虎杖花对丝光绿蝇毒杀活性成分及致毒机理研究

【摘要】丝光绿蝇(Luciliasericata),俗称绿豆蝇,能传播痢疾、伤寒、霍乱、结核等多种疾病。在对其进行化学防治过程中常造成食品、环境污染及人体中毒等事故,同时随着化学药剂的长期大量地连续使用,蝇类已对诸多化学杀虫剂产生了抗药性。因此,从天然产物中寻找新的杀虫活性物质是开发绿色新型杀虫剂以减少害虫抗药性的有效途径之一。课题组发现,丝光绿蝇对活体虎杖花具有和天然除虫菊相似的中毒症状,表现为吸引、取食、兴奋、瘫软麻痹(麻醉)、死亡等系列行为。经进一步药化实验,研究发现虎杖花甲醇提取物的乙醚部位和甲醇部位具有较强的毒杀活性同时具有和活体花类似的中毒症状。为此,本文采用生物活性跟踪法对其中的杀虫活性成分进行提取、分离、纯化及结构鉴定,并初步探讨其毒杀作用机制。以期寻找和发现防治丝光绿蝇的天然活性物质和先导化合物,为植物源农药的开发利用提供理论依据和技术支持。1虎杖花对丝光绿蝇毒杀现象生物学观察本文通过现场和实验深入观察了虎杖对丝光绿蝇成虫具有的特异毒杀现象。在虎杖未开花之前,丝光绿蝇对其没有任何兴趣,但一到虎杖花开花之时,丝光绿蝇就会受到虎杖花气味的吸引陆续从四面八方大量聚集于花头上进行吸食。吸食一段时间后丝光绿蝇进入为兴奋状态,表现为乱飞、乱撞、不断搓动前足、并伴有流涎、抽搐等症状。随着取食时间的延长和取食量的增大,丝光绿蝇逐渐进入抑制状态,表现为行动缓慢、麻醉等中毒症状,最终死亡。活体花对丝光绿蝇的毒力曲线为Y=2.1534X-8.8414,相关系数r=0.9872,其LTso为27.32h。2虎杖花对丝光绿蝇引诱物质的化学分析在全面观察了虎杖花对丝光绿蝇特异毒杀现象基础上,应用气相色谱质谱联用仪测定了引诱丝光绿蝇取食的挥发性成分。从虎杖花中鉴定出21个化合物,占总峰面积的99.29%。2-己烯酸甲酯,苯戊酮,4-己烯酸甲酯,顺-3-己烯酸甲酯,2-甲基-6-次甲基-1,7-辛二烯-3-醇等5种物质是虎杖花头香的主要成分,占总挥发性成分的63.23%。从成分的类别来看,酯类成分占总挥发性成分的52.09%,以己烯酸甲酯类衍生物为最多,己烯酸甲酯占总酯类成分的85.66%,其中2-己烯酸甲酯的相对百分含量为24.41%；另外一类挥发性成分为苯戊酮和苯乙酮,含量分别为16.30%和4.33%,占挥发性成分总量的20.63%。3虎杖花杀虫活性物质的分离为了寻找和明确虎杖花对丝光绿蝇的杀虫活性成分,对虎杖花甲醇提取物的石油醚、乙醚、正丁醇、甲醇和水部位进行杀虫实验。石油醚、乙醚和甲醇部位具有较好的杀虫活性,其LC50分别达到1.31,0.30,0.64mg/mL。而正丁醇和水提取部位没有检测到杀虫活性。为了进一步探明杀虫活性物质,作者对其中两个杀虫活性较强的乙醚部位和甲醇部位的化学成分进行了分离。从乙醚部位分离得到7个天然产物,从甲醇部位分离得到22个天然产物。其中芦荟大黄素、山奈酚、根皮苷、木犀草素、橙皮素、4-羟基苯乙酮、蔗糖、染料木素、橙皮苷、表儿茶素、1-苯乙基-葡萄糖苷等11个化合物为首次从植物虎杖中分离得到。4单体化合物的杀虫活性为了寻找真正的杀虫物质和先导化合物,作者对分离得到的大部分天然产物均进行了杀虫活性筛选。研究中发现以芦荟大黄素为代表的蒽醌类化合物具有较好的杀虫活性,从试虫的中毒症状来看和提取物相近。大黄素、大黄素甲醚、大黄酸、大黄酚在5h的击倒作用随着试药浓度的增大而增大,但仅芦荟大黄素的击倒率超过50%。丝光绿蝇在用药10h的死亡头数(死亡率)均有较大幅度提升,尤其是大黄酚和芦荟大黄素最为明显,死亡率达到了56.67%和86.67%。大黄素、大黄素甲醚、大黄酸、大黄酚、芦荟大黄素的浓度均为3.75mg/mL时,丝光绿蝇在10h的死亡率分别为43.33%,20.00%,30.00%,56.67%和86.67%;在20h的死亡率分别为50.00%,30.00%,53.33%,70.00%和90.00%。丝光绿蝇成虫经大黄素、大黄素甲醚、大黄酸、大黄酚、芦荟大黄素给药10h后,其LC50值分别为3.74,5.90,4.89,3.06,2.44mg/mL.