（农药学专业论文）天然产物LC1对小菜蛾的生物活性及其作用机理研究.pdf

2 0 0 7 届硕士研究生学位论文l c 1 对小菜蛾的生物活性及其作用机理研究 附：学位论文原创性声明和关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究在做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人 完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：堑鱼壁蕉 日 期：2 q qz 生旦 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权贵州大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：丝至垄导师签 期：2 0 07 年月 2 0 0 7 届硕士研究生学位论文l c - ! 对小菜蛾的生物活性及其作用机理研究 天然产物l c 一1 对小菜蛾的生物活性及其作用机理研究 中文摘要 小菜蛾是( p l u t e l ax y l o s t e al ) 十字花科重要的害虫，由于其对敌百虫、 毒死蜱等绝大多数常规使用的杀虫剂产生了抗药性，使其难于防治。随着社会经济 的发展，人们生活水平的提高，对无公害蔬菜的市场需求也越来越大。植物源杀虫 剂具有低毒、高效、低残留的特点，能运用在无公害蔬菜和有机食品上，成为国内 外农药学研究开发的热点。 本研究是在师兄邓宽平研究天然产物l c 一1 对菜青虫生物活性的基础上，以小菜 蛾为靶标害虫，测定天然产物l c 一1 对其各虫态的多种作用方式生物活性，拓宽其防 治对象谱。并研究了天然产物l c 一1 精油在虫体内和虫体外对乙酰胆碱脂酶和羧酸酯 酶活性的影响，初步探测了天然产物l c l 精油的作用机理。取得如下结果： ( 1 ) 天然产物l c - 1 精油对小菜蛾卵具有良好触杀和熏蒸的生物活性。采用浸渍 法，剂量为5 0 0 01 tg m l 时，处理后1 0 天，校正抑制孵化率分别为8 6 0 5 ；采用 饲养瓶密闭法，剂量为3 8 4u1 1 时，处理后l o 天，校正死亡率为9 8 8 7 。 ( 2 ) 天然产物l c - 1 精油对小菜蛾幼虫具有良好的触杀和熏蒸活性，采用浸渍法 和点滴法，剂量为5 0 0 0 l ig m 1 ，处理后1 4 天，校正死亡率为8 2 7 6 、7 9 3 l ； 采用饲养瓶密闭法，剂量为3 8 4i l1 1 时，处理后4 8 小时，小菜蛾幼虫校正死亡率 为9 3 1 0 。 ( 3 ) 天然产物l c _ 1 精油对小菜蛾幼虫具有良好的拒食活性。剂量为2 0 0 0 0 i lg m 1 时，处理后2 4 小时，拒食率分别为9 5 7 1 、9 5 8 7 。 ( 4 ) 天然产物l c 一1 精油对小菜蛾蛹具有良好的触杀和熏蒸的生物活性。采用浸 渍法，剂量为5 0 0 0 i l g m 1 时，处理后1 0 天，校正死亡率为7 8 5 7 ；采用饲养瓶 密闭法，剂量为3 8 4 p1 1 时，处理后1 0 天，校正死亡率为9 6 4 3 。 ( 5 ) 天然产物l c _ l 精油对玉米象成虫具有良好的熏蒸活性，处理后7 2 小时，剂 量为7 6 8l i1 1 时，死亡率达到8 1 6 7 ；天然产物l c 一1 精油对玉米象成虫无毒杀 活性，各处理间差异不显著。 ( 6 ) 天然产物l c - l 精油及活性成分a 在虫体外对乙酰胆碱脂酶活性有一定的抑 制作用，剂量在5 0 0 0 “g m l 时，处理的乙酰胆碱酯酶的比活力分别是对照的0 6 2 0 4 倍、0 7 8 4 4 3 倍；天然产物l c 一1 精油处理后小菜蛾体内乙酰胆碱酯酶活性明显的受 到抑制。 ( 7 ) 天然产物l c _ 1 精油在虫体外对以a 一醋酸萘酯作底物时羧酸酯酶活性有一 定的增长作用，剂量在5 0 0 0 牡g m l 时，羧酸酯酶的比活力是对照的1 3 9 9 4 倍；天 4 2 0 0 7 届硕士研究生学位论文l c 1 对小菜蛾的生物活性及其作用机理研究 然产物l c - 1 精油在虫体外对以且一醋酸萘酯作底物时羧酸酯酶有一定的抑制作用， 剂量在5 0 0 0ug m 1 时，羧酸酯酶的比活力为对照的0 5 8 8 5 倍；天然产物l c l 精油 处理小菜蛾后，虫体内的羧酸酯酶活性出现增长的趋势。 ( 8 ) 4 0 天然产物l c l 微乳剂a 、b 对小菜蛾幼虫具有良好的触杀活性。采用浸 渍法处理小菜蛾，剂量为5 0 0 0l lg m l 时，处理后1 4 天，校正死亡率分别为9 3 3 3 、8 6 2 1 。 ( 9 ) 4 0 天然产物l c 一1 微乳剂a 对小菜蛾有较好的防治效果，但其药效较缓慢。 在药后7 天达到最大防效，2 0 0 倍液防效与对照药剂1 8 阿维菌素乳油( 1 0 0 0 倍液) 对小菜蛾的防效( 9 4 6 ) 问差异不显著。 