（农药学专业论文）光活化毒素α三噻吩的生理生化机理研究.pdf

s t u d y o n p h y s i o l o g i c a l a n d b i o c h e m i c a l me c h a n i s m o f a - t e r t h i e n y l a g a i n s t p e s t s ab s t r a c t a p o t e n t i a l l y p h o t o a c t i v a t e d t o x i n , a - t e rt h i e n y l ( a - t ) , b i o c h e m i c a l m e c h a n i s m o f a c t i o n a g a i n s t t w o i n s e c t s , f u r n a c a l i s . t h e r e s u lt s d e m o n s t r a t e d t h a t a - t r e d u c e d w a s s t u d i e d o n p h y s i o l o g i c a l a n d h e l i c o v e r p a a r m ig e r a a n d o s t r i n ia g r o w th a n d d e l a y e d d e v e l o p m e n t o f o .f u r n a c a l i s w h e n i n c o r p o r a t e d i n t o a rt i f i c i a l d i e t s a t c o n c e n t r a t i o n s o f 5 , 1 0 , 2 0 g g / g , o r a p p l i e d t o p i c a l ly a t d o s e s o f 1 a n d 1 o p g p e r 5 t h l a r v a e , a n d t h e d e t e r r e n t e ff e c t s w e r e c o r r e l a t i v e p o s i t i v e l y w i t h a d m in i s t r a t iv e d o s a g e s . f e e d i n g o n s u b l e t h a l d o s e o f a - t f o r 2 4 h a n d 4 8 h u n d e r u l t r a v i o l e t i r r a d i a t i o n o r n o t , m i d g u t c e l l s i n 5 t h l a r v a e o f b o t h o f ha r m ig e r a a n d o f u r n a c a l i s w e r e d a m a g e d , w h i c h s h o w e d in p a t h o l o g i c a l c h a n g e s o r i n j u r i e s o f t h e m e m b r a n e s y s t e m o r s u b c e l l u l a r s t r u c t u r e s , s u c h a s m i c r o v i l l i , m i t o c h o n d r i a , e n d o p l a s m i c re t i c u l u m , c e l l n u c l e a r a n d b a s a l m e m b r a n e i n f o l d i n g , b u t t h e m i d g u t i n l a r v a e o f o .f u r n a c a l i s c a n r e c o v e r fr o m t h e s e d a m a g e s a ft e r f e e d in g f o r 4 8 h . i n b i o c h e m ic a l a n a l y s i s , n a + ,k + - a t p a s e fr o m th e h e a d s o f th e t w o i n s e c t s w a s i n h i b i t e d b y a - t b o t h i n v it r o a n d i n v i v o w h e t h e r l i g h t e x p o s u r e o r n o t , a n d t h e i n h i b i t e d r a t e w a s c o r r e s p o n d i n g t o t h e t r e a t e d c o n c e n t r a t i o n s a n d d o s a g e s . a d e t o x i c a t e