بررسی اثرات زیرکشندگی و فراسنجه‌های زیستی حشره‏کش‌های گیاهی ماترین و نیمارین روی پروانه جوانه خوار بلوط Tortrix viridana L.

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 Plant Protection Departement, Agriculture Faculty, Urmia University, Urmia, Iran.

2 گروه گیاه پزشکی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه

3 دانشگاه ارومیه

چکیده

مقدمه و هدف : 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 اکوسیستم‌ها به‌شدت تحت تأثیر آفات قرار دارد. یکی از مهم‌ترین آفات جنگل‌های بلوط، پروانه جوانه‌خوار بلوط Tortrix viridana L. است که با تغذیه از جوانه‌های رویشی و زایشی، غنچه‌ها و برگ‌های جوان، موجب بی‌برگی شدید، اختلال در فتوسنتز و کاهش زادآوری درختان می‌شود. این گونه تک‌نسلی است. برای کنترل این آفت، استفاده از حشره‌کش‌های گیاهی همچون نیمارین که از بذر درخت نیم Azadirachta indica A. Juss و ماترین که از ریشه گیاه تلخ‌بیان Sophora flavescens Ait. 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 بازدارندگی تغذیه هستند. اثرات قوی ماترین و نیمارین در مطالعات متعدد به اثبات رسیده است، در حالی که داده‌ای مستقیم برای T. viridana تا کنون گزارش نشده است.
مواد و روش‎ها: برای این پژوهش لاروهای سن سوم T. viridana 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 Quercus infectoria G. Olivier. استفاده گردید. ابتدا آزمایش‌های مقدماتی برای تعیین دامنه غلظتی دو حشره‌کش گیاهی ماترین و نیمارین مؤثر انجام شد و سپس پنج غلظت برای هر ترکیب به‌همراه شاهد در نظر گرفته شد. برگ‌های بلوط با غلظتهای حشره‌کش‌ها به مدت 5 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. آزمایش در شرایط کنترل‌شده دمایی (۲۵±۲ درجه سلسیوس و ٪۶۵±۵ رطوبت نسبی) اجرا شد. پس از ۴۸ ساعت، مرگ‌ومیر لاروها با روش سوزن داغ بررسی گردید. 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 پارامترهای زیستی مانند طول عمر، بقاء، نرخ شفیره‌شدگی، زادآوری و باروری روزانه تا زمان مرگ ثبت شد. جهت تجزیه داده‌ها از نرم‌افزارهای SPSS برای تحلیل پروبیت، Twosex-MSChart برای جدول زندگی دو جنسی و SigmaPlot برای ترسیم نمودارها استفاده شد. فراسنجه‌های جدول زندگی با روش بوت‌استرپ مقایسه و تحلیل شدند.
یافته‎ها: شاخص کشندگیLC₅₀ وزیرکشندگی LC₂₀ حشره‌کش‌های گیاهی ماترین و نیمارین روی لاروهای سن سوم پروانه جوانه‌خواربلوط به ترتیب 23/80 و21/243 میکرولیتر بر میلی‌لیتر و LC₂₀ برابر20/29 و 04/86 میکرولیتر بر میلی‌لیتر محاسبه شد. این مقادیر نشان‌دهنده حساسیت بیشتر آفت به ترکیب ماترین نسبت به نیمارین می‎باشد. مقایسه طول دوره رشد و نمو مراحل مختلف زیستی پروانه جوانه‌خوار بلوط در تیمارها نشان داد که طول عمر پروانه‎های بالغ در تیمار نیمارین (84/8 روز) و ماترین ( 85/10 روز) نسبت به شاهد (40/13 روز) کاهش داشت. تعداد روزهای تخم‎گذاری در تیمارهای حشره‌کش گیاهی به‌طور معنی‌داری کاهش یافت؛ به‌طوری‌که این شاخص از 48/11 روز در تیمار شاهد به 35/6 روز در تیمار نیمارین و 95/8 روز در تیمار ماترین کاهش نشان داد. باروری نیز در غلظت زیرکشنده LC₂₀ هر دو تیمار نسبت به شاهد به‌طور قابل توجهی کاهش یافت. مقادیر نرخ خالص تولیدمثل (R0)، نرخ ذاتی افزایش جمعیت (rm) نشان دهنده نرخ تغییرات روزانه جمعیت به ازای هر فرد از آن جمعیت است و نرخ ناخالص تولیدمثل (GRR) که نشان دهنده تعداد لارو‎های اضافه شده به جمعیت در طول یک نسل بدون در نظر گرفتن درصد تلفات است، تفاوت معنی‎داری را بین تیمارهای ماترین و نیمارین در مقایسه با شاهد نشان داد. امید به زندگی ویژه سنی مرحله‌ای (eₓⱼ) برای نخستین ماده در تیمار شاهد03/17 روز بود، در حالی که 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 نسبت به شاهد کاهش قابل توجهی داشت و اثر منفی حشره‌کش‌ها بر تولیدمثل را منعکس کرد. این شاخص با کاهش باروری و بقاء در مراحل بعدی رشد کاهش یافته و پس از پایان دوره زادآوری به صفر رسید.
نتیجه گیری کلی: نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که حشره‌کش‌های گیاهی ماترین و نیمارین با داشتن اثرات کشنده و زیرکشنده مؤثر بر لاروهای T. viridana، می‌توانند به‌عنوان جایگزین‌های مناسب و کم‌خطر برای سموم شیمیایی در مدیریت آفات جنگلی به‌کار روند. کاهش باروری، طول عمر، نرخ رشد جمعیت و سایر فراسنجه‌های زیستی آفت در غلظت‌های زیرکشنده، بیانگر توانایی این ترکیبات در مهار تدریجی و پایدار جمعیت آفت است. از این رو، بهره‌گیری از ترکیبات گیاهی مانند ماترین و نیمارین در قالب راهبردهای مدیریت تلفیقی آفات، به‌ویژه در جنگل‌های حساس و ارزشمند زاگرس، می‌تواند نقش مؤثری در کاهش مصرف آفت‌کش‌های شیمیایی، حفظ دشمنان طبیعی و ارتقای پایداری اکولوژیکی داشته باشد. به‌کارگیری این ترکیبات در چارچوب برنامه‌ریزی دقیق و هماهنگ با شرایط زیستی منطقه، گامی مؤثر در جهت حفاظت بلندمدت از منابع طبیعی جنگلی خواهد بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Sublethal Effects and Biological Parameters of the Botanical Insecticides Matrine and Neemarin on the Green Oak Tortrix, Tortrix viridana L.

