（林产化学加工工程专业论文）核桃楸的杀虫活性及活性成分研究.pdf

摘要 核桃楸( j u g l a n sm a n d s h u r i c am a x i m ) 为胡桃科胡桃属落叶乔木，为珍贵的用材树 种和重要的药源植物。因此，对核桃楸进行研究与利用，具有广阔的研究空间和应用前 景。本论文首次测定了核桃楸( 叶、树皮和外果皮) 中主要的活性成分总黄酮和胡桃醌 的含量：研究了核桃楸( 叶、树皮和外果皮) 提取物和胡桃醌的杀虫活性；分析了核桃 楸( 叶、树皮和外果皮) 提取物杀虫活性成分的化学组成、化学结构和相对含量；从核 桃楸树皮中分离纯化出高纯度和高得率的胡桃醌产品；考察了核桃楸( 叶、树皮和外果 皮) 提取物的稳定性。研究结果如下： ( 1 ) 核桃楸( 叶、树皮和外果皮) 中主要的活性成分总黄酮和胡桃醌的提取及含 量测定。采用常规提取法、索氏提取法和超声波提取法浸提核桃楸的总黄酮和胡桃醌， 紫外一可见分光光度法测定核桃楸中的总黄酮含量，高效液相色谱法测定核桃楸中的胡 桃醌含量。超声波提取法浸提核桃楸得到的总黄酮和胡桃醌提取量高于常规提取法和索 氏提取法。超声波法提取核桃楸总黄酮含量分别为：叶5 0 0m g - g - 1 ，树皮4 1 7m g g - 1 ， 外果皮3 0 5m g g - 1 ；胡桃醌含量分别为：叶0 2 0 9m g g - 1 ，树皮o 1 3 1m g g - 1 ，外果皮 0 2 2 9m g g - 1 。 ( 2 ) 核桃楸( 叶、树皮和外果皮) 提取物的杀虫活性、抑菌活性和化感作用。通 过杀虫活性测定，核桃楸对舞毒蛾幼虫和甘蓝夜蛾幼虫有显著的杀虫活性，乙醇提取物 的杀虫活性强于氯仿相和乙酸乙酯相。推测杀虫活性作用机制，核桃楸乙醇提取物对舞 毒蛾幼虫和甘蓝夜蛾幼虫有显著的中枢神经系统作用和毒杀作用。核桃楸乙醇提取物对 杨树叶枯病和樟子松枯梢病有抑菌活性。核桃楸乙醇提取物对青菜、紫花苜蓿和高丹草 有化感作用。核桃楸外果皮的杀虫活性、抑菌活性和化感作用强于核桃楸叶，核桃楸叶 强于核桃楸树皮。 ( 3 ) 核桃楸( 叶、树皮和外果皮) 提取物杀虫活性成分的分离与分析。分离并采 用气一质联用技术g c m s 分析核桃楸乙醇提取物的杀虫活性成分的化学组成、化学结构 和相对含量。核桃楸乙醇提取物中主要活性成分为胡桃醌( 5 - 羟基一1 ，4 萘醌) 、对称2 ，2 一 亚甲基6 ( 1 , 1 二甲乙基) 4 甲基双酚、2 甲氧基4 乙烯基苯酚、d 阿洛糖、5 ，8 二羟 基1 ，4 萘醌、1 ，5 萘二酚、2 , 3 二氢苯并呋喃、7 - * 氧基1 四氢萘酮、1 - 萘酚、8 - 羟基- 2 一 甲氧基1 ，4 - 萘醌、禾甲基2 ，6 二羟基喹啉、舢羟基一2 甲氧基肉桂醛、香草醛、l ，2 ，3 - 苯三 醇、5 羟甲基2 呋喃醛、3 , 4 二氢6 ，7 二羟基1 ( 2 h ) 萘酮和2 , 6 - 二甲氧基苯酚。 ( 4 ) 高纯度和高得率胡桃醌产品的分离纯化及结构表征。采用超声波辅助浸提、 减压蒸馏和物理分离方法，从核桃楸树皮中分离纯化得到胡桃醌产品，产品得率 0 0 9 。采用傅立叶红外f t - i r 、气一质联用技术g c m s 及核磁共振氢谱1 h - n m r 等分 析产品的化学组成、化学结构及产品中胡桃醌的相对含量。产品中主要成分为胡桃醌 ( 5 羟基1 ，4 - 萘醌) ，相对含量达到9 6 4 2 ；1 ，4 - 萘醌，相对含量为0 7 0 ；7 - 甲氧基一1 东北林业大学博士学位论文 四氢萘酮，相对含量为2 8 8 。此项研究提供了一种从核桃楸树皮中简便快捷地提取制 得高纯度的胡桃醌产品的方法。 ( 5 ) 确认了胡桃醌的杀虫活性。胡桃醌对舞毒蛾和甘蓝夜蛾有极其显著的杀虫活 性，对杨树叶枯病和樟子松枯梢病有显著的抑菌活性，对青菜、紫花苜蓿和高丹草有显 著的化感作用。根据核桃楸( 叶、树皮和外果皮) 提取物的活性成分分析，并通过生物 活性测定，确认胡桃醌具有杀虫活性。为进一步研究核桃楸活性先导物的化学修饰，开 发出在实践中具有推广价值的、环境友善型的核桃楸植物源农药打下良好基础。 ( 6 ) 核桃楸( 叶、树皮和外果皮) 提取物的稳定性。温度升高或阳光照射，核桃 楸乙醇提取物的稳定性降低；p h 值在4 8 之间或加入吐温8 0 ，核桃楸乙醇提取物的 稳定性较好。温度升高或p h 值变化时，核桃楸乙醇提取物的降解具有级反应的特 征；阳光照射或加入吐温8 0 时，核桃楸乙醇提取物的降解具有零级反应的特征。相同 条件下，核桃楸树皮乙醇提取物的稳定性大于核桃楸叶乙醇提取物，核桃楸叶乙醇提取 物的稳定性大于核桃楸外果皮乙醇提取物。 