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韭菜提取物杀虫活性及化学成分研究

高全

  长期、大量以及不合理使用化学农药引起的农产品安全、环境污染和有害生物抗药性等问题日益突出,开发环境友好的新农药具有重要意义。韭菜(Allium tuberosum Rottl.ex Spreng)属于百合科(Liliaceae Juss.)葱属(Allium),是一种药食两用植物,其提取物具有良好的杀虫活性,然而其作用机理以及主要活性物质尚未明确。本研究以小菜蛾(Plutella xylostella Linnaeus)为供试昆虫,研究了韭菜提取物的杀虫活性,分离鉴定了其主要次生代谢产物,探讨了其主要活性成分以及作用机理。主要研究结果如下:1.采用琼脂保湿浸叶法和点滴法,评价了韭菜挥发油(EOC)和乙醇提取物的趋避和触杀活性。在相同处理浓度下,韭菜挥发性成分对小菜蛾的趋避活性优于硫醚类化合物和乙醇提取物,处理浓度为5μL/mL时,韭菜挥发油对小菜蛾的趋避率达到96.67±0.82%;处理浓度为10000 mg/L时,韭菜乙醇提取物趋避率达到83.33±0.82%。韭菜挥发油对小菜蛾触杀毒性的LC_(50)为0.56μL/mL,而韭菜提取物对小菜蛾触杀毒性的LC_(50)为3001.88 mg/L。2.利用水蒸汽蒸馏法(HD)和GC-MS联用技术,对韭菜挥发性成分的组成及其含量进行分析。结果表明,新鲜韭菜挥发性化合物的含量远远高于煮韭菜中的挥发性成分,在新鲜韭菜中检出27种化合物,煮过的韭菜中检出19种化合物,煮后韭菜的刺鼻气味明显减弱。以大鼠正常肾脏细胞和肝脏细胞为靶标,评价了煮前后韭菜挥发性成分的细胞毒性。结果表明,新鲜韭菜的挥发性成分对正常大鼠肝脏细胞和肾脏细胞均表现出了一定的毒性,当处理浓度为100μg/mL时,这两种细胞的活力分别降低25%和30%。3.以75%乙醇为提取溶剂,常温浸提3次,得到韭菜提取物;利用HP-20大孔树脂柱层析、Sephadex LH-20柱层析、制备HPLC系统,分离纯化了提取物中的主要化学成分;通过理化性质和各种谱学数据(UV、CD、NMR、MS)分析以及与标准品和参考文献比对,鉴定了46种化合物。分别为脱氧尿苷(1),胸腺嘧啶(2),脱氧胸苷(3),胸苷(4),鸟苷(5),脱氧鸟苷(6),腺嘌呤(7),腺苷(8),脱氧腺苷(9),咔啉-3-羧酸(10),色氨酸(11),苯丙氨酸(12),(R)-2-羟基-5-羟乙基-吡嗪(13),2-羟甲基-3-甲基-6-乙基-吡嗪(14),(R)-2-乙氧基-6-乙基-哒嗪(15),(R)-2,3-二甲基-6-(1-乙氧基)-哒嗪(16),2-[(1R,2R)-2-羟基-2-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-1-(羟甲基)-乙氧基]-5-(3-羟丙基)-苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷(17),对羟基苯甲酸(18),4-羟基-3-甲氧基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷(19),4-[(2S,3R)-2,3-二氢-3-(羟甲基)-5-(3-羟丙基)-7-甲氧基-2-苯并呋喃基]-2-甲氧基-β-D-吡喃葡萄糖苷(20),(7R,8S)-脱氢二缩二乙醇-9,9 -O-β-D-吡喃葡萄糖苷(21),[(2S,3R)-2,3-二氢-2-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-5-(3-羟基丙基)-7-甲氧基-3-苯并呋喃基]-甲基-β-D-吡喃葡糖苷(22),(7S,8R)-2,3-二氢-2-(4-羟基-3-甲氧基)-8-(羟甲基)-3’-甲氧基-1-苯丙呋喃丙醇(23),1-(4,5-二羟基苯基)-(2E)-2-丙烯酸(24),4-羟基-5-甲氧基苯基-1-丙烯酸乙酯]-D-吡喃葡萄糖(25),槲皮素-3-O-(6-反式阿魏酰)-β-D-吡喃葡糖基-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖苷-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(26),山奈酚-3-O-(6-反式阿魏酰)-β-D-吡喃葡糖基-