نویسندگان [English]

  • Samaneh akbari 1
  • Shahram Aramideh 2
  • mahdiye mousavi 3
1 Plant Protection Departement, Agriculture Faculty, Urmia University, Urmia, Iran.
2 Urmia University
3 Urmia university
چکیده [English]

Introduction and Objective: Oak trees are considered keystone species in the Zagros forests, playing a critical role in environmental stability, soil conservation, and biodiversity. However, the ecological integrity of these ecosystems is increasingly threatened by leaf-feeding pests. Among them, the green oak tortrix (Tortrix viridana L.) is a major defoliator that feeds on vegetative and reproductive buds, flower clusters, and young leaves, leading to premature defoliation, disrupted photosynthesis, and reduced regeneration in oak stands. This univoltine pest poses a serious challenge to forest health. In recent years, botanical insecticides such as Neemarin (derived from Azadirachta indica A. Juss) and Matrine (extracted from Sophora flavescens Ait.) have gained attention as eco-friendly alternatives to synthetic chemicals. These compounds exert both lethal and sublethal effects, including reduced fecundity, developmental disruption, and feeding deterrence. Although their efficacy has been documented in several pest species, there is a lack of direct evidence regarding their impact on T. viridana.
Materials and Methods: Third instar larvae of T. viridana were collected from oak forests in Piranshahr at West Azerbaijan Province and reared under laboratory conditions on fresh leaves of Quercus infectoria G. Olivier. The insecticidal activity of Matrine and Neemarin was assessed using five concentrations and a control. Oak leaves were dipped in each solution for 5 seconds, air-dried, and placed in 9-cm Petri dishes covered with organza mesh. Ten larvae were added per dish and maintained at 25 ± 2 °C and 65 ± 5% RH. Mortality was assessed after 48 hours using a heated needle method. For sublethal assays, larvae were exposed to LC20 concentrations of each insecticide for 5 seconds, then transferred to untreated leaf discs. Life history traits including longevity, pupation rate, fecundity, and daily egg production were recorded. Data were analyzed using probit analysis (SPSS), two-sex life table software (TwoSex-MSChart), and SigmaPlot for visualization. Life table parameters were compared using the paired bootstrap method.
Results: Lethal concentration values LC50 and LC20 were calculated for both botanical insecticides. The LC50 and LC20 for Matrine were 80.23 and 29.20 µL/mL, respectively, while those for Neemarin were 243.21 and 86.04 µL/mL, indicating higher toxicity of Matrine. Adult longevity significantly decreased under both treatments: 8.84 days (Matrine), 10.85 days (Neemarin), and 13.40 days (control). The oviposition period was reduced from 11.48 days (control) to 6.35 days (Matrine) and 8.95 days (Neemarin). Sublethal exposure caused significant reductions in fecundity. Key population parameters such as net reproductive rate (R0), intrinsic rate of increase (rm), and gross reproductive rate (GRR) showed significant declines in treated groups compared to the control. The age-stage specific life expectancy (exj) of the first female decreased from 17.03 days (control) to 14.18 (Neemarin) and 12.05 days (Matrine). Reproductive value (vxj) also declined after exposure to sublethal doses, reflecting reduced fecundity and survival, and dropped to zero post-oviposition.
Conclusion: This study demonstrates that Matrine and Neemarin possess both lethal and sublethal activity against T. viridana larvae. These botanical insecticides significantly impacted developmental time, survival, fecundity, and key demographic parameters. Given their efficacy and eco-safety, they offer promising potential for inclusion in integrated pest management (IPM) programs targeting oak defoliators in sensitive ecosystems such as the Zagros forests. Their use may contribute to reducing reliance on synthetic chemicals, preserving beneficial organisms, and enhancing ecological sustainability.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sublethal effects
  • Life table
  • Integrated Pest Management
  • Tortrix viridana