关键词核桃楸；杀虫活性；活性成分；分离；胡桃醌 a b s t r a c t j u g l a n sm a n d s h u r i c am a x i m i st h em o s ts u i t a b l es p e c i e sf o rt i m b e rp r o d u c t i o na n d p h a r m a c yr e s o u r c e si nn o r t h e a s to fc h i n a t h i ss t u d yp r o v i d e st h et h e o r e t i c a lp r o o f so ft h e e x p l o i t a t i o na n du t i l i z a t i o no fj u g l a n sm a n d s h u r i c a n es t u d ys h o w e dt h a tt o t a lf l a v o n o i d a m o u n ta n dj u g l o f l ea m o u n to fe x t r a c t sf r o ml e a v e s ，b a r ka n dg r e e np e e lo fj u g l a n s m a n d s h u r i c aw e r ed e t e r m i n e db yu v - v i sa n dh p l c ；a n di n s e c t i c i d a la c t i v i t i e s ，a n t i f u n g a l a c t i v i t i e sa n da l l e l o p a t h yo ft h ee x t r a c t sf r o ml e a v e s ，b a r ka n dg r e e np e e lo fj u g l a n s m a n d s h u r i c aa n db i o a c t i v i t i e so fj u g l o l l ew e r es t u d i e db yt h ed e t e r m i n a t i o nm e t h o d so f b i o a c t i v i t y ；a n d 。c h e m i c a lc o m p o n e n t s ，c h e m i c a ls t r u c t u r e sa n dr e l a t i v ec o n t e n t so ft h ee x t r a c t s f r o ml e a v e s ，b a r ka n dg r e e np e e lo fj u g a r t sm a n d s h u r i c aw e r ed e t e r m i n e db yg c - m s ；a n d j u g l o n ep r o d u c tw a si s o l a t e da n dd e p u r a t e df r o mb a r ko fj u g a n sm a n d s h u r i c ab yu l t r a s o n i c m e t h o da n dv a c u u md i s t i l l a t i o n ；a n ds t a b i l i t yo ft h ee x t r a c t sf r o ml e a v e s ，b a r ka n dg r e e np e e l o f j u g l a n sm a n d s h u r i c aw a ss t u d i e db yh p l c t h es t u d yr e s u l t sw e r e a sb e l o w ： ( 1 ) e x t r a c t i o n so ft o t a lf l a v o n o i da n dj u g l o n ef r o ml e a v e s ，b a r ka n dg r e e np e e lo f j u g l a n s m a n d s h u r i c aw e r ec a r r i e do u tb yt h r e ee x t r a c t i n gm e t h o d sr e s p e c t i v e l y , i n c l u d i n gc o m m o n m e t h o d ，r e f u xm e t h o da n du l t r a s o n i cm e t h o d u v - v i ss p e c t r o s c o p yw a su s e df o rd e t e r m i n i n g t h ea m o u n to ft o t a lf l a v o n o i d ，a n dh p l cw a su s e df o rd e t e r m i n i n gt h ea m o u n to fj u g l o n e r e s u l t ss h o w e dt h a ta m o u n t so ft o t a lf l a v o n o i da n dj u g l o n eb yu l t r a s o n i cm e t h o dw e r eb o t h m o r et h a nc o m m o nm e t h o da n dr e f l u xm e t h o d t h ea m o u n t so ft o t a lf l a v o n o i de x t r a c t e db y u l t r a s o n i cm e t h o dw e r e ：5 0 0m g 。