关键词：天然产物l c - 1 ；小菜蛾；生物活性；防治效果；作用机制 2 0 0 7 届硕士研究生学位论文l c - l 对小菜蛾的生物活性及其作用机理研究 s t u d i e so nb i o a c t i v i t yo fn a t u r a lp r o d u c tl c 一1t od i a m o n d b a c k m o t ha n di t sm e c h a n i s m a b a s t r a c t d i a m o n d b a c km o t h ( p l u t e l l ax y l o s t e l al ) i sa n i m p o r t a n t i n s e c to n c r u c i f e r o u sv e g e t a b l e ，s i n c ei th a dp r o d u c e dr e s i s t a n c et om o s to fu s e dp e s t i c i d e s ，e g ， t r i c h l o r p h o na n dc h l o r p y r i f o s i ti sd i f f i c u l t 幻c o n t r 0 1 f o l l o w i n gt h ed e v e l o p m e n to f s o c i e t ya n dl i v i n gl e v e lw i t hp e o p l e ，t h ed e m a n do f v e g e t a b l ei n n o c u i t yi sm o r ea n dm o r e b i g g e r i n s e c t i c i d e sc o m i n gf r o mb o t a n i c a ls 0 1 | r c eh a v et h ec h a r a c t e r i s t i co fl o wp o i s o n ， 1 l i g h - e f f e c t ，l o wr e s i d u e ，i tb e c o m et h eh o tf i e l do f s t u d ya n dr e s e a r c ha r o u n dt h ew o r l d s t u d i e sa r eb a s e do nr e s u l t so f d e n gk u a np i n gr e s e a r c h w h i c hi st h e l a t u r a lp r o d u c t l c 一1b i o a s s a y st op i e r i sr a p el a n dt h ef i e l dt r i a l t a k ed i a m o n d b a c km o t ha sa i m i n s e c t , a n dm e n s u r a t et h eb i o a s s a y so f k i n d so f a c t i o ni n a n n e rt od i a m o n d b a c km o t h b y s t u d y i n gt h ei m p a c to ft h en a t u r ep r o d u c tl c - 1o i lt ot h ea c t i v ec h a n g eo fa c e t y l c h o l i n e e s t e r a s ca n dc a r b o x y le s t o r a s ei nt h ei n s e c tb o d yi n n e ra n dt h ee x t r a c o r p o r e a li n s e c t , r e s e a r c ht h em e c h a n i s mo f n a t u r ep r o d u c tl c 一1o i l t h er e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h er e s u l t so fb i o a s s a ya b o u tt h ee g go fd i a m o n d b a c km o t hs h o wt h a tn a t u r a l p r o d u c tl c 1o i lh a sv e r ys t r o n ga c t i v i t yo fc o n t a c ta n df u m i g a t i o n w h e nt h ed o s ei s 5 0 0 0 弘卧l l l ，疵e rt r e a t m e n to f1 0d a y s 、v i t l ls o a k i n gm e t h o d ，a n d ，t h ei n h i b i t i n gr a t eo f h a t c hi s8 6 0 5 ；w h e nt h ed o s ei s3 8 4 | lg c m l ，a f f e rt r e a t m e n