d e n z y m e , g l u t a t h i o n e s - t r a n s f e r a s e ( g s t s ) , w a s i n h ib i t e d i n ha r m ig e r a t re a t e d w i t h h i g h c o n c e n t r a t i o n o f a - t i n v it r o o r a d m i n i s t r a t e d t o p i c a l l y w i t h h i g h d o s e s o f a - t i n v i v o , b u t i n o .f u r n a c a l is , a - t h a d n o e ff e c t o n g s t s i n v i t r o , a n d g s t s w a s i n d u c e d b y a h i g h d o s e s o f a - t d e s p i t e i t w a s r e d u c e d b y a l o w d o s e . t h e d i ff e re n t i a l r e s p o n s e o f g s t s a g a i n s t a - t i n t h e t w o i n s e c t s m a y b e i n t e r p re t e d b y t h e i r d i ff e r e n t s e n s i t i v e s t o a - t . m o re o v e r , a n o t h e r d e t o x i c a t e d e n z y m e in i n s e c t , g l u t a t h i o n e p e r o x i d a s e ( g s h - p x ) , c a n b e i n d u c e d a n d a c t i v a t e d b y a - t i n b o t h t w o i n s e c t s w h e t h e r o r n o t e x p o s u r e t o u l t r a v i o le t , a n d t h e f i n d i n g s u g g e s t e d t h a t g s h - p x p l a y s s o m e i m p o r t a n t r o l e s i n p r o v i d i n g p r o t e c t i o n t o i n s e c t a g a i n s t h a r m f u l o x y g e n d e r iv a t i v e s . f i n a l l y , e ff e c t s o f a - t o n a c t iv i t i e s o f s o m e h y d r o l a s e s i n t h e t w o i n s e c t s s h o w e d t h a t h i g h c o n c e n t r a t i o n o f a - t c o u l d i n h i b it ， i n v i t r o , c a r b o x y l e s t e r a s e ( c a r e ) , a lk a l i n e p h o s p h a t a s e ( a l p ) i n ha r m ig e r a a n d a l p a c t iv i ty i n o f r n a c a l is r e s p e c t iv e ly , b u t i n c re a s e d a c i d p h o s p h a t a s e ( a p ) a c t i v i t y i n ha r m ig e r a a n d h a d n o e ff e c t o n c a r e a n d a p i n o .f u r n a c a l i s . u p o n i r r a d i a t i o n o f u l t r a v i o l e t , a - t c o u ld i n h i b i t a l l o f t h re e h y d r o l a s e s t e s t e d in b o t h i n s e c t s i n v i t r o . t h e r e s u l t o f t h e a g a r - g e l e l e c t r o p h o r e s i s o f e s t e r a s e i s o e n z y m e p r e s e n t e d t h a t t h e f i ft h e n z y m e b a n d o f e s t e r a s e s i