旷1f o rl e a v e s ，4 1 7m g 。g - 1f o rb a r k ，3 0 5m g g - 1f o rg r e e n p e e l r e s p e c t i v e l y t h ea m o u n t so fj u 舀o n ee x t r a c t e db yu l t r a s o n i cm e t h o dw e r e ：0 2 0 9m e - g - 1 f o rl e a v e s ，0 1 3 1m g f 1f o rb a r k , 0 2 2 9r a g g - 1f o rg r e e np e e kr e s p e c t i v e l y , ( 2 ) i n s e c t i c i d a la c t i v i t i e s ，a n t i f u n g a la c t i v i t i e sa n da l l e l o p a t h yo ft h ee x t r a c t sf r o ml e a v e s ， b a r ka n dg r e e np e e lo fj u g l a n sm a n d s h u r i c aw e r es t u d i e db yt h ed e t e r m i n a t i o nm e t h o d so f b i o a e t i v i t y r e s u l t ss h o w e dt h a tt h ee x t r a c t sh a di n s e c t i c i d a la c t i v i t i e so nl y m a n t r i ad i s p a rl - z a n dm a m e s t r ab r a s s i c a el t h ei n s e c t i c i d a la c t i v i t i e so ft h ea l c o h o le x t r a c t ss h o w e dm o r e e f f i c i e n tt h a nb o t ho ft h ec h l o r o f o r mp a r t sa n dt h ea c e t i ce t h e rp a r t so ft h ee x t r a c t s t h e m e c h a n i s mo fi n s e c t i c i d a la c t i v i t i e so ft h ee x t r a c t sw a sp o i s o n i n ga c t i o n t h ee x t r a c t sh a d a n t i f t m g a l a c t i v i t i e s0 1 1a l t e r n a r i aa l t e r n a t ef r a n ds p h a e r o p s i ss a p i n e af r ，a n da l s o a l l e l o p a t h yo nb r a s s i c ac h i n e s i sl m e d i c a g os a t i v ala n ds o r g h u mp a c e s e t t e rl t h e i n s e c t i c i d a la c t i v i t i e s ，a n t i f o n g a la c t i v i t i e sa n da l l e l o p a t h yo ft h ee x t r a c t ss h o w e dt h eo r d e ro f g r e e np e e le x t r a c t sm o r ee f f i c i e n tt h a nl e a v e se x t r a c t s ，a n dl e a v e se x t r a c t sm o r ee f f i c i e n tt h a n b a r ke x t r a c t s ( 3 ) c h e m i c a lc o m p o n e n t s ，c h e m i c a ls t r u c t u r e sa n dr e l a t i v ec o n t e n t so ft h ee x t r a c t sf r o m m l e a v e s ，b a r ka n dg r e e np e e lo fj u g l a n sm a n d s h u r i c aw e r ed e t e r m i n e db yg c m s r e s u l t s s h o w e dt h a tt h em a j o ra c t i v ec o m p o n e n t si nt h ee x t r a c t sw e r e ：j u g l