to f1 0d a y sw i t hf e e d i n g b o t t l ef u m i g a t i o nm e t h o d ，a n dt h ei n h i b i t i n gr a t eo f h a t c hi s9 8 8 7 ( 2 ) t h er e s u l t so fb i o a s s a ya b o u tt h el a r v ao fd i a m o n d b a c ks h o wt h a tt h en a t u r a l p r o d u c el c - 1h a st h es t r o n ga c t i v i t yo f c o n t a c ta n df u m i g a t i o n w h e nt h ed o s ei s5 0 0 0p g n d ，a f t e rt r e a t m e n to f1 4d a y sw i t hs o a k i n ga n dc o n t a c tm e t h o d ，t h ed e a t hm t ei s8 2 7 6 ，7 9 31 , r e s p e c t i v e l y ；w h e nt h ed o s ei s3 8 4 “1 1 ，a f t e rt r e a t m e n to f4 8d a y sw i t h f c e d i n gb o t t l ef u m i g a t i o nm e t h o d ，t h ed e a t hr a t ei s9 3 1 0 ( 3 ) t h er e s u l t so fb i o a s s a ya b o u tt h el a r v ao fd i a m o n d b a c ks h o wt h a tt h en a t u r a l p r o d u c el c 1h a st h es t r o n ga c t i v i t yo f a n t i f e e d i n g w h e nt h ed o s ei s2 0 0 0 0u i r l l ，a f t e r t r e a t m e n to f 2 4h o u r s ，a n dt h ea n t i f e e d i n gr a t ei s9 5 7 1 ，9 5 8 7 ，r e s p e c t i v e l y ( 4 ) t h er e s u l t so fb i o a s s a ya b o u tt h ep u p ao fd i a m o n d b a c ks h o wt h a tt h en a t u r a l p r o d u c el c 一1h a v et h es t r o n ga c t i v i t yo fc o n t a c ta n df u m i g a t i o n w h e nt h ed o s ei s5 0 0 0 l - t 咖l ，a f t e rt r e a t m e n to f10d a y sw i t hs o a k i n gm e t h o d ，t h ed e a t hr a t ei s7 8 5 7 ；w h e n t h ed o s ei s3 8 4ug m l ，a f t e rt r e a t m e n to f1 0d a y sw i t hs o a k i n gm e t h o d ，t h ed e a t hr a t ei s 9 6 4 3 ( 5 ) t h er e s u l t so f b i o a s s a ya b o u tc o r ne l e p h a n ts h o wt h a tn a t u r a lp r o d u c tl c 1o i lh a s 6 2 0 0 7 届硕士研究生学位论文 l c 1 对小菜蛾的生物活性及其作用机理研究 v e r ys t r o n ga c t i v i t yo ff u m i g a t i o n w h e nt h ed o s ei s7 6 8 | ll l a f t e rt r e a t m e n to f7 2 h o u r sp r o c e s s i n g ，t h ed e a t hr a t er e a c h e s8 1 6 7 ；t h er e s u l to fb i o a s s a y sa b o u tc o m e l e p h a n ts h o wt h a tt h en a t u r a lp r o d u c tl c 一1o i lh a sn o ta c t i v i t yo f t o x i c i t y , t h ed i f f e r e n c e o f e a c ht r e a ti sn o te v i d e n c e ( 6 ) t h