给药20h后,其LC50值分别为3.36,5.29,3.17,1.90,2.26mg/mL5虎杖花中蒽醌类化合物对丝光绿蝇的毒杀机制杀虫活性实验证明蒽醌类化合物是虎杖花中起到杀虫作用的重要的物质,对丝光绿蝇成虫具有较强的神经毒杀作用。丛试虫的中毒症状推测虎杖花中的蒽醌类化合物可能作用于丝光绿蝇的中枢神经系统。在兴奋期,给药组和活体花相对于对照来说均显示乙酰胆碱酯酶活性降低,即酶比活力降低。大黄素、大黄素甲醚、大黄酸、大黄酚、芦荟大黄素和活体花对乙酰胆碱酯酶的抑制率分别为7.03%,8.59%,24.02%,11.13%,32.62%和36.13%。在此时期丝光绿蝇体内的神经递质乙酰胆碱含量快速升高,分别为同期对照组的9.45,8.41,9.24,8.98和3.23倍,这和活体化的趋势一致。丝光绿蝇在兴奋期由于乙酰胆碱酯酶酶活力被抑制而导致乙酰胆碱无法被乙酰胆碱酯酶迅速水解为乙酸和胆碱,这会使得大量乙酰胆碱蓄积而无法有效终止神经信号的传递。这时脑神经细胞处于持续兴奋之中,表现为乱飞、乱撞、不断搓动前足、并伴有流涎、抽搐等症状。随着取食时间的延长,取食量增大,乙酰胆碱酯酶酶活性升高,乙酰胆碱被迅速降解,乙酰胆碱释放不足,导致神经传递受阻,试虫由兴奋期转为抑制期(麻醉期),从而表现为行动缓慢、麻醉等中毒症状。丝光绿蝇进入麻醉期至即将死亡期,行动迟缓,取食量进一步增大,蒽醌化合物对丝光绿蝇体内的乙酰胆碱酯酶表现出快速激活作用。在此时期,大黄素、大黄素甲醚、大黄酸、大黄酚、芦荟大黄素处理的乙酰胆碱酯酶酶比活力分别为同期对照组的2.42、2.37、2.53、2.44和4.02倍。
【作者】孙印石；
【导师】王建华；
【作者基本信息】山东农业大学，植物资源学，2014，博士
【关键词】虎杖花；丝光绿蝇；杀虫活性成分；致毒机制；

【参考文献】
[1]李开银.基于异常和误用的入侵检测系统IDSBAM[D].浙江大学,2004.
[2]徐丽娟.传统运输企业向现代物流企业转型中的观念产出及其营销规划[D].北京交通大学,2007.
[3]王金美.一.工业循环冷却水系统中冷却水和生物膜微生物群落结构 二.土壤中莠去津降解菌的分离和特性研究[D].南京大学,植物学,2013,硕士.
[4]吉学高.宋代画迹著录研究[D].湖北大学,历史文献学,2012,硕士.
[5]张君维.和谐社会背景下公民意识及其培育问题研究[D].河北师范大学,马克思主义基本原理,2012,硕士.
[6]谢正菊.会计师事务所司法会计鉴定业务的风险应对研究[D].宁波大学,企业管理,2012,硕士.
[7]汲会会.HPM视角下坐标系的教学研究[D].华中师范大学,学科教学,2014,硕士.
[8]卢仁泉.Brevican在脑胶质瘤发生中的生物学作用及其机制研究[D].复旦大学,生物化学与分子生物学,2012,博士.
[9]柴天佑,丁进良,王宏,苏春翌.复杂工业过程运行的混合智能优化控制方法[J].自动化学报,2008,05:505-515.
[10]李智.关于”互联网金融”的几个关键概念辨析[J].中国商贸,2014,28:109-110.
[11]陈丽华.浅论数据库营销及其营销策略的实施[D].天津财经学院,2003.
[12]宋健.天麻素骨架缓释片的制备及体外释药性研究[D].山东大学,制药工程（专业学位）,2012,硕士.
[13]杜彩虹.长治市城区街路名的语言学研究[D].河北大学,语言学及应用语言学,2014,硕士.
[14]王静.认知无线电网络中信息融合算法研究[D].中南民族大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[15]曹学涛.掘进机截齿截割煤岩的离散元仿真研究[D].沈阳理工大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[16]赵琴.基于分子标记的9个狗牙根的亲缘关系分析与品种鉴定分析[D].南京农业大学,园林植物与观赏园艺,2012,硕士.