o n e ( 5 - h y d r o x y 一1 ，4 - n a p h t h a o q u i n o n e ) ，p h e n o l ，2 , 2 - m e t h y l e n e b i s 【6 - ( 1 ，1 一d i m e t h y l e t h y l ) - 4 - m e t h y l 】，2 - m e t h o x y - 4 v i n y l p h e n o l ，d - a l l o s e ，1 , 4 n a p h t h a l e n e d i o n e ，5 , 8 d i h y d r o x y - ，1 , 5 一n a p h t h a l e n e d i o l ， b e n z o f u r a n ，2 ，3 一d i h y d r o ，7 - m c t h o x y - l - t e t r a l o n e ，1 - n a p h t h a l e n o l ，1 , 4 一n a p h t h a l e n e d i o n e ，8 - h y d r o x y - 2 - m e t h o x y - ，4 - m e t h y l - 2 ，6 一d i h y d r o x y q u i n o l i n e ，4 - h y d r o x y - 2 - m e t h o x y e i n n a m a l d e h y d e ，v a n i l l i n ，1 , 2 ，3 b e n z e n e t r i o l ，2 - f u r a n e a r b o x a l d e h y d e ，5 - ( h y d r o x y m e t h y l ) - ，l ( 2 田 n a p h t h a l e n o n e ，3 , 4 d i h y d r o 一6 ，7 - d i h y d r o x y - ，p h e n o l ，2 , 6 - d i m e t h o x y d e t e r m i n e db yg c - m s ( 4 ) j u g l o n ep r o d u c tw a si s o l a t e da n dd e p u r a t e df r o mb a r ko fj u g l a n sm a n d s h u r i c ab y u l t r a s o n i cm e t h o da n dv a c u u md i s t i l l a t i o n t h ep r o d u c tw a sc h a r a c t e r i z e db yf t - i ra n d1 h n m r ，a n dc h e m i c a lc o m p o n e n t sa n dr e l a t i v ec o n t e n t so ft h ep r o d u c tw e r ed e t e r m i n e db yg c - m s r e s u l t ss h o w e dt h a tt h ee x t r a c tr a t i oo ft h ep r o d u c tw a so 0 9 a n dt h er e l a t i v ec o n t e n t s i nt h ep r o d u c tw e r e ：j u g l o u e ( 5 - h y d r o x y - 1 ，4 - n a p h t h a o q u i n o n e ) 9 6 4 2 ，1 , 4 - n a p h t h a l e n e d i o n e o 7 0 ；7 - m e t h o x y 一1 t e t r a l o n e2 8 8 t h i so f f e r e das i m p l ea n de f f e c t i v em e t h o dt og e th i g i l p u r i t yj u g l o n ef r o mb a r ko f j u g l a n sm a n d s h u r i c a ( 5 ) j u g l o n ei st h em a j o ra c t i v ec o m p o n e n te x t r a c t e df r o mj u g l a n sm a n d s h u r i c a t h e i n s e c t i c i d a la c t i v i t i e s ，a n t i f u n g a la c t i v i t i e sa n da l l e l o p a t h yo fj u g l o n ew e r es t u d i e db yt h e d e t e r m i n a t i o nm e t h o d so fb i o a c t i v i t y r e s u l t ss h o w e dt h a tj u g l o n eh