en a t u r ep r o d u c tl c - 1o i la n dt h ea c t i v ei n g r e d i e n tao fi th a v er e s t r a i ne f f e c tt o a c e t y l c h o l i n ee s t e r a s ev i g o ri nt h ee x t r a c o r p o r e a li n s e c t w h e nt h ed o s ei s5 0 0 0i lg m l ， t h et r e a tv i g o ro fa c e t y l c h o l i n ee s t e r a s ei so 6 2 0 4t i m e sa n do 7 8 4 4t i m e sr e s p e c t i v e l yl e s s t h a nc o m p a r i s o n t h en a t u r ep r o d u c tl c - 1o i lh a si n h i b i t i n ge f f e c tt oa c e t y l c h o l i n e e s t e r a s ei ni n s e c tb o d yi n n e r ( 7 ) w h e nu s i n ga - n a p h t h y la c e t a t e 船b o t t o mo b j e c t , t h en a t u r ep r o d u c tl c - 1o i lh a d i n c r e a s ee f f e c tt oc a r b o x y le s t e r a s ev i g o ri nt h ee x t r a c o r p o r e a li n s e c t w h e nt h ed o s ei s 5 0 0 0p 咖l ，t h et r e a tv i g o ro fc a r b o x y le s t e r a s ei s1 3 9 9 4t i m e sm o r et h a nc o m p a r i s o n w h e nu s i n g1 3 - n a p h t h y la c e t a t ea sb o r o no b j e c t ，t h en a t u r e p r o d u c tl c 一1o i lh a s i n h i b i t i n ge f f e c tt oc a r b o x y le s t e r a s ev i g o ri nt h ee x t r a c o r p o r e a li n s e c t w h e nt h ed o s ei s 5 0 0 0up m l ，t h er e l a t i v e l y v i g o ro fc a r b o x y le s t e r a s e i s0 5 8 8 5t i m e sl e s st h a n c o m p a r i s o n t h en a t u r ep r o d u c tl c 1o i lh a di n c r e a s ee f f e c tt oc a r b o x y le s t e r a s ei ni n s e c t b o d yi n n e r ( 8 ) 4 0 l c - 1m ea a n dbh a v ef i n ea c t i v i t yo fc o n t a c tt ot h el a l v ao fd i a m o n d b a c k , w h e nt h ed o s ei s5 0 0 0i tg m l ，a f t e rt r e a t m e n to f1 4d a y sw i t hs o a k i n gm e t h o d , t h ed e a d t h r a t ei s9 3 3 3 ，8 6 2 1 r e s p e c t i v e l y ( 9 ) 4 0 l c - 1m eah a sg o o dc o n t r o le f f e c t , b u tw h o s ee f f e c ti sc o m p a r a t i v e l ys l o w t od i a m o n d b a c km o t h a f t e rt r e a t m e n to f7d a y s ，t h ec o n t r o l l i n ge f f e c tr e a c h e st h eb e s t ， t h e r ei s1 1 0d i f f e r e n c eb e t w e e nt h ec o n c e n t r a t i o no fd i l u t i n g2 0 0a n dt h ec o m p a r i s o n p e s t i c i d eo f t h ec o n c e n t r a t i o no f d i l u t i n g1 0 0 0 k e yw o r d s ：t h en a t u r ep r o d u c tl c - 1 ；d i a m o n d b a c km o t h ；b i o a c t i v i t y ；c o n t r o le f f e c t ； m e c h a n i s m 7 2 0 0 7 届硕士研究生学位论文 l c l 对小菜蛾的生物活性及其作用机理研究 第一章前言 1 植物源农药的研究概述 1 1 植物源农药的历史与现状 在早期的的农业生产以及日常生活中，人类就发现一些植物对农业害虫具有杀 伤作用。