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黄荆杀虫活性成分的分离与鉴定及其对棉蚜和菜青虫的生物效应

刘雨晴

   黄荆Vitex negundo属马鞭草科牡荆属Vitex L.,在我国大部分地区都有分布,山东泰山野生资源十分丰富。为充分开发利用这一野生杀虫植物资源,本文采用生物活性跟综结合硅胶柱层析、薄层层析和气相色谱-质谱联用技术等色谱方法,对黄荆种子中的杀虫活性成分进行了分离鉴定,并测定评价了黄荆杀虫活性成分和黄荆总生物碱对棉蚜Aphis gossypii和菜青虫Pieris rapae两种重要农业害虫的杀虫活性和作用方式;探讨了其作用机理。本研究对于进一步开发和利用黄荆这一植物资源,研究开发新型的环境友好植物杀虫剂,具有较大的理论和实践意义。主要研究结果如下: 1.采用多种色谱技术,以棉蚜无翅成蚜为试虫,采用生物活性追踪,从黄荆种子二氯甲烷提取物中分离出高活性组分,并鉴定出了其主要成分。通过三级硅胶柱层析从黄荆中分离鉴定得到对棉蚜毒力高的成分β-石竹烯、α-蒎烯和甲基萘,其含量分别达7.68%、5.45%和35.67%;采用酸水溶液提取法,从黄荆种子甲醇提取物中提取得到黄荆总生物碱。 2.采用生物测定和生化分析法,研究了黄荆中的β-石竹烯和α-蒎烯对棉蚜和菜青虫的毒力及毒杀机制。结果表明: (1)β-石竹烯和α-蒎烯对棉蚜的作用方式具有多样性。其中触杀毒力和忌避毒力最为强烈,并以β-石竹烯的活性较高。分别以二者LD_(30)剂量处理棉蚜,对其繁殖力、排蜜频率和排蜜量均有显著不利影响。β-石竹烯和α-蒎烯处理棉蚜或其离体酶,对乙酰胆碱酯酶、多酚氧化酶、羧酸酯酶和谷胱甘肽-S-转移酶都有明显抑制作用。 (2)β-石竹烯和α-蒎烯对菜青虫表现出显著的拒食和触杀作用;72 h触杀LC_(50)依次为642.54和729.69 mg/L;β-石竹烯对菜青虫幼虫还表现一定的胃毒作用;β-石竹烯和α-蒎烯72 h的触杀LC30剂量,能够使菜青虫幼虫龄期和蛹期较同期对照显著延长,幼虫体重减轻,雌雄蛹重明显降低。PPO是β-石竹烯对菜青虫的主要作用靶标,IC50为1.09×10~3 mg/L,而α-蒎烯对菜青虫的主要靶标是AChE,IC50为1.32×10~3 mg/L。β-石竹烯和α-蒎烯对菜青虫GST有激活作用;β-石竹烯对菜青虫中肠蛋白酶和淀粉酶还表现明显抑制作用。 3.测定了β-石竹烯对棉蚜AChE和菜青虫PPO的抑制作用,并探讨了其抑制机理,结果表明:β-石竹烯对棉蚜AChE表现可逆性抑制效应,为竞争型抑制类型,其IC50为1.76×10~3 mg/L,抑制常数Ki为665.50 mg/L。β-石竹烯对菜青虫PPO为混合型抑制类型,IC_(50)为1.09×10~3 mg/L,对游离酶抑制常数Ki和对酶-底物络合物抑制常数Kis分别为1.00×10~(-4)和2.00×10~(-6) mg/L。 4.黄荆总生物碱对棉蚜和菜青虫的作用方式和毒杀机制表现在: (1)其对棉蚜触杀毒力较高,LD_(50)值为0.73×10~(-1)μg/头;LD_(30)剂量能够使棉蚜存活时间较对照缩短7 d,繁殖力较对照减少4.9头/单雌。黄荆总生物碱对棉蚜AChE和CarE有显著的抑制作用,IC_(50)依次为1.90×10~3和777.81 mg/L,对PPO则表现激活作用。 (2)黄荆总生物碱对菜青虫幼虫表现一定的触杀、拒食和胃毒作用,72 h的触杀LC_(50)为2346.61 mg/L,拒食AFC_(50)为2.13×10~3 mg/L,胃毒LC_(50)为2.99×10~3 mg/L。对菜青虫AChE和CarE抑制作用较强。 5.乌苏酸对棉蚜和菜青虫的作用方式和毒杀机制为: (1)乌苏酸对棉蚜主要表现触杀作用,LD_(50)为0.71×10~(-1)μg/头。AChE是乌苏酸对棉蚜的主要靶标,乌苏酸对棉蚜AChE表现可逆性抑制效应,为竞争型抑制类型,其IC_(50)为2.23×10~3 mg/L,抑制常数Ki为489.40 mg/L。 (2)乌苏酸对菜青虫幼虫具有显著的拒食和触杀作用,72 h的拒食AFC_(50)和触杀LC_(50)分别为829.27和1745.12 mg/L。乌苏酸对菜青虫AChE和PPO有显著的抑制作用,IC_(50)分别为1.60×10~3和2.68×10~3 mg/L;其对菜青虫AChE也表现可逆性抑制效应,为竞争型抑制类型。……   
[关键词]:黄荆;杀虫活性;成分分析;作用方式;作用机理
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:山东农业大学2010年