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖苷-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(27),槲皮素-3-O-(6-反式对香豆酰)-β-D-吡喃葡糖基-(1→2)-β-D-吡喃葡萄糖苷-7-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(28),3-[[2-O-[6-O-[(2E)-3-(3,4-二羟苯基)-1-氧代-2-丙烯-1-基]-β-吡喃葡糖基-β-D-吡喃葡糖基]氧基]-7-(β-吡喃葡糖氧基)-5-羟基-2-(4-羟苯基)-4H-1-苯并吡喃-4-酮(29),7-(β-D-吡喃葡糖氧基)-5-羟基-2-(4-羟基苯基)-3-[[2-O-[6-O-[(2E)-3-(4-羟基苯基)-1-氧代-2-丙烯-1-基]-β-D-吡喃葡萄糖基]-β-吡喃葡糖基-氧基]-4H-1-苯并吡喃-4-酮(30),3-苯丙基-β-D-吡喃葡萄糖苷(31),3,7-二-(β-吡喃葡萄糖基)-5-羟基-2-(4’-羟苯基)-4H-1’-苯并吡喃-4-酮(32),7-[(6-脱氧-α-L-吡喃甘露糖基)-氧基]-3-[(2-O-β-D-吡喃葡萄糖-β-D-吡喃葡萄糖基)-氧基]-5-羟基-2-(4-羟苯基)-4H-1-苯并吡喃-4-酮(33),3-[(2-O-β-D-吡喃葡萄糖-β-D-吡喃葡萄糖基)-氧基]-5,7-二羟基-2-(4-羟基苯基)-4H-1-苯并吡喃-4-酮(34),3-[(2-O-β-D-吡喃葡萄糖-β-D-吡喃葡萄糖基)-氧基]-7-(β-吡喃葡糖氧基)-5-羟基-2-(4-羟苯基)-4H-1-苯并吡喃-4-酮(35),2-(3,4-二羟基苯基)-3-[(2-O-β-D-吡喃葡萄糖-β-D-吡喃葡萄糖基)-氧基]-5,7-二羟基-4H-1-苯并吡喃-4-酮(36),乙基-α-D-吡喃木糖苷(37),丁基-α-D-吡喃木糖苷(38),对甲基苯酚(39),木脂素-8-O-4’葡萄糖苷(40),3-[(2S,3R)-4’,6’-二氢-2-(1-羟基-3’-甲氧基苯基)-8-(羟甲基)-2-甲氧基-4-苯并呋喃基]-丙基-β-D-吡喃葡萄糖苷(41),3-[2-[4-(β-D-吡喃葡糖氧基)-3-甲氧基苯基]-2’,6’-二氢-3-(羟甲基)-7-(2R-反式)-β-D-吡喃葡萄糖苷(42),山奈酚(43),6-[(4-O-β-D-吡喃葡萄糖基-β-D-吡喃葡萄糖基)-氧基]-2,4-二羟基-4H-1-苯并吡喃-3-酮(44),槲皮素(45)和阿魏酸(46)。化合物13、14、15、16、21、26、27和28为首次发现的新化合物,其中化合物13、14、15和16是具有特殊韭菜烤香的吡嗪类化合物,化合物26、27和28是韭菜中分离得到的黄酮类化合物。4.以小菜蛾为供试昆虫,采用琼脂保湿浸叶法,对分离得到4种吡嗪类化合物的趋避生物活性进行研究;并采用触角电位方法以及酶活测定实验,对韭菜挥发油、乙醇提取物和吡嗪类化合物的作用机理进行了探讨。在相同浓度下,(R)-2-乙氧基-6-乙基-哒嗪和(R)-2-羟基-5-羟乙基-吡嗪的活性较好,并且吡嗪类化合物的活性要优于韭菜挥发性成分以及乙醇提取物;当处理浓度为1 mg/mL以及高于此浓度时,(R)-2-乙氧基-6-乙基-哒嗪的趋避活性最好;处理浓度为5 mg/mL时,其对小菜蛾的趋避活性可以达到100%。触角电位(EAG)响应和处理浓度之间具有良好的剂量-效应关系,即趋避活性较好的物质,其对应的EAG响应相应的高于其他待测物。当(R)-2-乙氧基-6-乙基-哒嗪的处理浓度为100μg/mL时,EAG响应可以达到5.68 mV,相同浓度下,韭菜挥发油对小菜蛾的EAG响应值为4.33 mV。可以推测,韭菜挥发油和吡嗪类化合物是通过小菜蛾触角对其产生电位响应,从而表现出较为明显的趋避活性。韭菜挥发油和乙醇提取物均可抑制两种重要解毒酶GSTs和CarE的活性。本文明确了韭菜提取物对小菜蛾幼虫的趋避和触杀活性,确定了韭菜中的主要杀虫活性成分,揭示了韭菜中吡嗪类化合物对供试昆虫的趋避活性和作用机理。研究结果对以韭菜为资源,开发植物源杀虫剂提供了理论依据,为发现新的杀虫活性先导化合物奠定了基础。……   
[关键词]:韭菜;小菜蛾;趋避活性;触角电位;吡嗪类化合物
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:安徽农业大学2018年