我国是使用杀虫植物最早的国家。早在公元前7 5 世纪，中国就用莽草等 植物杀灭害虫，用菊科艾属的艾蒿茎、叶点燃后熏蚊蝇我国周礼秋官已有“剪 氏掌除蠹物，以攻萦攻之，以莽草熏之”的记载。至公元前3 世纪的战国时代，由于实 践经验的不断丰富，药物已发展到2 0 0 多种。东汉末年( 约公元前2 2 0 年) 第一部药 物专著神农本草经问世，该书收载3 6 5 多种药物。后魏时代( 约公元5 3 0 年5 5 0 年) 贾思勰所著的齐民要术中记载可用藜芦根煮水洗治羊疥。明万历2 4 年李时 珍所著的本草纲目中也记载了不少杀虫植物，如狼毒、百部、雷公藤、苦参、川 楝、巴豆和鱼藤根等。清道光年间广东省潮阳县志中说：“烟草杆及纸叶插稻根，可 杀害苗诸虫”。中国土农药志记载着分布在8 6 个科中的2 2 0 种植物性农药：而中 国有毒植物一书中则列入了1 3 0 0 余种有毒植物，其中许多种类被作为植物性农药 利用( 徐汉虹，2 0 0 2 ) 。在印度、巴基斯坦等地，印楝是传统的杀虫植物，当地农民 很早以前就将印楝叶子混入谷物以防治储粮害虫( 吴文君，2 0 0 4 ) 。 1 2 植物源杀虫剂的特点 与化学农药比较，植物源杀虫剂具有以下特点： 化学结构新颖在漫长的进化过程中，植物为了生存，可产生多种对昆虫具有 毒性的化合物。其中某些化合物结构复杂多样、化学结构新颖，用传统方法是不可 能制造出来的，但通过对天然产物的研究，以其杀虫活性成分为先导化合物，可仿 生合成一些类似物，改变这些化学结构可以导向改进化合物的选择性和其他特性 ( s t e p h e no 1 9 8 9 ) 。 作用方式独特，对害虫具有选择性植物中的杀虫成分是植物在进化过程中为 了抵御昆虫侵袭逐渐形成的，针对性较强。另外，从植物源农药的作用方式来看， 一般对害虫是胃毒作用或特异性作用，少为触杀，包括干扰昆虫正常的行为、对昆 虫的生长发育和种群形成抑制作用、拒食、驱避等，因而对非靶标生物影响较小( 冯 夏，1 9 9 0 ) 。 对环境安全其活性物质来源于植物，它们本身是植物体的一部分，也是生 态环境的组成部分之一，主要含有c 、h 、0 、n 四种元素，在长期的进化过程中已形 成了其固定的参与能量与物质循环代谢途径，源于自然用之于自然，容易自然分解， 不产生残留，不会引起生物富集现象，不会污染环境，对整个生态系统影响很小甚 8 2 0 0 7 届硕士研究生学位论文l c 1 对小菜蛾的生物活性及其作用机理研究 至没有影响( 陈忠孝，1 9 9 2 ) 。 害虫不易产生抗性植物活性成分是植物与昆虫在长期的协同进化中产生的， 具有复杂性和多样性，其作用机制也具有多样性。另一方面，植物杀虫剂往往是多 种组份协同作用，作用位点多样，而且其化学结构一般较为复杂，因此，从理论上 讲，害虫对其产生抗药性的机率远低于常规的化学杀虫剂。这也可以为解决昆虫对 化学杀虫剂的抗性提供启示或途径。 天然活性产物虽然为新农药的研制提供了大量的机遇，但因其自身的特点，其 开发、推广应用工作也有不少困难： 防治谱较窄，甚至有明显的选择性当前的化学合成杀虫剂，绝大多数都是 广谱性的杀虫剂，如拟除虫菊酯类、有机氯类、有机磷类杀虫剂对常见的农林害虫 大多有良好的防治效果，而绝大多数植物杀虫剂则正好相反，杀虫谱较窄，甚至有 明显的选择杀虫作用，即对一些害虫的毒力很高，而对另一些害虫的毒力很低，甚 至根本无作用。以苦皮藤素为例，其仅对鳞翅目中的菜青虫、小菜蛾以及槐尺蠖等 少数几种昆虫有较好的防治效果，对橄榄叶蛾、银纹夜蛾则基本不表现活性( 吴文 君，2 0 0 4 ；钟国华，2 0 0 0 ) 。 大多数植物源农药作用缓慢在遇到有害生物大量发生并迅速蔓延时往往 不能及时控制其危害。一些植物杀虫剂，其主要作用机制是对害虫的拒食作用、忌 避作用、抑制产卵作用或干扰昆虫的生长发育等特异性作用。因此，我国农民接受 植物源农药还需要一个长期的过程( 钟国华，2 0 0 0 ) 。 植物性杀虫剂活性成分含量低、结构复杂、选择性较强等特点与当前开发成 经济实用的杀虫剂商品的要求难以适应。 有些化合物的毒性较大，存在人畜安全性问题。同时在利用自然资源时要考 虑环境和可持续发展问题。 1 3 植物源农药的活性物质 植物源农药的活性成分可分为生物碱类、萜烯类、酮类和番荔枝内酯类，此外还 有木脂类，如乙醚酰透骨草素：甾体类，如牛膝甾酮：羟酸酯类，如除虫菊酯等 1 3 1 生物碱类 目前人们发现的生物碱已有6 0 0 0 多种，己证明有杀死害虫作用的主要有烟碱、 喜树碱、百部碱、藜芦碱、苦参碱、雷公藤碱、小薜碱、木防己碱、苦豆子碱等( 罗 万春，1 9 9 7 ；罗万春等，1 9 9 5 ) 。