stage-specific reproductive value (vₓⱼ) was markedly lower in females treated with LC₂₀ insecticides, reflecting negative effects on survival and reproductive potential.<br /><strong>Conclusion:</strong> The results indicate that the botanical insecticides Matrine and Neemarin, exhibiting both lethal and sublethal effects on <em>T. viridana</em> larvae, are promising as low-risk, environmentally compatible alternatives to chemical pesticides. Significant reductions in fecundity, longevity, population growth rates, and other life-history traits at sublethal concentrations suggest their potential for gradual and sustainable pest population management. Therefore, integrating these botanical insecticides into pest management strategies, particularly in the sensitive Zagros forests, could reduce chemical pesticide use, preserve natural enemies, and promote long-term ecological sustainability and conservation of forest ecosystems. <strong>مقدمه و هدف</strong>: درختان بلوط به‌عنوان گونه‌های کلیدی در جنگل‌های زاگرس، نقش مهمی در پایداری زیست‌محیطی، حفاظت خاک و تنوع زیستی ایفا می‌کنند. با این حال، سلامت این بوم­سازگان‌ها به‌شدت تحت تأثیر آفات قرار دارد. یکی از مهم‌ترین آفات جنگل‌های بلوط، پروانه جوانه‌خوار بلوط (<em>Tortrix viridana</em> L.) است که تک­نسلی بوده و با تغذیه از جوانه‌های رویشی و زایشی، غنچه‌ها و برگ‌های جوان، موجب بی‌برگی شدید، اختلال در فتوسنتز و کاهش زادآوری درختان می‌شود. برای کنترل این آفت، استفاده از حشره‌کش‌های گیاهی همچون نیمارین که از بذر درخت چریش (<em>Azadirachta indica</em> A. Juss) و ماترین که از ریشه گیاه تلخ‌بیان (<em>Sophora flavescens </em>Ait<em>.</em>) استخراج‌شده، به‌عنوان جایگزینی ایمن و زیست‌سازگار مورد توجه قرار گرفته است. این ترکیبات نه‌تنها دارای اثرات کشنده، بلکه دارای اثرات زیرکشنده همچون کاهش باروری، اختلال در رشد و بازدارنده‌ تغذیه هستند.<br /><strong>مواد و روش‌ها:</strong> برای این پژوهش، لاروهای سن سوم <em>T. Viridana</em> از جنگل‌های بلوط پیرانشهر واقع در استان آذربایجان غربی جمع‌آوری و برای زیست‌سنجی به آزمایشگاه منتقل شدند. برای تغذیه از برگ‌های تازه درخت بلوط دارمازو (<em>Quercus infectoria</em> G. Olivier<em>.</em>) استفاده شد. ابتدا آزمایش‌های مقدماتی برای تعیین دامنه غلظتی مؤثر دو حشره‌کش گیاهی ماترین و نیمارین انجام و سپس پنج غلظت برای هر ترکیب به‌­همراه تیمار شاهد درنظر گرفته شد. برگ‌های بلوط با غلظت‎های حشره‌کش‌ها به­مدت پنج ثانیه غوطه‌ور شدند و پس از خشک شدن درون پتری‌دیش‌های که درب آن‏ها با توری ارگانزا پوشیده شده بود، لاروها به روی برگ‎ها منتقل شدند. پس از ۴۸ ساعت، مرگ‌ومیر لاروها با روش تماس سوزن داغ بررسی شد. برای بررسی اثرات زیرکشندگی، لاروهای سن سوم با غلظت