a di n s e c t i c i d a la c t i v i t i e so n l y m a n t r i ad i s p a ra n dm a m e s t r ab r a s s i c a e ，a n da n t i f o n g a la c t i v i t i e so na l t e r n a r i aa l t e r n a t e a n ds p h a e r o p s i ss a p i n e a ，a n da l s oa l t e l o p a t h yo nb r a s s i c ac h i n e s i s , m e d i c a g os a t i v aa n d s o r g h u mp a c e s e 甜e r t h i sp r o v i d e st h et h e o r e t i c a lf o u n d a t i o no ft h es y n t h e s e so fl e a d c o m p o u n d sa n de x p l o i t a t i o no f b o t a n i c a li n s e c t i c i d e sf o r j u g l a n sm a n d s h u r i c a ( 6 ) s t a b i l i t yo ft h ee x t r a c t sw a ss t u d i e db yh p l c r e s u l t ss h o w e dt h a tt h es t a b i l i t yo ft h e e x t r a c t sw a sr e d u c e dw i t ht e m p e r a t u r eg o n e 叩a n ds u n s h i n e ，a n dt h es t a b i l i t yo ft h ee x t r a c t s w a sf i n ea t4t o8f o rp hv a l u ea n da d d i n gt w e e n8 0 。t h ed e c o m p o s i t i o n so ft h ee x t r a c t sw e r e f i r s to r d e rr e a c t i o n sw i t ht e m p e r a t u r eg o n el l pa n dp hv a l u ec h a n g e d ，a n dt h ed e c o m p o s i t i o n s o ft h ee x t r a c t sw e r ez e r oo r d e rr e a c t i o n sw i t hs u n s h i n ea n da d d i n gt w e e n8 0 t h es t a b i l i t yo f t h ee x t r a c t ss h o w e dt h eo r d e ro fe x t r a c t so fb a r kb e t t e rt h a ne x t r a c t so fl e a v e s ，a n de x t r a c t so f l e a v e sb e t t e rt h a ne x t r a c t so fg r e e np e e l k e y w o r d sj u g l a n sm a n d s h u r i c am a x i m ；i n s e c t i c i d a la c t i v i t i e s ；a c t i v ec o m p o n e n t s ； i s o l a t i o n ；j u g l o n e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盎i 垦盎些盘堂 或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 鳓 签字日期：力一湃月心日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盎j 垦鲞些盘堂 有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查 阅和借阅。本人授权查韭签些盘堂可以将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、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者虢霉骛、 新躲 签字日期：乙刁年6 月j 牛日 签字日期：年月 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 1 绪论 1 绪论 1 1 引言 核桃楸( j u g l a n sm a n d s h u r i c am a x i m ) 又名胡桃楸、山核桃，属被子植物门，双子 叶植物纲，胡桃科，胡桃属落叶乔木，高达2 01 1 1 胸径达6 0g i n ，小枝黄褐色，奇数羽 状复叶，长达8 0c m ，雌花序4 1 0 朵花，果序具4 1 0 个果，外面被褐色腺毛。