该类化合物对昆虫的作用方式多种多样j 如毒杀、 拒食和忌避及抑制生长发育等。 1 3 2 萜烯类 萜烯类化合物是植物源农药中含量较多。研究比较广泛的一类化合物，其中精油 9 2 0 0 7 届硕士研究生学位论文l c 1 对小菜蛾盼生物活性及其作用机理研究 的大部分组成为萜烯类化合物。目前从植物源农药中发现的萜烯类主要有单萜类! 倍半萜类、二萜类和三萜类化合物。单萜类主要有柏科植物砂地柏叶精油中的有效 杀虫成分松油烯一4 一醇( 高聪芬，1 9 9 7 ) ，它对害虫的主要作用方式为熏杀作用”倍半 萜类有马桑科植物马桑中所含的羟基马桑毒素b ( 李孟楼，1 9 9 8 ) ：卫矛科植物中含 有较多的倍半萜类化合物，主要有各种b - - - - - 氢沉香呋哺倍半萜型多醇酯( 涂永强， 1 9 9 0 ) ；苦皮藤根皮中具有杀虫活性的有近2 0 个a 一二氢沉香呋喃化合物盯0 1 。该类化 合物主要通过拒食、胃毒、内吸作用和影响试虫的产卵、孵化等生殖行为消灭害虫。 二萜类化合物主要有大戟科、大戟属、巴豆属及瑞香科植物中的瑞香烷型二萜类化 合物，另外还有闹羊花中主要杀虫有效成分闹羊花素( 程东美，2 0 0 1 ) 。该类化合物 的作用方式主要有拒食、毒杀和抑制幼虫生长发育等三萜类化合物。目前世界公认 的最重要的昆虫拒食剂印度印楝的主要活性成分印楝素，它对2 0 0 多种害虫有不同 的作用。亦有报道芸香科植物中含有三萜类化合物s e v e r i n o l i d e l 3 、a t a l a n t i n l 4 和c y c l o e p i a t a l a n t i n l 5 ( w u w j ，2 0 0 1 ) 。三萜类化合物的作用方式主要为拒食作 用。精油的研究较多，作为植物源农药的有效成分主要有薄荷油、桉树油、肉桂油、 猪毛蒿油、菊蒿油等。精油主要通过熏杀作用来杀死害虫。 1 3 3 酮类 黄酮类化合物多以甙或甙元、双糖甙或三糖甙状态存在，具有防治害虫作用的主 要有鱼藤酮、毛鱼藤酮( 曾鑫年等，2 0 0 2 ) 等。作用方式为拒食和毒杀作用。 1 3 4 番荔枝内酯 番荔枝内酯是番荔枝科植物特征性生物活性成分之一，它与以往发现的各类天 然产物的结构类型相比有较大区别，由3 5 3 9 个碳原子构成化合物骨架，分子中的 四氢呋喃环和末端c 一内酯环通过碳链相连接，碳链上常带有羟基、酮基和乙酰氧基 等。番荔枝内酯通过强烈的胃毒和拒食作用来体现其杀虫活性，研究表明，它比世界 公认的高效植物源农药鱼藤酮及有机磷农药乙酰甲胺磷的效果还要好( 何道航等， 2 0 0 1 ) 。 1 4 植物源农药的作用方式 1 4 1 毒杀作用 多种植物源杀虫剂对昆虫具有毒杀作用，如烟碱、博落回碱、川楝素、苦皮藤 素i i 和苦皮藤素i i i 、黄杜鹃素f c 一2 2 、闹羊花素i i i 等。川楝素对粘虫有直接毒 杀作用。莱青虫取食川楝素中毒后，虫体脱水皱缩，拉稀粪便，甚至拉出直肠或囊 泡状物，麻痹、抽搐，直至死亡( 张兴等，1 9 9 3 ) 。从苦皮藤根皮中分离山的活性物 质对粘虫幼虫表现出较强的胃毒毒杀活性，其症状为兴奋、抽搐、失水、死亡( 胡 美英，1 9 9 9 ) 。另外，还有许多植物的提取物具胃毒毒杀活性，如马桑毒素和从黄杜 l o 2 0 0 7 届硕士研究生学位论文 l c 1 对小菜蛾的生物活性及其作用机理研究 鹃花中分离出的闹羊花素- i l l 等( 杜小凤等，2 0 0 0 ) 。 1 4 2 拒食、忌避 许多植物源杀虫剂都可干扰昆虫的正常行为，表现为拒食、忌避作用。昆虫在 一定杀虫剂的浓度范围内，取食量随着浓度的增加而明显减少，当达到一定浓度时， 昆虫不再取食( 基本上完成拒食) ，最后因饥饿而死亡，但拒食程度视昆虫种类及杀 虫剂浓度而异，如斜纹夜蛾4 龄幼虫的拒食浓度印楝素为1 1m g l ，闹羊花秦i i i 为4 0 5 m g l ，而川楝素对菜青虫幼虫的拒食浓度则为l2 0 0m g l 以上。利用忌 避性不但可以防治仓储害虫和卫生害虫，而且可以有效地防治病毒病的传播。万寿 菊的粗提物对小菜蛾有明显的产卵忌避作用( 杜小风等，2 0 0 0 ) 。 1 4 3 抑制生长发育作用 昆虫取食后，表现出生长发育延缓、卵不能正常孵化，幼虫不能正常化蛹羽化， 或化为畸形蛹，有的试虫虽可化蛹，但不能正常脱壳、羽化而成为畸形虫，从而可 降低昆虫群体数量。印棘素、川棘素等对昆虫的生长发育均有抑制作用。苦皮藤可 以抑制菜青虫、玉米象、棉铃虫等多种害虫的卵的孵化，对棉铃虫卵的孵化的抑制 率为历9 5 6 。砂地柏提取物处理菜青虫后不能正常化蛹和蜕皮( 张兴，1 9 9 5 ) 。 1 4 4 熏杀作用 植物次生代谢产物中的精油对昆虫具有熏杀作用。据张兴等对砂地柏精油的研 究，证实砂地柏精油也有较强的熏杀活性( 张兴，1 9 9 5 ) 。 1 4 5 麻醉作用 从苦皮藤中得来的苦皮藤素对粘虫具有很强的麻醉作用。