LC₂₀ حشره‎کش‌های گیاهی ماترین و نیمارین تیمار شده و پس از ۲۴ ساعت به برگ‌های تیمار نشده منتقل شدند و فراسنجه‎های زیستی مانند طول عمر، بقاء، نرخ شفیرگی، زادآوری و باروری روزانه تا زمان مرگ ثبت شد. برای تجزیه داده‌ها از نرم‌افزارهای SPSS برای تجزیه پروبیت، Twosex-MSChart برای جدول زندگی دو­جنسی و SigmaPlot برای ترسیم نمودارها استفاده شد. فراسنجه‌های جدول زندگی با روش بوت‌استرپ مقایسه و تحلیل شدند.<br /><strong>یافته‌ها:</strong> شاخص‌های کشندگی (LC₅₀) و زیرکشندگی (LC₂₀) دو حشره‌کش گیاهی ماترین و نیمارین بر لاروهای سن سوم پروانۀ جوانه‌خوار بلوط محاسبه شد. مقادیر LC₅₀ برای ماترین و نیمارین به‌ترتیب 80/23 و 21/243 میکرولیتر بر میلی‌لیتر و مقادیر LC₂₀ برابر با 29/20 و 04//86 میکرولیتر بر میلی‌لیتر به‌دست آمد. این نتایج بیانگر حساسیت بالاتر آفت به ترکیب ماترین در مقایسه با نیمارین است. بررسی طول دوره رشد و نمو مراحل مختلف زیستی پروانۀ جوانه‌خوار بلوط نشان داد که طول عمر حشرات بالغ در تیمار نیمارین (84/8 روز) و ماترین (85/10 روز) در مقایسه با تیمار شاهد (40/13 روز) کاهش زیادی داشت. همچنین، مدت زمان تخم‌گذاری در تیمارهای حشره‌کش گیاهی به‌طور معنی‌داری کاهش یافت، به‌گونه‌ای که این شاخص از 48/11 روز در شاهد به 35/6 روز در تیمار نیمارین و 95/8 روز در تیمار ماترین رسید. باروری حشرات نیز در غلظت زیرکشنده LC₂₀ هر دو حشره‌کش نسبت به شاهد به‌طور معنی‌داری کاهش یافت. شاخص‌های جمعیتی شامل نرخ خالص تولیدمثل (R₀)، نرخ ذاتی افزایش جمعیت (rₘ) و نرخ ناخالص تولیدمثل (GRR) اختلاف معنی‌داری را در سطح 05/0 بین تیمارهای ماترین و نیمارین در مقایسه با شاهد نشان دادند. امید به زندگی ویژه‌سنی مرحله‌ای (eₓⱼ) برای نخستین مادۀ شاهد 03/17 روز محاسبه شد، درحالی­که این مقدار در تیمار ماترین به 18/14 و در تیمار نیمارین به 05/12 روز کاهش یافت. همچنین ارزش تولیدمثلی مرحله‌ای (vₓⱼ) در ماده‌های تیمارشده با LC₂₀ حشره‌کش‌ها به‌طور محسوسی کمتر از شاهد بود که نشان‌دهندۀ اثر منفی این ترکیبات بر بقاء و توان تولیدمثلی آفت است.<br /><strong>نتیجه‌گیری:</strong> نتایج این پژوهش نشان داد که حشره‌کش‌های گیاهی ماترین و نیمارین، با برخورداری از اثرات کشنده و زیرکشنده مؤثر بر لاروهای <em>T. viridana</em>، قابلیت استفاده به‌عنوان جایگزین‌های کم‌خطر و سازگار با محیط‌زیست برای سموم شیمیایی را دارند. کاهش معنی‌دار باروری، طول عمر، نرخ رشد جمعیت و دیگر شاخص‌های زیستی آفت در غلظت‌های زیرکشنده، بیانگر توان این ترکیبات در کنترل تدریجی و پایدار جمعیت آفت است. بنابراین، استفاده از این حشره‌کش‌های گیاهی در قالب راهبردهای مدیریت تلفیقی آفات، به‌ویژه در جنگل‌های حساس زاگرس، می‌تواند ضمن کاهش مصرف سموم شیمیایی، به حفظ دشمنان طبیعی و ارتقای پایداری بوم­شناسی و حفاظت بلندمدت از بوم­سازگان­های جنگلی کمک کند. https://jfrd.urmia.ac.ir/article_121775_655928d9b907e801676b066d2514ad51.pdf