n q 户 r n a c a l i s w a s s e n s i t i v e t o a - t , a n d w a s i n h i b i t e d b y h i g h c o n c e n t r a t i o n o f a - t i n v i t ro a n d l o w d o s e s o f a - t i n v i v o . i t w a s s u g g e s t e d t h a t a - t m a y b e a p o t e n t i a l l y e ff e c t iv e i n s e c t i c i d e o r s y n e r g i s t w i t h o r g a n o p h o s p h o r o u s p e s t i c i d e s a n d p y r e t h r i n s i n d e a l i n g w i t h r e s i s t a n t i n s e c t s . k e y w o r d s p h o t o a c t i v a t i o n ; a - t e r th i e n y l ; h e l i c o v e r p a a r m ig e r a ; o s tr i n i a f u r n a c a l is ; me c h a n i s m o f a c t i o n _ 1 1 - 引官 随着人们消费安全和环保意识的提高， 传统化学农药因用量高、残效长、毒性大和环 境污染严重等诸多弊端而逐渐受到人们的非议和排斥， 加之害虫抗药性的迅猛发展造成某 些药剂的失效或减效，现有许多农药品种的开发生产和应用面临严峻的挑战。随着改革开 放不断深入，与知识产权保护有关的制度已 逐步与国际接轨，加入世贸组织后，完全依靠 仿制国外产品来发展我国农药生产的时代已 经过去， 研制和开发环境友好，合理高效的无 公害农药新品种已成当务之急，更是我国农药业今后生存和发展的必由 之路. 创制新农药，难度大， 风险大，周期长，费 用高， 这就要求必须瞄准开发方向， 发掘 潜力最大的新药生长点.2 0 世纪7 0 年代以 来，一些合成染料和植物次生物质因在光照条 件下表现出对生物的毒杀效果大幅度提高的光活化作用，引起了农药研究人员的关注， 许 多国家和地区投入了大量人力和物力对这些具有光活化毒素性质的物质进行了探索和研 究， 并在光活化毒素对动物、昆 虫、 微生物以 及杂草的 毒性研究上取得了 很大的 进展。 美 国 化学学会 ( a c s ) 曾 于 1 9 8 7 和 1 9 9 5 年就此两次召开 专题学术会议， 分别出 版了 有关光活 化毒素研究概况的论文专辑。 早在1 8 8 8 年m a r c a c c i 就发 现了 光照能 够提高 某些生 物碱对 种子、 植物、 发 酵菌 和两 栖动 物卵的 毒 性 反 应 1 , 1 9 2 8 年b a r b ie r 最先 研究了 赤 醉红 和 玫 瑰红 等 几 类染 料 对 伊蚊 和 库 蚊的 光 动 力 作 用 12 1 ， 但 直到7 0 年 代后 期 光 活 化 毒 素 杀 虫 活 性的 研究 才普 遍受 到 重 视， 有关 的报道文章和论著渐见增多，己记载有2 0 多种昆 虫 ( 包括蝇类、 蚊类、 蚂蚁、 蜚嫉等) 对 光活 化 毒素的 作 用 是 敏 感的 3 。 我国 也 在9 0 年 代 初期 开 始 涉 足光 活 化毒 素的 研究， 徐 汉 虹 等 ( 1 9 9 3 ) 首 先 报 谭 了 猪 毛 篙 精 油 中 的 茵 陈 二 炔 对 斜 纹 夜 蛾 (s p o d o p te r a litu r a ) 的 生 物 活 性 具 有 明 显 的 光 活 化 特 性 (4 1 陶 志 福 等 ( 1 9 9 6 ) 还 对 合 成 光 活 化 毒 素 进 行 了 探 索 ， 合 成 了 一 系 列 新 型结构的映喃并茶并毗喃类化合物和 1 , 8 -蔡亚酞胺衍生物，确定了一些化合物的晶体结 构， 试验了 这类化合物在暗光下嵌入 d n a的 机制， 探讨了 进入昆 虫体内 可能发生的 光动 力 毒 杀 作 用 5 ,6 ， 万 树 青 ( 1 9 9 8 ) 对 多 种 多 炔 类 化 合 物 对 蚊 幼 虫 的 光 活 毒 杀 活 性 及 作 用 机 理 进 行了 系 统 的 研 究 17 1 ; 蒋 志 胜 ( 1 9 9 9 ) 用 实 验 证 实了 典 型 光 活 化 杀 虫 剂 a - t 的i 型 作 用 机 制， 并 结合昆虫保护酶系统活力变化趋势，初步建立了 光活化杀虫剂与自由基含量之间的相关性 18 1 : 侯学 文 等 ( 2 0 0 0 ) 还成 功建 立了 万 寿 菊 ( t a g e te s e r e c t a l .) 发根 离 体 培 养体 系， 从 而开 辟了 光活化杀虫 剂a 一 三唾吩的新来 源9 1随着 研究的 不断开 展和对其特性的 加深认识， 光活 化 毒素可作为农药新品种来开发和应用， 而且正日 益显现出其广阔的发展前景， 有望成为2 1 世纪生态农药发展的新领域。 