苦皮藤素i v 对菜青 虫、粘虫、稻苞虫幼虫、槐尺蠖等具有麻醉作用。其症状是虫体平直、极度瘫软， 经数小时至数十小时，麻醉昆虫苏醒，正常活动和取食( 对摄入剂量大的低龄幼虫则 不再苏醒) 。 1 4 6 昆虫表皮形成抑制剂 印楝素、川楝素以及从蓝雪科的一种植物中分离出来的p h u n b a g i n 及卫茅科植 物雷公藤根皮提取物等对一些昆虫的表皮具有破坏作用，限制昆虫表皮的形成。 1 4 7 昆虫性行为干扰剂 如印楝油对褐飞虱的求偶鸣声和交配行为具有一定的影响( 江律云，1 9 9 1 ) 。 1 4 8 蜕皮激素及保幼激素类 在很多植物中都含有昆虫蜕皮激素及保幼激素类似物，这类化合物已在养蚕业 中得到有效应用，如露水草中含有大量的蜕皮激素。 2 0 0 7 届硕士研究生学位论文 l c - i 对小菜蛾的生物活性及其作用机理研究 1 4 9 其他作用 有些植物中含有昆虫不育的物质。例如从喜树中分离得到的喜树碱是目前发现 最有效的一种植物性昆虫不育剂能引起昆虫不育。如马尾松毛虫雄蛾与喜树碱药 膜接触l o m i n 后与正常雌蛾交配，可以引起不育。林间引诱雄蛾自行接触不育剂喜 树碱药膜，与正常雌蛾交尾后，产卵量减少腹卵增多，产出的卵大部分不能孵化( 江 律云，1 9 9 1 ) 。欧洲菖蒲油能明显地阻碍大马利筋长蝽卵巢的发育和成熟( c r o m b i el ， 1 9 9 0 ) 。 2 杀虫剂的作用机理 2 1 杀虫剂的作用机理的类型 赵善欢( 赵善欢，1 9 9 3 ) 、张宗炳( 张宗炳，1 9 8 6 ) 、吴文君( 吴文君，2 0 0 0 ) 把杀虫剂分为神经毒剂、呼吸毒剂、消化毒剂、不育剂、生长调节剂等，其中神经 毒剂又可细分为轴突毒剂、前突触膜毒剂、胆碱酯酶抑制剂、乙酰胆碱受体毒剂、 g a b a 受体毒剂、章鱼胺受体毒剂等。但一些特异性的“杀虫剂”，如昆虫拒食剂、 性信息素等不属于上述类别。 2 1 1 神经毒剂的作用机理 杀虫药剂中绝大部分是神经毒剂，均是阻断神经传导，而不是直接杀死神经细 胞。张宗炳( 张宗炳，1 9 8 6 ) 按照神经毒剂的毒力机制把它们分为三大类：( 1 ) 影 响轴突传导的药剂，如d d t 及除虫菊酯类化合物；( 2 ) 影响突触的乙酰胆碱传导的 药剂，又可分为四类：( a ) 引起乙酰胆碱过度释放的，如六六六、狄氏剂等；( b ) 抑制胆碱酯酶的，如有机磷及氨基甲酸酯类等；( c ) 抑制胆碱乙酰化酶导致乙酰胆 碱消耗尽的药物：( d ) 占领乙酰胆碱受体的药物，如烟碱、沙蚕毒素等；( 3 ) 影响突 触其他神经传导体的，可能还涉及到膜的敏感性的药物，如杀虫脒等。 2 1 1 1 轴突毒剂 神经轴突被具半透性的神经膜包被，膜外的液体中含有大量的钠离子，少量的钾 离子及许多阴离子，在膜内正好相反，有大量的钾离子，少量的钠离子，阴离子主 要是有机离子。药剂对轴突传导的抑制主要是通过改变膜的离子通透性，从而影响 正常膜的电位差，使电冲动的发生与传导失常。滴滴涕及除虫菊脂类的主要作用机 制即使如此( 张宗炳，1 9 8 6 ；赵善欢，1 9 9 3 ；n a r a h a s a h i 1 9 9 2 ) 。 2 1 1 2 前突触膜毒剂 前突触膜毒剂是一类主要作用于前突触膜的杀虫剂。以前，一般认为六六六及 环戊二烯类属于这类毒剂。它们和滴滴涕虽属有机氯类神经毒剂，中毒症状大致相 同，叶分为兴奋、痉挛、麻痹、死亡等几个阶段，但作用靶标部位不同( 刘海林， 1 9 8 6 ) 。 1 2 2 0 0 7 届硕士研究生学位论文l c 一1 对小菜蛾的生物活性及其作用机理研究 六六六及环戊二烯类杀虫剂主要对中枢神经系统中的突触部位起作用，刺激前 突触膜大量释放乙酰胆碱，造成乙酰胆碱在前后两个神经元的间隙中大量积累，因 而阻碍了神经元之间的神经传导。s h a n k l a n d 和s c h r o e d e r ( 1 9 7 3 ) 的研究表明，狄 氏剂和六六六刺激美洲蜚蠊第六腹节神经节能使前突触膜释放乙酰胆碱，如用b i 9 2 + 来处理时可抑制其释放，用c a 2 + 则可加强乙酰胆碱的释放。而k o c h ( 1 9 7 0 ) 等人 研究认为，环戊二烯类杀虫剂能抑制a t p 酶，特别是n a + 和k + 一a t p 酶，如灭蚊灵 能使线粒体a t p 酶受到抑制，阻碍线粒体功能，刺激前突触部位c a 2 + 浓度增加， 最后导致过量释放乙酰胆碱。由此可看出，六六六和环戊二烯能引起乙酰胆碱大 量积累的原因，并非是由于他们对胆碱脂酶抑制作用造成的，也不是出于它们占领 了胆碱受体后使乙酰胆碱未能与受体结合而造成的乙酰胆碱积累的结果，而是六六 六与环戊二烯类杀虫剂刺激前突触膜，加强了乙酰胆碱的释放( b e e m a n ，1 9 8 2 ) 。 2 1 1 3 胆碱酯酶抑制剂 在脊椎动物中有两类胆碱脂酶，分别是乙酰胆碱( a c h e ) 和丁酰胆碱( b u c h e ) ， 主要分布于动物中的神经系统和脊椎动物的红血球以及肌肉中。在昆虫中，只有乙 酰胆碱脂酶与神经系统中的突触膜上，前突触膜及后突触膜上均有，在脊椎动物中， 在中枢神经及周围神经系统中均有，在昆虫中，只存在于中枢神经系统中。