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几种植物的杀虫抑菌活性及其成分研究

齐军山  
【摘要】: 为了减少病虫害给农业生产造成的损失,人们不断加大农药的施用量。化学农药的滥用引发了人们对环境和农产品安全的忧虑。为了筛选、创制对人畜安全、环境友好的新型生物农药,本文对中华猕猴桃、狗枣猕猴桃的杀虫活性、40种杂草和9种中草药的抑菌活性进行了筛选,并对中华猕猴桃石油醚萃取物的成分,特别是在活性追踪指导下对高活性的抑菌植物水菖蒲的活性成分进行了分离纯化和结构鉴定。简述如下。 1.对采自陕西凤翔的中华猕猴桃(Actinidia chinensis)和山东青岛的狗枣猕猴桃(Actinidia kolomikta)对小菜蛾(Plutella xylostella L.)的杀虫活性进行了较为系统的研究。发现在6种溶剂中,丙酮是最适的提取溶剂。而在3种萃取溶剂中,石油醚是最适的萃取溶剂。其中中华猕猴桃茎丙酮提取物对小菜蛾应用浸虫法在48h的校正死亡率达到79.6%,24h时也达到73.3%。剂量效应试验表明,中华猕猴桃茎部丙酮提取物48h的LC_(50)为40.85g·L~(-1),24h为49.04 g·L~(-1)(以粗提物定量)。而叶丙酮提取物48h和24h的LC_(50)为74.07和67.28 g·L~(-1)(以粗提物定量)。活性成分的初步分离表明,石油醚萃取物中含有中华猕猴桃茎丙酮粗提物的大部分杀虫物质。对中华猕猴桃茎的石油醚萃取物进行的LC_MS分析表明,丰度比较高的成分有:棕榈酸、珠光脂酸、植物醇、亚油酸、十六碳三烯酸、硬脂酸。 而狗枣猕猴桃活性最高的部位是根皮,其丙酮粗提物48h和24h对小菜蛾的LC_(50)分别为1.97和2.14 g·mL~(-1)(以植物干粉定量)。 2.应用抑制菌丝生长速率法筛选了采自山东济南的40种杂草的丙酮提取物对辣椒疫霉(Phytophthora capsici)、瓜果腐霉(Pythiumaphanidermatum)、尖镰孢菌(Fusarium oxysporium)、茄镰孢菌(Fusariumsolani)和灰葡萄孢(Botrytis cinerea)的抑菌活性。共有13种杂草至少对1种病原菌的抑制率在60%以上,占供试植物的32.5%。其中,对5种病原菌抑菌效果都较好的有黄花蒿(Artemisia annua)和苍耳(Xanthiumsibiricum);对4种病原菌抑菌效果较好的有荔枝草(Salvia plebeian);鳢肠(Eclipta prostrata)对3种病原菌即辣椒疫霉、瓜果腐霉和尖孢镰刀菌的抑菌效果较好;对2种病原真菌效果较好的有夏至草(Lagopsis supine)和地黄(Rehmannia glutinosa):对1种病原菌效果较好的有播娘蒿(Descurainia sophia)、齿果酸模(Rumex dentatus)、车前(Plantagoasiatica)、泽漆(Euphorbia helioscopia)、蓼(Polygonum sp.)、苣荬菜(Sonchus brachyotus)和小飞蓬(Conyza Canadensis)。这些杂草中,黄花蒿、苍耳、荔枝草等几种植物抑菌谱广、抑制率高,具有进一步研究的价值。 3.应用抑制菌丝生长速率法筛选了9种中药的水提物和丙酮提取物对辣椒疫霉(Phytophthora capsici)、瓜果腐霉(Pythium aphanidermatum)、尖镰孢菌(Fusarium oxysporium)、茄镰孢菌(Fusarium solani)和灰葡萄孢(Botrytis cinerea)的抑制作用。结果发现,水提物的活性不如丙酮提取物的活性高。其中水菖蒲(Acorus calamus L.)丙酮提取物对5种病原真菌都有较好的抑制活性,且抑制率在88.56~100.00%之间。花椒(Zanthoxylum bungeanum)和虎杖(Polygonum cuspidatum)的丙酮提取物对3种病原真菌的活性较好。而对2种病原真菌效果较好的有艾叶(Artemisia indica)和鹤虱(Fructus carpesii)。EC_(50)试验表明,水菖蒲活性最高,其粗提物对辣椒疫霉(P.capsici)的EC_(50)达到了46.74 mg·L~(-1),对灰葡萄孢(B.cinerea)和尖镰孢菌(F.oxysporium)的EC_(50)则分别为186.89 mg·L~(-1)和236.01 mg·L~(-1),对茄镰孢菌(F.solani)和瓜果腐霉(P.aphanidermatum)的EC_(50)也分别达到了280.76和306.78 mg·L~(-1),是一种很有前景的抑菌植物。虎杖对辣椒疫霉(P.capsici)、瓜果腐霉(P.aphanidermatum)和茄镰孢菌(F.solani)的EC_(50)分别为1.18 g·L~(-1)、2.08g·L~(-1)和2.14 g·L~(-1)。花椒对尖镰孢菌(F.oxysporium)、瓜果腐霉(P.aphanidermatum)和灰葡萄孢(B.cinema)的EC_(50)则分别为0.27 g·L~(-1)、1.29 g·L~(-1)、1.53 g·L~(-1)。 4.以活性追踪为指导,对水菖蒲(Acorus calamus)的抑菌活性成分进行了分离纯化和结构鉴定。对4种病原真菌的活性测定表明,在甲醇、丙酮和石油醚的提取物中,石油醚是最适的提取溶剂。对其乙醇粗提物进行液液萃取,也是石油醚萃取物活性最高。应用200~300目和H硅胶进行柱层析,并对每一步得到的流分进行活性测定。综合运用萃取、硅胶柱层析、TLC、HPLC等方法,分离到代号为LCb2的化合物。LCb2对辣椒疫霉(P.capsic)的EC_(50)为27.84 mg·L~(-1),回归方程为Y=1.6189+2.3403X。该化合物呈油状,淡黄色,溶于石油醚、乙酸乙酯、氯仿。应用UV、IR、MS、H-NMR和C-NMR以及2D-NMR(COSY、HSQC、HMBC)并比对文献数据,确定LCb2为顺式-细辛醚(cis-asarone)。与水菖蒲粗提物相比,LCb2的EC_(50)仅提高不到1倍,因此认为水菖蒲粗提物的高抑菌活性是由于细辛醚的高含量导致的。细辛醚的顺式异构体对辣椒疫霉(P.capsic)的活性是反式异构体的62.75倍,说明顺反异构对活性有着决定性的影响。 本文的创新点主要在于:系统的研究了水菖蒲的抑菌活性,特别是在活性追踪指导下对其抑菌成分进行了分离纯化并鉴定了其化学结构。发现水菖蒲中对辣椒辣椒疫霉(P.capsic)等植物病原真菌表现高抑菌活性的成分是顺式-细辛醚(cis-asarone)。


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