亚 洲玉米 螟( o s t r i n i a 户 r n a c a l is ) 主要分布在黑 龙江至广东的 广大 地区， 自 北向 南一 年可 发生1 - 6 代以上，可为害茎秆、叶、雄穗、雌穗等组织和器官，是玉米、谷子、高梁等4 0 多种作物的重要害虫， 每年给我国早粮作物生产带来很大的损失。棉铃虫( h e l i c o v e r p a 一一一一一一一一一一一一一一一一二匕一一_ a r m ig e r a ) 广布于我国 南北棉花种植区， 北部每年发生3 - 4 代， 南部发生5 - 6 代， 是多 食性 的重要农业害虫，可为害粮食作物、经济作物、园艺作物， 如棉花、玉米、小麦、豆类、 番茄等的繁殖器官， 常造成农业严重减产和产品质量下降，1 9 9 2 年全国棉铃虫大爆发， 损 失近百亿元 1 o 我国对亚洲玉米螟的防治主要采用品种抗性、化学农药防治、生物防治等多种害虫综 合治理措施，化学防治中曾长期使用 6 6 6 ,吠喃丹等高毒高残留农药，近年主要采用敌敌 畏等有机磷农药， 辅以农事操作、天敌利用、灯诱捕杀等手段，收到一定的防治效果.可 能由于受药剂选择压力作用较小，加之大发生年份不多，有关亚洲玉米螟的抗药性监测与 治理未见有综合系统的报导。我国防治棉铃虫主要采用化学防治的方法，由于长期用药的 结果， 棉铃虫对有机氯、有机磷、氨基甲 酸酷类、菊酷类传统农药均产生了抗药性，近年 引 种转基因 ( 主要为转b t 基因 ) 抗虫棉， 多 数为 转单一基因品 种， 且 在棉株整个生长期内 对 棉铃虫造成相当长时间的选择压力， 因此棉铃虫对转b t 基因棉比对常规化学农药更易产生 抗性 o q ， 已 成 为 我国 抗性 突出 的 农 业害 虫 【 12 害虫防治与抗性治理除了 要在药剂种类、剂型选择、 使用方法、用药次数、 持效残留 等因素上作出 合理有效的选择外，开发和利用新型、高效、环境友好的无公害农药新品种 替代传统产品已 是未来害虫综合调控的发展方向 之一， 创制具有特异作用机理的新型农药 更是害虫抗性治理的迫切希望。 唾吩类化合物是大量存在于菊科植物中的一类次生物质， 对多种传病蚊虫、 线虫、 蜗 类等都具有很好的光活毒性作用， 最近发现， 还具有抗h i v的活性。目 前有关唾吩类化合 物的 毒理研究，国内 外虽然己 做了 大量工作， 但大部分都是集中在蚊、蝇的防治方面， 对 农业害虫的 研究较少， 而且仅仅局限子生物活性方面， 对有关酶系的 研究亦不多. 本文以 棉铃虫和亚洲玉米螟为试材， 研究有别于传统农药作用方式， 具有典型光活化毒 性的杀虫毒素a - t 对亚洲玉米螟生长发育的影响; 对两种昆 虫中肠细胞的毒性影响; 对 膜结 合蛋白n a + ,k + - a t p a s e 的 影 响; 对解 毒 酶 系 谷 肮甘 肤s 一 转移 酶 ( g s t s ) 、 谷 脱 甘 肤过 氧化 物酶( g s h - p x ) 的 影响: 对水 解酶系r酸酌酶( c - e ) 、 酸 性磷酸醋酶( a p )碱性 磷酸酷酶( a l p ) 及 酌酶同 功酶的 影响， 以 探讨a - t 对细胞 膜性系统的 破坏和 对机体 致损的 微 观毒理基础， 探寻a - t作用的靶标位点和作用机理，以及研究昆虫对a - t的代谢、排毒机 能和可能产生抗性的风险和机制，为进一步探索和阐明a - t的毒性机制和抗性机理，研究 和开发具有光活化毒素特性的杀虫剂提供基础理论依据和指导应用的信息。 一一一一一一一一一一一一一一一二_ _ 第一章文献缤述 1 . 光活化毒素的种类 具有光活化毒素性质的化合物主要是一些合成染料、化学中间体和植物源天然产物。 已 报道具有光活化毒性作 用的 染料主 要是占 吨 ( x a n t h e n ) 类化合物， 如荧 光黄( fl u o r e s c e i n ) , 曙红 ( e o s i n ) 、 赤 醉红b ( e r y t h r o s i n b ) 、 根皮红b ( p h l o x i n ) 、 玫瑰红 ( r o s e b e n g a l ) 和亚甲 基 蓝等 1 3 1 ， 它们的 化学结构见图1 和图2 e d y e f l u o res c e h e o s h e r y th r o s i t b p h i mi n b r o s e b e n pl b-h hhaa hbrlbrl 图i 部分占吨化合物化学结构 f i g . l s t r u c t u r e o f x a n t h e n e d y e s (ch3)2n 万 me t 妙lo n e b lu e n ( c h 3 ) 2 图2 亚甲墓蓝化学结构 f i g . 