石菖蒲根莖提取物有效殺蟲成分分析.pdf

1、糧食倉儲工作是我國糧食工作的重點,而如何有效地防治儲糧害蟲又是糧食倉儲工作的關(guān)鍵。植物源農(nóng)藥屬綠色無公害農(nóng)藥,對害蟲不易產(chǎn)生抗藥性,符合可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的客觀要求。玉米象、谷蠹、赤擬谷盜是我國的三種主要儲糧害蟲,其中玉米象已被國內(nèi)糧食部門列為儲糧頭號害蟲,谷蠹則為南方儲藏谷物的重要害蟲,在我國已對磷化氫等化學(xué)殺蟲劑產(chǎn)生了嚴(yán)重的抗藥性。至此,本研究得到了國家十五科技重點攻關(guān)項目“植物殺蟲劑在儲糧害蟲防治中的應(yīng)用與示范”(2004BA523B

2、03-2)的有力資助。
　　 1、石菖蒲根莖提取物有效殺蟲成分的分離與鑒定
　　 1.1石菖蒲根莖提取物有效殺蟲成分的分離
　　 采用甲醇冷浸法和有機(jī)溶劑萃取法,對石菖蒲新鮮根莖干粉進(jìn)行了提取和初步分離。結(jié)果表明:甲醇對石菖蒲根莖干粉具有較高的提取率,濃縮后提取物得率為19.2％。石油醚萃取物濃縮后得率為23.5％。
　　 采用硅膠柱層析法,以碘蒸氣為顯色劑,對石油醚萃取物有效殺蟲成分逐步進(jìn)行初分和細(xì)分,

3、濃縮后得到三種活性組分。選取活性最好的兩種組分用硅膠柱層析法進(jìn)行純化,得到兩種淺黃色油狀活性單體。
　　 1.2石菖蒲根莖提取物各分離組分對試蟲的初步毒效
　　 采用藥膜法,以玉米象、谷蠹、赤擬谷盜為試蟲,研究了石菖蒲根莖提取物各分離組分對試蟲的初步毒效,結(jié)果表明:
　　 石菖蒲根莖提取物四種溶劑萃取物以石油醚萃取層的生物活性最高。
　　 將初分餾分用157.20μg/cm2劑量進(jìn)行生物測定,結(jié)果表明活性

4、餾分為極性較低的化合物。
　　 采用藥膜法對三種優(yōu)選組分進(jìn)一步進(jìn)行初步毒效測定,結(jié)果表明組分Ⅲ、Ⅵ對試蟲具有較好的毒殺效果。
　　 1.3石菖蒲根莖提取優(yōu)選組分有效成分初步分析
　　 采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(GC-MS),對石菖蒲根莖提取三種優(yōu)選活性組分的有效成分進(jìn)行了初步分析。
　　 在組分Ⅱ中,化合物1-2的分子量均約為205,且互為同分異構(gòu)體?；衔?～5的分子量均約為220,也互為同分異構(gòu)體。初

5、步推斷組分Ⅱ主要由5種倍半萜類化合物組成。在組分Ⅲ中,化合物7為主要活性成分,分子量為218。在組分Ⅵ中,初步推斷化合物8為欖香素(1,2,3-trimethoxy-5-(2-propenyl)benzene),化合物9為β-細(xì)辛醚(cis-1,2,4-trimethoxy-5-(1-propenyl)benzene),化合物9為組分Ⅵ的主要活性成分。
　　 1.4石菖蒲根莖提取活性單體結(jié)構(gòu)鑒定
　　 1.4.1化合物7

6、結(jié)構(gòu)鑒定
　　 質(zhì)譜鑒定結(jié)果表明:單體7為愈創(chuàng)烷型倍半萜,分子量為218,可能含有CH3-,>CHCH2-,>C=O片段。紫外吸收光譜鑒定結(jié)果表明:單體7中含有共軛雙鍵(-C=C-C=C-)或類似鍵結(jié)構(gòu)。紅外吸收光譜鑒定結(jié)果表明,單體7中含有>C=O和不飽和的共軛酰基碳結(jié)構(gòu)(-C=C-C=O)。1HNMR鑒定結(jié)果表明單體7中含有2個CH3-CH<片段,2個烯甲基(CH3-C=C),2個烯丙基結(jié)構(gòu)(-C=C-CH2-C=C-),且