但目前 的研究表明，在某些昆虫的肌肉、血淋巴等组织中也含有a c h e ，如在蜜蜂的骨骼肌 中发现了a c h e ( t o u c t a n t 等，1 9 8 9 ) 。 a c h e 是一个异构化酶，它有三类作用部位：催化部位、结合部位及异构化部位。 催化部位和结合部位构成改酶的活性中心。催化部位又叫脂动部位，对乙酰胆碱、 有机磷和氨基甲酸酯发生乙酰化、磷酰化和氨基甲酸化都在这个部位，这个部位是 丝氨酸的0 h 基；另外，在催化部位周围的许多氨基甲酸残基都有可能成为结合部位， 主要有阴离子部位、疏水部位、电荷转移复合体部位、酚结合部位，巯基结合部位 等；异构化部位又叫外周离子部位( 冷欣夫等，1 9 9 6 ；唐振华，1 9 9 3 ；唐振华等， 2 0 0 3 ；e l d e f r a w i 等，1 9 8 5 ) 。a c h e 的功能是水解a c h e ，首先a c h 与a c h e 的阴离子 部位结合，形成可逆的复合体，然后在活性部位的丝氨酸上发生不可逆的乙酰化， 胆碱被释放，接着发生去乙酰释放乙酸，然后在发生新的循环，就这样不断地维护 乙酰的突触传导。a c h e 水解a c h 的效率是非常高的，具有极高的酶转换数( g o r d a n 等，1 9 7 8 ) 。 有机磷及氨基甲酸酯类杀虫剂都是胆碱脂酶的抑制剂，该类药剂中毒的试虫均 表现高度兴奋、痉挛、昏迷、死亡的症状。目前虽然还有人不完全同意，认为可能 有其它重要作用机制。但是，在所有酶系中，只有乙酰胆碱酯酶受到抑制最为明显， 且被抑制的程度与中毒和死亡率成正相关。尽管有机磷还抑制其它酯酶，但与死亡 率的关系不显著( i t o ，m ，1 9 7 4 ；m a t s u m u r a f 。1 9 8 4 ) 。 2 0 0 7 届硕士研究生学位论文l c - 1 对小菜蛾的生物活性及其作用机理研究 有机磷及氨基甲酸酯类杀虫剂对a c h e 具体的作用为：二者均是a c h e 的不正常 底物，为酯动部位抑制剂，又是也称为酸转移抑制剂。有机磷或氨基甲酸酯与a c h e 丝氨酸的羟基结合，使a c h e 磷酰化或氨基甲酰化，即被抑制，去磷酰化需要几个月 的时间，而去氨基甲酰化也需要几个小时左右，但是去乙酰化只要几分之一毫秒。 这样导致突触部位积累大量的乙酰胆碱，突触后膜的乙酰胆碱受体不断地被激活， 突触后神经纤维长期出于兴奋状态。这样解释中毒试虫就表现出兴奋状态。但是过 量的乙酰胆碱有可造成去极化阻断。从而抑制了神经传导，使昆虫在中毒后期逐渐 地失去活动能力，昏迷死亡。另外，神经传导的阻断必然会影响整个生理生化过程 的失调与破坏。各种有机磷和氨基甲酸酯的抑制能力有很大的不同，这决定于有机 磷及氨基甲酸酯的化学特性，如磷原子的亲电子性等；还决定于酶的特性，a c h e 具 有多种不同的结合部位，各种有机磷和氨基甲酸酯对他们的结合能力不同，也就影 响其催化作用；与a c h e 的异构部位的变化也有关，某些化合物的作用可整个改变酶 的反应性。所以，各种有机磷酸酯及氨基甲酸的抑制能力不同。在很大程度上决定 于它们与哪些部位起作用。对乙酰胆碱抑制剂复合体晶体结构的观察可更好地解释 有机磷和氨基甲酸酯的作用机理( 施明安等，2 0 0 0 ) 。 2 1 1 4 乙酰胆碱受体毒剂 在神经生化领域内把对神经递质起应答作用的生物活性物质称为神经递质的受 体，它们是存在于突触膜上的蛋白质分子，其分子链镶嵌在膜内，而与配体( 递质) 结合的位点露在膜外。神经递质的受体分为两类：一类是配体门控离子通道，属于 此类的有n 一型乙酰胆碱受体( n a c h r ) 、y 一氨基丁酸受体( g a b a r ) 和甘氨酸受体 ( g l y r ) ，它们将化学信号重新转变为电信号；另一类受体与信号转导蛋白相偶联， 当递质与受体结合后，经g 蛋白将信号传给腺苷酸环化酶，产生c a m p ，调节细胞代 谢，最后引起各种生理效应，如肾上腺素受体、m - 型乙酰胆碱受体( m a c h r ) 、单胺 类受体和视紫红质( r h ) 等( 刘惠霞等，1 9 9 8 ) 。 以昆虫神经系统的受体为作用靶标的一类药剂称为受体毒剂。昆虫体内作为杀 虫靶标的有乙酰胆碱受体、g a b a 受体、章鱼胺受体这三类主要神经受体，另外还有 多巴胺受体、5 一羟色胺受体、谷氨酸受体等。 乙酰胆碱受体( a c h r ) 是一个配体门控阳离子通道，其在胆碱能突触的重要作 用在于视别和转导化学信号a c h 。据作用方式和药理学的不同将a c h r 分为三类，即 烟碱样受体( n a c h r ) 、蕈毒碱样受体( m a c h r ) 、荤毒酮样受体( m u s c a r o n i cr e c e p t o r ) 。 2 1 1 5g h b a 受体毒剂 y 一氨基丁酸( g a b a ) 是脊椎动物、无脊椎动物体内一种主要的抑制性神经递质， 它引致后突膜的超极化作用，因而抑制动作电位的产生。y 一氨基丁酸受体( g a b a r ) 是一个配体门控的离子通道。g a b a 受体与氯离子通道的关系为：当g a b a 受体被激 1 4 2 0