2 s t r u c t u re o f m e t h y l e n e b l u e 植物源光活 化毒素主要为一些植 物次 生代谢物 质， 已 发 现和鉴定了1 0 0 多 种1 4 ， 根据 其结构可分为链状、 环状、 链环杂合状三大类型， 包括乙 酞笨类、 香豆素类、 映喃色酮类、 峡喃并哇琳类、紫檀素类、半帖类、苯哇苯呐琳类、p 一 琳类、 稠环酿类、异哇琳类、唾吩 类、 炔类、 吠喃香豆素类、 哇琳类、 木酚素类等巧类， 分别来自 菊科、桑科、 要科、 芸香 科、 锦 葵 科、 茄 科、 茨葬 科、 兰 科、 览 科 等3 0 多 个 科的3 5 种植 物 14 ,1 5 1 ， 通 过4 种 不同 的 生物化学合成途径在植物体内 生成( 图3 、 图4 ) 。目 前研究较多的毒紊种类有吠喃香豆素类 的 花 椒 毒素 ( x a n t h o t o x i n ) 、白 芷 根 素 ( a n g e l ic in ) ; 唾 吩 类的 a - 三唾 吩 ( a - t e r th i e n y l ,a - t ) ; 炔 类的 i - 苯基一 1 , 3 , 5 一 庚三炔( p h e n y l h e p t a t r i y n e ) ; 稠环醒类的金丝 桃素( h y p e r i c i n ) , 尾抱菌素 ( c e r c o s p o r i n ) 等，它们的化学结构见图5 0 文 献 综 述 1 于 i c o 。， 常演嘴类 t p-印. n 、 姗姗 笨; 卜 革失 加n 扣p 卜 曰. n l 卜 而 . ) 吠喃并咬 琳员 ) f u m -q u m p i m e ) 咬琳贝 ) q . l m如 诵 j f i g 3 由莽草酸途径产生的光毒素 d e r i v e d f r o m p r o d u c t s o f t h e s h i k i m a t e ( 仿 d o w n u m和 w e n , 1 9 9 5 ) 招邃径 召砚t径 公 ( - l. c 一 c 一 乙 伙级 ( . 创 r 卜 n 一 ， 乙限笨负 ) - m p h . . . . . ) 乙成笨典 ( . w. p h . . . . . ) 口 买 n, u 亡 日， .咬类 t ， 加 op h - ) 映叻井甘豆t组 r m门 . “。 叫 . . 南乡 吹.色川负 辛枯负 (.卯k 口洲. . ) 一环皿妇 b 川 . . e . e q . 讯 洲. ) 图4 由其他生化途径合成的光毒素 f i g .4 p h o t o t o x i nsd e r i v e d f r o m p r o d u c t s o f o t h e r b i o c h e m i c a l ( 仿 d o w n u m和 w e n , 1 9 9 5 ) - 4- 一一一一一一一一一一一一一一一一_ o c h 3 xa n t rorox a an g e l 记 如 -c-c -c -c -c 住 -丁 e 曲记 勺l i - p 饱叫 -i u s抽p n tr 扮 hqoh ch s ho ch sh o c h 2 -c h o h-c h s c h , - c h o h-c h s oho h lo “0 h lo h y p . 份i sc . 南. 户r h 图5 几种天然光活化杀虫毒素结构式 f i g . 5 s t r u c t u r e o f s o m e n a t u r a l l y o c c u r r i n g p h o t o a c t i v e c o m p o u n d s 2 . 光活化毒素的作用机制 光活化毒素的作用机制主要包括i 型和i i 型两种。在i 型机制中，光活化毒素吸收光 的光子受到激发，首先升至受激单重态，然后系间窜越下降至受激三重态， 底物 ( 被光活 化氧化的化合物)与激发态 ( 单重态或三重态)的光敏化合物反应，通过氢原子或电子的 转移，分别生成自由基或自由基离子，自由基与氧反应生成氧化的产物:i i 型机制中光敏 化合物起初同i 型机制一样以 相同方式吸收和激发生成激发态， 激发态的 光敏化合物将能 量 转 移 至 基 态 氧 生 成 单 重 态 氧 ( 10 2 ) ， 然 后 单 重 态 氧 或 者 与 底 物 反 应 生 成 氧化 产 物， 或 者 因 不能 进行反应而衰变回 基态， 衰变的 速率与溶剂密切相关， 在水中， 单重态氧的 寿命约4 微秒， 而在有机溶剂中寿命可提高1 0 - 2 0 倍。 光活化毒素的光敏化物理过程和作用机制分 别见图6 和图7 吸光 贾光 内转 系间 口光 单 ， 鑫 ， 卜么几东乐氏 l o , 一 ( 类 7 ， 里 叹 ( 英 七 2 一 图6 光敏剂吸光后的光物理过程示意图 f i g . 6 s c h e m a t ic o f p h o t o p h y s ic a l p ro c e s s e s o f p h o t o s e n s it i z a t i o n ( 仿马金石等， 1 9 9 9 ,( 化学进展) p h o to t o x in ( 光活化毒素 ) i 型机制 1 1 型机制 自由基p h o t o t o x i n * ) 0 2 0 2 ( 单重态) 激发态( 单重态或三重态) 。 