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辣蓼杀虫活性成分研究

曾维爱  
【摘要】: 茶树虫害是茶叶高产、优质、高效的重要制约因素之一。茶树害虫种类繁多,全世界已记载的有1000多种,我国常见害虫有400多种,其中重要的有50-60种,常年造成茶叶产量损失约15%。茶尺蠖(Ectropis grisecens warren)是我国茶园三大主要害虫(茶尺蠖、茶毛虫、小绿叶蝉)之一,长期以来危害我国茶园,该虫发生代数多,为害时间长。目前,防治茶尺蠖使用的药剂一般为功夫、天王星和敌杀死,长期使用这些农药,使得茶尺蠖的抗药性逐年增强,药效下降,尤其是茶叶中农药残留量较高是当前茶叶生产中面临的严重问题。为解决茶尺蠖的危害及降低茶叶中的农药残留量,研制并推广高效、低毒、低残留的无公害杀虫剂,替代有机化学农药势在必行。同时研制与推广无公害杀虫剂也是发展无公害茶叶的一个关键,对提高茶叶的产量和品质,保持茶园的生态平衡,保护和利用茶园天敌资源,具有十分重要的意义。 生物农药替代化学农药是无公害农业发展的必然趋势,我国在生物农药方面的研究尽管开展了不少工作,但是具有原创性的自主知识产权的产品还很少,然而,有机食品、绿色食品的发展期待生物农药替代传统的化学农药。从天然产物,特别是从植物中寻找杀虫活性物质,是研制和开发新型杀虫剂的重要途径之一。辣蓼(Polygonum hydropiper L.)属蓼科(Polygonaceae)蓼属(Polygonum L.)的一年生草本植物,是我国的一种传统中草药,在我国大部分地区都有分布,是一种资源十分丰富的植物,辣蓼对昆虫具有很强的拒食、忌避作用,如能将之开发为一种新型的植物性杀虫剂,对充分利用该种植物为农业生产服务具有重要意义。 本实验通过15种植物4种溶剂提取物对茶尺蠖3龄幼虫的生物活性,筛选出辣蓼醇提物的活性最强。对辣蓼醇提物通过5种有机溶剂萃取以茶尺蠖、菜青虫为生测试虫,达到杀虫活性成分的初步分离目标,筛选出乙醚萃取物的活性最强。对辣蓼醇提乙醚萃取物进行GC-MS分析,分析显示出主要化学成分为酚类物质。然后通过不同柱色谱、不同洗脱溶剂系统对辣蓼杀虫活性成分进行追踪分离与纯化,以TLC、HPLC检测,以茶尺蠖为生测试虫,得辣蓼杀虫活性成分。对分离纯化得到的单体进行四谱(IR、MS、UV、NMR)鉴定,通过谱图解析及结合理化实验,确定辣蓼杀虫活性成分为丁香酚。最后用分离得到的丁香酚对茶尺蠖做不同方式的药效实验,并研究了丁香酚对茶尺蠖的乙酰胆碱酯酶和谷胱甘肽-S-转移酶活性的影响。 主要研究结果如下: 1、通过15种植物4种溶剂提取物对茶尺蠖3龄幼虫的生物活性实验发现,辣蓼95%乙醇提取物对茶尺蠖具有很好的拒食作用和一定的触杀作用,48h内3次观察的平均拒食率为83.41%,比标准药剂对照(0.3%印楝素乳油)的效果好;3d后的校正死亡率为46.67%,比标准药剂对照的校正死亡率低。 2、通过不同溶剂的超声波辅助提取、回流提取获得粗提物,对粗提物经过不同溶剂萃取得萃取物,以5龄菜青虫为生测试虫。生物活性试验表明,辣蓼粗提物对菜青虫5龄幼虫具有较强的拒食作用和一定的触杀作用,其中以95%乙醇为溶剂的回流提取物的活性最强,处理24 h、48 h后拒食率分别为75.27%和67.04%;24 h,48 h和72 h的校正死亡率分别为14.71%、30.30%和44.83%。萃取物对菜青虫5龄幼虫也具有很强的拒食作用和一定的触杀作用,其中以辣蓼醇提乙醚萃取物的活性最强,处理24 h、48h后拒食率分别为90.57%和82.93%;24h,48h和72h的校正死亡率分别为24.14%、41.07%和56.60%。 3、通过不同溶剂对辣蓼95%乙醇提取物(EE)进行萃取,并将各萃取物对茶尺蠖3龄幼虫进行了拒食作用和触杀作用,生物活性试验表明,EE各萃取物对茶尺蠖3龄幼虫都具有拒食作用和触杀作用,其中以EE乙醚萃取物的活性最强,处理12h、24 h和48h后拒食率分别为99.34%、90.02%和81.25%;触杀作用中,EE乙醚萃取物7d后的校正死亡率为68.49%,表现出一定的触杀作用。 4、对醇提乙醚萃取物进行了GC-MS分析,在辣蓼中首次发现了以下6种化合物:2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、4-烯丙基-2-甲氧基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二庚酯和邻苯二甲酸二丁酯。其中,2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、4-烯丙基-2-甲氧基苯酚(丁香酚)对农业害虫具有很强的生物活性,辣蓼具有的杀虫活性可能与这二种物质有关。 5、对辣蓼杀虫活性成分进行了追踪分离,通过对茶尺蠖的生物活性实验证明,辣蓼杀虫活性部位是精油类成分,并从辣蓼杀虫活性部位中分离得到一个单体化合物,通过理化常数测定与波谱分析,被鉴定为4-烯丙基-2-甲氧基苯酚,俗称丁香酚。 6、丁香酚对茶尺蠖3龄幼虫的不同生物活性测定结果表明:茶尺蠖对丁香酚处理过的叶片的取食量显著少于对照,具有很强的拒食作用;丁香酚对茶尺蠖还具有明显的胃毒作用和触杀作用;另外,丁香酚对茶尺蠖的体重增长也有显著的抑制作用。 7、对辣蓼杀虫活性成分的作用机理进行了初步研究,实验结果表明:丁香酚能显著抑制茶尺蠖的乙酰胆碱酯酶活性,处理后2d的酶比活力抑制率达73.57%,随着处理天数的延长,酶比活力抑制率随着降低,到第5天达最低值,抑制率为40.43%;丁香酚对茶尺蠖的谷胱甘肽-S-转移酶活性也具有一定程度的抑制作用,以处理后2d的酶比活力抑制作用最强,其抑制率达64.26%,处理后3d的抑制率为51.0%,但是到第4d酶比活力的抑制率显著降低,抑制率仅为20.38%,到第5d丁香酚处理对茶尺蠖的谷胱甘肽-S-转移酶活性基本上没有抑制作用,第5d后的抑制率仅为9.38%。


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