坚果 长椭圆形，顶端锐尖，果皮厚，种仁小。花期5 6 月，果期8 9 月。喜光，耐寒性 强，2 0 年开始结实。核桃楸是东北红松林的重要伴生树种，也是东北著名的三大硬阔之 一，为珍贵的用材树种。核桃楸还是我国重要的药源植物，外果皮和树皮均可入药，叶 片、果皮、树皮可制杀虫农药f l j 。 核桃楸叶的主要成分为没食子酸、反油酸、昏和序蒎烯、1 ，8 桉叶素、胡桃叶醌、 m 氢化胡桃醌葡萄糖苷和多酚复合物等。树皮中含有黄酮类化合物( 栎皮素山萘醇等配 苷类) 、p - 谷甾醇、自桦脂醇、色素物质、没食子酚及多糖苷等。外果皮( 中药称青龙 农) 含有单宁、伽和肛氢化胡桃叶醌和胡桃醌等。核桃楸仁富含不饱和脂肪酸、蛋白 质、矿质元素和维生素等，具有很高的营养价值和保健功制2 】。 核桃楸主要分布于我国东北地区( 小兴安岭及张广才岭) ，河北、北京、内蒙古、 山西有少量分布，俄罗斯远东地区、朝鲜、日本也有分布。药用木本植物特别是高大乔 木在稳定森林结构、维持生态平衡以及木材生产上同其他树木占有同等地位。药用木本 植物的保护与利用问题，需要寻求和探索一条资源保护与合理利用相协调的有效途径 1 3 j 。 由于核桃楸在木材资源和中药资源两方面均有重要价值，核桃楸资源的保护与利用 成为东北林区天然林保护所面临的重要问题。因此，对具有杀虫活性的核桃楸进行研究 与利用，缓解并最终解决核桃楸资源保护与合理利用之间的矛盾，具有广阔的研究空间 和应用前景。 1 2 植物源农药的研究进展 1 2 1 植物源农药的研究进展 植物产生的次生代谢物质种类繁多，已超过4 0 万种。世界上有近2 5 万种植物，目 前已发现具有农药活性的植物约40 0 0 余种。其中具有杀虫活性的植物达20 0 0 余种， 具有抑菌活性的植物约14 0 0 余种，具有除草及植物生长调节活性的植物有数百种。我 国植物资源极其丰富，3 万余种高等植物中近千种植物具有杀虫或抑菌活性，发展植物 源农药的条件得天独厚，在开发利用上具有巨大潜力1 4 】。 植物源农药( b o t a n i c a lp e s t i c i d e s ) 包括植物源杀虫剂( b o t a n i c a li n s e c t i c i d e s ) 、植物 源杀菌剂、植物源抗病毒剂和植物源除草剂等。植物源杀虫剂是利用植物里含有的某些 东北林业大学博士学位论文 杀虫活性成分，杀死或有效防治农林、卫生、粮食及畜牧等方面的害虫。植物源杀虫剂 是植物源农药中研究最多的一类，已取得了很大的进展，开发研制出了一系列新型无公 害杀虫剂。目前我国杀虫植物中研究较多的主要有楝科、卫矛科、杜鹃花科、瑞香科和 柏科等植物。植物源杀虫剂作用方式有毒杀、忌避和拒食、麻醉作用及抑制生长发育作 用等，特别是后几种作用方式使植物性杀虫剂具有在环境中易分解，对人畜较安全，具 有靶标选择性，害虫不易产生抗药性等特点【5 l 。 植物源杀菌剂是利用植物里含有的某些抗菌活性成分，杀死或有效抑制某些病原菌 的生长发育。杀菌作用是干扰和抑制病原菌的生物氧化过程，抑菌作用是影响病原菌的 生物合成过程。具有杀菌还是抑菌作用，与药剂本身的性质、药剂浓度、药剂作用时间 等因素有关。目前在植物源农药中，有关植物源杀菌剂方面的研究不多f 研。 植物源除草剂是利用植物间的异株克生作用，杀死或有效抑制某些杂草的生长发 育。世界上已在3 0 多个科的植物中发现了上百种具有杀草活性的天然化合物，其中一 部分己被开发成天然除草剂。将化感物质发展为除草剂，探索其除草乃至促进植物生长 的潜力，并进一步探讨其人工合成和化学修饰的可能性，减少化学除草剂对农业环境的 污染，对可持续农业的发展具有重要的潜在应用价值【7 。 植物会产生各种各样的次生代谢物质作为其防御手段。这些代谢物包括生物碱类、 萜烯类、糖苷类、非蛋白氨基酸类、酚类及黄酮类等。其中有不少天然化合物对虫、病 和杂草的防御能力远胜于一些化学合成的农药。能与现代化学农药竞争的植物源农药为 数不多。但通过对植物活性物质的结构剖析，使之成为化学合成农药的先导物则为数不 少。人们通过对植物活性物质的结构改造，合成了系列新化学农药【s j 。 植物次生物质的产生来源和性质与营养物质如核酸和蛋白质不同，它是复杂的分支 代谢途径的产物，不直接参与维持植物的生长发育和生殖有关的基础生化活动。一般也 不作为昆虫的营养成分，但却能影响昆虫对食物的选择、摄食和利用，从而影响昆虫的 生长、行为和群体生物学。植物次生物质在对昆虫作用性质、方式和强度上的差异是决 定植物不同抗性水平的重要化学基础f 9 j 。 按化学成分分类，将杀虫剂分为无机杀虫剂和有机杀虫剂，有机杀虫剂包括天然有 机杀虫剂和合成有机杀虫剂。按作用方式分类，将杀虫剂分为胃毒剂、触杀剂、熏蒸 剂、内吸剂、忌避剂、不育剂、拒食剂、性引诱剂和昆虫生长调节剂。胃毒剂即害虫吞 食喷过药剂的植物或混有药剂的毒饵后而引起的中毒作用，药剂随同食物进入害虫消化 器官，被中肠细胞层所吸收，使害虫中毒或死亡。触杀剂即虫体与药剂直接或间接接触 后而引起的中毒作用，药剂通过害虫的体璧进入体内或封闭昆虫的气门，使害虫中毒或 死亡。