2 1 底 物 氧化产物 图7 光活化毒素的两种作用机制 me c h a n i s m s o f p h o t o s e n s i t i z e d o x i d a t i o n ( 仿 c h r i s t o p h e r , 1 9 8 7 ) 内湘，了 底 . lg f 氧化产物 i 型机制和i i 型机制是两种相互竞争的作用机制， 影响机制发生的因素有氧浓度、 底 物的反应活性、 光敏化合物的 种类和激发状态、 反应溶剂的 种类、 p h值， 以 及反应底物的 浓 度 和单 重 态 氧的 寿 命 等1 6 1 ， 有 些毒 素 只 有i 型 或i i 型 之 一 机 制， 有的 则 兼 而 有之。 光 敏 化合物的反应活性越高， 或底物的反应活性或浓度越高， 或氧浓度越低和单线态氧的寿命 越短， 越有利于i 型机制的 发生， 反之 则利于i i 型机制。 在 活体生 物中 敏化剂与 底物( 如 膜 蛋白 、 核酸) 直接粘连， 使底物有效 浓度增加， 倾向 于发生i 型反 应. 3 . 光活化毒素的杀虫活性和构效关系 3 . 1 杀虫活性 光活化毒素的杀虫活性已 为越来越多的实 验所发现和证实， 7 0 多年来已 有2 0 余种昆 虫曾 被 用来做过光动力作 用的 试验 1 7 ,3 1 ， 主要 是蚊、 蝇 特别是 果蝇， 其他还 有苹 果蠢 蛾 ( l a sp e y r e s ia p o m o n e l la ) 、 东 方蜚 ( b la tt a o r ie n ta l is ) 、 菜 粉蝶 ( p ie r is r a p a e ) 、 棉 铃虫 ( h e l i o t h is z e a ) 、 小 地 老 虎 (a g r o t is ip s i lo n ) 、 苹 果 实 蝇 ( r h a g o l e t is p o m o n e ll a ) 等昆 虫 p 1 . 试 验 前 期 多 为 室 内毒力测定光活化毒素的杀虫活性， 直至 1 9 9 5年美国 化学学会召开的光活化农药治理害 虫专题会议上才有实验室到大田 试验结果的报导。 将光敏剂投于水中， 喷在植物叶上， 撤 在蝇类喜吃的粪便上，或混合饲料做成含毒诱饵投放， 害虫取食后以日 光或荧光灯、白 炽 灯照射，在几天内就可以被杀死.目 前己 成功地应用于鸡舍内灭除苍蝇，污水面上消除蚊 子，果园中杀灭果蝇等生产实践中. 研究表明，光活化毒素对昆虫的毒杀活性是高效的，甚至比常规合成杀虫剂高得多， 表 现出 明 显的 光 活 化 特性. 如 在 近 紫 外光 照的 条 件下， a - t 对斑 须 按 蚊 (a n o p h e le s s te p h e n s t) 4 龄幼虫的l c 5 0 为1 1 m g / l ，黑暗则为1 5 4 m g / l ， 光活化毒杀活性提高了1 4 倍; a - t 在光照 条 件 下 ( 3 0 0 - 4 0 0 n m长波 紫外 光 或 太阳 光 照 射 ) 对埃 及 伊 蚊(a e d e s a e g y p t i) 幼虫的l c 5 。 是 1 9 1 tg / k g ( 同 样条 件 下马 拉 硫磷的l c 5 。 为6 2 1 tg l k g , d d t 为7 0 g g /k g ) ，而 在 黑 暗条 件 下的l c 5 o 为7 4 印g /k g ， 光 照 条 件 下的 效 果是 黑 暗中 的4 0 倍; a - t 对 果 蝇 卵的 毒 力 在紫 外光 下 能 提高 4 3 3 3 倍 1 1 8 1 ; 人 工 合 成 产品 氛 基 一 a 一c y a r o - a lp h a t e r th i e n y l) 在 有 光 照 时 对 埃 及伊 蚊 (a .a e gy p t i) 一一一一一一一一一一一一一一一奋_ 幼虫的 活性比 没有光照时高出8 0 倍。 p h i l i g e n e 等在天然水产养 殖池或 人工开设 的 水塘中 使 用 a - t 防 治 伊 蚊幼虫， 所 需药 量为1 0 -1 0 0 g a .i ./ h m 2 变异 1 1 9 ) . ， 药量多少因环境条件及加工剂型而 在 热带 地区 用 a 一防治冈 比 按 蚊 ( a n o p h e le s g a m b ia e ) , e d 5 o 为7 .4 5 8 a .i ./ h m 2 , e d 90 为1 8 .9 g a .i ./ h n t2 。 万 树 青 ( 1 9 9 8 ) 对1 0 多 种多 炔 类化 合 物的 杀 虫 毒 理学 进 行研 究， 发 现 合 成 多炔类化合物 n o .5 ( 1 一 苯基 4 - ( 3 ,4 一 亚甲 基二氧) 苯基 丁二炔) 对昆虫具有明显光活毒杀作 用， 将致倦库蚊( c u l e x q u in q u e f a s c i a t u s ) 3 龄幼虫接入盛有不同 浓度n o .5 的培养皿中， 近紫 外光( 3 1 0 - 4 0 0 n m ) 照射3 h , 2 4 h 后调查结果， 发现n o . 5 对该幼虫光活毒杀作用显著， 光照 与未光照的l c 5 0 分别是0 .3 5 k g l m l和8 . 