[17]李亚洲.兔VX_2肝脏转移瘤影像表现与病理结构的对照研究[D].河北医科大学,影像医学与核医学,2013,硕士.
[18]刘华昌.基于MBD的集成式CAPP技术研究与系统开发[D].江苏科技大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[19]张磊.我国食品安全犯罪刑事立法政策现状与反思[D].吉林大学,刑法学,2014,硕士.
[20]付广,庞雄奇,姜振学.利用声波时差资料研究泥岩盖层封闭能力的方法[J].石油地球物理勘探,1996,04:521-528+604.
[21]付士磊.干旱胁迫下外源NO对杨树气孔运动及其抗旱性的影响[D].沈阳农业大学,森林培育,2004,硕士.
[22]翁国庆,张有兵,戚军,谢路耀.多类型电动汽车电池集群参与微网储能的V2G可用容量评估[J].电工技术学报,2014,08:36-45.
[23]富姣.温州市农业机械化发展现状及对策研究[D].南京农业大学,农村与区域发展,2011,硕士.
[24]胡欢欢.对谈类日汉同声传译（无稿）中的信息省略[D].北京第二外国语学院,日语口译,2014,硕士.
[25]贺满林.中国城市灵活就业发展研究——以上海为例[D].华东师范大学,人文地理学,2004,硕士.
[26]孔磊.基于智能体的个性化互联网信息搜集系统[D].华中科技大学,2004.
[27]邱荣财.基于Spark平台的CURE算法并行化设计与应用[D].华南理工大学,计算机系统结构,2014,硕士.
[28]赵淑敏.山东地区慢性鼻—鼻窦炎患者诊疗认识度的问卷调查[D].山东大学,耳鼻喉科,2013,硕士.
[29]倪梅生.控制性详细规划编制方法改进的一种思路—社区规划视角[D].安徽建筑大学,城市规划与设计,2013,硕士.
[30]韩再娥.内蒙古自治区高校高水平排球队伍建设现状分析及对策研究[D].内蒙古师范大学,运动训练（专业学位）,2013,硕士.
[31]叶晶晶,董思川,柳志强,郑裕国.酶法合成阿托伐他汀侧链中间体(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯的研究进展[J].发酵科技通讯,2014,03:19-23.
[32]范美娟.学校文化建构中的校长角色分析[D].黑龙江大学,教育管理,2013,硕士.
[33]燕杰.湖南土家族木雕艺术[D].西安美术学院,设计艺术学,2014,硕士.
[34]郝健.二战期间美国对华和对苏租借援助的比较研究[D].黑龙江大学,世界史,2013,硕士.
[35]姚婷婷.车辆调度有及其遗传算法[D].西北师范大学,运筹学与控制论,2013,硕士.
[36]牛健,俞小莉,黄瑞,冯燕,陈俊玄,刘震涛,周迅.发动机飞轮壳道路载荷谱试验分析研究[J].机电工程,2014,05:563-567.
[37]柴捷.两种不同类型土壤上凋落叶多样性对分解过程的影响[D].西南大学,生态学,2014,硕士.
[38]刘俊林.基于BP神经网络的2.25Cr1Mo0.25V钢高温流变应力模型研究[D].太原科技大学,材料加工工程,2014,硕士.
[39]陈佑星.微型质谱仪电子源及分析器的研究[D].华东理工大学,动力机械及工程,2014,硕士.
[40]刘佳.民办高校教师管理研究[D].南昌大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[41]李世平.数字成图与基础地理信息系统建设一体化研究[D].辽宁工程技术大学,测绘工程,2004,硕士.
[42]焦志超.再生混凝土框架梁柱节点抗震性能试验研究[D].北京建筑大学,防灾减灾工程及防护工程,2013,硕士.
[43]李伯华.论侦查阶段律师会见权的完善与保障[D].贵州民族大学,诉讼法学,2012,硕士.
[44]王利红.格式塔意象再造观照下司空图《诗品》模糊美的翻译[D].浙江大学,英语语言文学,2013,硕士.
[45]梁丹青.重庆市主要大气污染物排放权交易定价机制研究[D].重庆大学,环境科学与工程,2014,硕士.
[46]叶军科.基于拟压缩方法的二维低速流动数值模拟[D].西北工业大学,流体力学,2004,硕士.
[47]王沈.线粒体标志分子COXⅣ和HSP60在肝癌的表达分析及功能研究[D].第四军医大学,影像医学与核医学,2014,硕士.
[48]金鑫.复杂网络多元结构发现方法[D].吉林大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[49]李江鹏.从目的论视角探讨英若诚戏剧翻译的艺术特色[D].四川外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[50]吕巍,蔡鹭新.交叉销售提升客户忠诚度[J].企业管理,2004,10:92-94.