多数触杀剂兼具胃毒作用l a o l 。 生物碱是人们较早知道的植物性有效杀虫成分。生物碱大多毒性较大，主要作为化 学合成新农药的先导化合物1 1 1 】。植物源农药对害虫的作用方式多样化，作用机理比较复 杂。生物碱类化合物对害虫的作用方式为毒杀、拒食和忌避及抑制生长发育等。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，其中精油的大部分组成 为萜烯类化合物，此类化合物对害虫的作丹j 方式为熏杀、毒杀、内吸作用和拒食作用。 黄酮类化合物对害虫的作用方式为毒杀和拒食作用【1 2 l 。 对植物源农药的研究，一方面是通过植物中活性物质的提取、分离和筛选，直接利 用植物资源作为植物源农药。但由于植物体内活性成分含量一般很低，直接利用植物资 源为原料生产农药，会造成资源枯竭和生态环境的破坏。直接用于加工农药的植物仅有 烟草、鱼藤、除虫菊和印楝等。另一方面是通过对植物中活性成分的筛选和结构鉴定， 利用有机合成手段合成植物源农药活性成分作为农药；或以该活性成分为先导化合物， 通过合理的结构改造，最终合成新的农引”j 。 人工合成的植物源农药化合物不多，有吲哚乙酸及油菜素内酯等。以植物源农药活 性成分为先导化合物筛选到的农药品种多一些，有以除虫菊素为先导物筛选的拟除虫菊 酯杀虫剂、以烟碱为先导物创制的新烟碱类似物、以吲哚乙酸为先导物开发的植物生长 调节剂等。因此，植物源农药的研究，应在弄清活性物质的化学结构与活性的基础上进 行结构优化，有针对性地开发实用化合物1 1 4 1 。 在植物源农药的研究中，科学确定植物源农药高活性新成分的来源，获得新的高活 性成分是植物源农药取得新突破的必然途径。寻找新的植物农药活性成分，最好是从已 被证实的植物源农药的近缘科属中寻找新的抗虫活性成分；或选择药用植物作为研究起 点，借鉴药用植物的研究成果，药物和毒药都能以适当的亲合力和酶、受体、细胞膜、 细胞类脂质等相互作用，人类的药物很可能就是昆虫的毒物【1 5 】。 植物源农药研究是一项生物与化学密切结合的问题。如果生物与化学两方面能够合 作研究，将达到优势互补的目的，对推动植物源农药的研究是十分有利的。活性物质化 学结构鉴定作为植物源农药基础研究工作显而易见，因为没有确定的化学结构，合成农 药活性物质或它的类似物就失去了目标。植物源农药研究的主流在于为创制新农药探索 具有生物活性的先导化合物，创新的目标在于：获得具有农药活性的化学结构新颖的 化合物，化合物虽然是已知的，但活性是新颖的或者未曾报道过的【1 6 。 植物源农药的活性成分是植物的一类或几类次生代谢物质。而植物次生代谢物质的 种类和含量除受自身遗传因子控制外，还受外界环境条件( 如温度、湿度、光照、土壤 p h 值、土壤营养成分和周围生物群落等) 的影响。因此，植物活性成分会有地域性和 季节性( 许多次生代谢物质在秋季积累较多) 等变化，并且活性成分在植物不同部位 ( 植物的根、皮、茎，叶、花、果实等) 含量亦不同，特别是有些活性成分对光和热不 稳定i 切。 植物源农药的稳定性受温度、p h 值和光照等因素的影响。可以通过加入稳定剂来 增加植物源农药的稳定性。一种是加入紫外光屏蔽物质；另一种是加抗氧化剂，抗氧化 剂是研究和应用比较多的种稳定剂。另外，还可以通过选择适宜乳化剂来实现其乳化 稳定性【1 踟。 近年来源于植物中的具有杀( 抑) 菌作用的化学成分，其结构类型涉及萜类、生物 碱类、黄酮类、苷类、皂甙、醌类、香豆素、木脂素、芪类、胺类、酯类、酚类、醛 累北林业大学博士学位论文 类、醇类、甾类、有机酸及精油类等化合物。寻求对环境相容性好，对病原菌具有持久 效果的无公害农药显得格外重要。植物源杀菌剂大多为复合的抑菌有效成分，且具有多 种作用位点和作用机制，对环境污染小，已成为农药研究开发领域的热门之一【捌。 植物间的化感作用对生态系统有着不可忽视的影响。国内有关化感作用的研究还只 停留在主要化感物质的生物测定和化学鉴定研究，在化感作用的机理以及应用方面仍需 要更进一步的探索。植物化感作用研究己涉及到植物化学生态学等其它领域【2 0 1 。 我国植物源农药的研究和开发已经取得了很大的成绩，但与国际上同类研究相比， 还有较大的差距。有效植物源农药的植物品种远没有完全开发，各种农药用植物的主要 有效成分和辅助成分的活性成分结构、活性机理及构效关系等还不十分清楚。为了最大 限度地发挥植物源农药的优点，开发出在实践中具有推广价值的植物源农药制剂，尚需 研究植物中活性成分结构、作用机制及构效关系，发现先导化合物进而人工合成活性化 合物，研究植物源农药剂型加工工艺与合理使用技术掣2 1 1 。 因此，全面合理地研究和利用植物有效活性成分的多功效用，是十分必要和可行 的。开展核桃楸杀虫活性成分的应用基础研究，为最大限度地利用核桃楸现有资源，开 发出在实践中具有推广价值的、环境友善型的核桃楸植物源农药，具有重要的科学意义 和应用前景。同时，对于东北天然林中其他木本植物资源的有效保护与合理利用也具有 理论和方法方面的科学意义。 1 2 2 杀虫活性测定方法 杀虫活性测定：以幼虫死亡率或生长发育抑制率作为毒力指标，以施药剂量一药效 毒力回归方程( 致死中浓度l c s o 和致死中时l t s o ) 综合评价植物源杀虫剂的杀虫活 性。