8 9 g g / m l ， 光活比是2 5 . 6 2 ;同 样条件下，参比 化 合 物 (x - t 光 照 与 未 光 照 的l c 5 0 分 别 是0 .4 7 g g / m l 和3 . 1 9 g g / m l ， 光 活比 为6 .8 2 17 .2 0 ) e 光活 化毒素 对昆 虫生 长发育的 影响也 是明 显的， d a v i d ( 9 6 3 ) 发 现亚甲 基蓝能阻 滞果 蝇 幼 虫 的 生 长 ， 发 育 延 迟 时 间 随 毒 素 浓 度 的 升 高 从1 7 h 到4 0 0 h 12 1 1 ; s a r b o s a 和p e t e r ( 1 9 7 0 ) 用 实 验证明用亚甲基蓝和中性红处理可引起埃及伊蚊幼虫发育推迟，5 0 % 个体由幼虫发育到化 蛹 所 需 时 间 大 大 增 加 ， 与 对 照 相 比 ， 发 育 延 滞 时 间 可 达1 0 倍 ， ) ; c h a m p a g n e 等 ( 1 9 8 6 ) 发 现 给暗缘地蚕( e u x o a m e s s o r i a ) 喂食a 一 可引发明显的生长抑制，幼虫体重和蛹重约减轻 3 0 % 12 3 1 . m c la c h l a n 等 ( 1 9 8 2 ) 也 发 现1 一 苯 基 一 1 ,3 , 5 一 庚 三 炔 ( p h t ) 对 暗 缘 地 蚕 有 显 著 拒 食 作 用， i o g g / g 浓 度 下的 取 食量 为 对照 的1 / 3， 3 0 0 p g / g 浓 度下 取 食量 仅为 对 照的1 0 % ; 幼 虫的 生 长 也 受到 抑 制， l o p g / g 浓 度下的 生 长 率 仅 为 对 照的4 0 % , 3 0 0 p g / g 浓 度 下 则生 长 完 全 被 抑 制 12 4 1 . d o w n u m等 ( 1 9 8 4 ) 报道， 用 低剂 量 a - t ( 5 0 g g/ g ) 饲 喂 烟草 天 蛾 ( m .s e x ta ) 幼 虫， 经 近紫 外光照射后，与对照相比，幼虫体重明显减轻，幼虫到达化蛹的时间明显延长，且 1 0 0 % 化成畸形蛹或全部不能羽化，而在相同剂量不经紫外光照的处理中，幼虫发育历期不受影 响， 畸蛹率仅 1 0 %且成虫羽化率 1 0 0 % :当用a - t点滴 5 龄幼虫并经紫外光照射后，点滴 部位的组织就出 现坏死，而对照幼虫 ( 不用药但近紫外光照射或用药无紫外光照射) 都不 受 影 响 251 光活化毒素因其独特的作用方式， 对昆 虫具有普遍的毒杀活性， 但不同昆 虫对同 种光 活化毒素的敏感性差异是很大的，这与某些昆 虫具有避光习性或快速排毒等抗性适应有 关，尤其是一些长期取食含光活化毒素植物的昆 虫， 在与植物长期协同进化的过程中，己 建立其特异性的解毒避毒机制，因而光毒素对他们的毒杀作用相对要低得多。如用a - t 经 口 服处理 试验表明， 烟草天蛾 ( m a n d u c a s e x t a ) 是 敏感的， 暗 缘地蚕 ( e u x o a m e s s o r i a ) 表 现中 度 敏 感， 而 欧 洲 玉 米 螟 ( o s tr in ia n u b il a l is ) 相 对 不 敏 感 2 3 1 ; i y e ttg a r 等 ( 1 9 8 7 ) 进 行的 毒 性 研 究 也 有相似的结果， 用1 0 闪哈密 顿微量 注射器点 滴5 闪 a - t 丙酮 溶液( 6 -8 个 浓度 ) 于 烟草 天 蛾 ( m a n d u c a s e x t a ) 、 烟芽夜蛾( h e l io t h is v ir e s c e n s ) 、 欧 洲玉 米螟( o . n u b i l a l i s ) 末 龄幼虫 背板， 2 4 h 后统计死亡率， 测得l d 5 o 分别为i o u g / g 4 7 4 a g / g 和6 9 8 a g / g ，与后两者相比， 烟草天 蛾 对a - t 的 敏 感度分别是 他们的4 7 倍和7 0 倍; 用放射性标记 物3 h - a - t 进行差异 性反 应毒 物动力学研究表明，口 服处理烟草天蛾的排毒速度慢， 而烟芽夜蛾和欧洲玉米螟能通过粪 便快速排出毒素化合物， 从而阻止到达表皮的 毒素达到致死浓度引发光活化毒性反应， 三 种昆 虫 取 食含3 h - a - t 的 食 料 拍- a - t 2 .5 tg / g d ie t ) 后4 8 h r 进 行 放 射 性标 记 检 测， 烟草 天 蛾的虫体放射频率和粪便放射率的比 值为5 8 :4 2 烟芽夜蛾为3 2 :6 8 ， 欧洲玉米螟为1 6 : 8 4 ; 一一一一一一一一一一一一一一一 3y 3 h 标 记 物 背 板 局 部 点 滴5 闪 ( 欧 洲 玉 米 螟 为2 闪 ) 含5 t g a - t 的 丙 酮 溶 液 进 行去 毒 能 力 的 研究 也 发 现， 欧 洲玉 米螟的 去毒 速 度( t i m e f o r 5 0 % e l im in a t i o n , t ln = 8 .5 h r ) 比 烟芽 夜 蛾( t i/2 = 2 : 和 烟 草 天 蛾( t lrz = 4 8 h r ) 快 得 多 2 6 1 3 . 