7、存在-CH2-CO-片段,不含-CH=CH-結(jié)構(gòu)。13CNMR鑒定結(jié)果顯示單體7中含有1個>C=O,2個>C=C<。
　　 綜合分析各光譜特征,確定單體7為一種已知的倍半萜類化合物菖蒲烯酮(3,8-二甲基-5-(1-甲基乙叉基)-1,2,3,4,5,6,7,8-八氫奠-6-酮)。
　　 1.4.2化合物9結(jié)構(gòu)鑒定
　　 質(zhì)譜鑒定結(jié)果表明,單體9與β-asarone有很大的匹配度,含有CH3-和CH3CH=片段,分

8、子量為208。紫外吸收光譜鑒定結(jié)果表明,單體9與標(biāo)準(zhǔn)品β-asaronc均含有1個雙鍵與苯環(huán)共軛。紅外吸收光譜鑒定結(jié)果表明,單體9含有-CH=CH-,CH3O-及苯環(huán)。1HNMR鑒定結(jié)果顯示單體9含有1個CH3-CH=結(jié)構(gòu),3個CH3O-,CH3CH=CH-基團(tuán),-CH=CH-C=基團(tuán)且苯環(huán)上共有2個H。13CNMR鑒定結(jié)果表明單體9苯環(huán)上有3個H被甲氧基所取代,且含有CH3-與-CH=CH-相連。
　　 綜合分析各光譜特征,確

9、定化合物9為一種已知的苯丙素類化合物β-細(xì)辛醚(1,2,4-三甲氧基-5-(1-Z-丙烯基)苯)。
　　 2、石菖蒲根莖浸膏石油醚萃取物,β-細(xì)辛醚和莒蒲烯酮對試蟲的生物活性
　　 2.1石菖蒲根莖浸膏石油醚萃取物對試蟲的生物活性
　　 藥膜法測定結(jié)果表明:石油醚萃取物對谷蠹和玉米象具有較高的觸殺活性。用39.30μg/cm2劑量處理72h后對谷蠹的校正死亡率為88.37％。石油醚萃取物對谷蠹、玉米象、赤擬谷盜的

10、LD50(72h)依次為8.85、40.04、64.88μg/cm2。三角瓶藥紙熏蒸試驗結(jié)果表明:石油醚萃取物對谷蠹具有較高的熏蒸活性,隨著處理時間的延長,對谷蠹的熏殺效果顯著加強(qiáng),25μL/L與100μL/L熏蒸處理120h后對谷蠹的校正死亡率無顯著差異。石油醚萃取物對玉米象具有一定的熏蒸活性,100μL/L熏蒸處理120h后對玉米象的校正死亡率為83.30％。濾紙藥膜選擇法測試結(jié)果表明:石油醚萃取物對赤擬谷盜具有很高的驅(qū)避效應(yīng),各劑

11、量處理72h三次調(diào)查的平均驅(qū)避率均為Ⅴ級水平。石油醚萃取物對玉米象和谷蠢具有一定的驅(qū)避活性,用157.20μg/cm2劑量處理72h的平均驅(qū)避率均為Ⅳ級水平。
　　 糧食拌藥法試驗結(jié)果表明:石油醚萃取物對谷蠹和玉米象具有較好的種群抑制活性和防治效果,對谷蠢兼具較高的毒殺作用。
　　 2.2石菖蒲根莖提取β-細(xì)辛醚對試蟲的生物活性
　　 β-細(xì)辛醚對玉米象和谷蠢具有較高的觸殺活性,藥膜法處理72h后的LD50分別為

12、51.29μg/cm2和30.27μg/cm2。β-細(xì)辛醚對谷蠹具有很高的熏蒸活性,25μL/L熏蒸處理120h后的校正死亡率為97.93％,與100μL/L處理無顯著差異。β-細(xì)辛醚對谷蠹的熏殺效果比較緩慢,延長熏蒸時間可顯著提高熏殺效果。β-細(xì)辛醚對玉米象具有較高的熏蒸活性,25μL/L熏蒸處理120h后的校正死亡率為89.81％。β-細(xì)辛醚對赤擬谷盜具有很高的驅(qū)避活性,各劑量處理72h三次調(diào)查的平均驅(qū)避率均≥Ⅳ級水平。
　　