生测方法有饲料混毒饲虫法、叶片浸药饲虫法、药液浸虫法和微量生测法等1 1 0 l 。 叶片浸药饲虫法以胃毒作用为主要作用方式，是将供试样品溶于少量溶剂中，再以 水稀释至一定浓度，将供试昆虫喜食的植物叶片浸入药液一定时间后取出，叶柄末端保 水，待药液晾干后放入培养皿中饲喂试虫，观察试虫的反应症状。药液浸虫法以触杀作 用为主要作用方式，是将供试样品均匀地分散在水中，将供试昆虫在其中浸渍一定时间 后取出，放入培养皿中正常饲养，无样品对照，检查死亡率吲。 植物源杀虫剂施药适期为3 龄前幼虫，幼虫3 龄后施药不能迅速控制其危害。根据 具体的植物源杀虫剂和防治对象，一般在施药1d 一7d 评价药效。 杀( 抑) 菌活性测定：以杀菌或抑制病原菌生长率作为毒力指标，以最低杀菌浓度 ( m b c ) 或最低抑菌浓度( m i c ) 综合评价植物源杀菌剂的杀( 抑) 菌活性。杀( 抑) 菌活性般分为离体筛选和活体筛选，离体筛选条件易于控制，操作简便迅速，适合大 量样品的抑菌活性筛选。离体筛选生测方法有抑制菌丝生长速率法、抑菌圈法和抑制孢 子萌发法等p j 。 抑制菌丝生长速率法属于带毒介质培养法，是将不周浓度的药液和热的培养基混 合，用带毒培养基培养病菌，以病菌菌丝生长的速率来评价药剂的抑菌活性。抑菌圈 l 绪论 法，即水平扩散法，也属于带毒介质培养法，是在已经接种供试菌的琼脂培养基( 培养 皿内) 表面，利用各种方法使药剂与培养基接触，室温培养一定时间后，由于药剂的渗 透扩散作用，施药部位周围的病菌被杀死或生长受到抑制，产生抑菌圈，抑菌圈的大小 与药剂浓度在一定范围内呈函数关系，从而来评价药剂的抑菌活性。抑制孢子萌发法是 将供试药液附着在载玻片上，然后滴加供试病原菌孢子悬浮液( 或将供试病原菌孢子悬 浮液和供试药液混合后滴加在载玻片上) ，在保湿、保温条件下培养一定时间后镜检， 以孢子萌发率来评价药剂的杀菌活性【2 4 j 。 植物源杀菌剂的杀菌毒力往往不高，大多数只有保护作用。植物源杀菌剂施药适期 为病害尚未发生或病害刚开始发生时，病害流行时施药防治效果不好。 化感作用测定：以种子萌发率或抑制幼芽生长率作为活性指标，综合评价药剂对植 物的化感作用。生测方法有水琼脂培养基法等。水琼脂培养基法是将供试植物种子播种 于带毒培养基中，培养一定时间后，检查药剂对供试植物生长的影响，以种子萌发率或 种子萌发后幼根和幼芽的生长抑制率来评价药剂的化感作用【2 5 1 。 1 3 植物活性成分研究方法 1 3 1 植物活性成分的提取分离和结构鉴定 植物化学是应用现代化学理论和方法研究植物中的化学成分，包括具有生理活性或 杀虫活性的次生代谢产物( 有效成分) 的提取、分离纯化、结构鉴定、理化性质，以及 主要结构类型化合物的合成途径和生物转化等。植物化学是天然产物化学的重要组成部 分，也是植物资源合理利用的基础1 2 6 j 。 提取( e x r t a c t i o n ) 是将植物中化学成分提出的过程，得到的提取物( e x t r a c t ) 中通 常包含多种性质相似的化合物。植物成分在溶剂中的溶解度直接与溶剂性质有关。常用 溶剂有水、亲水性有机溶剂和亲脂性有机溶剂，按极性从弱到强的顺序为：石油醚、 苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、甲醇和水。常用亲水性有机溶剂为乙醇，乙 醇对植物细胞的穿透能力强，其提取液不易挥发变质i 明。 植物成分大多为细胞内产物，提取时需要将细胞破碎，有时一般的机械或化学破碎 方法难于取得理想的破碎效果。超声波提取是利用超声波产生强烈的空化效应和高速的 振动作用，破坏植物细胞，使溶剂快速渗透到细胞中，加速植物有效成分的浸出提取。 超声波破碎过程是一个物理过程，浸提过程中无化学反应，不破坏浸提的生物活性物 质。超声波提取具有省时、节能、省溶剂和提取效率高等优点闭。 分离( i s o l a t i o n ) 是将提取物中所含的化学成分分开的过程。纯化( d e p u t a t i o n ) 是 将提取物分离并进行精制的过程。初步分离和纯化方法随各植物所含化合物的性质不同 而异，包括萃取、沉淀、盐析、分馏、结晶和重结晶等。萃取是利用混合物中各成分在 两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同而达到分离的方法。各成分在两相中分配系数相 差越大，分离效率就越高。进一步分离和纯化方法为色谱法( c h r o m a t o g r a p h y ) ，也称为 层析法，包括柱色谱( 液固吸附、液液分配、聚酰胺、离子交换和凝胶等) 、薄层色谱 东北林业大学博士学位论文 ( t l c ) 、气相色谱( g c ) 和高效液相色谱( i - i p l c ) 等1 2 9 。 液固吸附柱色谱是利用各组分对固体吸附剂吸附能力的不同，在移动相( 溶剂) 流 过固定相( 吸附剂) 过程中，连续不断地发生吸附、解吸、再吸附、再解吸，达到各成 分相互分离的色谱方法。吸附柱色谱常用吸附剂为硅胶，硅胶为多孔性极性吸附剂，分 子中具有硅氧烷的交链结构，其骨架表面有很多硅烷基，形成氢键而吸附水分。薄层色 谱( t l c ) 是将固体吸附剂均匀地铺在玻璃片上，形成一薄层，把欲分离的样品