2 化学结构与杀虫活性的构效关系 占吨类染料用作杀虫毒素最有效的是含卤素的化合物，卤原子位于氧原子旁边，容易 发生自 旋轨道偶合，使激发单重态染料系间窜越到第一激发三重态，卤素原子越大，窜越 到三重态的效率越高，分子的磷光就越强。4 种占吨染料的磷光量子产率依次为荧光黄 ( 0 .0 3 ) rl红 ( 0 .3 0 ) 邻硝 基 间 硝 基 甲 基 m 2 o l e a m a s o n 等 ( 1 9 8 6 ) 研 究7 种 唾 吩 类 和4 种多 炔 类 天 然 产 物 或 合 成 类 似物和衍生 物对伊蚊( a e d e s a t r o p a lp u s ) 的 光活 化毒 性发现， 对 a - t 进行典化、 二甲 基化 或中 环的 取代其光活化毒性均减弱，甲 基取代类中， 只有单甲 基取代物， 如2 一 甲 基化a - t 的活 性增加 ( 后来的文章认为在更严格的条件控制和野外试验中甲基化衍生物活性比 a 一 t 稍低 2 8 1) ， 而 双 取 代 衍 生 物( 如3 4 一 二甲 基 化 a - t ) 的 活 性比 a - t 降 低了 一 个 数 量 级 ， 在 碘 取 代 类 中，随着碘取代数的增加，活性明显降低，在中间环被取代类中，中间环被苯取低后， 活 性稍有降低，而被毗淀环取代后，活性却降低了一个数量级，多炔类化合物保留一个三炔 一 映 喃 发 色 基团 对 保持 最 佳 活 性 是 必 要的 2 9 1 ; m a r l e s 等 ( 1 9 9 1 ) 对4 1 种 天 然 和 合 成 三 唆 吩 化 合物毒杀 伊 蚊( a . a t r o p a lp u s ) 活性 进行了 更为 全面的 构效关系分析， 结果 表明: 8 4 % 的 光活 化毒性差异是由 于化合物正辛醇/ 水分配系数的对数值和单线态氧的产生两者共同引 起的， 认为 大多 数高 活 性 化合 物是 功能 小 基团 ( 如c h 3 , c n , c = - c h , c h o ) 的 单取 代 衍生 物， 二 取代产物总是降 低活性 ( 如5 一 甲 基 5 , 5 一 二甲 基 ) ， 而 取代卤 化物随卤 原 子体积的 增大活性下 降 ( 如h b r i 和c h = c f 2 c h = c c 1 2 c h = c b r 2 ) ， 脂肪侧链的 长 度增加活性减弱， 但增 加酸 性 或 碱性 侧 链长 度则 活 性增 强 3 0 1 。 他 们根 据生 测 得到的l c s 。 值 和 化合 物的 理 化 参数( 如 c l o g p , r a t e ) 进 行了 唾 吩 类系 列 化合 物 对伊 蚊 ( a .a tr o p a lp u s ) 和非 靶 标生 物 咸水 虾 (a r t e m ia s a ff n a ) 的 光 活 毒杀 定 量构 效关 系 ( q s a r ) 研究， 分 别 建 立了 光 活 毒杀的q s a r 模 型: 唾吩 对伊蚊 ( a .a t ro p a l p u s ) 幼虫的 光活 毒力模型: lo g ( 1 / l c s o + u v ) 一 5 .9 0 ( 1 2 .3 0 ) c l o g p 一 6 .5 7 ( 1 2 .4 7 ) lo g ( (3 1 0 o *p + 1 ) + 0 . 1 1 ( 士 0 .0 5 ) r a t e -2 7 .3 7 ( 1 9 .5 9 ) l o g p = - 4 .3 1 , n = 1 4 , s = 0 .2 3 , ，0 . 9 2 , f i ,9 = 1 7 .7 8 , c l o g p o = 5 .2 5 式中p 是非线性系数， n 是数据个数， s 是标准误差， r 是相关系数， f 是计算值和观察 值之间方差的比率，c l o g p是化合物正辛醉/ 水分配系数的对数值，r a t e是单线态氧产 一一一一一一一一一一一一一一一二 生率， c l o g p o 是最佳分配系数。 唾吩 对咸水虾的 光活 化毒 力q s a r 模型: lo g ( 1 / l c s o + u v ) = 0 .7 6 ( 1 0 .4 7 ) c l o g p 一 1 . 1 0 ( 1 0 .9 1 ) l o g ( p i o c l o g p + 1 ) + 0 .2 5 ( 1 0 .0 7 ) r a t e 一6 . 0 3 ( 1 2 .4 9 ) l o g p = - 6 . 2 8 , n = 2 1 , s = 0 .4 5 ， r - 0 .9 1 , c l o g p o = 6 . 6 3 通过q s a r分析， 得出 唾吩类化合物对伊蚊幼虫和咸水虾的最佳分配系数是不同的， 他 们的 正 辛 醇 冰最佳 分配 系 数 对数 值 ( c l o g p o ) 分 别 是5 .2 5 和“3 . 这说明 要 获 得