13、 β-細(xì)辛醚對玉米象和谷蠹具有較好的毒殺活性、種群抑制作用和防治效果。200mg/Kg劑量處理3d后對谷蠹的毒殺率為99.00％,顯著高于5mg/Kg馬拉硫磷處理,100mg/Kg處理對谷蠹子代種群的抑制率為85.25％,對小麥的防效可達(dá)90.35％,與5mg/Kg馬拉硫磷處理沒有顯著差異。250mg/Kg劑量處理后對玉米象子代種群的抑制率和小麥的防效分別為98.82％和88.08％,與5mg/Kg馬拉硫磷處理效果相當(dāng)。
　　

14、 2.3石菖蒲根莖提取菖蒲烯酮對試蟲的生物活性
　　 菖蒲烯酮對玉米象和谷蠹具有一定的觸殺活性。藥膜法處理72h時的LD50分別為61.84μg/cm2和71.34μg/cm2。菖蒲烯酮對玉米象和谷蠹具有較好的熏蒸活性,166.67μL/L濃度處理120h后的校正死亡率分別為72.52％和86.43％。菖蒲烯酮對谷蠹的熏蒸效果比較緩慢,隨著熏蒸時間的延長,對谷蠹的熏殺作用顯著加強(qiáng)。
　　 菖蒲烯酮對谷蠹具有較好的毒殺活性

15、、種群抑制作用和防治效果。
　　 2.4β-細(xì)辛醚和菖蒲烯酮對試蟲的聯(lián)合毒力
　　 藥膜法測試結(jié)果表明:β-細(xì)辛醚和菖蒲烯酮混用對玉米象和谷蠹成蟲具有一定的增效作用。隨著β-細(xì)辛醚含量的增加,對谷蠹的增效作用逐步增強(qiáng)。當(dāng)β-細(xì)辛醚和菖蒲烯酮按4:1(W/W)混用時,對谷蠹的共毒系數(shù)為127.53(>120),表現(xiàn)為顯著的增效作用。β-細(xì)辛醚和菖蒲烯酮按1:1(W/W)混用時,對玉米象表現(xiàn)為顯著的拮抗作用,其共毒系數(shù)為69

16、.42(<80),當(dāng)β-細(xì)辛醚和菖蒲烯酮按2:1(W/W)混用時,其共毒系數(shù)為142.33,對玉米象具有顯著的增效作用。
　　 3、β-細(xì)辛醚對玉米象和谷蠹的殺蟲機(jī)理
　　 3.1對玉米象成蟲的殺蟲機(jī)理
　　 用β-細(xì)辛醚LD50(485.00mg/Kg)劑量拌糧處理試蟲后,對乙酰膽堿酯酶、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶的活性整體表現(xiàn)為抑制作用,并且在處理24h時的酶活力最低。隨著處理時間的延長,β-細(xì)辛醚對羧酸酯酶的誘導(dǎo)作

17、用有所加強(qiáng)。β-細(xì)辛醚不同處理時間對試蟲的酯酶同工酶具有一定的影響,處理12h時酯酶E4、E5的表達(dá)量有所降低,36h后酯酶E1、E2、E3的表達(dá)量則有所增加。
　　 用不同劑量的β-細(xì)辛醚處理試蟲,結(jié)果表明低劑量(≤250.00mg/Kg)的β-細(xì)辛醚處理對乙酰膽堿酯酶具有誘導(dǎo)作用,高劑量(≥500.00mg/Kg)處理對乙酰膽堿酯酶則表現(xiàn)為抑制作用。β-細(xì)辛醚對谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶具有抑制作用,但抑制效果與處理劑量關(guān)系并不密切

18、。
　　 3.2β-細(xì)辛醚對谷蠹成蟲的殺蟲機(jī)理
　　 用β-細(xì)辛醚LD50(94.49mg/Kg)劑量處理試蟲,12h時乙酰膽堿酯酶活性被誘導(dǎo),24h后主要表現(xiàn)為抑制作用。β-細(xì)辛醚對谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶的時間效應(yīng)并不明顯,對酯酶同工酶具有一定的誘導(dǎo)作用,誘導(dǎo)效果與處理時間有一定的關(guān)系,處理12h后酯酶E4被明顯誘導(dǎo)。
　　 低劑量(67.5mg/Kg)的β-細(xì)辛醚對乙酰膽堿酯酶具有顯著的誘導(dǎo)作用,隨著處理劑量的升